[摘 要]當(dāng)前，發(fā)展智慧燃煤電站已成為電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必然趨勢和重要方向。國家能源集團岳陽發(fā)電有限公司以“建設(shè)自然生態(tài)、智能智慧、高質(zhì)高效的世界一流示范電站，創(chuàng)國家優(yōu)質(zhì)工程金獎”為總體目標(biāo)，深入推進(jìn)“云大物智移”等新一代數(shù)字技術(shù)與電力生產(chǎn)技術(shù)及管理業(yè)務(wù)深度融合，通過技術(shù)創(chuàng)新和組織流程優(yōu)化，實現(xiàn)了電廠生產(chǎn)與管理的智能化，為大中型燃煤電站智慧企業(yè)建設(shè)作出了有益探索。

[關(guān)鍵詞]燃煤電站；智慧企業(yè)；數(shù)字化轉(zhuǎn)型

一、公司簡介

國家能源集團岳陽發(fā)電有限公司（簡稱“岳陽電廠”）成立于2017年，地處湖南省岳陽市華容縣東山鎮(zhèn)，東接天井山，西傍桃花山，南望洞庭湖，北依長江，規(guī)劃總裝機容量4×1000MW，一期工程建設(shè)2×1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機組。

近年來，根據(jù)國家能源集團《火電智能電站建設(shè)規(guī)范》要求，岳陽電廠以“建設(shè)自然生態(tài)、智能智慧、高質(zhì)高效的世界一流示范電站，創(chuàng)國家優(yōu)質(zhì)工程金獎”為總體目標(biāo)，深入推進(jìn)“云大物智移”等新一代數(shù)字技術(shù)與電力生產(chǎn)技術(shù)及管理業(yè)務(wù)的深度融合，通過技術(shù)創(chuàng)新和組織流程優(yōu)化，持續(xù)推動生產(chǎn)經(jīng)營全面提質(zhì)增效，為企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了有力支撐。

二、實施背景

數(shù)字經(jīng)濟時代，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、移動應(yīng)用等先進(jìn)技術(shù)的深入發(fā)展，給工業(yè)生產(chǎn)帶來了革命性的變革。2021年國務(wù)院印發(fā)的《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》指出：“加快能源領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型。實施電廠領(lǐng)域設(shè)備設(shè)施、工藝流程的數(shù)字化建設(shè)與改造。”

隨后，國家能源局印發(fā)《電力安全生產(chǎn)“十四五”行動計劃》明確提出：“加快電力安全生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。適應(yīng)數(shù)字化發(fā)展趨勢，探索數(shù)字化治理手段，推進(jìn)數(shù)字化技術(shù)賦能‘四個安全’治理，逐步實現(xiàn)安全業(yè)務(wù)數(shù)字化，以技術(shù)驅(qū)動電力安全業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型升級?！?/p>

這為電力企業(yè)數(shù)字化發(fā)展指明了方向。

另外，國務(wù)院印發(fā)的《中國制造2025》和工信部印發(fā)的《兩化深度融合創(chuàng)新推進(jìn)2016專項行動實施方案》為企業(yè)進(jìn)一步明確了智慧建設(shè)方向和重點。

當(dāng)前，智慧燃煤電站建設(shè)已成為電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必然趨勢和重要方向。國內(nèi)各個發(fā)電集團均開展了相關(guān)建設(shè)。其中，國家能源集團對智慧電站建設(shè)進(jìn)行了全面部署，并取得了初步成效。如國能京燃熱電、國能東勝電廠、國能宿遷電廠在電站智能化建設(shè)方面均取得了突破，并得到了國內(nèi)同行的一致好評。

三、主要做法

（一）建設(shè)的目標(biāo)

岳陽電廠依據(jù)智慧企業(yè)建設(shè)的整體架構(gòu)設(shè)計，利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、人工智能和專家系統(tǒng)等技術(shù)手段，將傳統(tǒng)電力生產(chǎn)、管理全過程與先進(jìn)信息技術(shù)深度融合，通過深度發(fā)掘工業(yè)數(shù)據(jù)，自主優(yōu)化生產(chǎn)過程，有效改善機組運行靈活性、經(jīng)濟性，實現(xiàn)機組清潔高效發(fā)電，全面提升電廠生產(chǎn)經(jīng)營管理效能和市場競爭力。

岳陽電廠按照國家能源集團智能電站建設(shè)相關(guān)要求，規(guī)范開展頂層設(shè)計，系統(tǒng)謀劃，確定了以“兩平臺三網(wǎng)絡(luò)”為整體架構(gòu)，通過開展智能發(fā)電運行控制系統(tǒng)和智慧管理公共服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)，對電廠應(yīng)用與數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，統(tǒng)一管理；通過加強對生產(chǎn)過程的管控與分析決策，實現(xiàn)運營效率的穩(wěn)定提升；通過數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)與管理相結(jié)合，開展設(shè)備狀態(tài)檢修管理，有效提升設(shè)備管理能力，建成能充分體現(xiàn)時代特征、湖南公司特色、岳陽電廠特點的智慧燃煤電站。（如圖1所示）

