國家能源集團寧夏電力有限公司 陳忠

安全是現(xiàn)代火電廠工作和生產(chǎn)過程當中的重要基礎(chǔ)。智慧安全系統(tǒng)在火電廠中的建設(shè)與應(yīng)用，能夠有效通過智能化設(shè)備以及先進的信息化技術(shù)，對火電廠進行安全管理和安全監(jiān)控，能夠有效保證火電廠日常工作當中的安全運行，對火電廠工作人員的安全負責，切實保障人民的財產(chǎn)安全和生命安全。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的大力發(fā)展，智慧安全系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)成為了當代火電廠實現(xiàn)安全管理和監(jiān)督的重要發(fā)展方向與目標。智慧安全系統(tǒng)，能夠有效識別火電廠中存在的危險源，并結(jié)合火電廠運行的實際情況，分析如何有效提升安全監(jiān)控與管理方案。本文通過對智慧火電廠的市場需求進行分析，深入研究智慧火電廠的安全架構(gòu)，并闡述智慧安全系統(tǒng)在火電廠中的具體應(yīng)用，探討智慧火電廠的未來發(fā)展及其應(yīng)用價值。

引言

黨的十九大報告中指出，加快建設(shè)制造強國，加快發(fā)展先進制造業(yè)，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟深度融合，在中高端消費、創(chuàng)新引領(lǐng)、綠色低碳、共享經(jīng)濟、現(xiàn)代供應(yīng)鏈、人力資本服務(wù)等領(lǐng)域培育新增長點、形成新動能。在企業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的過程當中，安全問題永遠是其持續(xù)經(jīng)營的前提。火電廠是保障國民生活的重要公共設(shè)施，火電廠的安全問題對于社會經(jīng)濟的發(fā)展來說，承擔著重要責任。一直以來，火電廠的安全都被社會各界人士所重視，而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，改善火電廠安全管理，也越發(fā)迫在眉睫。這就需要火電廠在生產(chǎn)運營過程當中革新安全理念，對安全管理與監(jiān)控采取高度重視，有效結(jié)合安全生產(chǎn)與安全管理，使二者合二為一，利用先進的管理理念與智能化技術(shù)手段，構(gòu)建出一個智慧安全系統(tǒng)，確?；痣姀S的安全管理在基于智能化的基礎(chǔ)上，更安全高效地保障火電廠工作人員的人身安全以及生產(chǎn)活動安全。

智慧火電廠的市場需求

火電廠的安全需求

在現(xiàn)代火電廠的管理與生產(chǎn)過程當中，安全監(jiān)控水平以及安全管理水平都有著顯著的提升需求，這主要表現(xiàn)在對風險點排查、設(shè)備隱患的排查、安防系統(tǒng)的加固、周界漏洞的排查、監(jiān)控現(xiàn)場違規(guī)操作、對封閉空間和孔洞等危險點的持續(xù)管控能力等方面?，F(xiàn)代火電廠的安全需求正在被逐步重視起來，智慧安全系統(tǒng)在火電廠中的應(yīng)用，可以更加安全地實現(xiàn)對信息的采集和有效性分析，并且通過智能化的管控技術(shù)以及安全管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用的集成化發(fā)展，從而使其能夠發(fā)揮出重要的安全保護功能，滿足火電廠的安全追求，使火電廠在生產(chǎn)過程中能夠?qū)ぷ魅藛T、設(shè)備、環(huán)境以及管理等多方面實施安全管控，使智能化安全系統(tǒng)提供的事前預(yù)防和事中控制得到完整體現(xiàn)。

