揭東智慧化電廠項目智慧維護管理研究

［摘 要］物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)等先進信息技術(shù)的發(fā)展，促使傳統(tǒng)專職運維模式開始轉(zhuǎn)向線上值守與線下運維有效結(jié)合的平臺模式，通過智慧安防系統(tǒng)的集成化建設(shè)，逐漸實現(xiàn)檢修集中、少人值守、及時響應(yīng)的電廠項目智慧維護管理模式，可更好地保障員工生命和企業(yè)財產(chǎn)的安全。

［關(guān)鍵詞］電力項目；智慧化；安全生產(chǎn)；維護管理

［中圖分類號］TM62 ［文獻標(biāo)志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）04–0181–03

國家電投揭東燃氣熱電項目廠址位于揭陽市揭東區(qū)埔田鎮(zhèn)東面的揭東經(jīng)濟開發(fā)區(qū)新型工業(yè)園內(nèi)，西南向距揭陽市8 km，南距揭陽市揭東區(qū)及楓江6 km，東距潮州市20 km，北距梅州市80 km。本期建設(shè)容量為2×100 MW級燃氣–蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機組（ “一拖一”配置），預(yù)留擴建場地，汽輪發(fā)電機組采用兩臺抽凝式機組。當(dāng)前國家和國家電投集團層面大力推動智慧型企業(yè)的建設(shè)，順應(yīng)電站智慧化的趨勢，雖然目前國內(nèi)智慧電廠建設(shè)方案尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但智慧電廠要基于云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)基礎(chǔ)，實現(xiàn)智慧運行、智慧設(shè)備管理、智慧安全、智慧決策等智慧應(yīng)用的建設(shè)思路已基本達成一致[1] ；國內(nèi)燃煤電廠、氣電、風(fēng)電等各類型智慧電廠主流技術(shù)方案已成熟；頂層設(shè)計，分步實施的實施策略也形成共識[2]。揭東能源項目的控制系統(tǒng)按全廠采用現(xiàn)場總線設(shè)計，DCS、現(xiàn)場智能儀表也是按支持現(xiàn)場總線設(shè)計，具備了實現(xiàn)智慧電廠的技術(shù)支持基礎(chǔ)。文章以揭東智慧化電廠項目為例，對智慧安防系統(tǒng)集成建設(shè)方案與應(yīng)用展開研究。

1 智慧安防前端設(shè)備系統(tǒng)

智慧安防前端設(shè)備包括入侵警報管控系統(tǒng)和人員定位系統(tǒng)，為項目現(xiàn)場5 km的周界提供入侵管控設(shè)備，入侵管控設(shè)備應(yīng)可融合視頻系統(tǒng)，實現(xiàn)事件聯(lián)動，并支持本地聲光報警和遠程報警。同時覆蓋廠區(qū)重點區(qū)域，包括二期鍋爐廠房、汽輪機廠房、升壓站區(qū)域等管控區(qū)域在內(nèi)的人員定位系統(tǒng)，人員定位系統(tǒng)應(yīng)采用UWB 超寬帶技術(shù)，實現(xiàn)高精度人員定位，人員定位系統(tǒng)與項目單位三維虛擬電廠系統(tǒng)融合，并提供三維人員定位展現(xiàn)。

1.1 入侵警報管控系統(tǒng)

（1）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。紅外對射探測器采用光束遮斷方式檢測入侵，發(fā)射端和接收端之間應(yīng)形成3 束紅外光，形成監(jiān)控防護區(qū)，當(dāng)有人橫跨該區(qū)域時，遮斷不可見的紅外線光束而引發(fā)警報。設(shè)備應(yīng)支持同時遮斷3 個光束立即發(fā)出報警，若只觸發(fā)2 個及以下，并持續(xù)超過特定時限（時限可設(shè)定），系統(tǒng)亦判定為報警。

（2）主要功能。人員通過圍墻翻入作業(yè)區(qū)域時，會立即觸發(fā)警報，警報通過開關(guān)量輸出到入侵報警管控報警主機，報警主機可根據(jù)預(yù)置規(guī)則聯(lián)動相應(yīng)功能，包括報警信息上傳、保安人員提醒、本地聲光報警、啟用攝像機預(yù)置位、啟動報警錄像等。重點區(qū)域信息：在三維虛擬電廠中，通過圖形化界面，對電廠重點區(qū)域及設(shè)備區(qū)域（如主變、配電室、檢修區(qū)域、主要輔機等）進行劃分，并生成電子圍欄。系統(tǒng)可維護重點區(qū)域信息，同時可以錄入重大區(qū)域及設(shè)備控制措施、管理方案、應(yīng)急預(yù)案等證明材料。

