李 鶴，吳夢婷

（華能瀾滄江水電股份有限公司景洪水電廠，云南 景洪666100）

水電廠無人值班是現(xiàn)代水力發(fā)電廠的一種新型運行管理模式，建立在電力系統(tǒng)的發(fā)展、電力生產(chǎn)相關(guān)技術(shù)的進步、水電廠運行自動化水平提高的基礎(chǔ)上，是計算機自動化的具體體現(xiàn)[1]。處于無人值班運行模式的電站必須具備智能信息預(yù)警系統(tǒng)，以保證應(yīng)急待命人員及其他相關(guān)人員能及時可靠自動接收電廠異?；蚬收蠄缶畔ⅰ鹘y(tǒng)的信息預(yù)警系統(tǒng)是基于2G網(wǎng)絡(luò)開發(fā)，以SMS短信方式實現(xiàn)，存在傳輸通道單一、信息延遲、傳輸信息數(shù)量受限等缺點，不能滿足無人值班模式下大中型水電廠需求，因此研究開發(fā)一種在智能化、通道配置多樣、實時性等方面均能滿足水電廠需求的智能信息預(yù)警系統(tǒng)顯得尤為必要。

1 原信息預(yù)警概述

隨著現(xiàn)代水電廠無人值班運行管理模式的推行，越來越多的電廠依賴于信息預(yù)警系統(tǒng)開展現(xiàn)場安全生產(chǎn)經(jīng)營活動?；?G網(wǎng)絡(luò)的SMS短信預(yù)警信息系統(tǒng)為各電廠提供了一個可實現(xiàn)異?；蚬收蠄缶钠脚_，在一定程度上提升了電廠的應(yīng)急處置響應(yīng)速度，縮短維護人員缺陷處理時間[2]，但是都是基于有人值班模式的，一旦進入無人值班模式，該系統(tǒng)將不能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)營的需求。以國內(nèi)某大型水電廠為例，其投產(chǎn)后的信息預(yù)警系統(tǒng)就是采用移動短信貓實現(xiàn)的，至少存在以下幾點不足。

1.1 通道單一

該系統(tǒng)僅通過一路移動短信貓進行信息發(fā)送，當(dāng)裝置故障時，生產(chǎn)報警信息無法及時反饋到相關(guān)運維人員。

1.2 延時高

短信貓發(fā)送的特點是通過專用的短信通道逐條發(fā)送，僅適用于報警信息較少的系統(tǒng)[3]，當(dāng)報警信息較多時，信息傳輸速率會明顯降低，導(dǎo)致事故發(fā)生后報警信息不能及時發(fā)送至生產(chǎn)人員，不利于生產(chǎn)人員及時了解設(shè)備運行情況。

1.3 報警信息存在被攔截的風(fēng)險

當(dāng)前社會各種詐騙、廣告等信息泛濫，許多信息均通過移動偽基站或短信貓大量群發(fā)，給社會造成不良影響。對于這種群發(fā)信息，運營商通常會采取相應(yīng)措施進行攔截，當(dāng)我廠運行設(shè)備異?；蚬收蠒r，各種生產(chǎn)報警信息也會通過短信貓進行群發(fā)發(fā)送至相關(guān)人員手機，基于這種情況，生產(chǎn)信息很可能被運營商誤當(dāng)作垃圾信息攔截。

1.4 傳輸信息數(shù)量受限

該系統(tǒng)僅能處理和傳輸420條報警信息，一旦超出該數(shù)量系統(tǒng)將自動報錯退出，而一個大型水電廠的報警信息一般在上萬條左右。

1.5 處理信息類型單一

該系統(tǒng)僅能處理開關(guān)量報警信號，無法對模擬量、溫度量信號進行處理，同時不具備信號綜合分析功能，智能化程度低。

1.6 不具備歷史數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計功能

該系統(tǒng)僅能實現(xiàn)實時發(fā)送預(yù)警信息，無法存儲歷史數(shù)據(jù)，不具備數(shù)據(jù)統(tǒng)計和查詢功能。

2 智能信息預(yù)警系統(tǒng)介紹

水電廠智能信息預(yù)警系統(tǒng)是依托于阿里云平臺和電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)接口的一款具有針對性、實用性的軟件，該軟件嚴格按照電力系統(tǒng)相關(guān)標準和二次安全防護管理標準設(shè)計和實施，充分保證系統(tǒng)的開放性和安全性，通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)接口獲取電廠報警信息，再通過阿里云平臺將信息進行分發(fā)。阿里云平臺作為新興的大數(shù)據(jù)平臺，提供大數(shù)據(jù)計算服務(wù)、分析性數(shù)據(jù)庫等服務(wù)，允許開發(fā)者使用相關(guān)接口及部署相應(yīng)程序[4]。

2.1 系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)主要分為計算機監(jiān)控系統(tǒng)信息采集服務(wù)、預(yù)警分發(fā)服務(wù)、數(shù)據(jù)庫及文件同步服務(wù)、WEB管理后臺、即時通信服務(wù)等幾個模塊。該系統(tǒng)的設(shè)計構(gòu)架如圖1所示。

