李曉騫

（國能吉林龍華熱電股份有限公司長春熱電一廠）

0 引言

隨著智能技術(shù)的發(fā)展，火電廠的電機組作業(yè)正在向智能化階段發(fā)展，且如今已經(jīng)達到了很高的水平。但由于火電廠的作業(yè)相對復(fù)雜，比較依賴于火電廠裝機容量、電氣裝置以及參數(shù)的設(shè)置等，很容易導(dǎo)致火電廠正常運行過程當(dāng)中發(fā)生安全生產(chǎn)事故，甚至可能會對火電廠的正常運營造成嚴(yán)重的影響，如火電廠生產(chǎn)工作效率下降或者工作人員自身的安全等。同時，如果火電廠在運行過程當(dāng)中可能還會造成火電站的電氣機組設(shè)備損壞的現(xiàn)象，從而使火電廠的生產(chǎn)經(jīng)營成本得到提升。因此，為能夠解決上述問題，充分保障火電廠的安全生產(chǎn)，本文通過引入智能化管控技術(shù)，利用人工檢查的模式，先對火電廠中存在的安全隱患問題進行排除，以此既可以降低其危險事件的發(fā)生，還能夠使得其防護效率得到提高[1]。所以，本文對火電廠安全防護工作的研究，也為火電廠安全防護工作的實時提供相應(yīng)的支撐。

1 功能需求分析

現(xiàn)階段數(shù)字計算機技術(shù)和智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，為有效解決火電廠的安全事故發(fā)生概率，保障電氣機組設(shè)備的正常運行，本文對火電廠的安全防護工作建設(shè)展開了全面的分析。然后，將智能識別技術(shù)和火電廠的安全防護工作兩者進行有效的結(jié)合，從而構(gòu)建一條火電廠智能安全管控系統(tǒng)。而該系統(tǒng)的設(shè)計，利用攝像頭、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸以及智能識別等先進的技術(shù)設(shè)計了一個先進的集設(shè)備、人員以及燃煤的安全監(jiān)控系統(tǒng)。可以有效使得火電廠的安全管理效率得到提高。

2 火電廠智能安全管控系統(tǒng)設(shè)計

針對火電廠的智能安全管控系統(tǒng)設(shè)計主要劃分為四層：數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層和現(xiàn)場層。其中，從網(wǎng)絡(luò)層上來看，該層次的設(shè)計主要通過利用高清攝像機對火電廠的電氣機組設(shè)備的現(xiàn)場工作進行實時監(jiān)控并對視頻信號進行采集之后，對接到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)交換機當(dāng)中。然后，將所采集的視頻通過碼流的狀態(tài)，輸入到智能系統(tǒng)終端，以此完成視頻數(shù)據(jù)從現(xiàn)場到服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸。針對應(yīng)用層的設(shè)計，本文利用B/S架構(gòu)來實現(xiàn)人機交互界面的設(shè)計。該界面主要由前后兩個部分構(gòu)成。從前臺界面上來看，管理人員可以通過上位機對視頻的監(jiān)控畫面進行實時瀏覽，然后結(jié)合自身工作的需要對系統(tǒng)的報警記錄和回放進行查詢操作[2]。

3 火電廠智能安全管控系統(tǒng)主要功能模塊設(shè)計

火電廠的安全管控系統(tǒng)主要由智能監(jiān)控模塊、人員管理模塊、智能巡檢模塊、智能加密模塊以及危險預(yù)警模塊和人員定位模塊等六個模塊共同構(gòu)成，具體見下圖所示。

