火電集中監(jiān)測與分析專家系統(tǒng)

1、火電集中監(jiān)測與分析專家系統(tǒng)(CSASS)開發(fā)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，建設(shè)世界一流平臺引言：華潤電力控股有限公司（簡稱“華潤電力”）是中國效率最高、效益最好的綜合能源公司之一，業(yè)態(tài)涉及火電、煤炭、風(fēng)電、水電、分布式能源、核電、光伏發(fā)電等領(lǐng)域。十九大報告指出，要推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。能源技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)的深度融合，正在推動火力發(fā)電行業(yè)和電力企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。為有效應(yīng)對電力市場改革深化、煤炭成本居高不下、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)苛等外部條件的挑戰(zhàn)，應(yīng)用先進(jìn)的云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、人工智能等技術(shù)建設(shè)一套貫通生產(chǎn)、服務(wù)運營、提升價值的火電集中

2、監(jiān)測與分析專家系統(tǒng)（簡稱：CSASS） 成為華潤電力卓越運營“1211”戰(zhàn)略的重要平臺。 一、項目概況世界能源格局深刻調(diào)整、我國電力供需總體寬松、環(huán)境資源約束不斷加強(qiáng)的新時期，電力工業(yè)發(fā)展面臨一系列新形勢、新挑戰(zhàn)。構(gòu)建以數(shù)據(jù)為核心的數(shù)字化平臺，成為火電企業(yè)應(yīng)對顛覆環(huán)境下激烈競爭的共同之道。華潤電力將分布于不同地域、不同項目電廠的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中采集、處理、存儲、挖掘并進(jìn)行集中監(jiān)測與分析，形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺。利用人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等先進(jìn)大數(shù)據(jù)算法，打通、整合、協(xié)同產(chǎn)業(yè)鏈，從而提升企業(yè)產(chǎn)業(yè)集群效率。CSASS 是華潤電力 PAGE 9 | 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)應(yīng)用案例集落實華潤集團(tuán)“華潤匯”戰(zhàn)略，打造

3、行業(yè)安全可靠生產(chǎn)、高效運行、綠色環(huán)保的標(biāo)桿，構(gòu)建專業(yè)知識和能力高地，引領(lǐng)行業(yè)業(yè)務(wù)模式創(chuàng)新的重要抓手。 項目背景當(dāng)前，全球新一輪能源變革正在興起，加快能源行業(yè)向清潔、低碳、高效的方向轉(zhuǎn)型發(fā)展，已經(jīng)成為世界各國的自覺行動。在中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)下，對于以火電裝機(jī)為主的發(fā)電企業(yè)，面臨市場需求放緩、設(shè)備利用小時降低、電價下滑、燃煤成本不斷攀升、資產(chǎn)運維日益復(fù)雜、節(jié)能環(huán)保要求更加嚴(yán)格等巨大挑戰(zhàn)。在面臨挑戰(zhàn)的同時，火力發(fā)電企業(yè)也迎來了電力市場化改革的機(jī)遇。十三五是電力工業(yè)加快轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要機(jī)遇期。在世界能源格局深刻調(diào)整、我國電力供需總體寬松、環(huán)境資源約束不斷加強(qiáng)的新時期，電力工業(yè)發(fā)展面臨一系列新形勢、新挑戰(zhàn)

4、。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，增長速度換擋，結(jié)構(gòu)調(diào)整加快，發(fā)展動力轉(zhuǎn)換， 節(jié)能意識增強(qiáng)，全社會用電增速明顯放緩。局部地區(qū)電力供過于求，設(shè)備利用小時數(shù)偏低，電力系統(tǒng)整體利用效率下降。電力供應(yīng)將進(jìn)入持續(xù)寬松的新階段。對于火力發(fā)電行業(yè)，技術(shù)創(chuàng)新與融合將是能源轉(zhuǎn)型的重要推動力量。能源技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)的深度融合，正在推動火力發(fā)電行業(yè)和電力企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。構(gòu)建以數(shù)據(jù)為核心的數(shù)字化平臺，成為火電企業(yè)應(yīng)對顛覆環(huán)境下激烈競爭的共同之道。中國政府在 2015 年正式提出了“中國制造 2025 造和“互聯(lián)網(wǎng)+聯(lián)的概念， 為中國制造業(yè)升級和數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了政策支持。國務(wù)院印發(fā)中國制造 2

5、025提出了“通過三步走實現(xiàn)制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)”，并將“推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合”納入戰(zhàn)略任務(wù)重點，電力裝備是十大重點發(fā)展領(lǐng)域之一。國務(wù)院印發(fā)深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見指出，圍繞制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合關(guān)鍵環(huán)節(jié)，積極培育新模式新業(yè)態(tài)，強(qiáng)化信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)支撐，完善信息安全保障， 夯實融合發(fā)展基礎(chǔ)，營造融合發(fā)展新生態(tài)，充分釋放“互聯(lián)網(wǎng)+聯(lián)的力量，發(fā)展新經(jīng)濟(jì)，加快推動“中國制造”提質(zhì)增效升級。當(dāng)前全球主要國家掀起了新一輪以“信息技術(shù)與制造業(yè)融合”為共同特征的工業(yè)革命，加速發(fā)展新一代信息技術(shù)， 并推動其與全球工業(yè)系統(tǒng)的深入融合，以期搶占新一輪產(chǎn)業(yè)競爭的制高點。無論是歐美老牌國家制造業(yè)的重振，還是中