圖1 水電廠智能信息預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)架圖

（1）系統(tǒng)最底層監(jiān)控信息采集服務(wù)，采用UDP監(jiān)聽的方式，獲取計算機監(jiān)控系統(tǒng)定時發(fā)送的設(shè)備狀態(tài)信息，采集服務(wù)進行比對后，將設(shè)備狀態(tài)變的信息通過TCP協(xié)議發(fā)送給預(yù)警分發(fā)服務(wù)。

（2）預(yù)警分發(fā)服務(wù)根據(jù)管理后臺設(shè)置的發(fā)送規(guī)則，對預(yù)警信息分析后進行分發(fā)；并實時記錄預(yù)警信息；預(yù)警信息的分發(fā)通過外網(wǎng)服務(wù)器信息分發(fā)服務(wù)進行；預(yù)警內(nèi)網(wǎng)分發(fā)服務(wù)與外網(wǎng)分發(fā)服務(wù)通過TCP協(xié)議連接，實時傳遞。

（3）數(shù)據(jù)庫及文件同步服務(wù)，用于監(jiān)控內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫變更，實時同步給外網(wǎng)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，同步Oncall系統(tǒng)后臺上傳的點表附件，同步至外網(wǎng)服務(wù)器，用于手機端查看。

（4）Web管理后臺，用于管理系統(tǒng)通信點表信息、配置各通信點信號發(fā)送的重要程度級別、并根據(jù)級別設(shè)置預(yù)警信息發(fā)送的規(guī)則，如發(fā)送時間段、發(fā)送條件、采用的發(fā)送方式等（含短信、語音通知、手機APP、即時通信消息等）。

（5）即時通信服務(wù)；采用阿里云平臺進行短信息、語音通知、APP消息發(fā)送等；采用騰訊公司的RTX即時通信進行PC端消息發(fā)送。

2.2 開發(fā)平臺及數(shù)據(jù)庫選型

本系統(tǒng)采用C/S和B/S兩種架構(gòu)，內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器和外網(wǎng)服務(wù)器分別配置了數(shù)據(jù)庫，用于存放接收到的計算機監(jiān)控系統(tǒng)信息。系統(tǒng)運行時，內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器通過與監(jiān)控系統(tǒng)站內(nèi)通信機接口實時采集監(jiān)控系統(tǒng)信息，存于本地數(shù)據(jù)庫，再通過對信息的分析、綜合處理后發(fā)送至外網(wǎng)服務(wù)器，外網(wǎng)服務(wù)器通過與阿里云平臺接口、RTX即時通信將信息等進行APP消息推送、短消息推送等。

本系統(tǒng)滿足電力監(jiān)控系統(tǒng)二次安全防護要求，在內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器與計算機監(jiān)控系統(tǒng)之間配置了防火墻，在內(nèi)、外網(wǎng)服務(wù)器之間配置了橫向物理隔離裝置。其網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 水電廠智能信息預(yù)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

本系統(tǒng)采用C#、PHP語言作為開發(fā)平臺，C#語言是一種語法簡單，類型安全的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，與Web緊密結(jié)合，與其他語言兼容性好[5]。PHP語言是一種通用開源腳本語言，支持幾乎所有流行的數(shù)據(jù)庫及操作系統(tǒng)[6]。在數(shù)據(jù)庫選型上主要考慮了數(shù)據(jù)庫的維護簡單方便，數(shù)據(jù)存儲和傳輸安全性[7]，易于事故恢復(fù)，容量足夠，提供實用方便的開發(fā)維護工具，且經(jīng)濟性強，綜合這些原則，選擇了MySQL做為核心數(shù)據(jù)庫。

2.3 系統(tǒng)接口

本系統(tǒng)接口分為數(shù)據(jù)庫同步接口、文件同步接口、預(yù)警信息分發(fā)接口。

（1）數(shù)據(jù)庫同步接口。接口協(xié)議端口8801，數(shù)據(jù)庫同步功能采用TCP協(xié)議通過獨立端口進行發(fā)送。由數(shù)據(jù)庫同步客戶端監(jiān)聽日志，獲取數(shù)據(jù)庫變更的binlog日志sql文件，發(fā)送給外網(wǎng)同步服務(wù)器端，外網(wǎng)同步服務(wù)器端接收到sql后執(zhí)行該sql語句。協(xié)議發(fā)送緩沖區(qū)長度：不定長，每條sql語句采用換行符“ ”分隔。

（2）文件同步接口。接口協(xié)議端口8802，文件同步客戶端監(jiān)聽指定文件夾，監(jiān)聽文件的創(chuàng)建、變更和刪除事件。并根據(jù)事件發(fā)送相應(yīng)的變更指令和文件數(shù)據(jù)，由外網(wǎng)同步服務(wù)端進行接收。

（3）預(yù)警信息分發(fā)接口。接口協(xié)議端口8800，消息分發(fā)功能采用TCP協(xié)議通過獨立端口進行發(fā)送。分為短消息、語音信息、APP消息、PC消息。

