[摘 要]隨著科技的飛速發(fā)展，火力發(fā)電廠正逐步向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型。通過(guò)引入先進(jìn)技術(shù)，數(shù)字電廠實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，顯著提升了安全管理水平，降低了事故風(fēng)險(xiǎn)，并推動(dòng)了電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。文章對(duì)數(shù)字電廠安全管理智能化進(jìn)行了研究。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字電廠；管理智能化；運(yùn)行監(jiān)管；可持續(xù)發(fā)展

[中圖分類號(hào)]TM73 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2024）12–0170–03

Intelligent Analysis of Safety Management in Digital Power Plants

LI Ning，CAO Peike，WANG Xiantian

[Abstract]With the rapid development of technology， thermal power plants are gradually transforming towards digitization and intelligence. By introducing advanced technology， digital power plants have achieved real-time monitoring of the production process， significantly improving safety management levels， reducing accident risks， and promoting the sustainable development of the power industry. The article conducted research on the intelligent safety management of digital power plants.

[Keywords]digital power plant； intelligent management； operational supervision； sustainable development

火力發(fā)電廠的安全管理直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。然而，傳統(tǒng)電廠在安全管理上常面臨人員安全意識(shí)不足、設(shè)備故障率高、應(yīng)急響應(yīng)效率低等挑戰(zhàn)。隨著科技的不斷進(jìn)步，數(shù)字化、智能化成為提升電廠安全管理水平的重要手段。通過(guò)引入物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，數(shù)字電廠能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的全面監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析與智能決策，從而提高安全管理效率，降低事故風(fēng)險(xiǎn)。

1 基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)規(guī)范的數(shù)字電廠安全管理智能化要求

1.1 總體要求

為滿足安防平臺(tái)的建設(shè)需求，數(shù)字電廠管理單位需要提供一套安防一體化平臺(tái)，對(duì)已建設(shè)本質(zhì)安全平臺(tái)的人員定位功能與安全主動(dòng)預(yù)警功能進(jìn)行集成。同時(shí)，結(jié)合三維模型，基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)建立安防一體化的展示平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各本質(zhì)安全功能的聯(lián)動(dòng)，提高華電清遠(yuǎn)熱電聯(lián)產(chǎn)（2×9F級(jí)）工程本質(zhì)安全水平。

數(shù)字電廠統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)微服務(wù)系統(tǒng)后端基于Spring Cloud進(jìn)行開(kāi)發(fā)，集成方式采用基于華電集團(tuán)睿思工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)規(guī)范的統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)微服務(wù)業(yè)務(wù)骨架程序進(jìn)行開(kāi)發(fā)。骨架程序中集成了平臺(tái)的依賴權(quán)限等，可以根據(jù)骨架程序直接進(jìn)行業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)，接口通過(guò)swagger進(jìn)行暴露。

基于華電集團(tuán)睿思工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)規(guī)范的統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)前端也同樣提供骨架程序，基于骨架程序在webpack中進(jìn)行集成打包，最終將代碼合并到平臺(tái)中進(jìn)行布署展示。

1.2 技術(shù)架構(gòu)要求

數(shù)字電廠管理單位提供的安防一體化平臺(tái)需接入視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、人員定位子系統(tǒng)、門禁子系統(tǒng)、安全隱患預(yù)警子系統(tǒng)，并集成三維電廠模塊進(jìn)行展示，同時(shí)平臺(tái)需具備后期接入大數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)并展示的功能。

1.3 系統(tǒng)功能要求

數(shù)字電廠管理單位在安防一體化平臺(tái)中，通過(guò)集成三維電廠模型，并集成視頻監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、安全隱患預(yù)警系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)如下功能。

（1）一體化平臺(tái)與三維電廠模塊融合系統(tǒng)提供以三維電廠模型為主的頁(yè)面展示，并在三維界面的基礎(chǔ)上展示視頻數(shù)據(jù)、人員定位數(shù)據(jù)、安全告警信息及從統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)獲取的相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)。三維模塊需提供操作方式包括：①自主漫游。進(jìn)入三維廠區(qū)后，以第一人稱視角在場(chǎng)景內(nèi)漫游，場(chǎng)景分模塊加載，通過(guò)鍵盤和鼠標(biāo)操作瀏覽方向。②定點(diǎn)漫游。通過(guò)點(diǎn)選模型選擇瀏覽區(qū)域，系統(tǒng)自動(dòng)定位到相關(guān)模型位置，對(duì)該位置進(jìn)行新起始點(diǎn)的場(chǎng)景漫游瀏覽。③手動(dòng)漫游。根據(jù)瀏覽者需求，通過(guò)鼠標(biāo)及鍵盤操作進(jìn)行手動(dòng)漫游。