（二）實施內(nèi)容

1.智能發(fā)電運行控制系統(tǒng)（ICS）

智能發(fā)電運行控制系統(tǒng)（ICS）技術(shù)架構(gòu)包括基礎(chǔ)設(shè)施層、平臺層、應(yīng)用層和交互層。（如圖2所示）

基礎(chǔ)設(shè)施層為平臺層和應(yīng)用層提供基礎(chǔ)支撐，主要包含網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)控制設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)為生產(chǎn)控制網(wǎng)、管理信息網(wǎng)、工業(yè)無線網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備等；工業(yè)控制設(shè)備為DCS、PLC的基礎(chǔ)硬件、網(wǎng)絡(luò)安全管理相關(guān)服務(wù)器等硬件資源。

平臺層以信息全集成為基礎(chǔ)，通過各信息系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)信息資源共享。主要包括構(gòu)建數(shù)據(jù)分析環(huán)境、智能計算環(huán)境、智能控制環(huán)境、應(yīng)用開發(fā)環(huán)境和大數(shù)據(jù)平臺、算法學(xué)習(xí)平臺等。

應(yīng)用層以滿足不同應(yīng)用場景下的工業(yè)應(yīng)用需求為重點，提供安全可靠的應(yīng)用服務(wù)，體現(xiàn)平臺的最終價值。主要包括各類智能應(yīng)用模塊。

交互層主要通過操作員站、工程師站、高級值班員站完成數(shù)據(jù)監(jiān)視、指令下達(dá)、邏輯畫面組態(tài)下裝等操作，實現(xiàn)人機監(jiān)控交互。

智能發(fā)電運行控制系統(tǒng)（ICS）在分散控制系統(tǒng)（DCS）基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)分析、人工智能、先進(jìn)控制等技術(shù)與燃煤電站發(fā)電技術(shù)深度融合，將工業(yè)數(shù)據(jù)分析和人工智能處理能力賦予傳統(tǒng)分散控制系統(tǒng)（DCS），實現(xiàn)發(fā)電過程的深度分析、智能控制，形成發(fā)電生產(chǎn)的“新大腦”。

在數(shù)據(jù)融合與互聯(lián)互通的基礎(chǔ)上，靈活運用各種智能算法（人工智能、數(shù)據(jù)挖掘和模式識別算法），深入挖掘數(shù)據(jù)中蘊含的特征、信息和規(guī)律，使數(shù)據(jù)充分發(fā)揮價值，實現(xiàn)“智能分析”“智能監(jiān)盤”“智能報警”“智能運行”“智能控制”功能，滿足火力發(fā)電機組參數(shù)、設(shè)備及系統(tǒng)的狀態(tài)性能監(jiān)測、故障診斷、智能報警及預(yù)警的現(xiàn)實需要，有效提升運行控制水平，從而提升電廠機組高效經(jīng)濟運行的能力。

（1）智能監(jiān)盤

分別對測點、設(shè)備、控制回路以及子系統(tǒng)進(jìn)行在線監(jiān)控，并將其量化評分，最終根據(jù)各子系統(tǒng)得分進(jìn)行加權(quán)平均，得到各分系統(tǒng)以及設(shè)備整體健康度，實現(xiàn)設(shè)備、系統(tǒng)及機組健康度的可視化展示。

①控制回路品質(zhì)監(jiān)測。在線實時監(jiān)測機組主要控制回路的品質(zhì)，利用絕對誤差積分計算被調(diào)量與設(shè)定值之間的誤差，并將計算的誤差量化為0- 100的得分，最終給出指標(biāo)評價結(jié)果，供運行人員直觀查看。

②閥門性能監(jiān)測。根據(jù)閥門以往故障的現(xiàn)象和運行人員的經(jīng)驗，建立閥門及執(zhí)行機構(gòu)性能判斷專家知識庫。依據(jù)專家知識庫，對機組主要執(zhí)行機構(gòu)（閥門）的工作狀態(tài)進(jìn)行實時計算并監(jiān)控，并給出分類提示，供運行和檢修人員直觀監(jiān)控，同時輔助決策。

③泛在感知數(shù)據(jù)網(wǎng)。將生產(chǎn)現(xiàn)場不同類型的數(shù)據(jù)，如無線溫度、壓力、振動、沖擊脈沖、油液品質(zhì)、紅外信號、超聲波信號、音視頻流診斷數(shù)據(jù)、手持終端數(shù)據(jù)等，采用先進(jìn)的測量技術(shù)，通過有線形式和無線形式統(tǒng)一納入ICS系統(tǒng)，構(gòu)建成“泛在感知數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)”，實現(xiàn)發(fā)電過程信息的廣泛、深度感知和互動，形成后續(xù)分析和控制流程的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