6、國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型，工業(yè)大數(shù)據(jù)都將發(fā)揮重要作用。創(chuàng)新發(fā)展工業(yè)大數(shù)據(jù)必將成為未來提升制造業(yè)生產(chǎn)力和競爭力的關(guān)鍵要素。競爭形態(tài)的日趨激烈、商業(yè)模式的瞬息萬變、對信息透明和網(wǎng)絡(luò)信息安全史無前例的要求數(shù)字化帶來的這一切既是企業(yè)的巨大挑戰(zhàn)又是千載難逢的機(jī)遇。如何充分利用這些海量數(shù)據(jù)，來創(chuàng)造價值，是每一個現(xiàn)代化行業(yè)和企業(yè)成功的關(guān)鍵因素。項目簡介 1、華潤電力在多年的企業(yè)發(fā)展過程中，形成了“火電為主、控制上下游、多業(yè)態(tài)協(xié)同、實現(xiàn)低成本競爭”的發(fā)展模式。在新的市場競爭條件下， 華潤電力迫切需要推進(jìn)創(chuàng)新轉(zhuǎn)型發(fā)展，打造企業(yè)核心競爭力?；痣奀SASS 分析專家系統(tǒng)是華潤電力落實集團(tuán)“華潤匯”戰(zhàn)略，打造行業(yè)安全可靠生產(chǎn)、

7、高效運行、綠色環(huán)保的標(biāo)桿，構(gòu)建專業(yè)知識和能力高地， 引領(lǐng)行業(yè)業(yè)務(wù)模式創(chuàng)新的重要抓手。2、CSASS 是基于設(shè)備管理、服務(wù)運營管理的工業(yè)大數(shù)據(jù)分析與診斷云平臺。通過匯集海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，采用機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等先進(jìn)算法，結(jié)合行 業(yè)經(jīng)驗和華潤電力的技術(shù)積淀，全方位、多維度對機(jī)組運行狀態(tài)進(jìn)行實 時監(jiān)測、分析與診斷，為機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運行提供建議和優(yōu)化方 案。專家系統(tǒng)的特點在于它能夠感知人類無法達(dá)到的細(xì)度，并實現(xiàn)輔助 人的判斷，我們相信隨著技術(shù)的發(fā)展 CSASS 最終能夠代替人實現(xiàn)分析與診斷。3、CSASS 系統(tǒng)整體實施采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺功能架構(gòu)，利用工業(yè)大數(shù)據(jù)處理、分析技術(shù)，采用微服務(wù)框架，基于工業(yè)

8、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，PaaS 層得以實現(xiàn)對邊緣層、IaaS 層產(chǎn)生的電廠海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高質(zhì)量的傳輸、存儲與管理。另一方面，利用工業(yè)數(shù)據(jù)建模與分析技術(shù)，將現(xiàn)場海量數(shù)據(jù)進(jìn)行模型搭建，支撐電廠各種分析應(yīng)用場景的實現(xiàn)。通過傳感器與數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對電廠運行狀況、設(shè)備自身狀態(tài)進(jìn)行實施采集、建模、分析，從而實現(xiàn)在線監(jiān)測、故障診斷預(yù)警等服務(wù)，創(chuàng)造新的價值，實現(xiàn)企業(yè)轉(zhuǎn)型。項目目標(biāo)1、在“十三五”業(yè)務(wù)戰(zhàn)略規(guī)劃指引下，為了更好的應(yīng)對電力市場改革，打造華潤電力核心競爭力。當(dāng)下階段必須要推動創(chuàng)新，在電力領(lǐng)域建立標(biāo)桿示范作用， 引領(lǐng)電力行業(yè)的運營管理，促進(jìn)華潤電力實現(xiàn)電力生產(chǎn)的有效管控和高效運營。通過建設(shè)一個匯集各項目公司離散數(shù)據(jù)

9、的統(tǒng)一集中監(jiān)測數(shù)據(jù)平臺，并運用大數(shù)據(jù)分析、人工智能等高級人工智能算法來輔助專家團(tuán)隊進(jìn)行集中監(jiān)測與分析，從而有效推動華潤電力運營管理的流程化、 標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、信息化、移動化、開放化、智能化，達(dá)到提升效益、提高效率的目標(biāo)。2、CSASS 分析專家系統(tǒng)依托云平臺設(shè)計了設(shè)備預(yù)警、高級診斷、RCM、自動優(yōu)化、能耗分析、負(fù)荷優(yōu)化、燃料分析、技術(shù)監(jiān)控等 8 大功能應(yīng)用模塊和一個大數(shù)據(jù)分析模塊，功能應(yīng)用模塊圍繞提高機(jī)組運行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和快速性等方面設(shè)置，使得機(jī)組能夠在確保安全、環(huán)保性的同時提高運營管理水平。二、項目實施概況項目總體架構(gòu)和主要內(nèi)容火電 CSASS 是一套貫通生產(chǎn)、管理的具備自成長能力系統(tǒng)，

10、通過構(gòu)建海量數(shù)據(jù)的云平臺，匯集國內(nèi)外專家經(jīng)驗和華潤電力的技術(shù)沉淀，采用機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等先進(jìn)算法進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，多參數(shù)、多維度實時監(jiān)測機(jī)組運行數(shù)據(jù)，為機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運行提供建議和優(yōu)化方案，為控股、大區(qū)、項目公司運營提供綜合報告和決策支持。按照方案合理、責(zé)任明確、經(jīng)濟(jì)高效、客觀務(wù)實、便于操作的原則，將 CSASS劃分為下面三個部分：第一部分、（CSASS 平臺-數(shù)據(jù)采集與集中監(jiān)測系統(tǒng)）：負(fù)責(zé)實時數(shù)據(jù)平臺建設(shè)（包括數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)采集、專用軟硬件、畫面等），原有實時數(shù)據(jù)庫擴(kuò)容。第二部分、（CSASS 平臺-系統(tǒng)集成與展示）：負(fù)責(zé)關(guān)系型數(shù)據(jù)平臺建設(shè)（包括數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)整合、專用軟硬件等），實現(xiàn)平臺整合

