摘要：隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，行業(yè)競爭日益激烈。物聯(lián)網(wǎng)+5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能技術(shù)發(fā)展勢頭迅猛，使其應(yīng)用到智慧型電廠的范圍更加廣泛。圍繞對人員管理、作業(yè)流程、安全管理和事故預(yù)防的智慧電廠建設(shè)目標(biāo)，對自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自趨勢、自恢復(fù)、自組織的智能發(fā)電運(yùn)行控制管理模式展開討論，實(shí)現(xiàn)提升系統(tǒng)生產(chǎn)效率、節(jié)能降耗的目的，構(gòu)建低碳清潔、安全高效的智能電廠體系。

關(guān)鍵詞：智慧電廠建設(shè);技術(shù)應(yīng)用;大數(shù)據(jù);人工智能

一、智慧電廠內(nèi)涵及意義

智慧電廠始于感知、精于計(jì)算、巧于決策、勤于執(zhí)行、善于學(xué)習(xí)，以發(fā)電過程的數(shù)字化、自動(dòng)化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ)，以管控一體化、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)+5G為平臺，集成智能感知與執(zhí)行、智能控制與優(yōu)化、智能管理與決策等技術(shù)，形成一種具備自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自趨勢、自恢復(fù)、自組織的智能發(fā)電運(yùn)行控制管理模式，實(shí)現(xiàn)提升系統(tǒng)生產(chǎn)效率、節(jié)能降耗的目的，構(gòu)建低碳清潔、安全高效的智能電廠體系。

二、平臺架構(gòu)

平臺架構(gòu)分為應(yīng)用層、平臺層、存儲計(jì)算層和物聯(lián)網(wǎng)層。應(yīng)用層包括大屏展示、三維廠區(qū)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)統(tǒng)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)源管控、電子圍欄、視頻聯(lián)動(dòng)、智能預(yù)警、行為識別、智能培訓(xùn)、閾值管理、設(shè)備監(jiān)控、智能巡檢、人員定位和車輛定位;平臺層包括三維引擎、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、工作流、工況辨識、定位應(yīng)用、身份認(rèn)證、單點(diǎn)登錄、網(wǎng)關(guān)、配置中心和定位引擎。存儲計(jì)算層包括數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)集市、數(shù)據(jù)治理、離線計(jì)算、實(shí)時(shí)計(jì)算、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)安全、離線數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);物聯(lián)網(wǎng)層包括設(shè)備信息、設(shè)備參數(shù)、爐溫、定位標(biāo)簽、定位基站、煙氣參數(shù)、定滑壓、壓力數(shù)據(jù)、傳感器和攝像頭。

三、平臺系統(tǒng)模塊

（一）大數(shù)據(jù)存儲計(jì)算平臺

以Kafka作為平臺數(shù)據(jù)的匯聚層，接入各種數(shù)據(jù)源，可靠緩存消息數(shù)據(jù)，任何數(shù)據(jù)類型，不需要在數(shù)據(jù)源端和目標(biāo)端安裝任何插件，即可實(shí)現(xiàn)在大數(shù)據(jù)組件范圍內(nèi)無障礙互通;支持傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫（Mysql、Oracle、Postgresql等）、大數(shù)據(jù)體系數(shù)據(jù)源（ES、Kafka）、文件等多類數(shù)據(jù)源，同時(shí)支持靈活定制擴(kuò)展;支持在集成過程中對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和清洗，通過Sql方式操作，靈活方便，支持用戶自定義轉(zhuǎn)換模型;支持按增量建增量同步，并在同步過程中進(jìn)行嚴(yán)格Schema校驗(yàn)，保證數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)處理過程中的數(shù)據(jù)規(guī)范化、一致性;靈活任務(wù)監(jiān)控和調(diào)度管理，平臺自動(dòng)根據(jù)任務(wù)啟停對任務(wù)進(jìn)行調(diào)度和負(fù)載均衡，充分利用系統(tǒng)資源;以數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)機(jī)制為核心;注冊Schema，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)元組的管理;分布式集群架構(gòu)，支持處理流程的多環(huán)節(jié)和高并發(fā)。任務(wù)提交到集群，統(tǒng)一管理。自動(dòng)均衡、高可用、線性擴(kuò)展;內(nèi)置常見數(shù)據(jù)計(jì)算模型，支持用戶定義計(jì)算模型，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與大數(shù)據(jù)分析計(jì)算引擎互通，可方便地將大數(shù)據(jù)分析計(jì)算引擎中積累的數(shù)百種數(shù)據(jù)模型集成到計(jì)算平臺使用;任務(wù)統(tǒng)一監(jiān)控和調(diào)度管理，支持自動(dòng)均衡、高可用、線性擴(kuò)展。

