大數(shù)據(jù)視域下的智能化電力生產(chǎn)安全管控系統(tǒng)研究

安昱泓

（三峽津薊（天津）新能源發(fā)電有限公司， 天津 301900）

0 引言

電力是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，電力行業(yè)安全生產(chǎn)是保障國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要前提[1]，如何保障電力生產(chǎn)安全成為了電力行業(yè)面臨的關(guān)鍵問題。目前，電力生產(chǎn)存在許多安全隱患，如高溫、高電壓等因素的影響，以及自然災(zāi)害、人為操作失誤等導(dǎo)致的安全事故，給電力行業(yè)生產(chǎn)、人員安全和環(huán)境都帶來了巨大的損失，嚴(yán)重制約了電力行業(yè)的發(fā)展[2]。因此，優(yōu)化電力生產(chǎn)安全管控系統(tǒng)，提高整個(gè)行業(yè)的安全管理水平，顯得尤為重要。

近年來，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)和智能化手段的快速發(fā)展，電力行業(yè)安全生產(chǎn)的管理模式也在不斷升級(jí)[3]。大數(shù)據(jù)技術(shù)為我們提供了一種全新的思維方式，通過對(duì)海量數(shù)據(jù)的分析和挖掘，發(fā)掘隱藏在數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和關(guān)系，為電力行業(yè)的安全生產(chǎn)提供了更準(zhǔn)確的參考依據(jù)。通過對(duì)電力生產(chǎn)流程、設(shè)備狀態(tài)和自然環(huán)境等諸多因素進(jìn)行梳理和對(duì)比分析，可以發(fā)現(xiàn)并預(yù)測潛在的安全隱患，提前采取措施，防范事故發(fā)生[4]。

智能化手段的應(yīng)用進(jìn)一步解放了電力生產(chǎn)安全管控系統(tǒng)的管理，從過去的人工巡檢信息錄入，到現(xiàn)在設(shè)備自動(dòng)采集和監(jiān)測信息反饋，大大提高了電力生產(chǎn)信息的及時(shí)性和精準(zhǔn)度。除此之外，智能化技術(shù)還可以根據(jù)個(gè)性化的需求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的定制化處理和供應(yīng)，為管理者在決策和方案制定中提供更多的選擇[5]。

大數(shù)據(jù)技術(shù)和智能化手段對(duì)電力生產(chǎn)安全管控系統(tǒng)的應(yīng)用具有重要意義。為了確保電力行業(yè)安全生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展，有必要進(jìn)一步探索大數(shù)據(jù)技術(shù)和智能化手段在電力生產(chǎn)安全管控中的應(yīng)用和創(chuàng)新。

1 大數(shù)據(jù)視域下的智能化電力生產(chǎn)安全管控平臺(tái)

綜合電力生產(chǎn)安全管理需求，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)和智能化手段的應(yīng)用，本文搭建一個(gè)大數(shù)據(jù)視域下的智能化電力生產(chǎn)安全管控平臺(tái)，如圖1 所示。該平臺(tái)的功能主要有：智能監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集、安全信息處理和分析、數(shù)據(jù)展示和智能化管理。

圖1 大數(shù)據(jù)視域下的智能化電力生產(chǎn)安全管控平臺(tái)

1）智能監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集是大數(shù)據(jù)視域下的智能化電力生產(chǎn)安全管控平臺(tái)的基礎(chǔ)。電力生產(chǎn)現(xiàn)場可以通過搭載多種傳感器，如壓力傳感器、溫度傳感器和氣體傳感器等，自動(dòng)采集電力生產(chǎn)現(xiàn)場各種參數(shù)數(shù)據(jù)，并上傳至終端。通過智能化監(jiān)控技術(shù)，可以快速捕捉電力生產(chǎn)現(xiàn)場的所有信息，實(shí)現(xiàn)高效數(shù)據(jù)監(jiān)控和自動(dòng)報(bào)警。不僅可以彌補(bǔ)人力巡檢的局限性，而且可以實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理隱患，提高電力生產(chǎn)安全水平。

2）安全信息處理和分析是大數(shù)據(jù)視域下的智能化電力生產(chǎn)安全管控平臺(tái)的核心。通過建立相應(yīng)的安全事件預(yù)警模型，該平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)異常情況的自動(dòng)檢測、報(bào)警和處理。同時(shí)，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和專家知識(shí)，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化和數(shù)據(jù)分析，快速準(zhǔn)確地找出異常事件的根源，并制定應(yīng)對(duì)方案，進(jìn)一步提高電力生產(chǎn)安全管理的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