圖 火電廠智能安全管控模塊架構(gòu)示意圖

3.1 智能監(jiān)控模塊

在火電廠智能安全管控系統(tǒng)的設(shè)計，也是保障火電廠中設(shè)備安全運行的一種先進的手段。因此，針對該模塊的設(shè)計，本文選擇利用先進的智能安全系統(tǒng)和數(shù)字遠程傳輸技術(shù)，以此實現(xiàn)對火電廠電氣機組設(shè)備的現(xiàn)場工作情況進行多方面的觀察和巡檢，接著用網(wǎng)絡(luò)傳輸圖像以及數(shù)據(jù)挖掘，由工作人員通過遠程的方式和智能分析算法，對所采集的數(shù)據(jù)進行處理、分析和自動關(guān)鍵信息提取。能夠充分地明確指出火電廠中存在的安全問題，如入侵問題、煙霧火光監(jiān)測等問題。同時，智能監(jiān)控模塊的設(shè)計在火電廠智能安全管控系統(tǒng)的重要需求，借助該模塊能夠讓工作人員通過視頻就可以清晰地認(rèn)識和了解火電廠內(nèi)部的運行情況，有效避免作業(yè)危險情況的發(fā)生[3]。

3.2 人員管理模塊

由于火電廠中的布局相對復(fù)雜且環(huán)境封閉等因素，需要借助人工對火電廠進行管理。因此，本文選擇了用UWB超寬帶智能定位技術(shù)，對火電廠工作人員進行全面的管理。同時，該管理的方式，不僅智能且精度相對較高，還具有強穿透信號的優(yōu)勢。所以，在針對火電廠中的復(fù)雜布局當(dāng)中具有較高的抗干擾性，然后結(jié)合火電廠的需求和后臺管理系統(tǒng)，從而可以實現(xiàn)對工作人員的管理。在管理過程中，可以對人員異常監(jiān)控、火災(zāi)發(fā)生以及人員搜救均有重要幫助作用。并且，還能夠?qū)ν鈦淼娜藛T進行監(jiān)控，以及對火電廠安全進行預(yù)警[4]。

3.3 危險預(yù)警模塊

針對該預(yù)警模塊的設(shè)計，在火電廠安全管控過程中，能夠有效解決火電廠潛藏的危險源，實現(xiàn)對火電廠的電氣機電設(shè)備的故障診斷和預(yù)警。其中，從故障診斷方面來看，該部分主要是利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和信息處理技術(shù)來對火電廠設(shè)備中的故障進行定位分析和故障分析。從預(yù)警功能方面來看，該功能的設(shè)計，主要是結(jié)合了火電廠的發(fā)展趨勢和故障分析結(jié)果等方面分析，通過在火電廠的主控制臺上構(gòu)建一個智能模型，以此實現(xiàn)對火電廠的整體數(shù)據(jù)進行充分地挖掘和采集，然后根據(jù)歷史數(shù)據(jù)以及火電廠設(shè)備中存在的故障信息進行有效識別，若是在智能識別的過程當(dāng)中發(fā)生存在異常的參數(shù)行為，這時就可以清楚地認(rèn)識到火電廠中存在的故障問題。根據(jù)故障問題構(gòu)建相應(yīng)的危險預(yù)警模塊。并且，該模塊也是火電廠智能安全管控系統(tǒng)中的常見功能，能夠?qū)痣姀S的安全進行定期的匯報與檢測，以此做到及時地對火電廠中的危險事件進行預(yù)案處理，構(gòu)建其安全管理體系[5]。

3.4 智能巡檢模塊

該模塊的設(shè)計主要是利用人工智能技術(shù)和非接觸監(jiān)測技術(shù)、傳感器技術(shù)等多種技術(shù)，借助人工AI機器人在火電廠的電氣機組設(shè)備中進行智能巡檢。并且，在巡檢過程當(dāng)中可以利用智能識別技術(shù)和定位技術(shù)、通信反饋功能等，為遠程工作人員提供相應(yīng)的巡檢信息。而工作人員可以利用智能化系統(tǒng)，針對火電廠中的具體情況進行相應(yīng)的監(jiān)控和調(diào)制，以及利用機器人上配置的聲音提取功能和攝像頭等對現(xiàn)場的實際情況進行提取和反饋。最終將所提取到的相關(guān)信息通過無線擴頻網(wǎng)絡(luò)將其傳送到總控制臺上對其進行分析。由工作人員對其信息進行有效的處理和分析，從而對火電廠中的現(xiàn)場環(huán)境當(dāng)中是否存在故障進行判斷，然后通過安全防護系統(tǒng)進行自動報警，及時對故障問題進行處理。