（二）高精度室內(nèi)定位

高精度室內(nèi)定位作為位置服務(wù)的延伸應(yīng)用，應(yīng)用最先進(jìn)的UWB，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境的分米級高精度定位。將“人員實(shí)時(shí)定位管理、設(shè)備及物資定位管理、移動(dòng)軌跡查詢、電子圍欄安全防護(hù)、一鍵報(bào)警求助、視頻聯(lián)動(dòng)”等現(xiàn)代技術(shù)手段功能加入室內(nèi)人員安全管理系統(tǒng)之中，真正實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)環(huán)境的全覆蓋實(shí)時(shí)位置管理。

高精度室內(nèi)定位可應(yīng)用于危險(xiǎn)區(qū)域、危險(xiǎn)源管控;承包商、外來人員管控;智能考勤、工時(shí)統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)生成考勤報(bào)表;重要區(qū)域、重要人員、重要事件視頻聯(lián)動(dòng);實(shí)時(shí)查看電廠人員分布情況;智能巡檢、規(guī)范巡檢流程;歷史軌跡存儲和回放;異常行為分析（如昏迷、滯留），實(shí)時(shí)報(bào)警等場景。

（三）安全風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)管理

針對室內(nèi)室外分別進(jìn)行當(dāng)前風(fēng)險(xiǎn)整體分布、統(tǒng)計(jì)、管理;實(shí)行兩單三卡管理，包括危險(xiǎn)因素排查單、安全風(fēng)險(xiǎn)管控單、承諾卡、應(yīng)知卡、應(yīng)急處置卡;將廠區(qū)內(nèi)各區(qū)域按照風(fēng)險(xiǎn)等級劃分為4個(gè)等級區(qū)域，每個(gè)等級區(qū)域以不同顏色分別顯示于三維廠區(qū)圖中，實(shí)行風(fēng)險(xiǎn)四色圖管理;對安全風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)統(tǒng)計(jì)包括對風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)管控跟蹤、歷史風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)排查情況統(tǒng)計(jì)。

（四）安全生產(chǎn)管控

主動(dòng)安全管控，掌握人員在崗在位情況，監(jiān)測人員與車輛實(shí)時(shí)位置，避免人員車輛在未經(jīng)許可情況下闖入危險(xiǎn)區(qū)域，保障人員安全。人員管理包括對人員基本信息、人員實(shí)時(shí)定位、人員軌跡查詢和人員報(bào)警進(jìn)行統(tǒng)計(jì);車輛管理包括對車輛基本信息、車輛實(shí)時(shí)定位、車輛軌跡查詢、車輛報(bào)警統(tǒng)計(jì)和車輛移動(dòng)電子圍欄進(jìn)行記錄備案;設(shè)備管理包括實(shí)時(shí)監(jiān)測燃燒系統(tǒng)設(shè)備、汽水系統(tǒng)設(shè)備和電氣系統(tǒng)設(shè)備。

對安全生產(chǎn)設(shè)置電子圍欄。三維廠區(qū)圖中，可繪制電子圍欄;高危區(qū)域配置，根據(jù)危險(xiǎn)設(shè)備位置自動(dòng)生成電子圍欄，形成報(bào)警區(qū);三維廠區(qū)圖中，設(shè)置危險(xiǎn)作業(yè)區(qū)，設(shè)置限制人員車輛出入報(bào)警規(guī)則。

對安全生產(chǎn)設(shè)置智能巡檢。選擇巡檢作業(yè)人員，查看巡檢作業(yè)人員實(shí)時(shí)軌跡，若偏離預(yù)定路線則進(jìn)行報(bào)警并主動(dòng)進(jìn)行視頻跟隨;巡檢實(shí)時(shí)視頻跟隨，通過點(diǎn)擊巡檢人員的實(shí)時(shí)位置頭像，可以打開巡檢位置的視頻監(jiān)控，跟隨巡檢;對于巡檢過程中發(fā)現(xiàn)的異常、問題等，上傳圖片、視頻等至數(shù)據(jù)中心;歷史軌跡回放，選擇一個(gè)或多個(gè)人員進(jìn)行某時(shí)段內(nèi)的軌跡查詢。

