李艷君，史麗敏

(四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 崇州，611230)

以人工智能技術(shù)為代表的第四次工業(yè)革命正在構(gòu)建一種疊加在土地、工業(yè)、服務(wù)之上的智能基礎(chǔ)設(shè)施，推動(dòng)智能經(jīng)濟(jì)時(shí)代開啟，變革宏觀經(jīng)濟(jì)、中觀產(chǎn)業(yè)、微觀企業(yè)傳統(tǒng)發(fā)展模式向“智能+”轉(zhuǎn)型升級。國家出臺一系列人工智能、智慧能源等相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)界、經(jīng)濟(jì)界、學(xué)術(shù)界、企業(yè)界協(xié)同發(fā)展，共同建設(shè)智能經(jīng)濟(jì)、智慧企業(yè)，而智慧電廠的出現(xiàn)符合時(shí)代發(fā)展的必然要求。

1 研究的必要性分析

1.1 國家智慧戰(zhàn)略

2020年2月，中央全國深化改革委員會(huì)第十二次會(huì)議指出，打造集約高效、經(jīng)濟(jì)適用、智能綠色、安全可靠的現(xiàn)代基礎(chǔ)設(shè)施體系。

2020年《政府工作報(bào)告》提出加強(qiáng)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，發(fā)展新一代信息網(wǎng)絡(luò)，拓展5G應(yīng)用，建設(shè)充電樁，推廣新能源汽車，激發(fā)新消費(fèi)需求，助力產(chǎn)業(yè)升級，加強(qiáng)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)。

1.2 傳統(tǒng)水電衍生

傳統(tǒng)水電站自動(dòng)化系統(tǒng)雖然很好地滿足了工作需要，但由于發(fā)展階段和技術(shù)條件限制，各系統(tǒng)的建設(shè)和管理相對獨(dú)立，標(biāo)準(zhǔn)差異性大，網(wǎng)廠協(xié)調(diào)能力差，系統(tǒng)間信息關(guān)聯(lián)交互復(fù)雜，硬件設(shè)備重復(fù)較多，軟件一致性低。這些給系統(tǒng)的深化應(yīng)用和管理維護(hù)帶來多重障礙，導(dǎo)致智能決策困難，效率低下。

要符合未來水電站發(fā)展的智慧管理需求，智能電站向“智慧電廠”方向全面發(fā)展將是一個(gè)必然的趨勢。相對傳統(tǒng)水電站來說，智慧電廠的轉(zhuǎn)變不僅包括二次系統(tǒng)的數(shù)字化和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的升級，也涉及水電站各種機(jī)械、電氣設(shè)備，以及各種新設(shè)備、新技術(shù)、新思路的應(yīng)用，這必將成為下一階段水電行業(yè)的主要研究和發(fā)展方向。

1.3 管控風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)

水電站工作條件艱苦，環(huán)境相對惡劣，高水平、高技能的專業(yè)人才和管理人才引進(jìn)相對較難，對外學(xué)習(xí)和交流的機(jī)會(huì)相對較少、相對封閉，員工視野、眼光以及技能與大型水電站的工程管控、安全生產(chǎn)、經(jīng)營發(fā)展的高標(biāo)準(zhǔn)要求很難完全匹配，導(dǎo)致企業(yè)安全生產(chǎn)、經(jīng)營發(fā)展面臨著很大的管控風(fēng)險(xiǎn)。

1.4 美好生活追求

水電行業(yè)由于其特殊性，電廠選址普遍處于大山深處，遠(yuǎn)離社會(huì)發(fā)展的城市群主體，加之傳統(tǒng)施工環(huán)境、電廠設(shè)備和管理模式等均需要耗費(fèi)大量的人、財(cái)、物來維持其正常的工作狀態(tài)，迫使水電企業(yè)的大批員工必須長期堅(jiān)守在遠(yuǎn)離家人和城市的工作現(xiàn)場，條件十分艱苦。但隨著社會(huì)發(fā)展，員工個(gè)性化、多元化需求日益增多，對改善工作生活條件的期盼越來越高。同時(shí)從水電生產(chǎn)現(xiàn)場的安全管控角度來講，庫壩沿岸地質(zhì)脆弱，重大高危邊坡遍布各個(gè)角落，傳統(tǒng)公司的工作模式-現(xiàn)場工作、人工巡檢、人工排查，對員工的安全生產(chǎn)因不可預(yù)見要素而難以有效控制，挑戰(zhàn)著公司安全管控的“三零”紅線。