（2）一體化平臺(tái)融合三維電廠模型與視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括一體化平臺(tái)集成三維電廠模型，三維模型提供所有視頻監(jiān)控?zé)狳c(diǎn)，并使用三維模型提供的熱點(diǎn)操作接口，取得相應(yīng)的攝像機(jī)實(shí)時(shí)視頻并顯示。

（3）一體化平臺(tái)融合三維電廠模型與人員定位系統(tǒng)中的三維模型需要與人員定位系統(tǒng)進(jìn)行坐標(biāo)融合，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)的統(tǒng)一。一體化平臺(tái)接收人員定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并使用三維模型提供的接口，在三維模型中顯示人員定位、移動(dòng)軌跡及電子圍欄。

（4）敏感區(qū)域告警。根據(jù)電廠管理規(guī)定（系統(tǒng)設(shè)定相應(yīng)規(guī)則），某些區(qū)域?qū)儆谙拗茀^(qū)域，只能在規(guī)定的時(shí)段授權(quán)的人員及重要物資身份標(biāo)識(shí)卡才能進(jìn)入，如果該區(qū)域的人員定位數(shù)據(jù)接收傳感設(shè)備采集到未經(jīng)允許的人員及重要物資身份標(biāo)識(shí)卡，將發(fā)出報(bào)警并在三維地圖上顯示人員或物資位置，聯(lián)動(dòng)臨近攝像機(jī)（預(yù)置位）查看現(xiàn)場(chǎng)情況，以及抓拍、錄像等。

（5）虛擬電子圍欄告警。三維模型提供電子圍欄的設(shè)置功能，并將設(shè)置結(jié)果同步給人員定位系統(tǒng)。電子圍欄一旦檢測(cè)到非法闖入，則發(fā)生告警，并可以同時(shí)聯(lián)動(dòng)臨近攝像機(jī)（預(yù)置位）查看現(xiàn)場(chǎng)情況，以及抓拍、錄像等。

（6）一體化平臺(tái)融合三維電廠模型與安全隱患預(yù)警系統(tǒng)。安全隱患預(yù)警系統(tǒng)根據(jù)視頻信息進(jìn)行安全隱患分析，并將告警信息實(shí)時(shí)發(fā)送至一體化平臺(tái)。一體化平臺(tái)將告警信息展示在三維模型中，并調(diào)用廣播告警接口，提示現(xiàn)場(chǎng)人員。安全隱患預(yù)警系統(tǒng)需檢測(cè)以下告警內(nèi)容：①安全監(jiān)護(hù)告警。包括監(jiān)護(hù)人員離崗告警、疲勞作業(yè)告警、人員長(zhǎng)期靜止不動(dòng)告警等。②移動(dòng)偵測(cè)告警。當(dāng)偵測(cè)到有移動(dòng)物體/人時(shí)，發(fā)生告警，并可聯(lián)動(dòng)與之臨近的攝像機(jī)（實(shí)時(shí)查看事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)）、錄像、抓拍等。③視頻丟失告警。聯(lián)動(dòng)接入系統(tǒng)的攝像機(jī)可以設(shè)置視頻丟失告警及告警聯(lián)動(dòng)，當(dāng)攝像機(jī)出現(xiàn)故障或遭到人為破壞時(shí)，可觸發(fā)告警，并聯(lián)動(dòng)與之臨近的攝像機(jī)（實(shí)時(shí)查看事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)）進(jìn)行錄像等。④火災(zāi)預(yù)警告警。聯(lián)動(dòng)域內(nèi)明火識(shí)別預(yù)警，聯(lián)動(dòng)臨近攝像機(jī)（預(yù)置位）查看現(xiàn)場(chǎng)情況，以及抓拍、錄像等，并可聯(lián)動(dòng)一卡通系統(tǒng)解除所有門禁，通過(guò)公共廣播系統(tǒng)指揮人員緊急疏散及搶險(xiǎn)救災(zāi)。