對安全生產(chǎn)應(yīng)用視頻跟蹤識別。監(jiān)控、高精度定位等設(shè)備與視頻形成智能聯(lián)動(dòng)。視頻跟隨，實(shí)時(shí)調(diào)動(dòng)攝像頭，完成與主屏幕的實(shí)時(shí)視頻聯(lián)動(dòng);輸入人員信息，能夠快速切換至視頻現(xiàn)場形成快速查找視頻;對突發(fā)事件告警，可以快速切換現(xiàn)場監(jiān)控視頻;對闖入人員、車輛視頻聯(lián)動(dòng)。應(yīng)用深度學(xué)習(xí)技術(shù)對人員及車輛識別、人員翻越廠區(qū)護(hù)欄識別、危險(xiǎn)操作識別形成智能識別。

對安全生產(chǎn)設(shè)置智能兩票。開票—簽發(fā)—安措辦理—許可—現(xiàn)場操作—撤離—安措恢復(fù)—終結(jié)。借助電子圍欄、人員定位技術(shù)，監(jiān)控未經(jīng)兩票許可的越權(quán)闖入人員，避免安全事故;通過APP實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線辦理工作票安措，支持上傳安措執(zhí)行中的照片、錄像等資料，保留安措執(zhí)行確認(rèn)依據(jù);根據(jù)人員定位技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控工作負(fù)責(zé)人長時(shí)間離開工作區(qū)域，及時(shí)通知提醒管理人員。

（五）應(yīng)急處置

以文本預(yù)案為基礎(chǔ)，構(gòu)建電子預(yù)案庫，對預(yù)案進(jìn)行匯總和管理，實(shí)現(xiàn)預(yù)案編制、修訂、報(bào)備和發(fā)布全流程的標(biāo)準(zhǔn)化;實(shí)現(xiàn)預(yù)案結(jié)構(gòu)化處理，提高對預(yù)案內(nèi)容的檢索效率，幫助應(yīng)急相關(guān)人員快速定位所需查看內(nèi)容;實(shí)現(xiàn)預(yù)案的自動(dòng)化匹配，全面提高預(yù)案的實(shí)操性，指導(dǎo)應(yīng)急演練和救援實(shí)戰(zhàn)。

對突發(fā)災(zāi)害、群體事件、衛(wèi)生事件、環(huán)保事件做好應(yīng)急預(yù)案;通過應(yīng)急值守、系統(tǒng)推送、人工錄入等手段及時(shí)應(yīng)急響應(yīng);通過現(xiàn)場信息回傳、事件評估、響應(yīng)預(yù)案、任務(wù)派發(fā)、實(shí)施救援等手段科學(xué)做到應(yīng)急處置。

（六）風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測預(yù)警體系

建立統(tǒng)一可視化平臺的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測預(yù)警體系。安防報(bào)警系統(tǒng)集成。命令控制外部系統(tǒng);廠區(qū)廣播、大喇叭;廠區(qū)一鍵報(bào)警;報(bào)警視頻聯(lián)動(dòng);報(bào)警、指揮調(diào)度處置;報(bào)警事件感知。視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成。監(jiān)控設(shè)備地圖聯(lián)動(dòng);攝像機(jī)、視頻追蹤、視頻分析集成;報(bào)警與視頻聯(lián)動(dòng);集成視頻分析評估。安全監(jiān)測系統(tǒng)集成。人員、車輛識別與闖入分析;門禁系統(tǒng);溫度、壓力、震動(dòng)等傳感器;消防報(bào)警器。環(huán)境監(jiān)測設(shè)備集成。水質(zhì)檢測;廢水廢氣監(jiān)測;空氣質(zhì)量檢測;有毒氣體探測;工業(yè)粉塵檢測;噪聲檢測;有害因素監(jiān)測。

