基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電廠生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)構(gòu)想

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電廠生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)設(shè)想宋加夫大慶油田電力集團(tuán)摘要：將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到數(shù)字化電廠建設(shè)中，運(yùn)用傳感器、智能終端等技術(shù)實(shí)時地采集電廠生產(chǎn)管理信息，通過無線和有線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)叫谄髦?，與現(xiàn)有的生產(chǎn)信息系統(tǒng)相融合，實(shí)現(xiàn)對電廠現(xiàn)場生產(chǎn)過程中運(yùn)行巡檢、設(shè)備、平安及文明生產(chǎn)的動態(tài)管理，有效地提高電廠管理效率和管理品質(zhì)。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；電廠生產(chǎn)管理；智能終端“物聯(lián)網(wǎng)〞概念的問世，打破了電力行業(yè)自動化和生產(chǎn)管理系統(tǒng)的傳統(tǒng)思維。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)是用戶與系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的唯一終端，因其功能單一，攜帶不便，不能滿足生產(chǎn)管理現(xiàn)場化、實(shí)時化的需要。它無法實(shí)現(xiàn)人與現(xiàn)場設(shè)備和功能位置的互動，也不能將生產(chǎn)指令通過這些系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時傳達(dá)與反應(yīng)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)水平的提升和智能終端的廣泛應(yīng)用，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)，與現(xiàn)場生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)集成的電廠生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)成為電廠信息化開展新方向。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為建立電廠生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對電廠復(fù)雜環(huán)境下生產(chǎn)現(xiàn)場的人員和設(shè)備進(jìn)行實(shí)時互動和協(xié)同管控，提供了新的思路和方法。1電廠生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)功能描述電廠生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)是數(shù)字化電廠的重要組成局部，它既不能代替DCS、PLC等生產(chǎn)控制系統(tǒng)，也不應(yīng)該包含財(cái)務(wù)、OA、ERP等大慶油田和電力集團(tuán)統(tǒng)一實(shí)施的應(yīng)用系統(tǒng)，它的側(cè)重點(diǎn)應(yīng)在現(xiàn)場設(shè)備的管理、巡視、檢修及全生命周期的管理，以及平安生產(chǎn)、文明生產(chǎn)等方面的生產(chǎn)智能管理。1.1運(yùn)行巡檢管理。自動記錄運(yùn)行巡檢人員的巡視路徑、停留位置、停留時間；運(yùn)行人員可用智能終端在生產(chǎn)現(xiàn)場查看運(yùn)行異常的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，調(diào)取異常設(shè)備的歷史運(yùn)行參數(shù)，對設(shè)備故障點(diǎn)進(jìn)行錄像、拍照、填寫缺陷記錄，查看設(shè)備檢修進(jìn)度，自動接收交班運(yùn)行人員對設(shè)備的關(guān)注信息，并將關(guān)注的設(shè)備信息自動關(guān)聯(lián)到班長日志，提高巡視信息的可讀性、共享性和可擴(kuò)充性。1.2設(shè)備生命周期管理。檢修人員可根據(jù)智能終端提示的設(shè)備缺陷信息，查詢設(shè)備缺陷記錄，辦理工作票，在生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)取待檢修設(shè)備生產(chǎn)廠家、產(chǎn)品型號、安裝時間等信息，對故障部位拍照、錄像，并記錄故障原因存檔。記錄新安裝配件的生產(chǎn)廠家、產(chǎn)品型號、安裝時間等信息存檔，消除缺陷記錄，提高對設(shè)備生命周期的管理。1.3平安生產(chǎn)管理。自動記錄檢查人員的巡視路徑、停留位置、停留時間；檢查人員可以用智能終端拍照、錄像、文字描述等方式記錄設(shè)備平安隱患和操作人員的不平安行為；系統(tǒng)自動提示相關(guān)分廠管理人員查看與自己專業(yè)相關(guān)的平安隱患記錄，上傳處理意見、處理進(jìn)度和處理結(jié)果；當(dāng)有新的內(nèi)容時，自動提示此記錄的發(fā)起人和參與人查看相關(guān)信息?？