水電站提出的智慧電廠建設(shè)，就是用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)“人、機(jī)、物、環(huán)、管”的全面感知和全面物聯(lián)，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)發(fā)展方式，激發(fā)企業(yè)內(nèi)部潛在的創(chuàng)新創(chuàng)效活力，構(gòu)筑柔性化、人性化和智能化的新型管理模式，將職工從艱苦、繁重和危險(xiǎn)的作業(yè)環(huán)境中解放出來，提高工作效率和職工幸福指數(shù)。

2 智慧水電總體規(guī)劃

2.1 定義

未來水電站智慧電廠建設(shè)將是從水電生產(chǎn)運(yùn)營管理實(shí)際需求出發(fā)，創(chuàng)新生產(chǎn)運(yùn)營管理理念，充分借助移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代前沿信息技術(shù)，運(yùn)用項(xiàng)目全生命周期管理最新理論和技術(shù)，以廠網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的“智能自主”電站運(yùn)行模式為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)電站安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、友好互動(dòng)，確保電源側(cè)、電網(wǎng)的智能協(xié)調(diào)。

2.2 目標(biāo)

智慧水電規(guī)劃方案的目標(biāo)是在廣泛采用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算/平臺、大數(shù)據(jù)/分析、移動(dòng)、三維等現(xiàn)代數(shù)字信息處理、建模和通信技術(shù)基礎(chǔ)上，集成智能傳感與執(zhí)行、智能控制和管理決策等專業(yè)技術(shù)，融入先進(jìn)的管理思想，實(shí)現(xiàn)信息采集數(shù)字化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)分析軟件化、決策系統(tǒng)科學(xué)化。本方案是基于以上目標(biāo)編制的，旨在以價(jià)值驅(qū)動(dòng)、合理分類、全面覆蓋并且突出亮點(diǎn)的方式清晰描述水電站智慧電廠建設(shè)項(xiàng)目的功能需求，作為實(shí)施期主要的建設(shè)依據(jù)。

水電站智慧電廠方案根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況編制，其方案不僅需要滿足水電站的實(shí)際需求，而且也需要在追求先進(jìn)性、創(chuàng)新性、可落地、實(shí)用性、體驗(yàn)感的同時(shí)具備很強(qiáng)的通用性和復(fù)制性，適合在水電行業(yè)內(nèi)全面推廣應(yīng)用。

2.3 體系架構(gòu)

2.3.1 業(yè)務(wù)架構(gòu)

針對后期某水電站運(yùn)營期而言，其核心管理業(yè)務(wù)主要包括：運(yùn)行管理、設(shè)備維護(hù)管理、設(shè)備檢修管理、安全管理以及庫壩管理。

(1)運(yùn)行管理

目前，該流域電站運(yùn)行管理主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、運(yùn)行日志管理、機(jī)組啟停記錄管理、定期工作管理、調(diào)度令管理、運(yùn)行操作記錄、運(yùn)行分析管理、事故預(yù)想、操作票管理、運(yùn)行工器具管理、接地線管理、鑰匙管理、水工水調(diào)記錄管理、運(yùn)行業(yè)績管理、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理等。

(2)維護(hù)管理

目前，該流域電站設(shè)備維護(hù)工作是通過開展基礎(chǔ)管理、設(shè)備管理、技術(shù)管理、物資管理等工作，防止設(shè)備性能劣化，降低設(shè)備故障概率，使設(shè)備長期處于健康狀態(tài)。其核心管理業(yè)務(wù)包括設(shè)備管理與技術(shù)監(jiān)督管理。

(3)檢修管理

一般情況下，發(fā)電企業(yè)都是按照政府規(guī)定的技術(shù)監(jiān)督法規(guī)、制造廠提供的設(shè)計(jì)文件、同類型機(jī)組的檢修經(jīng)驗(yàn)以及設(shè)備狀態(tài)評估結(jié)果等，合理安排設(shè)備檢修。

(4)安全管理

目前，該流域電站安全生產(chǎn)管理主要結(jié)合安全生產(chǎn)責(zé)任制、安全生產(chǎn)工作規(guī)定、安全獎(jiǎng)懲辦法、安全生產(chǎn)隱患排查治理管理辦法、安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)分級管控管理辦法規(guī)定等相關(guān)制度辦法開展相應(yīng)工作。

