智慧管理系統(tǒng)在電廠的應(yīng)用研究

王少富

（中煤新集利辛發(fā)電有限公司， 安徽 亳州 236000）

引言

結(jié)合人工智能技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合電廠日常管理需求，本文提出了一種新的智慧管理系統(tǒng)，對(duì)其管理構(gòu)架、控制模塊智慧管理邏輯、預(yù)警模塊智慧管理邏輯和燃料管理模塊智能管理邏輯等進(jìn)行分析，解決了傳統(tǒng)控制模式所存在的運(yùn)轉(zhuǎn)效率低下、資源浪費(fèi)嚴(yán)重等問(wèn)題。實(shí)際應(yīng)用表明，通過(guò)應(yīng)用智慧管理系統(tǒng)，電廠管理人員數(shù)量降低了14.9%，減少物資浪費(fèi)約37 萬(wàn)元，電廠運(yùn)行事故率降低了83.2%，極大地提升了電廠運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

1 電廠現(xiàn)有管理架構(gòu)

為了構(gòu)建靈活、可靠、高效、穩(wěn)定的電廠智慧管理系統(tǒng)，必須首先對(duì)傳統(tǒng)火電廠的實(shí)際管理架構(gòu)進(jìn)行分析，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

由圖1 可知，在現(xiàn)有的管理架構(gòu)中，并沒(méi)有統(tǒng)一的信息化管理模塊，各個(gè)單元都是從自身便捷的角度出發(fā)來(lái)制定業(yè)務(wù)流程，很少考慮與其他模塊之間的銜接，各個(gè)模塊之間的交集一般是通過(guò)紙質(zhì)文件進(jìn)行記錄，缺乏可追溯的電子數(shù)據(jù)信息，相互之間的數(shù)據(jù)缺乏整體的協(xié)調(diào)性。通過(guò)人工操作的模式業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)效率低下、資源浪費(fèi)嚴(yán)重，而且難以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，同時(shí)增加了電廠運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生安全事故的概率。

2 智慧電廠構(gòu)架

針對(duì)現(xiàn)有電廠管理構(gòu)架缺乏信息化手段、管理粗放而低效的不足，結(jié)合電廠的管理架構(gòu)和需求，本文提出了一種新的智慧管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)電廠管理的信息化為基礎(chǔ)，采用數(shù)據(jù)分析、智能感應(yīng)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)，其整體架構(gòu)如圖2 所示[1]。

由圖2 可知，該智慧管理系統(tǒng)主要包括了數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)中心及上層應(yīng)用四個(gè)部分。數(shù)據(jù)采集層是整個(gè)智慧管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，主要用于對(duì)整個(gè)電廠各類(lèi)運(yùn)行設(shè)備、監(jiān)測(cè)設(shè)備、應(yīng)用設(shè)備的監(jiān)測(cè)和運(yùn)行參數(shù)采集。數(shù)據(jù)傳輸層主要是將采集到的數(shù)據(jù)信息快速、精確地傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，完成數(shù)據(jù)的分類(lèi)和初步分析，然后將數(shù)據(jù)再進(jìn)一步傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心層，在數(shù)據(jù)中心層內(nèi)完成數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)分類(lèi)、基礎(chǔ)計(jì)算及高級(jí)計(jì)算。最終完成對(duì)整個(gè)電廠的數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)流程管理、預(yù)警管理等，實(shí)現(xiàn)所有流程信息化，大幅提升了電廠管理的效率和精確性。

3 智慧管理模塊分析

電廠智慧管理系統(tǒng)中處于核心地位的是控制模塊、預(yù)警模塊及燃料控制模塊，直接關(guān)系電廠運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。因此，本文重點(diǎn)對(duì)以上三種模塊的工作原理和架構(gòu)進(jìn)行分析，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性[2]。

3.1 控制模塊

控制模塊是該智慧管理系統(tǒng)的核心，采用了建模/控制一體化邏輯[3]，降低了數(shù)據(jù)信息在傳遞過(guò)程中的失真和信息損失，為了對(duì)大量數(shù)據(jù)快速、精確分析，系統(tǒng)采用了預(yù)測(cè)控制、自抗干擾控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反饋控制等，實(shí)現(xiàn)了在積分環(huán)境進(jìn)行逐步逼近和趨優(yōu)的過(guò)程，該控制模塊的整體架構(gòu)如圖3 所示。