3 智能信息預(yù)警系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)功能分為預(yù)警信息管理和系統(tǒng)設(shè)置管理2大模塊。

3.1 預(yù)警信息管理

預(yù)警信息管理模塊主要用于實現(xiàn)按不同的設(shè)備將預(yù)警信息進行分類，對預(yù)警信息設(shè)置不同的預(yù)警級別，對預(yù)警信息設(shè)置不同的推送方式，歷史信息查詢，預(yù)警信息綜合分析處理及預(yù)警信息導(dǎo)入導(dǎo)出功能。

3.2 系統(tǒng)設(shè)置管理

系統(tǒng)設(shè)置管理模塊主要用于實現(xiàn)用戶管理、用戶分組管理、值班設(shè)置、組織機構(gòu)設(shè)置、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置功能。

4 智能信息預(yù)警系統(tǒng)特點

（1）系統(tǒng)實時性高。采用RTX即時通信和阿里云平臺兩種通信方式相結(jié)合，同時進行APP信息推送和短消息推送，徹底解決了基于2G網(wǎng)絡(luò)的SMS短信息推送延遲高的問題，滿足了無人值班模式水電廠對于預(yù)警信息實時性的要求。

（2）系統(tǒng)兼容性好。系統(tǒng)采用模塊化開發(fā)，向上兼容多種監(jiān)控系統(tǒng)，并同時提供開放式接口，可實現(xiàn)與其他系統(tǒng)，如OA、ERP、MIS等系統(tǒng)的無縫對接。

（3）系統(tǒng)通道配置多樣。該系統(tǒng)配置了網(wǎng)絡(luò)通道、移動/電信4G通道，解決了原有系統(tǒng)僅依賴于一路移動短信通道的弊端。

（4）系統(tǒng)智能化程度高。該系統(tǒng)在采集了監(jiān)控系統(tǒng)信息后，可實現(xiàn)對信號的綜合報警、分級發(fā)送、人員配置、圖紙關(guān)聯(lián)、自動過濾、延遲觸發(fā)、信息及語音推送等功能。系統(tǒng)不僅能處理開關(guān)量報警信號，還能處理模擬量、溫度量信號。

（5）系統(tǒng)容量大。該系統(tǒng)可同時滿足10萬點以上的信息處理和存儲，滿足無人值班模式水電廠對于預(yù)警信息存儲性的要求。

（6）具備歷史數(shù)據(jù)查詢功能。該系統(tǒng)能夠滿足3年內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)查詢，用戶可根據(jù)關(guān)鍵字、時間段、特定預(yù)警信息、接收人員等進行多種不同查詢方式。

5 軟硬件運行平臺

水電廠智能信息預(yù)警系統(tǒng)要求的軟硬件環(huán)境如下：

（1）硬件環(huán)境。服務(wù)器：一般的機架式服務(wù)器即可，（8 G內(nèi)存、500 G硬盤，雙供電配置）；網(wǎng)絡(luò)硬件：TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，配置雙網(wǎng)卡；防火墻：一般的防火墻即可；橫向物理隔離裝置：滿足國家二次安全防護要求的產(chǎn)品即可。

（2）軟件環(huán)境。服務(wù)器：Windows 2008 64位操作系統(tǒng)，MySQL5.1及以上版本數(shù)據(jù)庫及相應(yīng)數(shù)據(jù)庫管理工具。手機APP終端：IOS或Android系統(tǒng)均可。

6 智能信息預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用效益及意義

本智能信息預(yù)警系統(tǒng)主要基于云平臺和計算機監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)，采用UDP監(jiān)聽的方式，實現(xiàn)了預(yù)警信息的智能化、實時性和高效率，幫助運行維護人員第一時間掌握現(xiàn)場安全生產(chǎn)狀況，提高人員應(yīng)急處理能力，對無人值班模式下的大中型水電廠具有十分重要的作用。

目前，該系統(tǒng)已經(jīng)在國內(nèi)某大型水電廠上線運行近一年時間。根據(jù)運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，預(yù)警信息的實時性由原來的30 s左右延遲縮減到了2 s左右延遲，效率提高了15倍，明顯提升了水電廠現(xiàn)場的安全生產(chǎn)把控和事故應(yīng)急處理能力。

7 結(jié)語

無人值班管理模式是今后水電廠運行的發(fā)展方向，智能信息預(yù)警系統(tǒng)可以為處于無人值班模式下的水電廠安全運行提供技術(shù)保障。如何提升信息預(yù)警系統(tǒng)的智能化、實時性、兼容性是困擾水電廠運維人員的一道難題?；谠破脚_開發(fā)的信息預(yù)警系統(tǒng)很好的解決了這道難題，在智能化、實時性、兼容性方面遠遠超過傳統(tǒng)的SMS短信息預(yù)警系統(tǒng)，對現(xiàn)場安全生產(chǎn)有良好的實用性，對水電廠提高安全生產(chǎn)效率起著積極和有益的作用。