刹殚喯嚓P(guān)設(shè)備及責(zé)任人的歷史操作記錄。1.4文明生產(chǎn)管理。自動記錄檢查人員的巡視路徑、停留位置、停留時間，檢查人員用智能終端拍照、錄像、文字描述等方式記錄影響文明生產(chǎn)的行為和設(shè)備狀態(tài)；系統(tǒng)自動提示相關(guān)分廠管理人員查看與自己專業(yè)相關(guān)的記錄，上傳處理意見、處理進(jìn)度和處理結(jié)果；當(dāng)有新的內(nèi)容時，自動提示此記錄的發(fā)起人和參與人查看相關(guān)信息。可查閱相關(guān)設(shè)備及責(zé)任人的歷史操作記錄。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到數(shù)字化電廠建設(shè)中，可有效地?cái)U(kuò)充電廠生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)采集范圍，提升數(shù)據(jù)采集的品質(zhì)，提高數(shù)據(jù)采集的效率，實(shí)現(xiàn)對電廠生產(chǎn)現(xiàn)場的動態(tài)管理，有效地提高生產(chǎn)管理效率和管理品質(zhì)。2基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電廠生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)的體系架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)簡稱為IOT(InternetofThings)，是在“互聯(lián)網(wǎng)〞概念的根底上，將其用戶端延伸和擴(kuò)展到物品。它是指通過射頻識別〔RFID〕裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)〔GPS〕、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，形成智能網(wǎng)絡(luò)，物品間可自行進(jìn)行信息交換和通訊，使用者通過電腦或智能終端，可實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。它是以感知為核心，實(shí)現(xiàn)物理世界和信息世界交融的綜合信息系統(tǒng)，能極大地提升對物理世界的綜合感知能力，實(shí)現(xiàn)智能化的決策和反應(yīng)控制，為人類社會提供智慧和集約的效勞，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、環(huán)境、安監(jiān)、電力、物流等各行各業(yè)和生活的各個方面。圖1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系架構(gòu)能夠被納入物聯(lián)網(wǎng)的范圍的“物〞要具備以下條件：①相應(yīng)信息的接收器；②數(shù)據(jù)傳輸通路；③一定的存儲功能；④CPU；⑤操作系統(tǒng)；⑥專門的應(yīng)用程序；⑦數(shù)據(jù)發(fā)送器；⑧遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議；⑨在網(wǎng)絡(luò)中有可被識別的唯一編號。物聯(lián)網(wǎng)的感知層包括識別技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)等。識別技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中物體標(biāo)識與位置信息的識別；網(wǎng)絡(luò)層包括各種無線、有線網(wǎng)關(guān)，接入網(wǎng)和核心網(wǎng)，主要實(shí)現(xiàn)感知層數(shù)據(jù)和控制信息的雙向傳遞、路由和控制，互聯(lián)網(wǎng)屬于網(wǎng)絡(luò)層的一種接入方式；應(yīng)用層包括各種具體的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。通過對物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)與原有的數(shù)字化電廠體系架構(gòu)比照研究，我們看出：物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層與數(shù)字化電廠的數(shù)據(jù)層相對應(yīng)，為組件層提供根底數(shù)據(jù)；物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層和感知層與數(shù)字化電廠的環(huán)境層相對應(yīng)。把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到數(shù)字化電廠的建設(shè)中，在補(bǔ)充和完善數(shù)字化電廠的數(shù)據(jù)采集技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)的同時，豐富數(shù)字化電廠架構(gòu)中環(huán)境層的建設(shè)內(nèi)容，為建立智能實(shí)用的電廠生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)，進(jìn)一步滿足數(shù)字化電廠建設(shè)的需要，實(shí)現(xiàn)在電廠復(fù)雜的生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境下人員和設(shè)備的實(shí)時互動和協(xié)同管控，提供了新的思路和方法。