11、、環(huán)保預(yù)警診斷、實時交互系統(tǒng)、實時成本核算、展示、綜合報表，含存儲、 服務(wù)器、虛擬化軟件等通用軟硬件采購。第三部分、（CSASS 平臺-分析專家系統(tǒng)）：負(fù)責(zé)非結(jié)構(gòu)型數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)編碼原則及編碼清單，完成與數(shù)據(jù)采集與集中監(jiān)測系統(tǒng)和系統(tǒng)集成與展示體統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析、技術(shù)監(jiān)控、設(shè)備預(yù)警診斷、以可靠性為中心的維護(hù)（RCM）、性能分析及優(yōu)化、燃料分析及優(yōu)化、自動品質(zhì)評估、實時負(fù)荷調(diào)度等功能。系統(tǒng)主要內(nèi)容如圖 1 所示：圖 1 CSASS 系統(tǒng)架構(gòu)圖展示層提供 WEB 的統(tǒng)一訪問入口；平臺服務(wù)層主要包括運維專業(yè)的智能服務(wù)、流程服務(wù)以及報表服務(wù)；數(shù)據(jù)層主要包括實施數(shù)據(jù)服務(wù)、關(guān)系數(shù)據(jù)倉庫、非結(jié)構(gòu)化

12、數(shù)據(jù)集中儲存、以及服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)部分，此外，服務(wù)層還實現(xiàn)于企業(yè)各種基礎(chǔ)信息系統(tǒng)資源的集成和利用，提高了服務(wù)的使用價值和運維工作的協(xié)作性。主體技術(shù)架構(gòu)如圖 2 所示：圖 2 CSASS 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺功能架構(gòu)圖數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)層級上具體劃分如下：數(shù)據(jù)采集層，包括時序數(shù)據(jù)采集與治理、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)采集與治理和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)采集與實時處理。海量工業(yè)時序數(shù)據(jù)具有 7*24 小時持續(xù)發(fā)送，存在峰值和滯后等波動，質(zhì)量問題突出等特點。針對結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，需要構(gòu)建同時兼顧可擴(kuò)展性和處理性能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)存儲與管理層，包括大數(shù)據(jù)存儲技術(shù)和管理功能，構(gòu)建數(shù)據(jù)模型管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)安全管理和數(shù)據(jù)

13、共享管理技術(shù)體系。數(shù)據(jù)分析層，包括基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)計算技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析服務(wù)功能，其中基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)計算技術(shù)包括并行計算技術(shù)、流計算技術(shù)和數(shù)據(jù)科學(xué)計算技術(shù)。在此之上構(gòu)建完善的大數(shù)據(jù)分析服務(wù)功能來管理和調(diào)度工業(yè)大數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)服務(wù)層是利用工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)對外提供服務(wù)的功能層。包括數(shù)據(jù)訪問服務(wù)和數(shù)據(jù)分析服務(wù)。其中數(shù)據(jù)訪問服務(wù)對外提供大數(shù)據(jù)平臺內(nèi)所有原始數(shù)據(jù)、加工數(shù)據(jù)和分析結(jié)果數(shù)據(jù)的服務(wù)化訪問接口和功能；數(shù)據(jù)分析服務(wù)對外提供大數(shù)據(jù)平臺上積累的實時流處理模型、機(jī)理模型、統(tǒng)計模型和機(jī)器學(xué)習(xí)模型的服務(wù)化接口。數(shù)據(jù)服務(wù)層提供平臺各類數(shù)據(jù)源與外界系統(tǒng)和應(yīng)用程序的訪問共享接口，其目標(biāo)是實現(xiàn)工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺的各類原始、加工和分析

14、結(jié)果數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)應(yīng)用和外部系統(tǒng)的對接集成。數(shù)據(jù)應(yīng)用層，主要面向工業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用技術(shù)，包括數(shù)據(jù)可視化技術(shù)和數(shù)據(jù)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)。綜合原始數(shù)據(jù)、加工數(shù)據(jù)和分析結(jié)果數(shù)據(jù)，通過可視化技術(shù)，將多來源、多層次、多維度數(shù)據(jù)以更為直觀簡潔的方式展示出來，易于理解分析， 提高決策效率。綜合利用微服務(wù)開發(fā)框架，基于工業(yè)大數(shù)據(jù)管理、分析技術(shù)快速實現(xiàn)工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的開發(fā)與迭代，構(gòu)建面向?qū)嶋H業(yè)務(wù)需求的，數(shù)據(jù)驅(qū)動的工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，實現(xiàn)提質(zhì)降本與增效。數(shù)據(jù)應(yīng)用層生成可視化、告警、預(yù)測決策、控制等不同的應(yīng)用，從而實現(xiàn)智能化設(shè)計、智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造、智能化服務(wù)和個性化定制。CSASS 分析專家系統(tǒng)主要技術(shù)方案如圖 3圖 11

