智慧電廠工地規(guī)劃與建設(shè)研究

段美春

（廣東粵電濱海灣能源有限公司，廣東 東莞 523936）

0 引言

火力發(fā)電作為電力生產(chǎn)的主導(dǎo)軍，伴隨新形勢(shì)下的國(guó)家政策、國(guó)內(nèi)外宏觀環(huán)境及信息技術(shù)的迅猛發(fā)展[1]，火電廠建設(shè)已從自動(dòng)化、數(shù)字化、信息化逐步向智能化轉(zhuǎn)變。2016年發(fā)改委提出了智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見[2]；2017年十九大報(bào)告指出要“推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合”；2017年自動(dòng)化等多家學(xué)會(huì)、電力企業(yè)、行業(yè)專家聯(lián)合組織了多次對(duì)智能電廠最新發(fā)展技術(shù)和發(fā)展方向的研討，并制定了《智能電廠技術(shù)發(fā)展綱要》[3]。文獻(xiàn)[4－6]提出智慧電廠是數(shù)字化電廠結(jié)合智能系統(tǒng)后的進(jìn)一步發(fā)展。在發(fā)電行業(yè)，智慧工地項(xiàng)目起步較晚，目前已實(shí)施智慧工地的電廠不是很多，主要有海南文昌燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)電廠、山西盂縣2×1 000 MW燃煤電廠、山西格盟潞光電廠2×660 MW燃煤電廠、四川神華天明2×1 000 MW燃煤電廠等。在電廠中已實(shí)施智慧工地的廠家，他們的產(chǎn)品大都是在自身數(shù)據(jù)平臺(tái)上開發(fā)的應(yīng)用，都是在基建MIS上延伸的智慧工地，也就是以基建MIS為核心，整合電廠建設(shè)階段必須建設(shè)的語(yǔ)音廣播、視頻監(jiān)控、門禁道閘、周界防范等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)建設(shè)智慧工地系統(tǒng)，有的電廠實(shí)現(xiàn)了環(huán)境監(jiān)測(cè)管理、塔吊安全監(jiān)控、升降機(jī)安全監(jiān)控，有的電廠實(shí)現(xiàn)了人員定位、物流倉(cāng)儲(chǔ)管理等功能。由于基建MIS和生產(chǎn)運(yùn)行階段不是同一個(gè)平臺(tái)，數(shù)據(jù)統(tǒng)一性、功能完整性較差且項(xiàng)目全生命周期投資費(fèi)用高，為了解決上述問題，本文提出了基于全廠智慧管控平臺(tái)的智慧工地建設(shè)模式。

1 智慧電廠工地規(guī)劃與建設(shè)的典型方向

1.1 智慧工地建設(shè)目標(biāo)

聚焦施工現(xiàn)場(chǎng)崗位一線作業(yè)層，通過“云大物移智＋EIM”等先進(jìn)技術(shù)和綜合應(yīng)用，對(duì)“人、機(jī)、料、法、環(huán)”等各生產(chǎn)要素進(jìn)行實(shí)時(shí)、全面、智能地監(jiān)控和管理，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)間的互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)應(yīng)用、協(xié)同共享、綜合展現(xiàn)，搭建了一個(gè)多方協(xié)同、多級(jí)聯(lián)動(dòng)、管理預(yù)控、整合高效的智能化平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)更加準(zhǔn)確及時(shí)的數(shù)據(jù)采集、更智能的數(shù)據(jù)挖掘分析以及更加智慧的綜合預(yù)測(cè)，以保障工程質(zhì)量、安全、進(jìn)度以及成本建設(shè)目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)。

1.2 智慧工地特征

（1）泛在感知。通過先進(jìn)的傳感測(cè)量手段及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工地設(shè)備的智能感知，如攝像頭、各種傳感器、定位基站、定位標(biāo)簽、門禁道閘、掃描儀等。

（2）信息融合。利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)電力基建過程中的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃、處理與分析，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的深度融合[7]。

（3）監(jiān)管一體。運(yùn)用信息化融合技術(shù)，將工地設(shè)備層、工地邊緣層、智慧平臺(tái)層、管理應(yīng)用層高度融合，實(shí)現(xiàn)物資管理、人員管理、倉(cāng)儲(chǔ)管理、安全管理、質(zhì)量管理、進(jìn)度管理、項(xiàng)目策劃等監(jiān)管一體化。

1.3 智慧工地建設(shè)模式

充分利用基建MIS平臺(tái)上已能滿足現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)管理需求的數(shù)據(jù)和功能，有必要對(duì)智慧工地平臺(tái)的建設(shè)模式進(jìn)行研究，一般可采用以下3種建設(shè)模式。