3.5 人員定位模塊

該模塊的設(shè)計主要是實現(xiàn)對人員的移動進行管理。因此，此功能可以與火電廠中的單溫圖形建模、WiFi通信模塊和設(shè)備技術(shù)等之間進行有效的結(jié)合，從而展現(xiàn)出來火電廠設(shè)備的重要性。而在以往的工作過程之中，管理人員無法直接通過火電廠中的相關(guān)移動進行記錄，只有利用固定攝像頭進行監(jiān)控。所以，當(dāng)工作人員在火電廠中當(dāng)中發(fā)現(xiàn)危險源時，現(xiàn)場又沒有攝像頭，這時就會對工作人員的人身安全造成嚴(yán)重的影響。利用人員定位功能，就可以對工作人員的移動狀況進行監(jiān)控，從而對其進行指揮，使得火電廠的工作效率更加智能化，效率化。

3.6 加密模塊

該加密模塊的設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)對火電廠的設(shè)備鎖和門禁等進行有效管理。在5G通信技術(shù)和智能化技術(shù)的有機結(jié)合下，能夠?qū)崿F(xiàn)對火電廠中的機電設(shè)備配電柜、門禁以及控制柜等存在門鎖的地方進行智能化管理。同時，也可以利用遠程控制的方式，實現(xiàn)對上述設(shè)備的鎖具進行遠程開鎖和關(guān)鎖。而UWB技術(shù)和RFID技術(shù)的應(yīng)用，可以對火電廠中的工作人員進智能識別與記錄，有效防止工作人員進入到危險源較多的區(qū)域或者危險區(qū)域當(dāng)中，以此為火電廠工作人員的人身安全提供相應(yīng)的保障[6]。

4 火電廠安全防護方法分析

4.1 約束條件設(shè)計

想要保障火電廠的電氣機組設(shè)備的運行安全，離不開火電廠安全防護系統(tǒng)的支持。因此，本文根據(jù)火電廠的機組設(shè)備運行安全方面的需求，通過引入先進的智能化管控技術(shù)，以此實現(xiàn)對電氣機組設(shè)備的運行情況進行有效管控。而該技術(shù)的應(yīng)用，主要依賴于約束條件和管控函數(shù)等來實現(xiàn)對電氣機組的智能化管控。同時，只有保障智能化管控技術(shù)的參數(shù)運行誤差數(shù)值為零時，火電廠的電氣機組設(shè)備的運行才處于安全狀態(tài)。所以，針對機組設(shè)備運存參數(shù)的誤差最小值為目標(biāo)，以此構(gòu)建相應(yīng)的管控函數(shù)，具體公式為：

從上述公式當(dāng)中來看，其中火電廠的電氣機組設(shè)備運行參數(shù)的管控函數(shù)、參數(shù)誤差等分別由X和g來表示；而火電廠當(dāng)中的所有電氣機組設(shè)備集合則由S來代表。hij和dij二者分別代表了火電廠中的某個電氣機組設(shè)備在運行過程單重，從時間i到時間j的參數(shù)值和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值。

因此，當(dāng)火電廠的電氣機組管控函數(shù)成功建立之后，又對其優(yōu)化控制策略的多重性進行考慮，還需要對其函數(shù)進行相應(yīng)的約束，并從中選擇一種最優(yōu)的控制策略，這樣一來才可以得到合理的約束控制函數(shù)值。最后，通過約束條件對其管控函數(shù)進行約束，并求得最佳的管控對策，以此可以為火電廠的安全防護措施執(zhí)行提供相應(yīng)的依據(jù)支持。

4.2 最優(yōu)化安全防護對策

在火電廠安全防護中，智能化管控技術(shù)的應(yīng)用主要是借助管控函數(shù)對電氣機組設(shè)備的優(yōu)化以及運行的誤差控制對策進行計算，然后借助D5000系統(tǒng)傳輸?shù)交痣姀S的電氣機組設(shè)備的運行控制裝置上，以此實現(xiàn)設(shè)備和火電廠的電氣機組設(shè)備控制系統(tǒng)兩者之間的數(shù)據(jù)通信。同時，借助火電廠原有的電氣機組設(shè)備控制裝置，對其電氣機組設(shè)備的運行誤差控制策略進行優(yōu)化，以此實現(xiàn)了對火電廠安全防護。具體步驟：