15、 所示：圖 3 設(shè)備預(yù)警模塊技術(shù)方案圖 4 高級診斷技術(shù)方案圖 5 RCM 模塊技術(shù)方案圖 6 能耗分析模塊技術(shù)方案圖 7 自動評估模塊技術(shù)方案圖 8 負(fù)荷優(yōu)化模塊技術(shù)方案 PAGE 26 | 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)應(yīng)用案例集圖 9 燃料分析模塊技術(shù)方案圖 10 技術(shù)監(jiān)控模塊技術(shù)方案圖 11 大數(shù)據(jù)分析模塊技術(shù)方案關(guān)鍵技術(shù)及重點解決問題CSASS 系統(tǒng)重點解決的問題和采用的核心技術(shù)項目重點解決的問題和采用的核心技術(shù)包括：1、通過閾值調(diào)優(yōu)算法及設(shè)備模型拆分降低預(yù)警系統(tǒng)漏報率、誤報率，不斷減輕人員工作強(qiáng)度；2、通過 NLP、SDA 和規(guī)則診斷結(jié)合的方法，并不斷豐富案例庫，以合并診斷來提高診斷準(zhǔn)確率；3、通

16、過多重數(shù)據(jù)重構(gòu)方法提高性能指標(biāo)計算的準(zhǔn)確率；4、通過自動回路在線閉環(huán)辨識方法建立控制回路仿真提高自動回路參數(shù)整定有效性；5、通過基于實時對照的啟停評價方法建立機(jī)組啟停模型，評價機(jī)組啟停過程；6、通過采用粒子群（PSO）等算法對多級在線熱負(fù)荷分配，滿足多目標(biāo)優(yōu)化；7、通過歷史檢修案例與在線數(shù)據(jù)結(jié)合的方法對火電設(shè)備可靠度在線計算， 實現(xiàn)設(shè)備可靠度在線評估。并且在后續(xù)逐步研究：8、鍋爐結(jié)焦預(yù)警建模技術(shù)；9、基于故障模式的合并診斷技術(shù)；10、基于歷史數(shù)據(jù)挖掘的動態(tài)標(biāo)桿尋優(yōu)技術(shù)；11、機(jī)組復(fù)雜回路在線閉環(huán)建模技術(shù)；12、機(jī)組在線健康度評價技術(shù)；13、設(shè)備模型自適應(yīng)調(diào)優(yōu)技術(shù)；14、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動與規(guī)則模型融

17、合的在線診斷技術(shù)；15、機(jī)組自動調(diào)節(jié)回路在線評估技術(shù)；CSASS 系統(tǒng)采用當(dāng)前人工智能領(lǐng)域的最新成果，融合自然語言處理、智能數(shù)據(jù)預(yù)處理、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，與傳統(tǒng)的統(tǒng)計學(xué)算法、機(jī)理分析相結(jié)合，在機(jī)組可靠性與經(jīng)濟(jì)性兩大主線所包含的諸多應(yīng)用功能中，取得設(shè)備預(yù)警、高級診斷、以可靠性為中心的維護(hù)、數(shù)據(jù)重構(gòu)、自動優(yōu)化、負(fù)荷優(yōu)化等多項行業(yè)內(nèi)的技術(shù)突破，并以技術(shù)監(jiān)控為抓手，實現(xiàn)技術(shù)與運營的深度融合。后續(xù)系統(tǒng)還將逐步遷移到國際上先進(jìn)的基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)云平臺MindSphere 平臺上，建立實際物理設(shè)備與數(shù)字對象之間的映射關(guān)系，構(gòu)建實際與虛擬世界的數(shù)字雙胞胎模型， 并以微服務(wù)和 MindApp 的形式將各業(yè)務(wù)功能

18、遷移到 MindSphere 平臺上。應(yīng)用場景和應(yīng)用效果應(yīng)用案例一：CSASS 系統(tǒng)目前已完成目前 CSASS 項目數(shù)據(jù)采集與集中監(jiān)測、系統(tǒng)集成與展示已完成華潤電力九個大區(qū)共 28 家電廠 69 臺機(jī)組的數(shù)據(jù)接入，形成了電力行業(yè)世界領(lǐng)先的實時大數(shù)據(jù)平臺，形成統(tǒng)一的實時大數(shù)據(jù)平臺，破除了項目公司間的數(shù)據(jù)孤島。數(shù)據(jù)時間跨度涵蓋了一個機(jī)組大修周期，并且與 SIS、ERP、FOS、財務(wù)預(yù)算等系統(tǒng)建立關(guān)系型數(shù)據(jù)庫接口，接入項目公司現(xiàn)場測點、燃料、財務(wù)等數(shù)據(jù)。圖 12 數(shù)據(jù)集成與展示通過設(shè)備預(yù)警、以可靠性為中心的維護(hù)、環(huán)保預(yù)警等功能提高設(shè)備安全可靠性，探索狀態(tài)檢修及全周期壽命管理，取得初步成果。通過燃料分

19、析、能耗分析、負(fù)荷優(yōu)化等模塊對提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，探索新技術(shù)路線對節(jié)能的促進(jìn)作用，積累了相關(guān)應(yīng)用經(jīng)驗。通過自動優(yōu)化、高級診斷、綜合報表等實現(xiàn)了機(jī)組的靈活性提高，并降低現(xiàn)場工作人員勞動強(qiáng)度。針對現(xiàn)場實際存在的痛點問題，采取了一系列突破性的技術(shù)創(chuàng)新，并取得了初步的成果。如圖 13 所示：圖 13 CSASS 系統(tǒng)取得的初步成果應(yīng)用案例二：通過機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)（SVM、GMM、RGMM）等高級人工智能算法建立火電廠各設(shè)備、系統(tǒng)不同參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并形成實時預(yù)警監(jiān)視，當(dāng)設(shè)備或系統(tǒng)的參數(shù)出現(xiàn)與正常規(guī)律不一致的情況，產(chǎn)生預(yù)警，可以比人更早的發(fā)現(xiàn)一些設(shè)備早期的故障征兆，對于提早發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障、提早處理，防止