④三維可視化大型輔機在線監(jiān)測。根據(jù)被檢測設(shè)備的不同形式，以三維可視化的方式提供監(jiān)測設(shè)備參數(shù)設(shè)置，進(jìn)行實時數(shù)據(jù)監(jiān)測，實現(xiàn)對廠區(qū)大型輔機的在線監(jiān)測及故障診斷。

（2）智能報警

①滋擾報警抑制。通過濾波、延遲、死區(qū)、多變量輔助判斷等技術(shù)，減少滋擾報警，聚焦重要報警信息。

②智能預(yù)警。采用機理建模、數(shù)據(jù)分析、人工智能等方法，根據(jù)設(shè)備運行狀況或參數(shù)本身的變化趨勢，在故障發(fā)生的早期或是潛在階段，提前發(fā)現(xiàn)異常并發(fā)出故障預(yù)警，及時消除系統(tǒng)運行的潛在隱患。

智能預(yù)警算法讀取ICS歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)，進(jìn)行模型的自學(xué)習(xí)、滾動優(yōu)化，并根據(jù)實時數(shù)據(jù)給出未來的預(yù)警信息。

③故障診斷。通過專家知識故障庫的建立，實現(xiàn)對電廠實際運行數(shù)據(jù)的故障診斷。

（3）智能運行

①定期工作自動執(zhí)行?；谶\行操作流程，將機組定期工作的流程以邏輯形式固化下來，按照設(shè)備輪換管理要求，根據(jù)設(shè)備的運行時間和運行順序，通過視頻聯(lián)動技術(shù)手段，自主結(jié)合參數(shù)報警輔助判斷，實現(xiàn)設(shè)備的定期輪換運行。

②基于圖像識別的智能設(shè)備與ICS聯(lián)動。將視頻圖像無縫集成在EDPF- NT+系統(tǒng)操作畫面中，采用機器視覺、圖像識別技術(shù)，通過AI算法平臺將前端攝像頭采集的視頻圖像信息進(jìn)行分析處理，抽取視頻源中關(guān)鍵有用信息，識別監(jiān)控畫面中的異常情況，將相關(guān)信息通過視頻應(yīng)用服務(wù)網(wǎng)絡(luò)接入機組DCS操作站，形成新一代的監(jiān)控手段。

（4）智能控制

①AGC協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、預(yù)測控制、自適應(yīng)控制等先進(jìn)的控制技術(shù)，為機組控制設(shè)計提供在30%～100%Pe負(fù)荷段（干態(tài)工況，下同）適用的包括AGC控制、一次調(diào)頻、協(xié)調(diào)控制優(yōu)化、主汽溫控制、再熱汽溫控制優(yōu)化控制功能的先進(jìn)優(yōu)化控制系統(tǒng)。

②干濕態(tài)切換優(yōu)化控制（深度調(diào)峰）。采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多模型預(yù)測控制等先進(jìn)的控制技術(shù)，設(shè)計一套適用于本項目所涉及機組在19%～30%Pe負(fù)荷段（濕態(tài)工況）的 AGC控制、一次調(diào)頻、濕態(tài)協(xié)調(diào)控制優(yōu)化、主汽溫控制、再熱汽溫控制、干濕態(tài)切換及深度調(diào)峰優(yōu)化控制系統(tǒng)，同時需確保機組安全、高效運行。

③燃燒優(yōu)化控制。采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、預(yù)測控制等先進(jìn)的控制技術(shù)，設(shè)計一套軟硬件一體化的、控制功能完善的燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)，并能完成規(guī)范書規(guī)定的各項優(yōu)化控制指標(biāo)，確保機組安全、高效運行。

④智能吹灰優(yōu)化控制。鍋爐智能吹灰控制系統(tǒng)根據(jù)爐膛各受熱面的污染數(shù)學(xué)模型計算結(jié)果，結(jié)合鍋爐運行狀態(tài)，確定最佳吹灰頻率和不同負(fù)荷下的臨界污染潔凈因子，給出相應(yīng)吹灰指令，控制相應(yīng)吹灰器動作，實現(xiàn)鍋爐的智能吹灰。

2.智慧管理公共服務(wù)系統(tǒng)（ISS）

智慧管理公共服務(wù)系統(tǒng)（ISS）系統(tǒng)以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎(chǔ)，集成電廠所有應(yīng)用和數(shù)據(jù)，打破數(shù)據(jù)孤島，實現(xiàn)對電廠各分系統(tǒng)的集中整體管控；建設(shè)“一個平臺，五個中心”，開展生產(chǎn)實時監(jiān)控和設(shè)備狀態(tài)檢修兩大業(yè)務(wù)，通過大數(shù)據(jù)、人工智能、專家系統(tǒng)等技術(shù)手段，進(jìn)行深度學(xué)習(xí)和關(guān)聯(lián)分析，實現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)警、風(fēng)險狀態(tài)評估、科學(xué)規(guī)劃檢修策略等，全面推進(jìn)電廠業(yè)務(wù)管理智能化的橫向協(xié)同。