電廠的信息化建設(shè)也應(yīng)該以完善后的數(shù)字化電廠架構(gòu)為指導(dǎo)，不斷提高電廠的生產(chǎn)智能管理。圖3完善后的數(shù)字化電廠架構(gòu)3基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電廠生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可在電廠的生產(chǎn)管理、運(yùn)行維護(hù)、信息采集、平安監(jiān)控等方面表達(dá)出巨大優(yōu)勢。電廠生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)物流、信息流、業(yè)務(wù)流高度一體化，其核心之一是信息的無損采集、流暢傳輸、有序應(yīng)用，而這正是物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下的電力生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)，在生產(chǎn)組織和流程方面將會發(fā)生明顯的變化，具有以下的特征：將設(shè)備管理、現(xiàn)場管理、生產(chǎn)管理、平安管理等綜合信息全面數(shù)字化，將感知技術(shù)、傳輸技術(shù)、信息處理、智能計(jì)算、現(xiàn)代控制技術(shù)等與現(xiàn)代電力生產(chǎn)技術(shù)緊密結(jié)合，構(gòu)成人與人、人與物、物與物相聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，動態(tài)詳盡地描述電力生產(chǎn)與管理的全過程。電廠生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大致可以分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三個層次。分別對應(yīng)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的三個特點(diǎn)，即全面感知、可靠傳遞和智能處理。3.1信息采集技術(shù)在智能管理系統(tǒng)中，信息感知與收集是根底環(huán)節(jié)，它屬于系統(tǒng)的感知層。感知層又稱為末端設(shè)備或傳感節(jié)點(diǎn)，每一個傳感節(jié)點(diǎn)都包含一個微處理器、通信芯片、各種類型的傳感器，對周圍物質(zhì)屬性、環(huán)境狀態(tài)等各種靜態(tài)和動態(tài)的信息進(jìn)行大規(guī)模、分布式的采集，同時通過通信模塊或延伸網(wǎng)絡(luò)將物理實(shí)體連接到上面的兩層，通信模塊一般采用光纖通信，或者是無線通信。3.1.1傳感器技術(shù)傳感器技術(shù)的定義是：“利用能感受規(guī)定被測量的敏感元件或轉(zhuǎn)換元件，按照一定的規(guī)律，將人類無法直接獲取或識別的信息轉(zhuǎn)換成可識別的信息數(shù)據(jù)的技術(shù)〞。傳感器技術(shù)不僅能感受到被測量的信息，并且還能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、控制等要求，這也是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)的首要環(huán)節(jié)。在物聯(lián)網(wǎng)中，傳感器用來對各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集和簡單的加工處理，并通過固有協(xié)議將數(shù)據(jù)信息傳送給物聯(lián)網(wǎng)終端處理。如通過RFID進(jìn)行標(biāo)簽號碼的讀取很容易的回傳移動設(shè)備信息(如宏偉熱電廠的煤車車號識別系統(tǒng)中的車號識別芯片)；通過GPS得到地面?zhèn)鞲泄?jié)點(diǎn)發(fā)射的物體位置信息〔如〕；通過圖像感知器得到圖片或圖像〔如宏偉熱電廠的中心機(jī)房監(jiān)控?cái)z像機(jī)〕；通過環(huán)境傳感器取得環(huán)境溫濕度〔如宏偉熱電廠的水質(zhì)監(jiān)測、空氣質(zhì)量監(jiān)測等〕；通過空氣壓力傳感器可計(jì)算出高度等參數(shù)，這些都是傳感技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中日應(yīng)用。3.1.2移動智能終端技術(shù)移動智能終端是指接入公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)、具有操作系統(tǒng)、可由用戶自行安裝應(yīng)用軟件的移動通信終端產(chǎn)品。智能終端設(shè)備支持音頻、視頻、數(shù)據(jù)等方面的功能，如智能、PDA等。智能終端的功能特點(diǎn)：⑴具備無線接入互聯(lián)網(wǎng)的能力，可通過Wi-Fi無線接入。⑵具有PDA的功能，多媒體應(yīng)用，瀏覽網(wǎng)頁，拍照錄像。⑶具有開放性的操作系統(tǒng)，擁有獨(dú)立的核心處理器〔CPU〕和內(nèi)存，可以安裝更多的應(yīng)用程序，使智能終端的功能可以得到無限擴(kuò)展。⑷人性化，可以根據(jù)個人需要擴(kuò)展機(jī)器功能。