20、問題擴(kuò)大具有顯著的作用。目前設(shè)備預(yù)警模塊已經(jīng)對華潤電力內(nèi)部多家項目公司的設(shè)備早期故障提出了預(yù)警信息，模型誤報率達(dá)到 30%以內(nèi)，漏報率 0 次/年。防止了多起設(shè)備故障的擴(kuò)大，避免了進(jìn)一步的經(jīng)濟(jì)損失，為設(shè)備的可靠性提供了保障。圖 14 提前 8 小時發(fā)現(xiàn)空預(yù)器圖 15 提前 6 小時發(fā)現(xiàn)#3 高加泄漏故障應(yīng)用案例三：診斷模塊應(yīng)用：電機(jī)軸承溫度高南京化學(xué)工業(yè)園熱電有限公司 2018 年 10 月 29 日從預(yù)警系統(tǒng)推送至診斷系統(tǒng)一條告警信息：“前置泵電機(jī)軸承溫度高”，診斷系統(tǒng)根據(jù)告警信息推薦的案例中詳細(xì)介紹了前置泵電機(jī)軸承溫度高的主要原因與處理方法，用戶參考推薦案例，判斷軸承溫度高的原因為潤滑油過

21、量，通過調(diào)整自動加油裝置的加油頻率解決了該問題，而這一案例也作為新的案例進(jìn)入了知識庫，當(dāng)該問題再次發(fā)生時，診斷系統(tǒng)會立即推送該案例給用戶，起到知識傳承的作用， 診斷過程參見圖 16。圖 16 電機(jī)軸承溫度高診斷案例低加疏水閥位反饋異常告警描述：17#低壓加熱器正常疏水調(diào)節(jié)門閥位反饋高。原因分析：負(fù)荷快速變化，凝結(jié)水流量快速變化，導(dǎo)致低加水位快速波動，低加正常疏水調(diào)閥調(diào)節(jié)速率跟不上。解決方案：負(fù)荷變化時加強(qiáng)調(diào)整，減少凝結(jié)水波動。關(guān)注低加水位跟蹤情況，若正常疏水調(diào)閥調(diào)節(jié)滯后，安排就地對調(diào)閥進(jìn)行檢查。做好事故預(yù)想，防止低加跳閘。具體診斷過程參見圖 17。圖 17 低加疏水閥位反饋異常診斷一次風(fēng)機(jī)軸承

22、振動大告警描述：一次風(fēng)機(jī)軸承X、Y 方向振動大；一次風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承 X、Y 方向振動大。原因分析：低負(fù)荷時兩側(cè)風(fēng)機(jī)并列運行，調(diào)整時偶有搶風(fēng)現(xiàn)象，導(dǎo)致振動小幅波動，目前已正常。解決方案：運行人員在機(jī)組低負(fù)荷時，加強(qiáng)對風(fēng)煙系統(tǒng)設(shè)備的運行參數(shù)監(jiān)視，及時調(diào)整兩側(cè)風(fēng)機(jī)運行風(fēng)量。具體診斷過程參見圖 18。圖 18 一次風(fēng)機(jī)軸承振動大應(yīng)用案例四：通過制定各設(shè)備的拆解結(jié)構(gòu)關(guān)系，失效原因分類，不同部件的可靠性壽命時間，檢修成本等，并與實際檢修記錄相結(jié)合，建立以可靠性為中心的維護(hù)優(yōu)化策略，通過調(diào)整和比對不同的檢修方案，優(yōu)化現(xiàn)有的檢修策略，達(dá)到消除設(shè)備欠修，避免設(shè)備過修的目的，在整體保障設(shè)備可靠性的同時，降低檢修費

23、用。為設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性提供了支撐。圖 19 調(diào)整循環(huán)水泵的檢修項目，對檢修費用進(jìn)行優(yōu)化圖 20 對比優(yōu)化后的設(shè)備可靠度隨時間變化的關(guān)系應(yīng)用案例四：通過建立熱控調(diào)節(jié)回路模型，對電廠的控制回路參數(shù)進(jìn)行在線辨識及優(yōu) 化，實現(xiàn)解決調(diào)節(jié)回路無法投入或調(diào)節(jié)效果不佳的問題。使機(jī)組調(diào)節(jié)更迅速、準(zhǔn)確，提高機(jī)組的安全穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性與靈活性。圖 21 優(yōu)化前與優(yōu)化后的調(diào)節(jié)性能變化，調(diào)節(jié)更迅速準(zhǔn)確圖 22 優(yōu)化前后的氧量分布，優(yōu)化后氧量控制更準(zhǔn)確應(yīng)用案例五：負(fù)荷分配采用粒子群算法對負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化分配，從而獲得最優(yōu)的負(fù)荷分 配，現(xiàn)階段各廠采用等微增的方式對負(fù)荷進(jìn)行分配，但等微增方式無法對多個優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行分配輸出，且要求分配函