（1）統(tǒng)一管理平臺

平臺基于公共信息模型、插件式的應(yīng)用組件等技術(shù)，提供一體化的、便利的辦公平臺，提高工作效率與業(yè)務(wù)響應(yīng)速度。管理平臺主要由數(shù)據(jù)平臺、算法平臺、智能工作臺、智能報表、移動應(yīng)用組成。

①數(shù)據(jù)平臺。采用先進(jìn)技術(shù)，建立標(biāo)準(zhǔn)化、企業(yè)級的數(shù)據(jù)接入與數(shù)據(jù)匯聚存儲、數(shù)據(jù)計算與分析、數(shù)據(jù)治理體系，實現(xiàn)電廠智慧管理平臺各類數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化接入與數(shù)據(jù)匯聚，為公司智慧安全管理、智慧運行管理、智慧檢修管理、智慧經(jīng)營管理提供數(shù)據(jù)平臺支撐。

②算法平臺。基于智能管控系統(tǒng)平臺框架，研究部署AI算法平臺并進(jìn)行二次開發(fā)，通過數(shù)據(jù)挖掘、建模、預(yù)測工具，為運行人員提供特征管理、算法開發(fā)、模型訓(xùn)練、模型自學(xué)習(xí)、服務(wù)管理、監(jiān)控等一站式算法服務(wù)，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供算法支撐。

③智能報表平臺。智能報表支持跨系統(tǒng)間多源數(shù)據(jù)整合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、標(biāo)準(zhǔn)化管理。按要求定時自動采集數(shù)據(jù)、自動計算，最終自動生成覆蓋生產(chǎn)及經(jīng)營管理的各類報表，減少人為干預(yù)，減少重復(fù)填報。智能報表支持對全廠指標(biāo)數(shù)據(jù)的匯集，通過設(shè)置報表統(tǒng)計與分析、數(shù)據(jù)可視化以及數(shù)據(jù)填報等功能，挖掘數(shù)據(jù)的潛在價值。

④智能工作臺。智能工作臺通過對其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的整合，實現(xiàn)“人員集成、界面集成、流程集成、業(yè)務(wù)集成、消息集成”，為員工提供統(tǒng)一的信息資源訪問入口，提高辦公效率。

⑤移動應(yīng)用。充分利用智能移動終端應(yīng)用技術(shù)，及時處理待辦事件及現(xiàn)場突發(fā)事件，提高工作效率和管理水平，實現(xiàn)客戶服務(wù)流程的規(guī)范化、自動化和智能化，并加強現(xiàn)場作業(yè)指導(dǎo)和監(jiān)管。智能移動應(yīng)用平臺支持信息掃描查詢、現(xiàn)場在線作業(yè)、工作過程監(jiān)控等。

（2）數(shù)據(jù)展示中心

①生產(chǎn)管理駕駛艙。主要反映公司生產(chǎn)運行情況、生產(chǎn)指標(biāo)完成情況。主要包括廠用電率、發(fā)電量、發(fā)電進(jìn)度、供電煤耗、負(fù)荷率、環(huán)保指標(biāo)、缺陷數(shù)量、工單統(tǒng)計、點檢情況統(tǒng)計等相關(guān)數(shù)據(jù)的分析與展示。（如圖3所示）

一是性能計算。建立機組熱力設(shè)備及系統(tǒng)的性能數(shù)學(xué)模型，在線實時、準(zhǔn)確地計算、分析、評價電廠技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和設(shè)備的性能指標(biāo)，計算的結(jié)果輸出到實時/歷史數(shù)據(jù)庫中保存。包括全廠、機組和設(shè)備三級性能指標(biāo)在線計算功能，實現(xiàn)機組全方位的性能在線監(jiān)測。同時，性能計算的結(jié)果也是進(jìn)行優(yōu)化運行和控制、經(jīng)濟性分析以及操作指導(dǎo)等高級應(yīng)用的基礎(chǔ)。

二是耗差分析。通過對機組運行中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)督，運用熱經(jīng)濟診斷分析原理對影響機組熱經(jīng)濟性的運行參數(shù)、運行方式進(jìn)行計算和分析，確定機組主、輔機設(shè)備及熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟狀況。運行人員根據(jù)耗差分析的結(jié)果及時地對工況進(jìn)行調(diào)整或維修，使機組的運行熱經(jīng)濟性接近于最佳狀態(tài)。通過機組及廠級性能分析，為電廠高級管理人員提供決策輔助，實現(xiàn)運維及管理智能化。

三是智能對標(biāo)。以電廠生產(chǎn)指標(biāo)為分析對象，確立參與對標(biāo)的指標(biāo)體系及對比標(biāo)桿，通過實際運行指標(biāo)數(shù)據(jù)與標(biāo)桿數(shù)據(jù)的對比分析，尋找差距，指導(dǎo)運行人員操作機組趨向最優(yōu)，提高機組運行效率及管理水平。