（3）監(jiān)測告警。根據(jù)全廠不同區(qū)域的安全管理等級，規(guī)劃設(shè)置重點區(qū)域，顯示重點區(qū)域內(nèi)的人數(shù)及停留時間，如人員的數(shù)量、權(quán)限、停留時間等，當(dāng)人員超員或停留時間超時系統(tǒng)發(fā)出告警信號，避免在特定工作現(xiàn)場人員超員或超時停留可能引發(fā)的危險。

（4）告警信息查詢。當(dāng)工作組成員離開指定區(qū)域、無關(guān)人員進入未授權(quán)區(qū)域或車輛進入未授權(quán)區(qū)域時，系統(tǒng)都將進行告警，通過首頁的滾動告警消息進行滾動展示，單擊滾動信息即可彈出詳細的告警信息，包括告警時間、告警內(nèi)容、告警人員/ 車輛、告警區(qū)域等信息[3] ；通過告警人員/ 車輛、區(qū)域后的定位按鈕，可直接定位到系統(tǒng)的最新位置。

（5）門禁系統(tǒng)聯(lián)動。管理者通過三維環(huán)境呈現(xiàn)就能動態(tài)化地掌握布控區(qū)域內(nèi)的人員密度、位置、狀態(tài)和活動軌跡等。一旦出現(xiàn)任何突發(fā)事件，管理人員都能從系統(tǒng)中提取需要的圖形和數(shù)據(jù)，快速了解目標(biāo)人員的狀態(tài)信息和位置信息，進而采取對應(yīng)的措施進行控制，大幅提升調(diào)度管理的合理性，實現(xiàn)更高的安全防范力度和處理突發(fā)事件的效率，使辦公室和場區(qū)管理朝著智能化、規(guī)范化方向發(fā)展。

1.2 人員定位系統(tǒng)

（1）總體概述。人員定位系統(tǒng)采用UWB 定位技術(shù)，系統(tǒng)可使管理人員實時掌握各個區(qū)域人員或設(shè)備的詳細信息及數(shù)目；系統(tǒng)還能實現(xiàn)自動點算指定區(qū)域內(nèi)人員或設(shè)備的數(shù)量，對區(qū)域內(nèi)人員進行全程動態(tài)監(jiān)控，記錄人員的行進軌跡及停留時間。在遇到突發(fā)事件或緊急情況時，可通過實時定位系統(tǒng)迅速定位相關(guān)人員或設(shè)備的所在位置，從而提高工作效率。

（2）定位管理平臺。其是一個定制化的綜合性的人員位置呈現(xiàn)和相關(guān)服務(wù)的軟件平臺。該平臺集監(jiān)視、跟蹤、查詢、采集定位信息于一體，功能類似用戶的專用地圖，可視化界面應(yīng)用十分方便。該平臺可以讓企業(yè)通過實時定位系統(tǒng)自動監(jiān)視有標(biāo)簽人員的實時位置，可以明顯減少確定人員位置的時間。

（3）系統(tǒng)功能。①通過為生產(chǎn)作業(yè)人員配發(fā)定位標(biāo)簽實時定位作業(yè)人員所在位置，管理人員可以在后臺查看不同類型人員的實時位置信息，便于管理人員實時了解整個生產(chǎn)現(xiàn)場的人員實時狀態(tài)，實現(xiàn)監(jiān)控、危險區(qū)域安全預(yù)警、大數(shù)據(jù)分析等功能，以提高工作人員的工作效率，實現(xiàn)巡檢路線的軌跡回放，漏檢情況能夠及時發(fā)現(xiàn)提醒。②系統(tǒng)可維護定位設(shè)備的基本信息，包括定位標(biāo)簽唯一標(biāo)識、使用人、類型、備注等信息，授權(quán)用戶可以增加、修改和刪除及多條件組合查詢設(shè)備信息。③系統(tǒng)對定位標(biāo)簽單獨下發(fā)尋呼/越界提醒/ 撤離指令。④標(biāo)簽電量應(yīng)以百分比形式查看，支持低電量后臺告警。⑤系統(tǒng)支持實時定位，以2D/3D 形式呈現(xiàn)，定位刷新率可調(diào)節(jié)范圍為0.1～20 Hz，可以通過后臺統(tǒng)一對所有標(biāo)簽刷新率進行調(diào)節(jié)，也可只對部分標(biāo)簽刷新率進行調(diào)節(jié)，顯示人員姓名、部門等信息。⑥支持對某標(biāo)簽在設(shè)定時間段內(nèi)的活動軌跡進行回放，支持對某選定區(qū)域在設(shè)定時間段內(nèi)的所有標(biāo)簽活動軌跡進行回放，支持回放速率調(diào)節(jié)，支持自動跳過無位置數(shù)據(jù)時間段，可手動開啟，支持軌跡與視頻同時回放。⑦對不同標(biāo)簽設(shè)置不同電子圍欄權(quán)限，某標(biāo)簽進入禁入?yún)^(qū)和危險區(qū)等特定區(qū)域，后臺彈出報警信息并記錄，標(biāo)簽通過聲音和震動方式告警，支持不同地圖設(shè)置電子圍欄，包含進入、離開、拒絕進入、拒絕離開權(quán)限。⑧系統(tǒng)可實時監(jiān)測基站工作狀態(tài)，掉線提醒。