24、數(shù)單調(diào)，容易陷入局部最優(yōu)，粒子群算法則可以實現(xiàn)多目標(biāo)優(yōu)化，且能夠更大限度的尋找到全局最優(yōu)。針對江蘇電網(wǎng)暫不能實現(xiàn)廠級電負(fù)荷調(diào)度情況，專門開發(fā)了鎖定電負(fù)荷，分配熱負(fù)荷的優(yōu)化模式，以滿足供熱機(jī)組節(jié)能要求。負(fù)荷分配模塊還可根據(jù)大區(qū)各機(jī)組進(jìn)行自定義配置，靈活劃分機(jī)組群，以實現(xiàn)負(fù)荷的靈活分配。實時負(fù)荷分配模塊 2019 年 8 月 22 日在化工園的#4 和#5 機(jī)組進(jìn)行了實時負(fù)荷分配的試驗，分別進(jìn)行了單機(jī)電負(fù)荷 210MW、230MW 下供熱負(fù)荷轉(zhuǎn)移的實時負(fù)荷優(yōu)化效果驗證。試驗效果如下表所示，結(jié)果表明：扣除供熱變化因素，優(yōu)化節(jié)能量折合標(biāo)煤 1.8t/h，210MW 下供熱負(fù)荷轉(zhuǎn)移的試驗結(jié)果，優(yōu)化后的約

25、合全廠發(fā)電煤耗下降 4.25g/kWh，230MW 下供熱負(fù)荷轉(zhuǎn)移的試驗結(jié)果表明，優(yōu)化后的約合全廠發(fā)電煤耗下降 2.05g/kWh。實際節(jié)能量根據(jù)負(fù)荷、工況不同，較平均分配有 15g/kWh 的下降。 圖 23 第一次驗證圖圖 24 第二次驗證圖應(yīng)用案例六：CSASS 技術(shù)監(jiān)控模塊收錄現(xiàn)行常用技術(shù)監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn) 851 項，和 ADS 模塊共享經(jīng)驗 2668條，為用戶提供快速高效資料支撐。輔助項目公司完成線上問題閉環(huán)管理 1805 項。完成線上重要離線數(shù)據(jù)報告填報共 1079 項。項目公司進(jìn)行線上技術(shù)監(jiān)督活動或會議共 628 次，完成會議待辦任務(wù)建立和跟蹤 105 項。圖 25 計劃執(zhí)行情況對比圖及

26、速報數(shù)量對比三、下一步實施計劃計劃 1 后續(xù)系統(tǒng)還將逐步遷移到國際上先進(jìn)的基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)云平臺 MindSphere 平臺上，建立實際物理設(shè)備與數(shù)字對象之間的映射關(guān)系，構(gòu)建實際與虛擬世界的數(shù)字雙胞胎模型，并以微服務(wù)和 MindApp 的形式將各業(yè)務(wù)功能遷移到 MindSphere 平臺上。計劃 2將推廣 CSASS 至華潤電力全部大區(qū)，實現(xiàn)作業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化，監(jiān)督管理統(tǒng)一化，數(shù)據(jù)創(chuàng)值智能化，提升華潤電力整體效益和效率。計劃 3目前已對現(xiàn)有 2400 多個預(yù)警模型進(jìn)行歸納、分析，總結(jié)出相對標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備模型，可作為以后擴(kuò)展電廠的建模的指導(dǎo)，提高建模的質(zhì)量、速度，便于新建機(jī)組建模人員的水平快速提高。

27、同時隨著更多電廠人員加入預(yù)警建模工程， 將預(yù)警模型的標(biāo)準(zhǔn)化工作持續(xù)推進(jìn)，實現(xiàn)模型質(zhì)量的螺旋式上升，持續(xù)改善模型質(zhì)量，以更好地服務(wù)于現(xiàn)場生產(chǎn)過程的智能化監(jiān)測。四、項目創(chuàng)新點和實施效果項目先進(jìn)性及創(chuàng)新點1、企業(yè)級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)采集、處理、分析、存儲、展示一體化。2、CSASS 項目整體基于先進(jìn)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云平臺-MindSphere 平臺構(gòu)建， 擁有開放的標(biāo)準(zhǔn)和接口，供用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)的深度分析和價值提煉。3、突破傳統(tǒng)技術(shù)監(jiān)督局限，在線監(jiān)督國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行情況，創(chuàng)新性地融合 CSASS 各功能模塊輸出，實時監(jiān)測和分析與關(guān)鍵設(shè)備健康有關(guān)的參數(shù)、指標(biāo)，保障火電機(jī)組安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運

28、行。4、技術(shù)進(jìn)步帶動管理理念的創(chuàng)新，構(gòu)建智能智慧電廠。圖 26 管理理念的創(chuàng)新5、整合現(xiàn)有資源，形成統(tǒng)一互聯(lián)網(wǎng)平臺，完成數(shù)據(jù)驅(qū)動、功能融合的統(tǒng)一管控、整合原有系統(tǒng)并開發(fā)統(tǒng)一系統(tǒng)、實現(xiàn)集團(tuán)級智能化電廠的解決方案、電廠虛擬化指導(dǎo)生產(chǎn)。圖 27 四個統(tǒng)一實施效果 一、應(yīng)用效果1、提高設(shè)備運行可靠性：保證生產(chǎn)穩(wěn)定可靠是第一要務(wù)，設(shè)備預(yù)警模塊模塊采用多種人工智能算 法，利用正常運行的歷史數(shù)據(jù)建立預(yù)警模型，當(dāng)數(shù)據(jù)間聯(lián)系發(fā)生異常時就預(yù)示著故障的可能性。它的優(yōu)勢在于能比人更早地發(fā)現(xiàn)潛在的問題征兆，并能總體提前預(yù)警 1 小時至數(shù)天，為調(diào)整與處置或者提前準(zhǔn)備檢修創(chuàng)造條件，避免故障擴(kuò)大，造成更大的損失。預(yù)警模型搭建