(5)庫壩管理

目前，該流域電站庫壩管理主要負(fù)責(zé)電站水庫和大壩的安全監(jiān)測、水工建筑物運(yùn)行維護(hù)、環(huán)水保監(jiān)測與環(huán)水保設(shè)施運(yùn)行、大壩信息化管理和防洪度汛等方面工作以及邊坡的監(jiān)測與監(jiān)控。

2.3.2 應(yīng)用架構(gòu)

某水電站智慧電廠建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)是組織(變革)、業(yè)務(wù)(智慧)、技術(shù)(賦能)的全面整體升級轉(zhuǎn)型，引入“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”設(shè)計(jì)思想，總體應(yīng)用架構(gòu)分為四層，通過深度應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、BIM技術(shù)、人工智能技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、智能機(jī)器人技術(shù)等業(yè)務(wù)應(yīng)用層和智能感知設(shè)備為業(yè)務(wù)前端提供智能服務(wù)，其智慧電廠建設(shè)應(yīng)用架構(gòu)如圖1所示。

圖1 某水電站智慧電廠建設(shè)應(yīng)用架構(gòu)

(1)感知層

感知層為平臺提供信息采集功能并可時(shí)刻掌握電廠生產(chǎn)運(yùn)營狀態(tài)，利用寬頻定位、攝像頭、智能電子設(shè)備IED、各類機(jī)器人、AR眼鏡等設(shè)備，輔以智能手持終端、電子表單、PC端人工錄入功能，可自動(dòng)獲取運(yùn)營管理的關(guān)鍵信息，有利于提高工作效率、減少人為干擾，為實(shí)現(xiàn)運(yùn)維、檢修、調(diào)度、安全管理數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)采集、實(shí)時(shí)共享、及時(shí)反饋提供技術(shù)支持。

(2)數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層是對感知層信息的集成，包含平臺所需的基礎(chǔ)空間地理、三維模型、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)流程等方面的數(shù)據(jù)信息。通過數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一的空間對象編碼和模型數(shù)據(jù)配置，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的管理和開發(fā)，以避免不同來源、不同階段、不同類型的信息出現(xiàn)沖突、孤立、無法關(guān)聯(lián)等問題。同時(shí)，根據(jù)管理需要，可通過接口控制實(shí)現(xiàn)與上級公司已有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享。

(3)業(yè)務(wù)應(yīng)用層

業(yè)務(wù)層是根據(jù)功能要求來劃分管理對象，以對運(yùn)營階段狀態(tài)的全面感知、信息的即時(shí)傳達(dá)為基礎(chǔ)，以項(xiàng)目全生命周期為數(shù)據(jù)中心，借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、三維技術(shù)、圖像識別、機(jī)器人等前沿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)營階段運(yùn)維、檢修、調(diào)度、安全、經(jīng)營各個(gè)環(huán)節(jié)的高效管控。

(4)綜合展示層

綜合展示層以三維可視化為載體，集成生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、巡檢數(shù)據(jù)、運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)、檢修管理數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計(jì)報(bào)表、KPI指標(biāo)、電廠全景駕駛艙、知識庫、專家?guī)?、措施庫，?shí)現(xiàn)電站運(yùn)營過程的信息關(guān)聯(lián)分析與綜合管理。

(5)決策層

決策層是利用多終端來創(chuàng)建沉浸式電站運(yùn)營輔助管理和總體決策支持的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，通過平臺實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵信息的快速獲取，風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與決策管控，同時(shí)滿足與上級公司實(shí)現(xiàn)信息鏈接與共享的需求。

3 智慧水電建設(shè)內(nèi)容

智慧水電建設(shè)內(nèi)容指面向智慧電廠落地實(shí)施的信息化、數(shù)字化、智能化具體建設(shè)專題，與之對應(yīng)的分項(xiàng)設(shè)計(jì)方案可作為實(shí)施項(xiàng)目招投標(biāo)的主要依據(jù)。該建設(shè)內(nèi)容針對某水電廠，可適當(dāng)增減內(nèi)容推廣應(yīng)用于其他水電廠。