2 智慧安防綜合管理系統(tǒng)

2.1 智能視頻分析系統(tǒng)

（1）分析模塊。前端視頻分析設(shè)備負責(zé)實現(xiàn)對視頻信號的智能分析，并將相關(guān)結(jié)果送至管理平臺，也可以直接輸出報警信號。

（2）智能報警管理平臺。中心管理系統(tǒng)負責(zé)完成報警規(guī)則設(shè)置、用戶/ 設(shè)備管理、告警信息處理、日志管理等工作。

智能視頻分析系統(tǒng)以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控為基礎(chǔ)，用戶可以設(shè)置某些特定的規(guī)則，系統(tǒng)識別不同的物體，同時識別目標(biāo)行為是否符合這些規(guī)則，一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)控畫面中的異常情況，系統(tǒng)能夠以最快和最佳的方式發(fā)出警報并提供有用信息，從而能夠更加有效地協(xié)助安全人員處理危機，最大限度地降低誤報和漏報現(xiàn)象。

智能視頻分析系統(tǒng)由模塊化的設(shè)計組合而成，整個系統(tǒng)主要由視頻源、視頻智能處理引擎、管理終端組成。

視頻源的主要功能是通過前端攝像機對關(guān)鍵區(qū)域?qū)崟r視頻進行采集，通過網(wǎng)絡(luò)、光纖傳回監(jiān)控中心。

視頻智能處理引擎是1 臺擁有智能化分析視頻功能的服務(wù)器，能夠根據(jù)設(shè)備預(yù)設(shè)的要求，將采集到的視頻進行實時性的智能分析，如果收集的視頻信息超出了設(shè)備內(nèi)預(yù)存的規(guī)則，引擎會自動對外發(fā)出警告。

目前基于機器視覺技術(shù)的智能視頻分析系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下應(yīng)用功能：特定區(qū)域非法入侵檢測、重要裝備倉庫周邊警戒線穿越檢測、煙霧檢測、火焰檢測、徘徊檢測、人員聚集檢測、逆行檢測、遺棄物檢測和物體搬移檢測、行為異常檢測、車輛識別檢測、攝像機健康檢測和球機跟蹤檢測。

2.2 顯示控制中心系統(tǒng)

（1）指揮中心組成。指揮中心的設(shè)計與視頻監(jiān)控的中心設(shè)計相仿，一般情況下共用1 套監(jiān)控中心，其主要由液晶拼接屏、高清解碼拼接設(shè)備、工作站、應(yīng)急指揮調(diào)度平臺等系統(tǒng)組成。

（2）高清解碼控制系統(tǒng)平臺對所轄裝置區(qū)實時監(jiān)控、集中管理。前端系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)攝像機將視頻信號壓縮編碼，壓縮碼流通過視頻網(wǎng)傳輸?shù)狡脚_，移動客戶端和獲得授權(quán)的辦公用戶可實時預(yù)覽監(jiān)控[4]。要想最大限度地將大屏系統(tǒng)超高分辨率和超高對比度的優(yōu)勢凸顯出來，指揮中心可通過網(wǎng)絡(luò)傳輸將視頻流送至解碼器，完成解碼處理后統(tǒng)一輸出到大屏系統(tǒng)。

（3）在監(jiān)控中心解碼器中選定一個綜合性視頻平臺，該平臺在設(shè)計上參考高級電信計算架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，功能強大，包含視頻圖像動態(tài)分析、數(shù)字視頻的矩陣切換、資源集中存儲和管理、視頻剪輯、解碼視音頻等，是一款具備綜合處理功能的電信級視頻交換平臺，集合了用戶權(quán)限管理、圖像處理、設(shè)備維護等功能。