29、趨勢模型超 2400 個，規(guī)則模型 1000 個，模型上線率達(dá)90%，誤報率 30%以內(nèi)，故障漏報率為 0，形成預(yù)警報警信息 25 萬條，正確預(yù)測設(shè)備劣化超 550 例以上，其中化工園、南熱、銅山等項目公司成功的預(yù)測出空預(yù)器密封片碰磨、高加泄漏、旁路泄漏、疏水閥內(nèi)漏、空預(yù)器堵塞、振動異常、軸承溫度異常等早期劣化現(xiàn)象，將設(shè)備異常消滅在萌芽狀態(tài)。正確預(yù)測較大設(shè)備劣化超過 500 例；診斷系統(tǒng)知識庫案例數(shù)量超過 2600 個，形成規(guī)則數(shù)量750 個，理論上可診斷 278 種設(shè)備故障；預(yù)測 22 類設(shè)備可靠性的發(fā)展趨勢。減少鍵盤人員，降低勞動強(qiáng)度，預(yù)警模塊實現(xiàn)輔助鍵盤功能，可減少每年每家項目公司運行人

30、員 1 人。減少設(shè)備的檢修及備件費用。預(yù)警診斷模塊 2019 年在江蘇大區(qū)共提前預(yù)警 500 多次事故隱患。減少機(jī)組非計劃停運次數(shù)。江蘇大區(qū) 2018 年非計劃停運次數(shù) 8 次，2019 年非計劃停運 5 次。除了發(fā)現(xiàn)潛在的問題外，系統(tǒng)還希望能夠幫助技術(shù)人員進(jìn)一步找出“病因”并開出“藥方”。高級診斷模塊中采用了自然語言處理（NLP）、詞向量、傳感器數(shù)據(jù)分析（SDA）等智能診斷技術(shù)的最新成果，以“中西醫(yī)結(jié)合”的方法實現(xiàn)對故障的診斷，并推薦以往處理方案。目前的診斷成功率超過 85%，通過診斷系統(tǒng)的應(yīng)用，形成華潤電力統(tǒng)一的知識庫，使知識得以分享和傳承。既要保證系統(tǒng)可靠性，又要降低檢修費用，是 RCM

31、 模塊所需要解決的問題。模塊采用統(tǒng)計方法對檢修歷史數(shù)據(jù)分析，結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)分析不同故障的可能性和設(shè)備總體可靠性，并能夠采用模擬的方法計算不同檢修方案的費用及可靠度變化情況，以風(fēng)險矩陣的方式提示不同檢修方案處于的欠修或過修狀態(tài)， 為設(shè)備檢修提供量化的數(shù)據(jù)支撐。通過對給水泵在線模擬不同的檢修方案，按照風(fēng)險矩陣的提示狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)有的檢修方案基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)一步優(yōu)化檢修策略，實現(xiàn)更好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。2、經(jīng)濟(jì)性：通過經(jīng)濟(jì)性線相關(guān)模塊實施與應(yīng)用，一方面降低江蘇電網(wǎng)的考核費；同 時，江蘇大區(qū)各項目公司煤耗普遍下降，循泵優(yōu)化模型為每家項目公司帶來節(jié)能收益約 20 萬元/年。低省優(yōu)化模型為一臺 60 萬機(jī)組降低

32、煤耗 0.2g/kWh。建立對標(biāo)或優(yōu)化模型近 10 類，其中 4 類已產(chǎn)生明顯效果。其中板橋減溫水優(yōu)化模型投運后，煤耗下降 0.7g/KWh，化工園負(fù)荷分配優(yōu)化模型，煤耗下降g/kWh。經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)起源于能耗分析模塊，模塊通過統(tǒng)一算法，給出各機(jī)組較為全面的實時能耗數(shù)據(jù)，并向其它模塊輸出。模塊提供了靈活開放的二次計算能力和全面的對標(biāo)能力，為項目公司提供能耗橫向、縱向?qū)?biāo)工具及問題深入分析的手段。已在多機(jī)組供熱分配優(yōu)化、循環(huán)水泵運行優(yōu)化等問題上取得較好的效果。經(jīng)濟(jì)性更大的效益空間來自未來的電力現(xiàn)貨交易，負(fù)荷優(yōu)化模塊提前為這一趨勢而準(zhǔn)備，模塊通過大數(shù)據(jù)挖掘產(chǎn)生機(jī)組歷史能耗規(guī)律，結(jié)合機(jī)組電、熱負(fù)荷的可

33、運行區(qū)域及安全、環(huán)保約束條件，對不同機(jī)組的電、熱負(fù)荷分配方案進(jìn)行在線優(yōu)化。通過對大量歷史數(shù)據(jù)的分析，某一供熱機(jī)組按照優(yōu)化后的熱負(fù)荷分配方案，進(jìn)行實際切換，并由在線能耗計算發(fā)現(xiàn)能耗降低約 1%。燃料分析模塊提供不同項目公司的燃料對標(biāo)平臺，通過對關(guān)鍵燃料指標(biāo)的對比，促進(jìn)燃料管理水平提高。同時，通過采集各模塊的安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，建立各機(jī)組的不同摻燒方式的事后評價檔案，幫助項目公司積累經(jīng)驗，優(yōu)化摻燒方案。3、響應(yīng)快速性：改善各機(jī)組自動回路投運效果，提高 AGC 變負(fù)荷率；自動生成生產(chǎn)需要的各類報表，提高工作效率；實時制定設(shè)備檢修策略，能更快出具故障診斷方案。機(jī)組自動投入率從 82%提升到 89%，

