智能化管控技術(shù)在火電廠安全防護(hù)中的應(yīng)用

李曉騫

（國(guó)能吉林龍華熱電股份有限公司長(zhǎng)春熱電一廠）

0 引言

隨著智能技術(shù)的發(fā)展，火電廠的電機(jī)組作業(yè)正在向智能化階段發(fā)展，且如今已經(jīng)達(dá)到了很高的水平。但由于火電廠的作業(yè)相對(duì)復(fù)雜，比較依賴于火電廠裝機(jī)容量、電氣裝置以及參數(shù)的設(shè)置等，很容易導(dǎo)致火電廠正常運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中發(fā)生安全生產(chǎn)事故，甚至可能會(huì)對(duì)火電廠的正常運(yùn)營(yíng)造成嚴(yán)重的影響，如火電廠生產(chǎn)工作效率下降或者工作人員自身的安全等。同時(shí)，如果火電廠在運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中可能還會(huì)造成火電站的電氣機(jī)組設(shè)備損壞的現(xiàn)象，從而使火電廠的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本得到提升。因此，為能夠解決上述問(wèn)題，充分保障火電廠的安全生產(chǎn)，本文通過(guò)引入智能化管控技術(shù)，利用人工檢查的模式，先對(duì)火電廠中存在的安全隱患問(wèn)題進(jìn)行排除，以此既可以降低其危險(xiǎn)事件的發(fā)生，還能夠使得其防護(hù)效率得到提高[1]。所以，本文對(duì)火電廠安全防護(hù)工作的研究，也為火電廠安全防護(hù)工作的實(shí)時(shí)提供相應(yīng)的支撐。

1 功能需求分析

現(xiàn)階段數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，為有效解決火電廠的安全事故發(fā)生概率，保障電氣機(jī)組設(shè)備的正常運(yùn)行，本文對(duì)火電廠的安全防護(hù)工作建設(shè)展開(kāi)了全面的分析。然后，將智能識(shí)別技術(shù)和火電廠的安全防護(hù)工作兩者進(jìn)行有效的結(jié)合，從而構(gòu)建一條火電廠智能安全管控系統(tǒng)。而該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，利用攝像頭、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸以及智能識(shí)別等先進(jìn)的技術(shù)設(shè)計(jì)了一個(gè)先進(jìn)的集設(shè)備、人員以及燃煤的安全監(jiān)控系統(tǒng)?？梢杂行沟没痣姀S的安全管理效率得到提高。

2 火電廠智能安全管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)火電廠的智能安全管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要?jiǎng)澐譃樗膶樱簲?shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層和現(xiàn)場(chǎng)層。其中，從網(wǎng)絡(luò)層上來(lái)看，該層次的設(shè)計(jì)主要通過(guò)利用高清攝像機(jī)對(duì)火電廠的電氣機(jī)組設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)工作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行采集之后，對(duì)接到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)當(dāng)中。然后，將所采集的視頻通過(guò)碼流的狀態(tài)，輸入到智能系統(tǒng)終端，以此完成視頻數(shù)據(jù)從現(xiàn)場(chǎng)到服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸。針對(duì)應(yīng)用層的設(shè)計(jì)，本文利用B/S架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)。該界面主要由前后兩個(gè)部分構(gòu)成。從前臺(tái)界面上來(lái)看，管理人員可以通過(guò)上位機(jī)對(duì)視頻的監(jiān)控畫面進(jìn)行實(shí)時(shí)瀏覽，然后結(jié)合自身工作的需要對(duì)系統(tǒng)的報(bào)警記錄和回放進(jìn)行查詢操作[2]。

3 火電廠智能安全管控系統(tǒng)主要功能模塊設(shè)計(jì)

火電廠的安全管控系統(tǒng)主要由智能監(jiān)控模塊、人員管理模塊、智能巡檢模塊、智能加密模塊以及危險(xiǎn)預(yù)警模塊和人員定位模塊等六個(gè)模塊共同構(gòu)成，具體見(jiàn)下圖所示。