3.1 核心管控平臺

“智慧電廠”管控平臺以電站全生命周期數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合視頻、音頻等數(shù)據(jù)，以三維模型作載體、以GIS為背景，集成并融合下述10個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，對電站信息進(jìn)行可視化綜合展示和交互。同時(shí)，建立運(yùn)行監(jiān)盤、巡檢、檢修、調(diào)度、安全管理過程的知識庫，對數(shù)據(jù)集成、挖掘、對比、分析、展示，最終實(shí)現(xiàn)智能自主、人機(jī)協(xié)同。

3.1.1 綜合展示

對業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的提取、匯總、分析和展現(xiàn)，以運(yùn)維、檢修、調(diào)度、安全管理人員為主要應(yīng)用群體，從預(yù)警、決策分析的視角對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和加工，通過建立信息展示模型，輔以三維、GIS等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)各種靈活的查詢、KPI展示、數(shù)據(jù)分類匯總，并能以多種形式來表現(xiàn)數(shù)據(jù)，如三維模型、柱狀圖、曲線圖、報(bào)表形式、格式化文件等。

3.1.2 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

在各應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)過程中，根據(jù)各系統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理側(cè)重點(diǎn)，構(gòu)建各自的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系，從繁雜的海量信息中，按照關(guān)注重點(diǎn)，把數(shù)據(jù)倉庫、聯(lián)機(jī)分析處理、數(shù)據(jù)挖掘、模型庫、數(shù)據(jù)庫、知識庫整合起來，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系，依據(jù)預(yù)警模型，對風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行綜合評判，依據(jù)評判結(jié)果設(shè)置預(yù)警參數(shù)區(qū)間，并采取相應(yīng)處理對策，以可視化的三維集成平臺為各級管理人員提供風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)三維展示，利用APP移動(dòng)應(yīng)用技術(shù)，將風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警推送至移動(dòng)端，保證預(yù)警的及時(shí)性。

3.1.3 輔助決策

通過信息集成，為各級管理人員進(jìn)行信息提取，并通過三維空間表達(dá)，結(jié)合統(tǒng)計(jì)圖表分析，便于管理人員高效決策。以三維可視化模型為基礎(chǔ)展示運(yùn)行、檢修、調(diào)度、安全信息及其對比、趨勢，為各類問題的決策提供高效溝通平臺和全面的信息支撐，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警情況，結(jié)合案例庫、專家?guī)?、知識庫，提出建議的解決方案。

3.1.4 應(yīng)急指揮

采用三維平臺展示和管理安全信息，當(dāng)出現(xiàn)生產(chǎn)事故、大壩事故等突發(fā)事件時(shí)，可通過系統(tǒng)迅速調(diào)用事件發(fā)生前后的資料及影像，提供應(yīng)急指揮決策支持，并通過視頻、語音通訊手段實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的統(tǒng)一指揮和調(diào)度，將突發(fā)事件的危害降低到最小。

3.2 IT基礎(chǔ)設(shè)施

遵從國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，建設(shè)主要包括網(wǎng)絡(luò)(含常規(guī)的全廠5G信息通訊網(wǎng)絡(luò)與基于工業(yè)Wi-Fi技術(shù)的現(xiàn)場無線網(wǎng)絡(luò))、數(shù)據(jù)中心、信息安全三項(xiàng)內(nèi)容。

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)為搭建生產(chǎn)區(qū)智慧生產(chǎn)設(shè)備之間以及與營地互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通訊平臺。網(wǎng)絡(luò)平臺的建設(shè)分為兩個(gè)層次：生產(chǎn)區(qū)互聯(lián)和生產(chǎn)區(qū)與營地互聯(lián)。建設(shè)生產(chǎn)區(qū)網(wǎng)絡(luò)指的是搭建智慧生產(chǎn)項(xiàng)目所需的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，形成網(wǎng)絡(luò)集成，即全廠一張網(wǎng)；生產(chǎn)現(xiàn)場與營地互聯(lián)采用租用運(yùn)營商專線的方式，接入營地內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場與營地的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。

3.2.2 數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù)中心的建設(shè)目標(biāo)為以生產(chǎn)模型的空間對象統(tǒng)一編碼、數(shù)據(jù)統(tǒng)一配置管理、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)統(tǒng)一規(guī)劃為原則，建立“智慧電廠”云數(shù)據(jù)中心，為各大業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)匯集區(qū)和數(shù)據(jù)獲取區(qū)，其主要工作內(nèi)容如下：