首先，通過約束條件和管控函數(shù)對火電廠電氣機組設(shè)備的狀態(tài)、所有電氣設(shè)備運行參數(shù)誤差值等進行全面預(yù)算。接著，利用自動化控制裝置，構(gòu)建出無功電壓控制單元結(jié)構(gòu)，并利用氣約束條件和函數(shù)，對所提供參數(shù)數(shù)值進行具體參數(shù)屬性和存在故障的電氣機組設(shè)備進行查找。其次，對火電廠中的電氣機組設(shè)備的自動化控制裝置中所有的機組設(shè)備可增加或者可減少的無功功率進行統(tǒng)計分析。并將其和智能化管控技術(shù)應(yīng)用后，優(yōu)化之后的管控函數(shù)計算值之間進行對比分析，利用其結(jié)果對無功功率的控制單元結(jié)構(gòu)中的故障機組設(shè)備運行參數(shù)進行有效的調(diào)整優(yōu)化，從而使得其能夠滿足火電廠機組設(shè)備的運行參數(shù)需要[7]。這樣一來，既可以有效降低火電廠的危險事件的發(fā)生次數(shù)，還能夠使其安全防護質(zhì)量得到進一步的提高。

5 實驗結(jié)果與應(yīng)用價值分析

5.1 結(jié)果論證

為了進一步驗證智能化管控技術(shù)在火電廠安全防護中的應(yīng)用，本文以某個火電廠的安全防護系統(tǒng)為例，展開相應(yīng)的試驗。首先，該火電廠中包含20個電氣機組設(shè)備。因此，針對本文所提出的方法進行試驗時，以傳統(tǒng)的方法為對象，對火電站的安全防護結(jié)果進行對比分析。其中，設(shè)本文設(shè)計的方法為試驗組，那么對照組就是傳統(tǒng)的方法。當(dāng)試驗開始時，自動化管控的對象就是火電廠中的20個電氣機組。這時，根據(jù)本文所提出的火電廠智能化管控函數(shù)和控制約束的條件，對火電廠進行自動化的管控和最優(yōu)化安全防護對策實施。此次試驗防護時間設(shè)置為15天，并選擇兩種不同的方法，分別對智能化管控技術(shù)在火電廠安全生產(chǎn)過程中存在的安全事故數(shù)量為此次試驗的結(jié)果。通過對其結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，本文設(shè)計的火電廠安全防護過程中，火電廠的安全事故發(fā)生概率降低，且傳統(tǒng)的防護效果質(zhì)量較低，所以證明了本文智能化管控技術(shù)在火電廠安全防護作業(yè)中的應(yīng)用更加重要[8]。

5.2 應(yīng)用價值

首先智能化管控技術(shù)在火電廠安全防護工作中的有效應(yīng)用，不僅是國內(nèi)工業(yè)向智能化、自動化發(fā)展的需要，同時也是火電廠升級的需要。因此，在5G技術(shù)的支持下，使火電廠的安全管理功能和防護能力得到進一步的提升。

6 結(jié)束語

綜上所述，針對火電廠的安全生產(chǎn)問題，本文先是對當(dāng)前火電廠安全防護工作的需求進行分析，然后通過引進先進的智能化管控技術(shù)，在火電廠電氣機組設(shè)備的運行過程當(dāng)中對其設(shè)備進行有效的控制和管理，從而提出一種新的火電廠安全防護方法，并構(gòu)建了新的火電廠智能安全管控系統(tǒng)，以此實現(xiàn)對火電廠的智能化管理，促進其安全防護能力得到進一步的提升。而該研究對促進火電廠的生產(chǎn)效率提高有著重要的作用，還有效地保障了火電廠的安全順利生產(chǎn)。