表1 火電廠危險源辨識表

圖1 智慧火電廠的典型安全體系

火電廠危險源識別

建設(shè)智慧火電廠，應(yīng)立足于先進的理念和技術(shù)手段，結(jié)合火電廠自身的發(fā)展特點，總結(jié)出火電廠的安全需求。智慧安全系統(tǒng)的建設(shè)，主要依據(jù)火電廠的安全理念，重點在于火電廠的生產(chǎn)過程當中，利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段，對生產(chǎn)過程中的行為進行量化與可視化，形成一個系統(tǒng)的安全管理平臺。結(jié)合近年來對國內(nèi)火電廠各類危險源的識別以及評價，可以看出，以目前國家頒布的《火電廠安全評價》的規(guī)定為標準，可以總結(jié)出，國內(nèi)火電廠中較為重大的危險源，如表1所示。

目前火電廠的危險源以火災(zāi)和人身傷害居多，從上表重大危險源因素當中可以明顯看出，很多危險源實際上都是由于安全監(jiān)控措施和安全管理不到位造成的。因此，建設(shè)智慧火電廠，利用其對危險源進行智能化識別，可以從根本上實現(xiàn)對火電廠事故的控制，確保工作人員的生命和財產(chǎn)安全。

智慧火電廠的安全架構(gòu)

智慧火電廠的典型安全體系包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)、巡更系統(tǒng)等，統(tǒng)一整合應(yīng)用，實現(xiàn)跨系統(tǒng)之間的信息數(shù)據(jù)交互、報警聯(lián)動響應(yīng)和預(yù)案自動執(zhí)行，全面提高電廠整體預(yù)警、聯(lián)防能力。如圖1所示。

建設(shè)智慧火電廠，需要一個整體安全架構(gòu)作為支撐。通常，智慧安全系統(tǒng)主要由前端設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)以及監(jiān)控中心三個主要部分構(gòu)成，前端設(shè)備主要由探測報警系統(tǒng)的探頭、監(jiān)控攝像頭、門禁讀卡設(shè)備、二維碼條碼以及射頻卡芯片等共同構(gòu)成。

前端設(shè)備在應(yīng)用當中主要負責對應(yīng)區(qū)域的監(jiān)控工作，包括對現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息的采集與提供、視音頻的存儲及上傳，并且通過監(jiān)控中心預(yù)置的數(shù)據(jù)處理算法，進行自動聯(lián)動工作。

傳輸網(wǎng)絡(luò)在安全架構(gòu)當中起到長距離傳輸介質(zhì)的功能，能夠有效通過光纖傳輸?shù)确绞?，將前端采集到的視音頻、控制以及警報信號等轉(zhuǎn)換成光纖傳輸信號，發(fā)送到信息中心。

監(jiān)控中心主要的作用，是集中轉(zhuǎn)換和管理前端設(shè)備傳過來的信號，結(jié)合需求信息，對前端設(shè)備進行管理，以實現(xiàn)安全架構(gòu)當中的實時監(jiān)控。包括視頻的監(jiān)控、設(shè)備使用的監(jiān)控、警報信號的分析以及不同需求報表的輸出等等。

三個重要的部分相互結(jié)合，是構(gòu)建智能火電廠的智慧安全系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

智慧安全系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)

EAM（Enterprise Asset Manage?ment）生產(chǎn)管理系統(tǒng)是以建設(shè)數(shù)字化發(fā)電廠為目標，基于發(fā)電企業(yè)績效模型、發(fā)電企業(yè)價值鏈建立系統(tǒng)而規(guī)范的管理體系，對企業(yè)管理價值鏈上所有環(huán)節(jié)進行有效管理，強調(diào)動態(tài)監(jiān)控設(shè)備和經(jīng)營狀況，及時掌握信息，決策控制。已經(jīng)建成內(nèi)容包括：資產(chǎn)管理、運行管理、文檔管理、技術(shù)監(jiān)督、消防管理、安全管理、設(shè)備巡檢管理、缺陷管理、生產(chǎn)會議管理。建立在統(tǒng)一的平臺上，該平臺向下實現(xiàn)MIS/EAM、視頻、門禁、人員定位、移動終端等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，向上建設(shè)以升壓站設(shè)備為對象，以兩票為主線的一體化系統(tǒng)，進而實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的管控，同時應(yīng)保留數(shù)據(jù)接口以便進行推廣。如圖2所示。