（7）一體化平臺(tái)融合三維電廠模型與設(shè)備關(guān)鍵數(shù)據(jù)和圖表設(shè)備關(guān)鍵數(shù)據(jù)：通過(guò)統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備關(guān)鍵數(shù)據(jù)以面板或圖表的方式在三維電廠模型上展示。

（8）多系統(tǒng)聯(lián)合指揮調(diào)度。在檢修或搶險(xiǎn)救災(zāi)的過(guò)程中，可聯(lián)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)，以規(guī)范運(yùn)維人員行進(jìn)路線及現(xiàn)場(chǎng)操作，指揮人員通過(guò)指揮調(diào)度系統(tǒng)（本次工程不涉及）或手持終端在調(diào)度室結(jié)合視頻監(jiān)控畫面、前端數(shù)據(jù)采集反饋信息指揮現(xiàn)場(chǎng)人員規(guī)范操作。

2 數(shù)字電廠安全管理智能化網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)

2.1 總體要求

數(shù)字電廠管理單位結(jié)合華電清遠(yuǎn)熱電聯(lián)產(chǎn)（2×9F級(jí)）工程現(xiàn)有工控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全，充分考慮到電廠工業(yè)控制系統(tǒng)的業(yè)務(wù)連續(xù)性和工業(yè)特性，并且結(jié)合國(guó)家發(fā)展改革委的14號(hào)令《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》、國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于印發(fā)電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案等安全防護(hù)方案和評(píng)估規(guī)范的通知》（國(guó)能安全〔2015〕36號(hào)）及其附件、工信部的《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護(hù)指南》，以及各電力企業(yè)針對(duì)電廠工業(yè)控制系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)要求，進(jìn)行整體的安全設(shè)計(jì)規(guī)劃。

2.2 網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)范圍

電廠生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)主要防護(hù)范圍包括主控系統(tǒng)、涉網(wǎng)側(cè)系統(tǒng)及設(shè)備、已建設(shè)廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)、已建設(shè)廠級(jí)管理信息系統(tǒng)和新增統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)及智能應(yīng)用接入層設(shè)備等。對(duì)新增統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)及智能應(yīng)用接入層設(shè)備納入管理信息大區(qū)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)進(jìn)行管理。

2.3 網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)建設(shè)內(nèi)容要求

遵循“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證、綜合防護(hù)”原則，通過(guò)布署工業(yè)防火墻、工控審計(jì)、入侵檢測(cè)、日志審計(jì)、主機(jī)衛(wèi)士等安全防護(hù)產(chǎn)品，提升生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)整體防護(hù)能力。

廣東華電清遠(yuǎn)能源有限公司已建設(shè)網(wǎng)絡(luò)安全預(yù)警平臺(tái)，已建設(shè)必要工控審計(jì)、入侵檢測(cè)、日志審計(jì)等安全設(shè)備，并且供熱系統(tǒng)鏈路已做網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)劃。因此，安全管理智能化平臺(tái)建設(shè)只需對(duì)新增設(shè)備做接入層防護(hù)，即對(duì)安防一體化、發(fā)電廠輔助服務(wù)監(jiān)測(cè)及考核、可視化應(yīng)急指揮設(shè)備接入核心交換機(jī)進(jìn)行安全防護(hù)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙笆疽馊鐖D1所示。

3 數(shù)字電廠安全管理智能化運(yùn)行監(jiān)管及可視化應(yīng)急指揮

3.1 總述

本次運(yùn)行監(jiān)管及可視化應(yīng)急指揮系統(tǒng)的建設(shè)，應(yīng)充分考慮本地區(qū)的特殊天氣、地形地貌及周邊社情，綜合考慮應(yīng)對(duì)災(zāi)害、極端天氣及緊急類事件時(shí)，快速響應(yīng)、快速處理的數(shù)字化技術(shù)保障能力。

同時(shí)，應(yīng)考慮到廣東區(qū)域的整體應(yīng)急體系建設(shè)方向，在滿足本地區(qū)應(yīng)急管理需要的基礎(chǔ)上，形成區(qū)域公司、本公司、電廠、集控、場(chǎng)站的多級(jí)聯(lián)動(dòng)及互聯(lián)互通的整體態(tài)勢(shì)，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)綜合協(xié)調(diào)、監(jiān)測(cè)監(jiān)管、綜合研判、調(diào)度指揮、異地會(huì)商及現(xiàn)場(chǎng)圖像采集與傳輸?shù)裙δ堋?/p>