（1）基于承包商自身平臺(tái)的智慧工地

基于承包商自身平臺(tái)的智慧工地建設(shè)模式，就是在已有的基建MIS平臺(tái)的基礎(chǔ)上，由其他的承包商再建一個(gè)智慧工地管理平臺(tái)。在這種建設(shè)模式下，由承包商來(lái)提供一套完整的智慧工地管理平臺(tái)服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程數(shù)據(jù)展示、分析和現(xiàn)場(chǎng)全方位遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理數(shù)字化、精細(xì)化、智能化。智慧工地管理平臺(tái)除了需具備基建MIS平臺(tái)上的計(jì)劃管理、安全管理、質(zhì)量管理、進(jìn)度管理、項(xiàng)目文檔資料管理等傳統(tǒng)MIS的部分功能外，還需要具備塔吊監(jiān)控、升降機(jī)監(jiān)控、高支模監(jiān)測(cè)、智慧倉(cāng)儲(chǔ)、環(huán)境監(jiān)控、移動(dòng)辦公等部分相關(guān)智慧功能模塊。新建的智慧工地管理平臺(tái)可以通過數(shù)據(jù)接口獲取基建MIS系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中的部分?jǐn)?shù)據(jù)，主要包括人員信息、權(quán)限設(shè)置等。當(dāng)基建期結(jié)束后，再將智慧工地平臺(tái)中的數(shù)據(jù)和相關(guān)設(shè)備移交到生產(chǎn)期的全廠智慧管控平臺(tái)中去。

（2）基于基建MIS數(shù)據(jù)平臺(tái)的智慧工地

基于基建MIS數(shù)據(jù)平臺(tái)的智慧工地建設(shè)模式，就是直接在已有的基建MIS平臺(tái)上擴(kuò)展智慧工地相關(guān)模塊，不再需要另外的承包商提供專門的智慧工地平臺(tái)。在這種建設(shè)模式下，需要將已有的基建MIS平臺(tái)升級(jí)為一個(gè)功能豐富強(qiáng)大的智慧工地管理平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程數(shù)據(jù)展示、分析和現(xiàn)場(chǎng)全方位遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理數(shù)字化、精細(xì)化、智能化。在基建MIS平臺(tái)升級(jí)的智慧工地管理平臺(tái)，在具備已有的計(jì)劃管理、安全管理、質(zhì)量管理、進(jìn)度管理、項(xiàng)目文檔資料管理等傳統(tǒng)MIS的功能外，還需要具備塔吊監(jiān)控、升降機(jī)監(jiān)控、高支模監(jiān)測(cè)、智慧倉(cāng)儲(chǔ)、環(huán)境監(jiān)控、移動(dòng)辦公等相關(guān)智慧功能模塊。智慧工地管理平臺(tái)應(yīng)對(duì)基建MIS平臺(tái)配置的機(jī)柜、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)容量等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行升級(jí)，以便豐富原有的人員管理、物資及設(shè)備管理、安全管理等功能，拓展人員定位、視頻監(jiān)控等智慧功能模塊。當(dāng)基建期結(jié)束后，再將智慧工地平臺(tái)中的數(shù)據(jù)和相關(guān)設(shè)備移交到生產(chǎn)期的全廠智慧管控平臺(tái)中去。

（3）基于智慧電廠基礎(chǔ)平臺(tái)和大數(shù)據(jù)平臺(tái)的智慧工地

基于全廠智慧管控平臺(tái)的智慧工地建設(shè)模式，是在統(tǒng)一規(guī)劃全廠智慧管控平臺(tái)后，將全廠智慧管控平臺(tái)作為智慧工地的基礎(chǔ)平臺(tái)，智慧工地的相關(guān)應(yīng)用模塊在此基礎(chǔ)上開發(fā)、實(shí)施，今后生產(chǎn)期智慧電廠的基礎(chǔ)硬件和數(shù)據(jù)平臺(tái)在此基礎(chǔ)上擴(kuò)充完善。在這種建設(shè)模式下，從一開始就要對(duì)項(xiàng)目需要配置的機(jī)柜、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)容量等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了統(tǒng)一的規(guī)劃，基建期結(jié)束后無(wú)需對(duì)智慧工地平臺(tái)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移，已建好的硬件設(shè)施也能最大化地保留和利用，例如塔吊監(jiān)控、升降機(jī)監(jiān)控、高支模監(jiān)測(cè)、智慧倉(cāng)儲(chǔ)、環(huán)境監(jiān)控、移動(dòng)辦公等相關(guān)設(shè)備。在基建期，全廠智慧管控平臺(tái)可以通過數(shù)據(jù)接口獲取已有的基建MIS平臺(tái)中的數(shù)據(jù)，豐富智慧工地相關(guān)應(yīng)用模塊。當(dāng)基建期結(jié)束后，再將基建MIS平臺(tái)中的數(shù)據(jù)和相關(guān)設(shè)備移交到生產(chǎn)期的全廠智慧管控平臺(tái)中去。

上述3種模式的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。從表1對(duì)3種智慧工地建設(shè)模式的比較可以看出，采用基于全廠智慧管控平臺(tái)的智慧工地建設(shè)模式，平臺(tái)數(shù)據(jù)統(tǒng)一性、功能易擴(kuò)展性最好，基建期結(jié)束后不需要將智慧工地相關(guān)應(yīng)用模塊產(chǎn)生的數(shù)據(jù)向生產(chǎn)期遷移，開發(fā)實(shí)施難度小，全生命周期投資費(fèi)用低，總體性能最優(yōu)。