34、提高機(jī)組自動化水平，使機(jī)組調(diào)節(jié)更靈活快速。提前數(shù)分鐘至數(shù)天發(fā)現(xiàn)設(shè)備或系統(tǒng)存在的隱患，快速發(fā)現(xiàn)設(shè)備異 常。快速獲取全控股專家經(jīng)驗，迅速給出故障原因以及解決方案。機(jī)組反應(yīng)的快速性技術(shù)監(jiān)控模塊將傳統(tǒng)的技術(shù)監(jiān)督工作與線上數(shù)據(jù)相結(jié)合，創(chuàng)造性地提升了固有的技術(shù)監(jiān)督模式。模塊提供專業(yè)知識、資料支持；自動生成各項監(jiān)督任務(wù)并實現(xiàn)全程管理；通過采集數(shù)據(jù)完善監(jiān)督指標(biāo)數(shù)據(jù)和實時告警體系；通過捕捉重點指標(biāo)，在線分析重要設(shè)備的劣化趨勢狀態(tài)；在線比對優(yōu)化機(jī)組啟動過程數(shù)據(jù)，在保證啟動安全性的同時，控制啟動消耗；建立設(shè)備健康檔案，實現(xiàn)設(shè)備全壽命周期健康管理。保證機(jī)組處于健康狀態(tài)，隨時準(zhǔn)備應(yīng)對升降負(fù)荷。一方面，提高項目公司運行水

35、平，另一方面提高機(jī)組設(shè)備監(jiān)測維護(hù)水平。利用能耗模塊搭建不同設(shè)備配合模型，合理切換設(shè)備，提升現(xiàn)場人員操作水平，提升機(jī)組反應(yīng)速度。利用自動模塊提高機(jī)組自動投入率，使機(jī)組使機(jī)組自動化水平，使機(jī)組調(diào)節(jié)更靈活快速。運營效率的快速性企業(yè)級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)采集、處理、分析、存儲、展示一體化。自動報表、自動報告等減輕日常的工作量。對標(biāo)工具、自定義組件等加快用戶的使用效率。CSASS 平臺多個遠(yuǎn)程離線試驗平臺，用戶可以利用工具快速獲發(fā)起試驗并得出結(jié)果。自動生成工作任務(wù)計劃功能、系統(tǒng)間自動流轉(zhuǎn)。售電反應(yīng)的快速性系統(tǒng)已經(jīng)和后續(xù)的售電等環(huán)節(jié)對接，從一開始就考慮到了相關(guān)信息化的共享與打通。準(zhǔn)確、及時計

36、算生產(chǎn)成本提高機(jī)組響應(yīng)快速性，并給售電云提供全面支撐，為開拓電力市場打牢基礎(chǔ)。通過系統(tǒng)快速計算每臺機(jī)組每個項目公司的度電成本，縮短成本核算周 期，為售電市場開辟提供有力支撐，提高對市場變化反應(yīng)的快速性，有效提高售電的競爭力。4、運營管理水平：建立項目公司與控股之間線上實時業(yè)務(wù)通道，提升管理效率 50%左右； CSASS 已輔助項目公司完成線上問題閉環(huán)管理 1805 項，降低了管理成本。建立了規(guī)范的工作標(biāo)準(zhǔn)與流程，全控股共享的知識庫、策略庫、案例庫，輔助運營管理智慧決策。構(gòu)建數(shù)據(jù)中心，便于數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理監(jiān)控。CSASS 各功能與現(xiàn)場崗位職責(zé)相結(jié)合，形成 CSASS 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用場景，并結(jié)合日志對系統(tǒng)使

37、用人員進(jìn)行監(jiān)督管理。無人干預(yù)下發(fā)現(xiàn)技術(shù)監(jiān)督隱患，并依托平臺實現(xiàn)問題的閉環(huán)管理，降低管理成本。認(rèn)知與應(yīng)用深化通過認(rèn)知培訓(xùn)、操作培訓(xùn)、實際應(yīng)用、使用驗證、理論培訓(xùn)、使用優(yōu)化提升項目公司用戶管理水平、技術(shù)水平。組織與管理的探索以預(yù)警模塊為例，通過實踐+經(jīng)驗分享模式探討，統(tǒng)一采用專工+模型主人的管理方式，讓具有技術(shù)高度、模型統(tǒng)一有責(zé)任人落實、模型具有生命力。克服固有習(xí)慣采用管理指標(biāo)、激勵機(jī)制、員工培訓(xùn)三種方式克服一些固有的習(xí)慣。 管理指標(biāo)包括案例、經(jīng)驗貢獻(xiàn)量、預(yù)警診斷問題處理及時率、自動投入率、設(shè)備性能指標(biāo)。激勵機(jī)制包括展示工作標(biāo)兵、樹立學(xué)習(xí)標(biāo)桿、量化工作、物質(zhì)獎勵、模型經(jīng)驗冠名實施精神鼓勵。員工培訓(xùn)包括副監(jiān)控中心培訓(xùn)、項目公司分模塊，分階段培訓(xùn)、項目公司全員培訓(xùn)等。管理路徑縮短以往技術(shù)信息獲取通過異常發(fā)生-運行人員確認(rèn)-專業(yè)獲知及確認(rèn)-領(lǐng)導(dǎo)獲知及指揮-控股、大區(qū)獲知的方式。通過 CSASS 系統(tǒng)，信息獲取方式得到優(yōu)化， 各級可根據(jù)權(quán)限不同及時有效獲取信息。通過系統(tǒng)的自動獲取、處理及分發(fā)， 管理者可以更快速的獲取到各項目公司的生產(chǎn)技術(shù)數(shù)據(jù)、狀態(tài)等