3.2 總體要求

本次的運(yùn)行監(jiān)管及可視化應(yīng)急指揮系統(tǒng)，包括運(yùn)行監(jiān)管、可視化應(yīng)急指揮平臺(tái)及相關(guān)配套子系統(tǒng)，建設(shè)應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的整體性、兼容性及穩(wěn)定性，并以平臺(tái)為核心，圍繞平臺(tái)功能需求配備其他硬件子系統(tǒng)，并統(tǒng)一建設(shè)。

數(shù)字電廠管理單位提供的一套完整的用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)行監(jiān)管及可視化應(yīng)急指揮系統(tǒng)功能的軟件，應(yīng)達(dá)到平臺(tái)級(jí)的接入和綜合指揮、管控能力。服務(wù)器的操作系統(tǒng)應(yīng)選用成熟、穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（如Windows、Linux等），在硬件升級(jí)或更換后保證操作系統(tǒng)的可用性。數(shù)字電廠管理單位應(yīng)充分熟悉和掌握將為本工程配置的所有軟件，保證其配置是協(xié)調(diào)、穩(wěn)定的，運(yùn)行是高效、可靠的，且對(duì)所推薦的系統(tǒng)軟件配置應(yīng)予以論述說(shuō)明。

3.3 系統(tǒng)性能要求

滿足多人日常監(jiān)控和應(yīng)急指揮的需求，平臺(tái)需要具備最終展現(xiàn)在各級(jí)應(yīng)急指揮中心大屏上的適應(yīng)能力，因此應(yīng)支持針對(duì)大屏顯示環(huán)境的應(yīng)用環(huán)境、特點(diǎn)與架構(gòu)，可以適應(yīng)各種類型的大屏幕和各種尺寸、比例與分辨率的最終顯示端，使用定制化的工業(yè)顯示系統(tǒng)與先進(jìn)的工業(yè)交互手段，使產(chǎn)品在任何形式的屏幕上都以最完美高清的效果渲染呈現(xiàn)。

在實(shí)際應(yīng)急指揮過(guò)程中，涉及宏觀大場(chǎng)景及局部細(xì)節(jié)下鉆放大等的快速重復(fù)的場(chǎng)景切換加載需要，因此平臺(tái)在三維加載過(guò)程中，需要支持非常高的圖形渲染加載能力，以達(dá)到非常流暢的交互效果。通過(guò)在三維場(chǎng)景中和設(shè)施設(shè)備的三維模型直接交互來(lái)彈出和查詢相關(guān)事實(shí)信息數(shù)據(jù)，并支持對(duì)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染，同時(shí)聯(lián)動(dòng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)表現(xiàn)部分實(shí)時(shí)信息。

為滿足各類日常統(tǒng)計(jì)類數(shù)據(jù)、指揮輔助類數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，平臺(tái)應(yīng)支持各類數(shù)據(jù)的前端展現(xiàn)視圖功能，以體現(xiàn)應(yīng)急指揮平臺(tái)的高科技整體形象。除基本功能外，平臺(tái)在界面設(shè)計(jì)、光效設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)等方面的設(shè)計(jì)原則，以充分體現(xiàn)高科技、先進(jìn)性。同時(shí)也應(yīng)照顧到使用方的風(fēng)格需求，力求達(dá)到專屬于使用方的定制化風(fēng)格設(shè)計(jì)。由于本次為大屏指揮平臺(tái)軟件，為提高兼容性能力，平臺(tái)應(yīng)支持與大屏處理設(shè)備的兼容對(duì)接能力。所投平臺(tái)應(yīng)包含詳盡的整體平臺(tái)方案，其中包含客戶需求理解、架構(gòu)描述及功能方案。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章分析了基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)規(guī)范的數(shù)字電廠安全管理智能化需求、數(shù)字電廠安全管理智能化網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)、數(shù)字電廠安全管理智能化運(yùn)行監(jiān)管及可視化應(yīng)急指揮。未來(lái)數(shù)字電廠安全管理智能化將向更高水平發(fā)展，推動(dòng)電力行業(yè)向更加安全、高效、綠色、可持續(xù)的方向發(fā)展。

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