表1 3種智慧工地建設(shè)模式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

2 智慧工地規(guī)劃與建設(shè)架構(gòu)體系

2.1 智慧工地建設(shè)總體架構(gòu)

智慧工地系統(tǒng)應(yīng)用復(fù)雜、業(yè)務(wù)交互頻繁、應(yīng)用數(shù)據(jù)量大、網(wǎng)絡(luò)情況復(fù)雜，這些情況都對(duì)系統(tǒng)程序的結(jié)構(gòu)提出了較高的要求，保證系統(tǒng)能夠彈性且健壯的運(yùn)行?；谌珡S智慧管控平臺(tái)的智慧工地建設(shè)模式分為4層：工地設(shè)備層、工地邊緣層、智慧平臺(tái)層和智慧應(yīng)用層，總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 智慧工地總體架構(gòu)

（1）工地設(shè)備層：包括前端設(shè)備，如攝像頭、各種傳感器、定位基站、定位標(biāo)簽、門禁道閘、掃描儀等。

（2）工地邊緣層：包括前端設(shè)備的智能計(jì)算及接口網(wǎng)關(guān)，如邊緣人臉識(shí)別、視頻門禁網(wǎng)關(guān)等。

（3）智慧平臺(tái)層：包括數(shù)據(jù)和服務(wù)兩大部分，數(shù)據(jù)是指由結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)資源池，為各種應(yīng)用和服務(wù)提供支持；服務(wù)是指對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和加工的內(nèi)部處理機(jī)制，為各種應(yīng)用提供支持，如文字識(shí)別、人員定位處理、人員姿態(tài)檢測(cè)等。

（4）智慧應(yīng)用層：通過人機(jī)界面為使用者提供的各項(xiàng)應(yīng)用功能，如智慧人員管理、智慧安全管理、智慧信息發(fā)布等。

2.2 智慧工地建設(shè)預(yù)期成果

智慧工地系統(tǒng)面向代表投資方進(jìn)行建設(shè)管理的業(yè)主或總承包方、參加建設(shè)工作的施工監(jiān)理、設(shè)計(jì)監(jiān)理及施工單位的管理人員。他們通過利用這樣一個(gè)智慧工作平臺(tái)對(duì)電廠建設(shè)初期的工地規(guī)劃、設(shè)備管理、人員管理、施工進(jìn)度、施工質(zhì)量、施工安全、倉(cāng)儲(chǔ)管理、信息分布、移動(dòng)辦公等任務(wù)進(jìn)行資源整合、流程優(yōu)化、信息共享、節(jié)約投資。具體體現(xiàn)在以下方面。

（1）以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為支撐，數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，將基建視頻監(jiān)控、人臉識(shí)別、門禁安防等高科技技術(shù)集成到一個(gè)管理思想先進(jìn)、信息共享化程度高的平臺(tái)上，通過一張圖實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)各類生產(chǎn)要素?cái)?shù)據(jù)，使施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、系統(tǒng)化。

（2）實(shí)現(xiàn)視頻高清化、模塊智能化、系統(tǒng)集成化、全程互聯(lián)化、數(shù)據(jù)可視化的智慧工地管理。

（3）通過本項(xiàng)目建設(shè)，進(jìn)一步落實(shí)安全監(jiān)管責(zé)任，提高對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)管水平，加快對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)安全隱患處理的速度。

（4）通過信息感知技術(shù)保證信息的完整性、及時(shí)性和準(zhǔn)確性，為工程竣工決算及資產(chǎn)移交提供數(shù)據(jù)支撐；同時(shí)服務(wù)于達(dá)標(biāo)投產(chǎn)，向生產(chǎn)管理和智慧電廠系統(tǒng)模塊化擴(kuò)展。

3 結(jié)束語(yǔ)

基于全廠智慧管控平臺(tái)的智慧工地將基建MIS平臺(tái)與智慧工地模塊統(tǒng)一規(guī)劃至全廠智慧管控平臺(tái)，本文提出的建設(shè)模式保證了基建和生產(chǎn)運(yùn)行階段平臺(tái)數(shù)據(jù)統(tǒng)一性與完整性，平臺(tái)應(yīng)用功能易擴(kuò)展，基建期結(jié)束后不需要將智慧工地相關(guān)應(yīng)用模塊產(chǎn)生的數(shù)據(jù)向生產(chǎn)期遷移，基建期和生產(chǎn)期需要的硬件設(shè)備（如視頻監(jiān)控、門禁安防等設(shè)備）可以統(tǒng)一招標(biāo)采購(gòu)，后期硬件設(shè)備遷移費(fèi)用低，項(xiàng)目建設(shè)周期短，全生命周期投資費(fèi)用低。