（4）系統(tǒng)功能。整個大屏顯示系統(tǒng)的控制單元來源于視頻綜合平臺，該平臺不僅同步支持視頻輸入和輸出業(yè)務(wù)板，還能提供高速網(wǎng)絡(luò)的接口。前端網(wǎng)絡(luò)攝像機的模擬視頻信號、在線視頻數(shù)據(jù)、其他系統(tǒng)計算機顯示信號、遠程桌面等，都能在該平臺的內(nèi)部拼接控制功能影響下全部實現(xiàn)，充分發(fā)揮視頻綜合平臺高效的數(shù)據(jù)處理能力，完成圖像拼接與漫游[5]。視頻綜合平臺能提供不同類別的高清數(shù)字輸出接口，主要有DVI 和HDMI，與大屏拼接顯示系統(tǒng)建立有效連接，同步高清地輸出視頻信號。

（5）系統(tǒng)對接設(shè)計。顯示控制中心平臺的主要優(yōu)勢是對接能力高效且精準(zhǔn)，通過簡便操作就能無縫對接于其他業(yè)務(wù)平臺。平臺對外提供符合功能需求的Web Service 接口，提供給其他系統(tǒng)實現(xiàn)視頻監(jiān)控，對客戶而言也能直接將視頻監(jiān)控集成到自己系統(tǒng)里，實施統(tǒng)一化管理。

3 智慧安防管控軟件

（1）智慧安防綜合管理一體化平臺。平臺應(yīng)可統(tǒng)一管理項目現(xiàn)場的門禁系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、視頻分析系統(tǒng)、顯示控制系統(tǒng)，并立足于統(tǒng)一的技術(shù)棧、接入方式和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃平臺建設(shè)。平臺應(yīng)提供組織機構(gòu)、崗位、角色、權(quán)限、日志等功能，支持在甲方云平臺上以虛擬機、容器等方式布署[6]。平臺應(yīng)具備統(tǒng)計、分析、報警等功能，并支持移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。由于本項目中包含了諸多軟件接口，一體化平臺應(yīng)可對接口進行管理、診斷和維護，為實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)交互提供堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

（2）智能生產(chǎn)過程管控。根據(jù)揭東智慧電廠建設(shè)的整體規(guī)劃，智慧安防系統(tǒng)需與兩票系統(tǒng)深度融合，實現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)全過程的智慧安全管理，提供三維平臺、人員定位系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智能行為分析、門禁系統(tǒng)的功能支持和接口集成聯(lián)調(diào)，實現(xiàn)以下功能要求：根據(jù)項目實際情況、用戶要求和本系統(tǒng)功能需要，開發(fā)移動App，重點在數(shù)據(jù)查詢、審批流程方面提供服務(wù)。支持離線應(yīng)用模式，移動App 應(yīng)具備在安卓環(huán)境和IOS 環(huán)境運行的能力，并支持移動客戶端操作系統(tǒng)的最新版本更新提醒，具體應(yīng)包括風(fēng)險分級管控、隱患現(xiàn)場錄入、隱患現(xiàn)場取證、隱患檔案、違章錄入等功能。

4 結(jié)束語

智慧電力項目的智能化維護與管理對保障電力項目安全性與可靠性具有重要意義。但在未來的應(yīng)用過程中，會面臨數(shù)據(jù)安全、技術(shù)兼容性等問題，所以要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上強化數(shù)據(jù)安全和隱私保護機制建設(shè)，在統(tǒng)一化的要求下制訂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與相關(guān)協(xié)議，提升電力項目智能化維護管理水平。

參考文獻

[1] 李峰，施高峰. 電廠氨區(qū)智慧化管理平臺系統(tǒng)設(shè)計[J]. 自動化應(yīng)用，2020（12）：153-154，157.

[2] 朱金慶. 智慧電廠下的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全體系研究[J]. 數(shù)碼設(shè)計（上），2020，9（2）：23-24.

[3] 李德利，任亞群，楊丹. 電力設(shè)計企業(yè)EPC 項目智慧安監(jiān)設(shè)計與實踐[J]. 智能建筑與智慧城市，2023（5）：111-113.

[4] 戎毅成，譚鑫，高瑾，等. 基于物聯(lián)網(wǎng)的電網(wǎng)施工智慧工地數(shù)字化管理平臺建設(shè)[J]. 山東電力技術(shù)，2023，50（4）：22-27.

[5] 徐皓，林妮娜. 國網(wǎng)江蘇電力項目管理智能化建設(shè)實踐[J].財務(wù)與會計，2022（15）：67-68.

[6] 曹娟娟，李新軍. 鋼鐵行業(yè)電力系統(tǒng)智慧化運維與管理研究分析[J]. 山西冶金，2023，46（5）：99-101.