圖2 智慧安全系統(tǒng)的EAM

智慧安全系統(tǒng)在火電廠中的應(yīng)用

智能監(jiān)控

智慧安全系統(tǒng)是保證火電廠安全性的先進手段。應(yīng)用先進的智能安全系統(tǒng)與數(shù)字遠程傳輸技術(shù)，能夠采用視頻監(jiān)控對工作現(xiàn)場進行多線路觀察和巡檢。通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膱D像和數(shù)據(jù)，工作人員在遠程利用智能分析的算法，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，自動分析，抽取視頻關(guān)鍵信息等，就能夠明確出火電廠中的安全問題。包括人員入侵、遺留物品、是否被盜、煙霧火光檢測等。智能監(jiān)控是火電廠安全性的需求，通過智能監(jiān)控，工作人員不必深入火電廠內(nèi)部就能夠清楚了解到火電廠中的安全問題，這一方面能夠保證信息傳輸?shù)募皶r性，另一方面也能夠避免人員的危險。

人員管理

火電廠中的布局非常復(fù)雜，環(huán)境封閉，這種情況就需要對工作人員進行管理，采用UWB超寬帶智能定位技術(shù)，對工作人員進行全方位管理，這種智慧管理方式具有精確度高、信號穿透力強等優(yōu)勢，并且在火電廠非常復(fù)雜的布局中，也能夠抵抗多路徑循環(huán)模式，其抗干擾能力較強。結(jié)合火電廠的使用需求和后臺管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)工作人員的管理。同時，在管理人員的過程中，巡檢任務(wù)的實時記錄與反饋，人員異常監(jiān)控，火電廠中的災(zāi)難發(fā)生與人員搜救都擁有較強的幫助作用。另外，在人員管理中，不僅對工作人員進行巡視，還可以對外來人員進行監(jiān)控，在特定區(qū)域中做電子圍欄，外來人員進入輻射范圍內(nèi)能夠?qū)嵤┲鲃拥陌踩A(yù)警工作，對不同位置按照危險源進行識別，能夠?qū)痣姀S的安全進行預(yù)警。

智能巡檢

智能巡檢是通過AI 技術(shù)，結(jié)合非接觸檢測技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)等，利用AI 機器人在火電廠中進行智能巡檢。其中對巡檢過程中進行識別、定位及通信反饋，其目的在于為遠程工作人員提供巡檢信息，工作人員也可以通過AI 智能化系統(tǒng)對火電廠中重點生產(chǎn)區(qū)域和危險區(qū)域做出主要監(jiān)控調(diào)制，通過AI 機器人攜帶的攝像頭和聲音提取功能，對現(xiàn)場進行信息反饋。攝像頭反饋視頻圖像，聲音提取反饋聲音信息，溫度傳感器反饋現(xiàn)場溫濕度，最終將以上信息通過無線擴頻網(wǎng)絡(luò)傳送至總控制臺進行系統(tǒng)分析，工作人員對信息進行采集與整理，便能夠判斷出工作現(xiàn)場環(huán)境及是否存在故障，如果存在故障能夠激活自動報警系統(tǒng)，工作人員根據(jù)巡檢定位及時掌握故障源。

人員定位

人員定位功能是針對人員的移動進行巡視管理，這與火電廠的三維圖形化建模、WIFI 現(xiàn)場定位以及RFID 設(shè)備表示技術(shù)等都能夠有效結(jié)合，充分展示火電廠設(shè)備巡檢工作的重要性。以往工作人員在火電廠中的移動無法記錄，只能通過固定攝像頭監(jiān)控，一旦工作人員發(fā)現(xiàn)火電廠中有危險源存在，而存在現(xiàn)場又無攝像頭的情況，很容易對人員造成危險。所以，對人員定位功能的設(shè)置，就能夠監(jiān)控人員的移動情況，通過總臺控制的管理、維修管理等對工作人員進行指揮，開展各項業(yè)務(wù)等工作，使火電廠工作更加智能化、效率化、簡單化。