⑸功能強(qiáng)大，擴(kuò)展性能強(qiáng)，第三方軟件支持多。3.2信息傳輸技術(shù)信息傳輸技術(shù)屬于智能管理系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)層，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)感知層采集的信息傳遞、路由和控制，在硬件架構(gòu)上，以企業(yè)網(wǎng)為主，以無線網(wǎng)為輔，保證網(wǎng)內(nèi)設(shè)備通信的數(shù)據(jù)平安性、傳輸可靠性和實(shí)時性的要求。把工業(yè)無線技術(shù)應(yīng)用于敷設(shè)電纜或接線非常困難的測點(diǎn)、分布分散區(qū)域、隔離和屏蔽區(qū)域、檢修困難區(qū)域、移動或旋轉(zhuǎn)設(shè)備、電纜易損壞和折斷場所及電纜橋架、卡件、機(jī)柜等備用容量用完改造的場合等等。實(shí)施無線技術(shù)是在現(xiàn)有有線的控制網(wǎng)絡(luò)的根底上，進(jìn)一步延伸測控的廣度和深度，從而到達(dá)提高工廠平安水平、設(shè)備可靠水平、運(yùn)行自動化水平及工作效率的目的。3.3信息集成技術(shù)。信息集成技術(shù)主要由匯編、C#等語言開發(fā)的組件組成，它貫穿于數(shù)字化電廠架構(gòu)設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)層、組件層、效勞層、集成層、用戶層等各個層面。根據(jù)電廠業(yè)務(wù)流程，依據(jù)數(shù)字化電廠架構(gòu)要求，完成業(yè)務(wù)組件層開發(fā)，從最小、不可分的業(yè)務(wù)元組件開始，逐級組合，形成獨(dú)立功能的業(yè)務(wù)組件，供上級平臺調(diào)用。加強(qiáng)WebService應(yīng)用，做好效勞層發(fā)布。應(yīng)用WebService效勞將組件層組件向上層應(yīng)用發(fā)布。將BPM組件進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)展示和分析的通用功能，為上層的解決方案提供技術(shù)支持，按照電廠業(yè)務(wù)開展過程，分步梳理每類業(yè)務(wù)的工作流程，基于BPM業(yè)務(wù)組件，以簡潔直觀的方式，為最終用戶提供相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理能力。4結(jié)語電廠生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)，依托于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的根底設(shè)施和大量應(yīng)用，通過相互的滲透和融合，有效地整合根底網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和電力系統(tǒng)根底設(shè)施，可以到達(dá)提高生產(chǎn)管理的智能化、信息化水平，提高設(shè)備運(yùn)行的平安性、可靠性和使用效率的目的。電廠在實(shí)施智能管理系統(tǒng)的時，要依托現(xiàn)有的有線局域網(wǎng)，建立具有高可靠性，覆蓋全廠重點(diǎn)設(shè)備、重點(diǎn)區(qū)域的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)。在關(guān)鍵設(shè)備貼上智能識別標(biāo)簽，生產(chǎn)運(yùn)行、檢修和管理人員用智能終端與現(xiàn)場設(shè)備和智能管理系統(tǒng)實(shí)時互動，滿足生產(chǎn)運(yùn)行、檢修、平安和文明生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)的需要。電廠生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)，融合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新型管理系統(tǒng)，智能管理系統(tǒng)的構(gòu)建需要在現(xiàn)有系統(tǒng)的根底上，對軟硬件相關(guān)設(shè)施進(jìn)行較大程度的改良，所以智能管理系統(tǒng)的構(gòu)建必然是需要經(jīng)過一個比擬艱辛的開展過程。但是我們也應(yīng)該看到智能管理系統(tǒng)為生產(chǎn)管理人員帶來的革命性的變化，因此，在構(gòu)建智能管理系統(tǒng)的過程中，應(yīng)該克服各種困難，積極探索新理論和新技術(shù)，并且將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與當(dāng)前信息系統(tǒng)現(xiàn)狀相結(jié)合，開發(fā)出適合電廠生產(chǎn)特點(diǎn)的智能管理系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)[1]石踐.工業(yè)無線技術(shù)〔無線變送器〕在電廠的應(yīng)用場合探討及在貴州盤縣電廠的可靠性測試,過程自動化,2023,10:166[2]王偉.初探基于物聯(lián)網(wǎng)的輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究,科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2