圖 火電廠智能安全管控模塊架構(gòu)示意圖

3.1 智能監(jiān)控模塊

在火電廠智能安全管控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，也是保障火電廠中設(shè)備安全運(yùn)行的一種先進(jìn)的手段。因此，針對(duì)該模塊的設(shè)計(jì)，本文選擇利用先進(jìn)的智能安全系統(tǒng)和數(shù)字遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)火電廠電氣機(jī)組設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)工作情況進(jìn)行多方面的觀察和巡檢，接著用網(wǎng)絡(luò)傳輸圖像以及數(shù)據(jù)挖掘，由工作人員通過(guò)遠(yuǎn)程的方式和智能分析算法，對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和自動(dòng)關(guān)鍵信息提取。能夠充分地明確指出火電廠中存在的安全問(wèn)題，如入侵問(wèn)題、煙霧火光監(jiān)測(cè)等問(wèn)題。同時(shí)，智能監(jiān)控模塊的設(shè)計(jì)在火電廠智能安全管控系統(tǒng)的重要需求，借助該模塊能夠讓工作人員通過(guò)視頻就可以清晰地認(rèn)識(shí)和了解火電廠內(nèi)部的運(yùn)行情況，有效避免作業(yè)危險(xiǎn)情況的發(fā)生[3]。

3.2 人員管理模塊

由于火電廠中的布局相對(duì)復(fù)雜且環(huán)境封閉等因素，需要借助人工對(duì)火電廠進(jìn)行管理。因此，本文選擇了用UWB超寬帶智能定位技術(shù)，對(duì)火電廠工作人員進(jìn)行全面的管理。同時(shí)，該管理的方式，不僅智能且精度相對(duì)較高，還具有強(qiáng)穿透信號(hào)的優(yōu)勢(shì)。所以，在針對(duì)火電廠中的復(fù)雜布局當(dāng)中具有較高的抗干擾性，然后結(jié)合火電廠的需求和后臺(tái)管理系統(tǒng)，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工作人員的管理。在管理過(guò)程中，可以對(duì)人員異常監(jiān)控、火災(zāi)發(fā)生以及人員搜救均有重要幫助作用。并且，還能夠?qū)ν鈦?lái)的人員進(jìn)行監(jiān)控，以及對(duì)火電廠安全進(jìn)行預(yù)警[4]。

3.3 危險(xiǎn)預(yù)警模塊

針對(duì)該預(yù)警模塊的設(shè)計(jì)，在火電廠安全管控過(guò)程中，能夠有效解決火電廠潛藏的危險(xiǎn)源，實(shí)現(xiàn)對(duì)火電廠的電氣機(jī)電設(shè)備的故障診斷和預(yù)警。其中，從故障診斷方面來(lái)看，該部分主要是利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和信息處理技術(shù)來(lái)對(duì)火電廠設(shè)備中的故障進(jìn)行定位分析和故障分析。從預(yù)警功能方面來(lái)看，該功能的設(shè)計(jì)，主要是結(jié)合了火電廠的發(fā)展趨勢(shì)和故障分析結(jié)果等方面分析，通過(guò)在火電廠的主控制臺(tái)上構(gòu)建一個(gè)智能模型，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)火電廠的整體數(shù)據(jù)進(jìn)行充分地挖掘和采集，然后根據(jù)歷史數(shù)據(jù)以及火電廠設(shè)備中存在的故障信息進(jìn)行有效識(shí)別，若是在智能識(shí)別的過(guò)程當(dāng)中發(fā)生存在異常的參數(shù)行為，這時(shí)就可以清楚地認(rèn)識(shí)到火電廠中存在的故障問(wèn)題。根據(jù)故障問(wèn)題構(gòu)建相應(yīng)的危險(xiǎn)預(yù)警模塊。并且，該模塊也是火電廠智能安全管控系統(tǒng)中的常見(jiàn)功能，能夠?qū)痣姀S的安全進(jìn)行定期的匯報(bào)與檢測(cè)，以此做到及時(shí)地對(duì)火電廠中的危險(xiǎn)事件進(jìn)行預(yù)案處理，構(gòu)建其安全管理體系[5]。

3.4 智能巡檢模塊

該模塊的設(shè)計(jì)主要是利用人工智能技術(shù)和非接觸監(jiān)測(cè)技術(shù)、傳感器技術(shù)等多種技術(shù)，借助人工AI機(jī)器人在火電廠的電氣機(jī)組設(shè)備中進(jìn)行智能巡檢。并且，在巡檢過(guò)程當(dāng)中可以利用智能識(shí)別技術(shù)和定位技術(shù)、通信反饋功能等，為遠(yuǎn)程工作人員提供相應(yīng)的巡檢信息。而工作人員可以利用智能化系統(tǒng)，針對(duì)火電廠中的具體情況進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)控和調(diào)制，以及利用機(jī)器人上配置的聲音提取功能和攝像頭等對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行提取和反饋。最終將所提取到的相關(guān)信息通過(guò)無(wú)線擴(kuò)頻網(wǎng)絡(luò)將其傳送到總控制臺(tái)上對(duì)其進(jìn)行分析。由工作人員對(duì)其信息進(jìn)行有效的處理和分析，從而對(duì)火電廠中的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境當(dāng)中是否存在故障進(jìn)行判斷，然后通過(guò)安全防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，及時(shí)對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行處理。