3）數(shù)據(jù)展示和智能化管理是大數(shù)據(jù)視域下的智能化電力生產(chǎn)安全管控平臺(tái)的重要特點(diǎn)。通過對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和過濾，平臺(tái)可以生成各種有價(jià)值的報(bào)表、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和智能化管理指標(biāo)，不僅可以提高數(shù)據(jù)的可視性和可操作性，而且還可以實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)安全管控的自動(dòng)化和智能化，進(jìn)一步提高企業(yè)安全管理的效率和準(zhǔn)確性。

2 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和知識(shí)庫的智能化電力生產(chǎn)故障處理流程

大數(shù)據(jù)視域下的智能化電力生產(chǎn)安全管控平臺(tái)的核心功能是對(duì)安全信息進(jìn)行處理和分析。為了讓大數(shù)據(jù)視域下的智能化電力生產(chǎn)安全管控更加可靠、有效，本文提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和基于知識(shí)庫的智能化電力生產(chǎn)故障處理流程，二者都是應(yīng)用于電力設(shè)備故障解決的方法。但是，在信息處理、適用范圍和數(shù)據(jù)支持等方面存在差異。

2.1 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能化電力生產(chǎn)故障的處理流程

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能化電力生產(chǎn)故障處理流程，是一種通過分析數(shù)據(jù)來提高故障處理效率和準(zhǔn)確性的方法，如圖2 所示。

圖2 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能化電力生產(chǎn)故障處理流程

1）通過壓力傳感器、溫度傳感器和振動(dòng)傳感器等傳感器，獲取電力生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)監(jiān)測參數(shù)。

2）對(duì)獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析進(jìn)行標(biāo)簽識(shí)別。標(biāo)簽識(shí)別往往會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和分析，從而更加準(zhǔn)確地判斷數(shù)據(jù)是否異常，為故障診斷提供有效的預(yù)處理。有助于工程師更快、更精確地找到故障的根本原因。一旦發(fā)現(xiàn)電力生產(chǎn)異常數(shù)據(jù)，流程會(huì)引入專家系統(tǒng)進(jìn)行電力生產(chǎn)故障的診斷。專家系統(tǒng)利用先進(jìn)的算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而識(shí)別電力設(shè)備故障。通過該系統(tǒng)，可以將分析數(shù)據(jù)和故障診斷的過程自動(dòng)化，提高了故障診斷效率和準(zhǔn)確性。

3）對(duì)電力生產(chǎn)故障進(jìn)行定位，確定故障原因，進(jìn)行失效模式分析和失效機(jī)理分析。建立故障處理的實(shí)例庫，更好地幫助員工在繁忙的工作中更快、更準(zhǔn)確地找到問題的答案。

4）輸出設(shè)備健康狀態(tài)，完善電力生產(chǎn)故障診斷記錄，為設(shè)備的維護(hù)管理提供信息基礎(chǔ)，提高了電力設(shè)備的可用性和可靠性。

2.2 基于知識(shí)庫的智能化電力生產(chǎn)故障處理流程

基于知識(shí)庫的智能化電力生產(chǎn)故障處理流程是一種根據(jù)電力生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)建立知識(shí)庫，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備故障預(yù)測和快速診斷的方法，如圖3 所示。

圖3 基于知識(shí)庫的智能化電力生產(chǎn)故障處理流程

1）獲取電力生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理及特征提取，以便更好地識(shí)別設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。該流程需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、缺失值填充和異常值處理等預(yù)處理工作，更好地提高數(shù)據(jù)的可用性。同時(shí)，該流程需要利用特征提取方法從數(shù)據(jù)中提取有用特征量，去除冗余信息。

2）信息進(jìn)入電力生產(chǎn)故障預(yù)測診斷模型中，得到電力生產(chǎn)故障監(jiān)測結(jié)果。進(jìn)入故障診斷知識(shí)庫，通過與知識(shí)庫匹配得到精確的故障處理方法與設(shè)備維修歷史記錄等信息，從而實(shí)現(xiàn)快速診斷。

3）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步篩選和分析，可以確定是否存在超出知識(shí)庫范疇的異常情況。一旦超出范疇，可對(duì)知識(shí)庫數(shù)據(jù)庫進(jìn)行調(diào)整和更新，以保持知識(shí)庫的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。