智能鎖管理

智能鎖管理是針對火電廠中的門禁和鎖進行的管理方法，通過云計算、智能信息處理等先進技術(shù)，外加未來結(jié)合5G 技術(shù)，對火電廠的配電柜、門禁、控制柜等有門鎖的工作場景進行智能管理，達到智能門鎖和智能鑰匙的管理方法，采用遠程管理對鎖具進行遠程控制，實現(xiàn)機柜門鎖的遠程上鎖和打開，以便應(yīng)對火電廠中機械門鎖的無序管理。以往火電廠中的門鎖管理比較松散，雖然較先進的采用指紋門禁，但是始終會出現(xiàn)管理無序的情況，另外安全性也比較差。關(guān)于智能門禁的管理，采用RFID 技術(shù)和UWB 技術(shù)對進入火電廠的人員能夠進行智能識別和記錄，火電廠中的生產(chǎn)區(qū)危險源比較多，所以對生產(chǎn)區(qū)的人員可以設(shè)置虛擬門禁，當人員進入固定領(lǐng)域中，智能門禁就會對人員進行綜合識別與預(yù)警。辦公區(qū)和檢修區(qū)的危險源較少，但信息儲存較多，設(shè)置門禁管理，保證物品不能丟失。

危險預(yù)警

因火電廠的危險源較多，且危險范圍大，所以故障診斷和預(yù)警工作非常重要。故障診斷主要是依據(jù)大數(shù)據(jù)信息處理對故障進行定位和故障分析，而預(yù)警功能是結(jié)合趨勢發(fā)展和故障結(jié)果進行的分析。在控制總臺中會建立智能模型，基于智慧火電廠的整體數(shù)據(jù)進行大量的數(shù)據(jù)采集，通過歷史數(shù)據(jù)以及手動輸入的故障信息來進行識別。如果識別過程中發(fā)現(xiàn)有異常參數(shù)，就證明出現(xiàn)了故障，在建立保障機組的過程中能夠保證智慧火電廠的安全運行，最終對現(xiàn)場危險進行預(yù)警。危險預(yù)警功能是一體化管理平臺中非常重要且常見的功能。智慧安全系統(tǒng)的應(yīng)用目的就是為了保證安全性，對安全進行檢查和定期匯報，并且對危險源進行預(yù)案處理，在智慧安全系統(tǒng)平臺中留有火電廠的接入口，實現(xiàn)安全數(shù)據(jù)的無縫連接，這樣才能夠建立起相對安全的管理體系。

智慧火電廠的未來發(fā)展及應(yīng)用價值

智慧火電廠一直是火電廠發(fā)展過程中的重要需求，隨著5G時代的來臨，智慧火電廠也豐富了其構(gòu)建的基礎(chǔ)設(shè)施，不僅可以運用5G技術(shù)，現(xiàn)階段的智慧火電廠就可以具備一定的安全管理功能，所以平臺的開發(fā)與完善非常重要。大數(shù)據(jù)處理和智能算法的基礎(chǔ)性要求對信息平臺能夠提供兩級信息，即機組智能控制系統(tǒng)信息和全場智能管理決策系統(tǒng)信息，兩級信息中包括了幾乎所有智慧火電廠的功能，整體智能火電廠的管理系統(tǒng)框架包括生產(chǎn)控制大區(qū)的DCS設(shè)備、智能控制系統(tǒng)中的DCS設(shè)備，將數(shù)據(jù)信息整合后，直接傳輸?shù)綒v史數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，并將智能控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息上傳至應(yīng)用服務(wù)器和值班站中，以便工作人員及時觀察做數(shù)據(jù)參考。其中接口機與控制中心存在一個隔離器，也就是接口機下的數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器、值班站，乃至DCS設(shè)備等都是深入火電廠內(nèi)部工作的設(shè)備，而上級的中心數(shù)據(jù)庫和中心服務(wù)器會通過Internet 網(wǎng)絡(luò)傳輸至客戶端，也就形成了以數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器為主的管理信息大區(qū)和以客戶端為主的智能管理決策系統(tǒng)。這樣更加方便工作人員的遠程操控和觀察。通過以上分析，可以看出智慧火電廠的決策系統(tǒng)雖然布局較多，但對于信息管理工作比較扁平化，這樣保證數(shù)據(jù)傳輸速度快，傳輸過程中數(shù)據(jù)不易丟失，方便整合全廠內(nèi)外部的整體數(shù)據(jù)資源。