3.5 人員定位模塊

該模塊的設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)人員的移動(dòng)進(jìn)行管理。因此，此功能可以與火電廠中的單溫圖形建模、WiFi通信模塊和設(shè)備技術(shù)等之間進(jìn)行有效的結(jié)合，從而展現(xiàn)出來(lái)火電廠設(shè)備的重要性。而在以往的工作過(guò)程之中，管理人員無(wú)法直接通過(guò)火電廠中的相關(guān)移動(dòng)進(jìn)行記錄，只有利用固定攝像頭進(jìn)行監(jiān)控。所以，當(dāng)工作人員在火電廠中當(dāng)中發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)源時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)又沒(méi)有攝像頭，這時(shí)就會(huì)對(duì)工作人員的人身安全造成嚴(yán)重的影響。利用人員定位功能，就可以對(duì)工作人員的移動(dòng)狀況進(jìn)行監(jiān)控，從而對(duì)其進(jìn)行指揮，使得火電廠的工作效率更加智能化，效率化。

3.6 加密模塊

該加密模塊的設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)火電廠的設(shè)備鎖和門禁等進(jìn)行有效管理。在5G通信技術(shù)和智能化技術(shù)的有機(jī)結(jié)合下，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)火電廠中的機(jī)電設(shè)備配電柜、門禁以及控制柜等存在門鎖的地方進(jìn)行智能化管理。同時(shí)，也可以利用遠(yuǎn)程控制的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)上述設(shè)備的鎖具進(jìn)行遠(yuǎn)程開(kāi)鎖和關(guān)鎖。而UWB技術(shù)和RFID技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)火電廠中的工作人員進(jìn)智能識(shí)別與記錄，有效防止工作人員進(jìn)入到危險(xiǎn)源較多的區(qū)域或者危險(xiǎn)區(qū)域當(dāng)中，以此為火電廠工作人員的人身安全提供相應(yīng)的保障[6]。

4 火電廠安全防護(hù)方法分析

4.1 約束條件設(shè)計(jì)

想要保障火電廠的電氣機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行安全，離不開(kāi)火電廠安全防護(hù)系統(tǒng)的支持。因此，本文根據(jù)火電廠的機(jī)組設(shè)備運(yùn)行安全方面的需求，通過(guò)引入先進(jìn)的智能化管控技術(shù)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行有效管控。而該技術(shù)的應(yīng)用，主要依賴于約束條件和管控函數(shù)等來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣機(jī)組的智能化管控。同時(shí)，只有保障智能化管控技術(shù)的參數(shù)運(yùn)行誤差數(shù)值為零時(shí)，火電廠的電氣機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行才處于安全狀態(tài)。所以，針對(duì)機(jī)組設(shè)備運(yùn)存參數(shù)的誤差最小值為目標(biāo)，以此構(gòu)建相應(yīng)的管控函數(shù)，具體公式為：

從上述公式當(dāng)中來(lái)看，其中火電廠的電氣機(jī)組設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的管控函數(shù)、參數(shù)誤差等分別由X和g來(lái)表示；而火電廠當(dāng)中的所有電氣機(jī)組設(shè)備集合則由S來(lái)代表。hij和dij二者分別代表了火電廠中的某個(gè)電氣機(jī)組設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程單重，從時(shí)間i到時(shí)間j的參數(shù)值和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值。

因此，當(dāng)火電廠的電氣機(jī)組管控函數(shù)成功建立之后，又對(duì)其優(yōu)化控制策略的多重性進(jìn)行考慮，還需要對(duì)其函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的約束，并從中選擇一種最優(yōu)的控制策略，這樣一來(lái)才可以得到合理的約束控制函數(shù)值。最后，通過(guò)約束條件對(duì)其管控函數(shù)進(jìn)行約束，并求得最佳的管控對(duì)策，以此可以為火電廠的安全防護(hù)措施執(zhí)行提供相應(yīng)的依據(jù)支持。

4.2 最優(yōu)化安全防護(hù)對(duì)策

在火電廠安全防護(hù)中，智能化管控技術(shù)的應(yīng)用主要是借助管控函數(shù)對(duì)電氣機(jī)組設(shè)備的優(yōu)化以及運(yùn)行的誤差控制對(duì)策進(jìn)行計(jì)算，然后借助D5000系統(tǒng)傳輸?shù)交痣姀S的電氣機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行控制裝置上，以此實(shí)現(xiàn)設(shè)備和火電廠的電氣機(jī)組設(shè)備控制系統(tǒng)兩者之間的數(shù)據(jù)通信。同時(shí)，借助火電廠原有的電氣機(jī)組設(shè)備控制裝置，對(duì)其電氣機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行誤差控制策略進(jìn)行優(yōu)化，以此實(shí)現(xiàn)了對(duì)火電廠安全防護(hù)。具體步驟：