②安全管理駕駛艙。通過統(tǒng)計分析了解安全管理各項工作落實情況，反映電廠安全風(fēng)險狀態(tài)。涵蓋連續(xù)安全運行天數(shù)、風(fēng)險管控、三級教育培訓(xùn)統(tǒng)計、工作票統(tǒng)計、隱患排查情況統(tǒng)計、隱患整改率等數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)。（如圖4所示）

③經(jīng)營管理駕駛艙。包括利潤、成本、電量、實時負(fù)荷、市場動態(tài)行情、連續(xù)安全運行天數(shù)、績效考核、對標(biāo)排名等生產(chǎn)經(jīng)營核心指標(biāo)集中展示。通過搭建可視化數(shù)字決策系統(tǒng)，全方位精準(zhǔn)呈現(xiàn)、分析電廠經(jīng)營現(xiàn)狀、走勢，實現(xiàn)以指標(biāo)實時完成值、完成率、發(fā)展趨勢等形式反映企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營現(xiàn)狀。（如圖5所示）

（3）運行監(jiān)控中心

廠級生產(chǎn)實時監(jiān)控按用戶要求進(jìn)行實時畫面組態(tài)，并使系統(tǒng)的生產(chǎn)模擬圖與各生產(chǎn)控制系統(tǒng)的監(jiān)控畫面一致。這些畫面包括機組DCS、水、煤、灰等所有實時監(jiān)控系統(tǒng)的畫面，所見信息與各實時監(jiān)控系統(tǒng)的畫面同步。同時還具有趨勢分析、過程回放、生產(chǎn)報表、啟停統(tǒng)計、超限統(tǒng)計等功能。

（4）巡檢管控中心

智能巡檢管控平臺基于視頻監(jiān)控系統(tǒng)，采用“智能巡檢機器人+視頻監(jiān)控攝像機”技術(shù)手段，通過機器視覺分析、紅外熱成像等先進(jìn)技術(shù)，開展算法訓(xùn)練學(xué)習(xí)，抽取視頻圖像中關(guān)鍵有用信息，識別監(jiān)控畫面中的異常情況，并對異常情況發(fā)出報警，告知運行人員及時處理。巡檢機器人、智能攝像頭按照根據(jù)設(shè)備現(xiàn)場布置繪制的設(shè)備巡點檢路線圖定期自動完成巡點檢工作，實現(xiàn)電廠設(shè)備、環(huán)境全方位管控。按照既定模板自動形成巡點檢報表，判斷設(shè)備運行的健康水平，提供相應(yīng)的維護、檢修建議，在平臺實現(xiàn)巡檢業(yè)務(wù)閉環(huán)。

（5）診斷維護中心

①設(shè)備知識平臺?；谠O(shè)備臺帳、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備出廠說明書、工藝、流程、檢修文件包、風(fēng)險庫等資料的學(xué)習(xí)，構(gòu)建設(shè)備智能知識平臺，實現(xiàn)知識提取、知識圖譜構(gòu)建、知識圖譜查詢以及知識圖譜推理，并支持基于自然語言交互的知識圖譜應(yīng)用，為工作票填報、設(shè)備資料檢索業(yè)務(wù)管理提供知識基礎(chǔ)。

一是知識文庫。知識文庫對知識信息進(jìn)行統(tǒng)一管理和服務(wù)，提供分類知識管理功能，通過對各類知識內(nèi)容包括法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)管理、規(guī)章制度、設(shè)備技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備巡檢標(biāo)準(zhǔn)、試驗項目標(biāo)準(zhǔn)、作業(yè)指導(dǎo)書、作業(yè)危險點及措施庫等進(jìn)行分類及欄目管理和服務(wù)，實現(xiàn)對工作文檔、工作經(jīng)驗、工作資料、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、政策法規(guī)等知識內(nèi)容的統(tǒng)一管理、應(yīng)用和積累。

二是知識圖譜。根據(jù)安全生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)知識設(shè)計知識圖譜，構(gòu)建相關(guān)的數(shù)據(jù)模型，建立支持基于自然語言交互的知識圖譜應(yīng)用，同時，以設(shè)備為中心，構(gòu)建基于知識圖譜的相關(guān)應(yīng)用。工作票辦票過程中基于圖譜中故障、風(fēng)險點、安全措施等相關(guān)知識，提供填寫提示和輔助建議，為設(shè)備資料檢索業(yè)務(wù)管理提供支撐。

三是知識模型訓(xùn)練?？焖贅?gòu)建各類專業(yè)業(yè)務(wù)知識訓(xùn)練語料，基于專業(yè)標(biāo)注語料的處理模型訓(xùn)練與優(yōu)化，支持分類模型訓(xùn)練，主題詞模型訓(xùn)練，中文分詞模型訓(xùn)練，命名實體識別模型訓(xùn)練。