另外，火電廠中的鍋爐燃燒控制是智慧火電廠的主要工作路徑，節(jié)能減排也是火電廠的工作目標之一，所以鍋爐燃燒過程對能量的轉(zhuǎn)換、污染物的排放以及安全性能等都有非常復(fù)雜的影響。如果仍然按照傳統(tǒng)方法對其進行建模控制，那么將無法達到節(jié)能減排的工作目標。所以采用多目標優(yōu)化控制技術(shù)路線是最好的選擇。從鍋爐燃燒過程中，采取原始樣本并對其進行處理，建模對數(shù)據(jù)樣本進行分析，形成鍋爐燃燒的計算模型和壁溫預(yù)測模型。這兩種模型是對鍋爐燃燒的節(jié)能減排的第一層保障。通過鍋爐燃燒模型進行鍋爐效率和污染物排放的模糊計算，實現(xiàn)目標優(yōu)化，最終在智能化工作中明確燃燒控制參數(shù)。而璧溫預(yù)測模型是直接采用噴水降溫的方式進行智能尋優(yōu)過程，最終形成燃燒控制系統(tǒng)參數(shù)。通過兩項模型數(shù)據(jù)分析，燃燒控制系統(tǒng)參數(shù)得到最真實和全面的數(shù)據(jù)，對鍋爐的燃燒和傳熱有了一定的控制。

結(jié)論

我國經(jīng)濟已由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，正處在轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、優(yōu)化經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換增長動力的攻關(guān)期，迫切需要新一代人工智能等重大創(chuàng)新添薪續(xù)力。要培育具有重大引領(lǐng)帶動作用的人工智能企業(yè)和產(chǎn)業(yè)，構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動、人機協(xié)同、跨界融合、共創(chuàng)共享的智能經(jīng)濟形態(tài)。要發(fā)揮人工智能在產(chǎn)業(yè)升級、產(chǎn)品開發(fā)、服務(wù)創(chuàng)新等方面的技術(shù)優(yōu)勢，促進人工智能同一、二、三產(chǎn)業(yè)深度融合，以人工智能技術(shù)推動各產(chǎn)業(yè)變革，在中高端消費、創(chuàng)新引領(lǐng)、綠色低碳、共享經(jīng)濟、現(xiàn)代供應(yīng)鏈、人力資本服務(wù)等領(lǐng)域培育新增長點，形成新動能。

智慧火電廠是未來火電廠發(fā)展的走向，智慧火電廠的發(fā)展是信息時代下的必然產(chǎn)物，通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)的結(jié)合，在工業(yè)處理流程中安全性能夠進一步集中和放大，智慧火電廠的全面多元系統(tǒng)的融合能夠更加方便地傳輸信息、共享信息，為火電廠的生產(chǎn)和管理帶來了極大的方便。所以，本文探討了智能安全系統(tǒng)在火電廠中的應(yīng)用，希望通過相關(guān)研究，解決火電廠中的安全問題，并開展智能化數(shù)據(jù)信息評價，保障火電廠智能控制，最終實現(xiàn)智慧火電廠的目標。