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        智慧電廠建設(shè)管理平臺的設(shè)計(jì)與思考

        2022-05-30 03:45:42尚文靜
        中國新通信 2022年13期
        關(guān)鍵詞:技術(shù)應(yīng)用大數(shù)據(jù)人工智能

        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.

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