②故障診斷與狀態(tài)評估。通過數(shù)據(jù)標(biāo)記、機理建模、人工智能算法與專家知識結(jié)構(gòu)化模型轉(zhuǎn)換，構(gòu)建一系列專業(yè)模型，從而形成故障診斷中心。使用動態(tài)、實時、綜合的狀態(tài)評估方法，把設(shè)備狀態(tài)相關(guān)信息轉(zhuǎn)化為評估特征，引入科學(xué)的權(quán)重算法，建立動態(tài)評估體系。通過對電廠設(shè)備各種數(shù)據(jù)信息（如監(jiān)測的參數(shù)、使用狀況、當(dāng)前的環(huán)境和工作條件、早先的試驗數(shù)據(jù)和歷史經(jīng)驗等）進(jìn)行綜合分析，讓模型認(rèn)知設(shè)備在不同工況下保持應(yīng)有的狀態(tài)；通過模型的實時分析，并借助各種推理技術(shù)，采用對設(shè)備關(guān)鍵特征量的融合分析和數(shù)據(jù)驅(qū)動預(yù)警的方法，從多源多維數(shù)據(jù)中提取有效的特征量，動態(tài)輸出關(guān)鍵設(shè)備大量運行參數(shù)和狀態(tài)的健康基準(zhǔn)曲線。當(dāng)設(shè)備狀態(tài)偏離基準(zhǔn)曲線時，及時發(fā)現(xiàn)劣化趨勢，并在趨勢變化異常時發(fā)出預(yù)警信號，提示生產(chǎn)運行、檢修維護人員做出及時響應(yīng)。

通過數(shù)據(jù)處理技術(shù)與管理相融合的方式，對各系統(tǒng)的集成與融合梳理分析，以設(shè)備健康狀態(tài)評價支撐設(shè)備運維，搭建供領(lǐng)導(dǎo)決策的輔助決策中心，提高設(shè)備檢修的有效性、針對性。

為實現(xiàn)向基于數(shù)據(jù)分析、健康狀態(tài)驅(qū)動的設(shè)備狀態(tài)檢修模式轉(zhuǎn)型，在設(shè)備狀態(tài)評估的基礎(chǔ)上，增加經(jīng)濟性維度（包括維修成本、備品備件及價格），建立檢修決策矩陣，對各決策維度賦權(quán)計算，量化決策評估得分，按照分值給出檢修建議（包括設(shè)備正常、監(jiān)視帶病運行、擇機檢修以及立即檢修），進(jìn)入檢修決策流程。

檢修維護人員結(jié)合設(shè)備風(fēng)險因素和經(jīng)濟因素，優(yōu)化維修策略，改善維修計劃，合理安排檢修時機和內(nèi)容，解決過修欠修問題，降低檢修成本，力求以最小的經(jīng)濟代價及時發(fā)現(xiàn)并消除設(shè)備存在的風(fēng)險與安全隱患，從而實現(xiàn)設(shè)備的預(yù)防性維護。

在積累經(jīng)驗之后，參考系統(tǒng)提供的部件診斷報告、設(shè)備狀態(tài)評估報告，以及其他系統(tǒng)提供的相關(guān)資料，電廠人員可進(jìn)行檢修策略的優(yōu)化。如，檢修計劃的安排、檢修間隔的延長、檢修時間的縮短等。

（6）數(shù)字孿生建模中心

岳陽電廠開展的數(shù)字孿生電廠建設(shè)，是智慧電廠建設(shè)的重要組成部分。在數(shù)字孿生電廠的建設(shè)過程中，數(shù)字化移交是貫通基建期與運行期的重要環(huán)節(jié)，是數(shù)字化工程數(shù)據(jù)內(nèi)容的匯總與應(yīng)用，是作為運行期數(shù)據(jù)倉庫的基礎(chǔ)，是電廠主數(shù)據(jù)系統(tǒng)的重要組成部分。

數(shù)字化移交的內(nèi)容主要包括三維模型、各專業(yè)設(shè)計內(nèi)容（圖紙及文字說明）、采購文檔（包括采購合同和設(shè)備廠家圖紙、施工文檔、設(shè)計變更及單體試驗驗收或分系統(tǒng)驗收的主輔機設(shè)備調(diào)試記錄）、四大管道焊口質(zhì)量驗收記錄等。

在設(shè)備模型拆解方面，對于關(guān)鍵主輔設(shè)備，以高精度三維模型、動畫、語音、文字、交互式操作等形式，進(jìn)行設(shè)備的虛擬拆解和組裝，展示模型“從整到零，從零到整”的過程，實現(xiàn)對設(shè)備基本信息、結(jié)構(gòu)組成、工作原理、標(biāo)準(zhǔn)操作等內(nèi)容的培訓(xùn)。

在工藝流程仿真方面，根據(jù)PID圖和工況，模擬管道內(nèi)介質(zhì)流向、設(shè)備運行工況、閥門狀態(tài)等，在三維中展示設(shè)備及管線流向的動畫效果，達(dá)到工藝流程和設(shè)備原理的培訓(xùn)目的。

創(chuàng)建四大管道和鍋爐廠范圍內(nèi)管道、設(shè)備的三維模型，構(gòu)建四大管道焊縫三維模型，錄入設(shè)計焊縫數(shù)據(jù)、施工焊縫數(shù)據(jù)，對焊縫進(jìn)行信息管理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，實現(xiàn)焊縫的三維可視化管理。