首先，通過(guò)約束條件和管控函數(shù)對(duì)火電廠電氣機(jī)組設(shè)備的狀態(tài)、所有電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)誤差值等進(jìn)行全面預(yù)算。接著，利用自動(dòng)化控制裝置，構(gòu)建出無(wú)功電壓控制單元結(jié)構(gòu)，并利用氣約束條件和函數(shù)，對(duì)所提供參數(shù)數(shù)值進(jìn)行具體參數(shù)屬性和存在故障的電氣機(jī)組設(shè)備進(jìn)行查找。其次，對(duì)火電廠中的電氣機(jī)組設(shè)備的自動(dòng)化控制裝置中所有的機(jī)組設(shè)備可增加或者可減少的無(wú)功功率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。并將其和智能化管控技術(shù)應(yīng)用后，優(yōu)化之后的管控函數(shù)計(jì)算值之間進(jìn)行對(duì)比分析，利用其結(jié)果對(duì)無(wú)功功率的控制單元結(jié)構(gòu)中的故障機(jī)組設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行有效的調(diào)整優(yōu)化，從而使得其能夠滿足火電廠機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)需要[7]。這樣一來(lái)，既可以有效降低火電廠的危險(xiǎn)事件的發(fā)生次數(shù)，還能夠使其安全防護(hù)質(zhì)量得到進(jìn)一步的提高。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與應(yīng)用價(jià)值分析

5.1 結(jié)果論證

為了進(jìn)一步驗(yàn)證智能化管控技術(shù)在火電廠安全防護(hù)中的應(yīng)用，本文以某個(gè)火電廠的安全防護(hù)系統(tǒng)為例，展開(kāi)相應(yīng)的試驗(yàn)。首先，該火電廠中包含20個(gè)電氣機(jī)組設(shè)備。因此，針對(duì)本文所提出的方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，以傳統(tǒng)的方法為對(duì)象，對(duì)火電站的安全防護(hù)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。其中，設(shè)本文設(shè)計(jì)的方法為試驗(yàn)組，那么對(duì)照組就是傳統(tǒng)的方法。當(dāng)試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，自動(dòng)化管控的對(duì)象就是火電廠中的20個(gè)電氣機(jī)組。這時(shí)，根據(jù)本文所提出的火電廠智能化管控函數(shù)和控制約束的條件，對(duì)火電廠進(jìn)行自動(dòng)化的管控和最優(yōu)化安全防護(hù)對(duì)策實(shí)施。此次試驗(yàn)防護(hù)時(shí)間設(shè)置為15天，并選擇兩種不同的方法，分別對(duì)智能化管控技術(shù)在火電廠安全生產(chǎn)過(guò)程中存在的安全事故數(shù)量為此次試驗(yàn)的結(jié)果。通過(guò)對(duì)其結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，本文設(shè)計(jì)的火電廠安全防護(hù)過(guò)程中，火電廠的安全事故發(fā)生概率降低，且傳統(tǒng)的防護(hù)效果質(zhì)量較低，所以證明了本文智能化管控技術(shù)在火電廠安全防護(hù)作業(yè)中的應(yīng)用更加重要[8]。

5.2 應(yīng)用價(jià)值

首先智能化管控技術(shù)在火電廠安全防護(hù)工作中的有效應(yīng)用，不僅是國(guó)內(nèi)工業(yè)向智能化、自動(dòng)化發(fā)展的需要，同時(shí)也是火電廠升級(jí)的需要。因此，在5G技術(shù)的支持下，使火電廠的安全管理功能和防護(hù)能力得到進(jìn)一步的提升。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)火電廠的安全生產(chǎn)問(wèn)題，本文先是對(duì)當(dāng)前火電廠安全防護(hù)工作的需求進(jìn)行分析，然后通過(guò)引進(jìn)先進(jìn)的智能化管控技術(shù)，在火電廠電氣機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中對(duì)其設(shè)備進(jìn)行有效的控制和管理，從而提出一種新的火電廠安全防護(hù)方法，并構(gòu)建了新的火電廠智能安全管控系統(tǒng)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)火電廠的智能化管理，促進(jìn)其安全防護(hù)能力得到進(jìn)一步的提升。而該研究對(duì)促進(jìn)火電廠的生產(chǎn)效率提高有著重要的作用，還有效地保障了火電廠的安全順利生產(chǎn)。