對各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測危險(xiǎn)源實(shí)時(shí)和歷史趨勢，建立風(fēng)險(xiǎn)模型，及時(shí)對風(fēng)險(xiǎn)防范;根據(jù)各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)設(shè)定閾值，超過閾值則推送預(yù)警消息;對設(shè)備溫度、震動(dòng)、氣體實(shí)時(shí)監(jiān)控，超過閾值推送預(yù)警消息。

對違規(guī)行為及時(shí)報(bào)警，將電子圍欄與人員定位技術(shù)結(jié)合，對非法闖入電子圍欄的人員進(jìn)行報(bào)警警告、對人員長時(shí)間不在工作區(qū)域的情況進(jìn)行報(bào)警、對人員危險(xiǎn)行為進(jìn)行識別與預(yù)警。

（七）平臺安全保障

遵循“零信任”安全理念，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急管理各類網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)“用戶訪問需認(rèn)證、全程操作有記錄、安全風(fēng)險(xiǎn)能預(yù)測、非法行為可溯源、安全事件能查處”。遵循“智能化”的運(yùn)維理念，建立集智能化、可視化、標(biāo)準(zhǔn)化為一體的運(yùn)維保障體系，實(shí)現(xiàn)“少人值守、智慧調(diào)度、智能運(yùn)維”。

（八）智能培訓(xùn)

采用VR智能培訓(xùn)，讓體驗(yàn)者身臨其境、高效培訓(xùn)降低成本、預(yù)防事故發(fā)生。

進(jìn)行VR電力人身事故體驗(yàn)，VR電力安全系統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)景，高度還原現(xiàn)場，采用真實(shí)事故案例;VR高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)防控培訓(xùn)。對高處、動(dòng)火、盲板抽堵、臨時(shí)用電、吊裝、受限空間、動(dòng)土、斷路等作業(yè)實(shí)景，交互式體驗(yàn);使用VR技術(shù)對勞動(dòng)防護(hù)用品體驗(yàn)、VR安全帶使用體驗(yàn)、VR安全帽撞擊體驗(yàn)、VR職業(yè)危害體驗(yàn);使用VR技術(shù)培訓(xùn)人員應(yīng)急急救知識。VR應(yīng)急培訓(xùn)包括VR心肺復(fù)蘇訓(xùn)練考核、VR觸電急救、VR創(chuàng)傷急救，并進(jìn)行VR應(yīng)急處置演練，VR應(yīng)急處置包括VR消防滅火、VR火場逃生、各種應(yīng)急演練，進(jìn)行相關(guān)的VR技能培訓(xùn)，采用VR仿真電力培訓(xùn)，通過模擬高壓開關(guān)室場景，員工可以用手柄親自操作，模擬現(xiàn)場電氣倒閘等。

（九）可視化

三維電廠根據(jù)廠區(qū)真實(shí)環(huán)境，經(jīng)過現(xiàn)場環(huán)境勘察，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，進(jìn)行精準(zhǔn)測繪，根據(jù)測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行三維信息1：1精準(zhǔn)建模，并進(jìn)行大屏可視化展示。對電廠風(fēng)險(xiǎn)四色圖管理、區(qū)域點(diǎn)名統(tǒng)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)管控跟蹤、風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)、排查數(shù)據(jù)、當(dāng)前風(fēng)險(xiǎn)統(tǒng)計(jì)、歷史風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)等歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以多種可化圖標(biāo)展示。

四、結(jié)束語

隨著物聯(lián)網(wǎng)+5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，將“智慧+”技術(shù)應(yīng)用到對電廠的建設(shè)管理中，通過模擬真實(shí)情況的三維電廠模型并進(jìn)行大屏可視化展示，實(shí)現(xiàn)了對電廠管理的高度集成化、一體化和可視化，對人員管理、作業(yè)流程、安全管理和事故預(yù)防更加科學(xué)高效。

作者單位：尚文靜? ? 北京理工大學(xué)

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]甄龍，徐輝，陶李.電廠“智慧工地”的建設(shè)與應(yīng)用[J].電力勘測設(shè)計(jì)，2020，（S1）：188-193.

[2]汪濤.智能視頻系統(tǒng)在人員管理中的應(yīng)用——以水電廠為例[J].湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，42（03）：20-26.

[3]陳錄，齊全友，吳揚(yáng)揚(yáng)，趙玉國，張海翔.智慧電廠建設(shè)與智能發(fā)電技術(shù)應(yīng)用探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2021，11（23）：174-176.