3.智慧電廠基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

（1）生產(chǎn)控制網(wǎng)

生產(chǎn)控制網(wǎng)由實時控制網(wǎng)絡(luò)（A/ B）、高級服務(wù)網(wǎng)絡(luò)（C網(wǎng)）和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器設(shè)備及信息系統(tǒng)構(gòu)成。信息系統(tǒng)主要包括：主輔網(wǎng)DCS系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、綜合審計系統(tǒng)和相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)。生產(chǎn)控制網(wǎng)的設(shè)備和控制系統(tǒng)應(yīng)按照等級保護要求分置于控制區(qū)（安全區(qū)I）和非控制區(qū)（安全區(qū)II），兩區(qū)之間由單向隔離網(wǎng)閘進(jìn)行隔離。

（2）管理信息網(wǎng)

部署在管理信息大區(qū)，除作為內(nèi)部辦公網(wǎng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)外，還與辦公無線網(wǎng)、工業(yè)無線網(wǎng)、集團局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

（3）工業(yè)無線網(wǎng)

采用i5GC下沉、頻率專享的獨立部署方式建設(shè)，構(gòu)建獨立專網(wǎng)與外部隔離，提升5G專網(wǎng)的安全性。專網(wǎng)用戶使用獨立的頻段/專用DNN+切片接入園區(qū)內(nèi)網(wǎng)，提升專網(wǎng)內(nèi)部安全保障。同時打造5G+視頻安防、傳送帶視覺檢測、園區(qū)數(shù)據(jù)采集、機器人巡檢等一系列應(yīng)用，以點帶面將模式與方案推廣到整個智能電力領(lǐng)域。

通過三個“專用”+三個“定制化”，打造完全隔離、高安全性、高可靠性、深度定制的面向5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全場景覆蓋的安全智慧電廠網(wǎng)絡(luò)。

三個“專用”：無線網(wǎng)絡(luò)，部署無線網(wǎng)專用基站，滿足電廠園區(qū)內(nèi)專用；核心網(wǎng)，部署精簡專用5G核心網(wǎng)，體積減小80%；容災(zāi)部署，保障業(yè)務(wù)不中斷；頻率選擇，采用獨立專用頻率，保障與公網(wǎng)互不干擾，支持靈活的上下行配置。

三個“定制化”：網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，端到端全獨立組網(wǎng)，具備完整的5G通信能力，與公網(wǎng)完全隔離；接入定制，辦公與工業(yè)控制隔離，UPF物理隔離+切片端到端保障定制的接入策略設(shè)計；終端定制，5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)和5G模組定制，滿足電網(wǎng)多種工業(yè)設(shè)備接入。

依靠5G高帶寬、低時延、廣連接的能力，開展基于5G無線網(wǎng)絡(luò)通信的工業(yè)控制與視頻監(jiān)控的深度融合，在全廠區(qū)域室內(nèi)外實現(xiàn)5G無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，著力推進(jìn)生產(chǎn)控制、廠區(qū)安全監(jiān)控和調(diào)度、設(shè)備點巡檢等典型應(yīng)用場景的深度研究與應(yīng)用。

四、主要創(chuàng)新點

（一）建設(shè)機組全系統(tǒng)、全工況的“三級智慧監(jiān)盤系統(tǒng)”。以人工智能和數(shù)據(jù)可視化方法，將“參數(shù)級、設(shè)備級、系統(tǒng)級”智能監(jiān)測信息進(jìn)行特征分析、異常狀態(tài)評估診斷和可視化展現(xiàn)，實現(xiàn)全系統(tǒng)、全工況的趨勢預(yù)警、智能報警，實現(xiàn)少人值守。

（二）建設(shè)“全廠三維可視化主輔機設(shè)備診斷系統(tǒng)”。通過專家診斷數(shù)據(jù)建模，實現(xiàn)主、輔機設(shè)備全過程監(jiān)測、故障診斷、狀態(tài)檢修。

（三）建設(shè)“現(xiàn)場AI設(shè)備聯(lián)動系統(tǒng)”。基于ICS系統(tǒng)“泛在感知網(wǎng)絡(luò)”，實現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程操作與視頻聯(lián)動、機器人遠(yuǎn)程協(xié)同。以ICS智能中心為“大腦”，將全廠的機器人、智能攝像頭作為“手、腳、眼”，通過系統(tǒng)協(xié)同聯(lián)動，替代人工巡檢和操作。

（四）建立“定期工作自執(zhí)行”系統(tǒng)?；贒CS搭建定期工作邏輯，依托“泛在感知數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)”和“智能人機交換技術(shù)”實現(xiàn)定期工作的提醒、自動執(zhí)行、視頻聯(lián)動。

（五）建立全廠主機、重要輔機、關(guān)鍵設(shè)備智能故障診斷與健康預(yù)警平臺，主機及主要輔機、重要電氣設(shè)備采用無線實時物聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測及故障預(yù)警診斷系統(tǒng)。