(1)數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)庫軟件的選擇考慮各種類型數(shù)據(jù)管理的需要，分別選用成熟的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和文檔數(shù)據(jù)庫軟件。在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編碼規(guī)則和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)前提下，各業(yè)務(wù)板塊子系統(tǒng)模塊可將數(shù)據(jù)統(tǒng)一納入數(shù)據(jù)中心存儲、讀取，也可獨(dú)立建設(shè)數(shù)據(jù)庫，但應(yīng)符合數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)且與數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)或定期進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。管控平臺從數(shù)據(jù)中心直接獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示與信息價(jià)值挖掘，便于數(shù)據(jù)的整合利用與決策支撐。

(2)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)輸入

包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

3.2.3 信息安全

信息安全的建設(shè)遵循國家安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建立健全信息安全防護(hù)體系，設(shè)置信息安全設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備。主要配置網(wǎng)絡(luò)防火墻、入侵防御、外網(wǎng)準(zhǔn)入及IP地址管理審計(jì)設(shè)備、上網(wǎng)行為管理、桌面安全管理等安全設(shè)備。

3.3 業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)

以水電站運(yùn)營階段的智能發(fā)電以及運(yùn)行、檢修、調(diào)度、安全管理為核心，貫穿水電站全生命周期數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，由4大類10個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)組成，如圖1的業(yè)務(wù)應(yīng)用層所示。

(1)水電站設(shè)備綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)

對工程已設(shè)計(jì)的在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充、完善，全面詳實(shí)、多維度地獲取水電站主要機(jī)械和電氣設(shè)備的狀態(tài)及其監(jiān)測數(shù)據(jù)，為應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)進(jìn)行智能輔助監(jiān)盤、故障診斷及狀態(tài)檢修提供更多的數(shù)據(jù)源，從而確保系統(tǒng)穩(wěn)定、核心設(shè)備運(yùn)行安全以及日常設(shè)備檢修和維護(hù)。

(2)水電站關(guān)鍵螺栓智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

根據(jù)力學(xué)特性建立力學(xué)模型并選擇合適的檢查方法對疲勞壽命進(jìn)行狀態(tài)評估并提出提高剛度、強(qiáng)度和疲勞壽命的措施。

(3)水電站設(shè)備聲學(xué)智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

利用自主聲學(xué)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)24h不間斷監(jiān)測，彌補(bǔ)人工巡檢時(shí)域不足。與此同時(shí)，自主聲學(xué)監(jiān)測利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法和構(gòu)建專家?guī)?，消除人工技能參差不齊帶來的誤判漏判，并且還可以利用其趨勢性變化規(guī)律預(yù)警預(yù)測設(shè)備故障，將隱患扼殺在萌芽狀態(tài)。

(4)水電站高壓電氣設(shè)備異常溫升智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

針對水電站設(shè)備結(jié)構(gòu)特性、布置空間位置特點(diǎn)等要素，建立一套水電站高壓電氣設(shè)備異常溫升智能監(jiān)測與分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在線式監(jiān)測、診斷與預(yù)警，保證水電站設(shè)備安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

(5)水電站設(shè)備健康評價(jià)與分析的智能監(jiān)盤系統(tǒng)

利用機(jī)組實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過建立模型將系統(tǒng)和設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)綜合成一個(gè)0～100%評價(jià)值作為健康度指標(biāo)，輔助運(yùn)行監(jiān)盤人員熟悉主要機(jī)電系統(tǒng)和設(shè)備的健康狀態(tài)，同時(shí)利用人工智能算法，根據(jù)原有歷史數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行預(yù)警。

(6)水電站設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)

利用視頻、圖像的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，同時(shí)利用業(yè)務(wù)邏輯、閾值設(shè)定、歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、案例庫等專家知識庫、結(jié)合系統(tǒng)和設(shè)備健康評價(jià)與分析系統(tǒng)，對設(shè)備故障進(jìn)行分析預(yù)測，提出維護(hù)和優(yōu)化策略。

(7)多源融合的水電站自主機(jī)器人智能巡檢系統(tǒng)