基于知識(shí)庫的智能化電力生產(chǎn)故障處理流程是一種快速診斷電力設(shè)備故障、提高電力設(shè)備維護(hù)管理效率的方法。通過對(duì)電力設(shè)備的檢測數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，建立故障分類庫和解決方案庫，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的積累和傳遞，為電力設(shè)備的維護(hù)管理提供了科學(xué)依據(jù)。

2.3 兩種電力生產(chǎn)故障處理流程優(yōu)劣分析

1）兩種方法的基礎(chǔ)不同。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的處理流程需要許多高質(zhì)量、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來擬合和訓(xùn)練模型，確定故障特征和關(guān)聯(lián)規(guī)則。而基于知識(shí)庫的故障處理流程則依賴于已有的知識(shí)庫，該庫已經(jīng)包含很多關(guān)于設(shè)備故障的結(jié)論和解決方案，可以直接使用。

2）兩種方法在信息處理方面存在差異。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的處理流程需要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，得出規(guī)律和趨勢(shì)，但此過程經(jīng)常涉及到機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，難以抽象出故障的原因和解決方案。而在基于知識(shí)庫的故障處理流程中，解決方案通常已經(jīng)存在于知識(shí)庫中，直接使用即可。

3）兩種方法的適用范圍也存在差異。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法適用于大規(guī)模、高維度以及復(fù)雜的數(shù)據(jù)集，涉及多個(gè)模態(tài)或領(lǐng)域的數(shù)據(jù)。而基于知識(shí)庫的故障處理流程適用于故障分類已經(jīng)比較穩(wěn)定的環(huán)節(jié)，如設(shè)備涉及的故障分類已經(jīng)被有效地歸納總結(jié)或規(guī)定，從而知識(shí)庫能夠針對(duì)具體問題快速、準(zhǔn)確地提供解決方案。

3 安全生產(chǎn)問題整改督辦監(jiān)督流程

面對(duì)電力生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的故障問題，系統(tǒng)可以從多種技術(shù)路徑給出解決方案，只需考慮如何確保其順利整改完畢即可?；诖?，本文提供了一套安全生產(chǎn)問題整改督辦監(jiān)督流程，如圖4 所示。該流程起始階段主要分為發(fā)現(xiàn)問題和全要素風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測兩個(gè)獨(dú)立且并列的環(huán)節(jié)，旨在通過各種手段及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患和故障問題是否已經(jīng)完成整改督辦。在此階段，需要明確監(jiān)管的要求，并制定檢查標(biāo)準(zhǔn)，確保所采集到的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地反映設(shè)備狀態(tài)和設(shè)備安全問題。

圖4 安全生產(chǎn)問題整改督辦監(jiān)督流程

在所有數(shù)據(jù)導(dǎo)入監(jiān)測模型處置后，有兩個(gè)子流程，即應(yīng)急綜合應(yīng)用平臺(tái)中日常監(jiān)管模塊——隱患治理應(yīng)用和風(fēng)險(xiǎn)防范模塊——異常處置應(yīng)用。兩個(gè)子流程協(xié)同工作，通過采集數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測電力生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)變化。通過數(shù)據(jù)分析和挖掘，形成指數(shù)警示模型，并提供針對(duì)性的解決方案。

安全生產(chǎn)問題整改督辦監(jiān)督流程是在大數(shù)據(jù)視域下實(shí)現(xiàn)電廠安全生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)測的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，通過對(duì)安全生產(chǎn)問題整改督辦過程進(jìn)行監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析，能夠提高監(jiān)督的準(zhǔn)確性和效率，減少了對(duì)人工的依賴，從而提高設(shè)備的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

大數(shù)據(jù)在電力生產(chǎn)安全中起到了越來越重要的作用?；诖吮疚拇罱艘惶字悄芑娏ιa(chǎn)安全管控平臺(tái)，其核心功能是對(duì)安全信息進(jìn)行處理和分析。本文提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和基于知識(shí)庫的智能化電力生產(chǎn)故障處理流程，兩種方法各有優(yōu)劣。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法側(cè)重于通過數(shù)據(jù)建立動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)的模型對(duì)故障進(jìn)行預(yù)測處理，而基于知識(shí)庫的方法側(cè)重于已有知識(shí)，從而更快地提供解決方案。選擇哪種方法應(yīng)取決于現(xiàn)場的數(shù)據(jù)情況、數(shù)據(jù)處理需求和成本大小。為了確保安全生產(chǎn)問題順利整改完成，本文提供了一套安全生產(chǎn)問題整改督辦監(jiān)督流程，通過對(duì)安全生產(chǎn)問題整改督辦過程進(jìn)行監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析，大大提高了設(shè)備的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。