（六）實現(xiàn)對汽輪發(fā)電機組、重要輔機、重要電氣設(shè)備運行狀態(tài)的智能分析，完成故障自動診斷和故障預(yù)警，并自動給出運行指導(dǎo)建議及故障處理方案建議。

（七）建立電廠主要生產(chǎn)設(shè)備正常參數(shù)精準(zhǔn)基因模型、異常特征模型、故障特征數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)新部件級診斷模型，實現(xiàn)高精密、高準(zhǔn)確自動診斷。

（八）建立發(fā)電服務(wù)統(tǒng)一應(yīng)用平臺。統(tǒng)一應(yīng)用平臺集成電廠所有應(yīng)用和數(shù)據(jù)，提供單點登錄、統(tǒng)一界面、快速訪問、個性化定制等功能，實現(xiàn)信息互通和知識共享。

（九）通過對電廠設(shè)備日常檢修管理和狀態(tài)檢修管理，包括對電廠設(shè)備的檢修計劃、檢修任務(wù)、檢修記錄、檢修評價等，提升電廠設(shè)備的可靠性和壽命。

（十）構(gòu)建高水平的知識平臺，包含大量領(lǐng)域內(nèi)專家的知識和故障機理研究成果，在數(shù)據(jù)-狀態(tài)-結(jié)果三者間建立緊密、科學(xué)的聯(lián)系，推進(jìn)診斷效率和質(zhì)量。

五、實施成效

（一）直接效益

1.提高機組發(fā)電效率

采用了先進(jìn)控制算法和優(yōu)化控制系統(tǒng)，提高煤炭的燃燒效率，降低機組煤耗和耗汽率等，從而增加機組發(fā)電量，降低成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2.提高設(shè)備可靠性

采用了智能化的監(jiān)測和管理系統(tǒng)，實時監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，保證了設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，從而提高了機組安全運行水平。

3.降低電廠運營成本

通過建立智慧管理平臺，提高電廠智慧化管理水平。通過狀態(tài)評估掌握設(shè)備健康狀況，制定科學(xué)合理的維護保養(yǎng)計劃，解決設(shè)備檢修不足和檢修過剩的問題，延長設(shè)備使用壽命，降低設(shè)備的維護和維修成本。

4.提高人員工作效率

通過自動化、信息化、智能化技術(shù)，優(yōu)化人力資源配置，提高工作效率，有效降低運行檢修人員的工作難度和強度。

（二）間接效益

1.帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

智慧電廠的建設(shè)和運營可以帶動煤炭采選、火電設(shè)備制造、建筑等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的形成和優(yōu)化。

2.促進(jìn)科技創(chuàng)新和人才培養(yǎng)

智慧電廠建設(shè)離不開先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備支持，這需要企業(yè)不斷進(jìn)行科技研發(fā)和創(chuàng)新。同時，智能發(fā)電平臺的建設(shè)也需要高素質(zhì)的人才，這可以促進(jìn)人才的培養(yǎng)和就業(yè)。

3.提高國家的能源技術(shù)和國際地位

智慧電廠建設(shè)可以提高國家在能源領(lǐng)域的技術(shù)水平和國際地位，為國家的現(xiàn)代化建設(shè)做出重要貢獻(xiàn)。

（三）社會效益

1.有利于生態(tài)環(huán)境保護

智慧電廠高效的發(fā)電技術(shù)，減少了二氧化碳、粉塵、氮氧化物等污染物的排放，降低了對環(huán)境污染。

2.有利于科技創(chuàng)新和進(jìn)步

智慧電廠建設(shè)離不開科技公司和高等院校的大力支持。建設(shè)過程中采用了包括大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能在內(nèi)的大量先進(jìn)的信息技術(shù)，促進(jìn)了電力行業(yè)整體的科技創(chuàng)新和進(jìn)步，為未來能源行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。

3.有利于提高市場競爭力

智慧電廠采用了先進(jìn)的的技術(shù)和智能化系統(tǒng)，能夠更好地優(yōu)化能源調(diào)度和提高發(fā)電效率，提高了市場競爭力。

六、展望

未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，智慧電廠將會更加高效、環(huán)保、可靠，為人類帶來更加美好的未來。

今后，岳陽電廠將把實施科技項目《大型燃煤電站智慧企業(yè)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用》作為貫徹落實集團總體發(fā)展戰(zhàn)略的重要支撐，在集團公司、各大科技企業(yè)、各大高等院校的大力支持下，進(jìn)一步加大工業(yè)大數(shù)據(jù)分析和人工智能處理等一批先進(jìn)信息技術(shù)的深度融合創(chuàng)新力度，賦能燃煤電站生產(chǎn)技術(shù)和管理業(yè)務(wù)創(chuàng)新，努力打造燃煤電站智慧建設(shè)典范，為行業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型提供更多有益借鑒。

編輯/溫碧琳 統(tǒng)籌/簡單