充分利用現(xiàn)有的自動(dòng)化控制技術(shù)、通信技術(shù)、定位技術(shù)、傳感器技術(shù)及大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在不改變原有廠房設(shè)計(jì)和布置的基礎(chǔ)上，利用廣義機(jī)器人(輪式、軌道式、固定攝像頭等)模擬人對身處環(huán)境的感官，感受水電站廠房環(huán)境的變化，通過構(gòu)建的大數(shù)據(jù)模型算法，自動(dòng)分析現(xiàn)場環(huán)境情況并得出結(jié)論，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)預(yù)警報(bào)警功能，人機(jī)和諧、人機(jī)互動(dòng)。

(8)多維信息融合的人員作業(yè)行為智能管控系統(tǒng)

利用物聯(lián)網(wǎng)、圖像識別、電子圍欄、移動(dòng)應(yīng)用等技術(shù)，輔以智能安全帽、智能安全帶、智能安全梯、智能手環(huán)、智能工具柜、智能鑰匙、門禁系統(tǒng)、五防系統(tǒng)等智能裝備，建立就地操作、巡檢、檢修的作業(yè)行為安全受控，規(guī)范操作步驟，定位人員位置。同時(shí)與兩票系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境、設(shè)備、人員行為，通過三維畫面生成虛擬電子圍欄，并進(jìn)行語音、手環(huán)報(bào)警通知，為現(xiàn)場一線人員和其他人員提供安全保護(hù)。

(9)水電站安全安防視頻分析系統(tǒng)

通過充分利用現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)智能分析技術(shù)，復(fù)用工業(yè)電視系統(tǒng)和無人機(jī)及巡檢機(jī)器人視頻信息，實(shí)現(xiàn)智能化的視頻實(shí)時(shí)分析能力，為電廠提供實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的視頻識別分析，幫助電廠及時(shí)有效指揮生產(chǎn)運(yùn)行，防范生產(chǎn)事故，保障人身作業(yè)安全。

(10)水電站大壩外觀智能安全監(jiān)測系統(tǒng)

對傳統(tǒng)大壩安全監(jiān)測進(jìn)行補(bǔ)充。采用地表三維位移全自動(dòng)高精度監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)預(yù)警監(jiān)測大壩外部水上變形，采用水下智能化檢測監(jiān)測大壩外部水下部分變形相結(jié)合，同時(shí)采用微芯樁的“點(diǎn)”及InSAR的“面”的智能邊坡變形監(jiān)測系統(tǒng)，對遠(yuǎn)離大壩區(qū)域的邊坡及地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行完善補(bǔ)充監(jiān)測。從而實(shí)現(xiàn)對大壩、庫區(qū)的“空、天、地”三位一體以及“水上、水下”全覆蓋大壩外部監(jiān)測，同時(shí)實(shí)現(xiàn)基于PLC技術(shù)測控裝置的大壩內(nèi)觀自動(dòng)化監(jiān)測。

4 結(jié)論

本文提出的智慧電廠建設(shè)與實(shí)踐，將有助于提升水電站生產(chǎn)經(jīng)營水平，優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，完善管理體制，增強(qiáng)企業(yè)經(jīng)營的感知、洞察、管控能力，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)識別自動(dòng)化、決策管理智能化。智慧電廠規(guī)劃原則采用由一般到具體、以需求為導(dǎo)向、從宏觀到微觀、逐步深入的總體思路。通過對某水電站智慧電廠的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，明確未來該水電站智慧電廠建設(shè)的內(nèi)涵、框架和任務(wù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行功能和應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)，并定義該水電站未來電廠體系結(jié)構(gòu)、組成要素和制定該水電站智慧電廠建設(shè)規(guī)劃核心內(nèi)容。本文提出的規(guī)劃全面采用目前市場主流和成熟的技術(shù)，在保持先進(jìn)性和創(chuàng)新性的同時(shí)，功能齊全，針對性與實(shí)用性兼顧，可用于指導(dǎo)該水電站后續(xù)智慧電廠建設(shè)，包括智能基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)、核心智能應(yīng)用實(shí)施，也可作為單一水電站智慧建設(shè)的藍(lán)圖和流域水電站智慧建設(shè)的指南，還可作為相關(guān)建設(shè)單位的參考，同時(shí)也是眾多工程技術(shù)人員、高等職業(yè)院校學(xué)習(xí)交流的樣版。規(guī)劃具有很強(qiáng)的推廣和應(yīng)用價(jià)值，有利于人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)在水電行業(yè)的落地，有利于水電企業(yè)的提質(zhì)增效和企業(yè)核心競爭力的提高。