由圖3 可知，該系統(tǒng)包括了三重?cái)?shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)[4]，第一重?cái)?shù)據(jù)主要是控制設(shè)備及通信網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程數(shù)據(jù)信息，第二重?cái)?shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)主要采用軟測(cè)量、建模及辨識(shí)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠各類(lèi)數(shù)據(jù)信息的快速融合處理，滿(mǎn)足綜合調(diào)度和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的能力。第三重?cái)?shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)則是系統(tǒng)的頂層處理架構(gòu)，滿(mǎn)足數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)修正和數(shù)據(jù)改善等，為實(shí)現(xiàn)電廠的智慧化管理奠定了基礎(chǔ)。

3.2 預(yù)警模塊

在電廠智慧化數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)中，控制邏輯復(fù)雜，同時(shí)管理的數(shù)據(jù)量大，系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性直接決定了電廠運(yùn)行管理的安全性。因此，為了確保該智慧管理系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，開(kāi)發(fā)了預(yù)警模塊，其整體架構(gòu)如圖4 所示[5]。

由圖4 可知，該預(yù)警模塊采用了二次深度故障報(bào)警邏輯，能夠進(jìn)行故障分析、故障定位和故障預(yù)警[6]。該故障診斷的對(duì)象是電廠的各類(lèi)設(shè)備及控制傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。系統(tǒng)采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、故障樹(shù)圖及專(zhuān)家系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)故障的超前預(yù)警，提高對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行故障判別的效率和精確性。

3.3 燃料管理模塊

燃料管理是電廠智慧管理系統(tǒng)的核心，對(duì)提高發(fā)電經(jīng)濟(jì)性，減少燃料庫(kù)存和周轉(zhuǎn)十分重要。在該管理模塊中，采用了三層控制模式，第一層控制主要針對(duì)燃料現(xiàn)場(chǎng)獲取燃料的重量、流程數(shù)據(jù)。第二層控制主要是獲取燃料內(nèi)的水分、成分?jǐn)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配送和分揀。第三層控制主要是燃料管理，實(shí)現(xiàn)燃料的計(jì)劃調(diào)運(yùn)、入庫(kù)、轉(zhuǎn)運(yùn)、解算等，有效提高電廠燃料管理的效率和經(jīng)濟(jì)性。電廠燃料管理模塊架構(gòu)如圖5 所示[7]。

4 應(yīng)用情況

2021 年，采用全新的智慧化管理系統(tǒng)后，電廠的管理人員數(shù)量由最初的87 人降低到了74 人，人員數(shù)量減少了14.9%。在生產(chǎn)過(guò)程中的信息傳遞、數(shù)據(jù)管理、安全控制均采用電子簽審及管理，初步實(shí)現(xiàn)了“無(wú)紙化”辦公，年節(jié)約耗材經(jīng)費(fèi)約14.4 萬(wàn)元。

通過(guò)實(shí)時(shí)智慧化監(jiān)測(cè)和預(yù)警，提高了電廠管理的精細(xì)化程度，能夠?qū)υO(shè)備、物料進(jìn)行全壽命周期管理，物資浪費(fèi)減少了22.6 萬(wàn)元，將日常生產(chǎn)事故數(shù)量由最初的43.4 次/月降低到了目前的7.3 次/月，事故率降低了83.2%，對(duì)提升電廠的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性具有十分重要的意義。

5 結(jié)論

為了解決電廠采用傳統(tǒng)控制系統(tǒng)管理效率低、精確性差的問(wèn)題，提出了一種新的電廠智慧管理系統(tǒng)。在對(duì)電廠管理架構(gòu)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)智慧管理系統(tǒng)架構(gòu)，智慧管理系統(tǒng)核心工作模塊的結(jié)構(gòu)類(lèi)別、工作原理等進(jìn)行了分析。實(shí)際應(yīng)用表明：

1）在傳統(tǒng)管理架構(gòu)中，并沒(méi)有統(tǒng)一的信息化管理模塊，相互之間的數(shù)據(jù)缺乏整體的協(xié)調(diào)性，難以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，無(wú)法實(shí)現(xiàn)電廠的精細(xì)化管理。

2）在智慧管理系統(tǒng)中，處于核心地位的是控制模塊、預(yù)警模塊及燃料控制模塊，其直接關(guān)系到電廠運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

3）該控制系統(tǒng)能夠?qū)㈦姀S管理人員數(shù)量降低14.9%，減少物資浪費(fèi)約為37 萬(wàn)元，將電廠運(yùn)行事故率降低83.2%。