基于大數(shù)據(jù)與云的水電企業(yè)優(yōu)化運(yùn)行探討

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

基于大數(shù)據(jù)與云的水電企業(yè)優(yōu)化運(yùn)行探討

何丹心

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

本文探討了如何通過4G移動(dòng)技術(shù)和智能移動(dòng)終端，將水電站各項(xiàng)機(jī)組在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、大壩自動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)、大壩上下游地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)、水情氣象信息等數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆品?wù)端，預(yù)測出未來更長一段時(shí)間數(shù)據(jù)的變化趨勢，為水電企業(yè)機(jī)組的狀態(tài)檢修、水庫優(yōu)化調(diào)度、防汛抗旱、預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害提供決策，從而達(dá)到優(yōu)化運(yùn)行、創(chuàng)造良好經(jīng)濟(jì)效益的目的。

大數(shù)據(jù) 4G移動(dòng)技術(shù) 智能移動(dòng)終端 云服務(wù) 水電企業(yè) 優(yōu)化管理

1 簡述

在傳統(tǒng)的水力發(fā)電企業(yè)里，水電站優(yōu)化運(yùn)行工作主要是針對水庫的調(diào)度、發(fā)電主輔設(shè)備運(yùn)行方式的優(yōu)化、同流域梯級電站的聯(lián)合調(diào)度，以減少單位消耗的水力資源；并且不斷加強(qiáng)與電網(wǎng)調(diào)度的溝通協(xié)調(diào)，增加電站的負(fù)荷，減少水庫棄水的風(fēng)險(xiǎn)，從而達(dá)到創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。但忽略了設(shè)備保持長期穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)據(jù)的歷史監(jiān)測、整理和分析，及如何延長機(jī)組的大修時(shí)間間隔，這也是優(yōu)化運(yùn)行最重要的工作之一。本文也將討論基于Android系統(tǒng)終端的二維碼技術(shù)，通過4G移動(dòng)技術(shù)把機(jī)組的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、大壩自動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆品?wù)端，借助這些大數(shù)據(jù)的分析判斷，為水電站優(yōu)化運(yùn)行提供可靠的數(shù)據(jù)；同時(shí)提出了基于商業(yè)公司大數(shù)據(jù)的服務(wù)，把電站大壩上下游的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)、水情氣象信息數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析和預(yù)測，使水電站優(yōu)化運(yùn)行提升到一個(gè)新的臺階。

2 安全生產(chǎn)是優(yōu)化運(yùn)行的基礎(chǔ)

電力企業(yè)是一個(gè)高危險(xiǎn)性的行業(yè)，電力生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)、供、銷同時(shí)完成，保證發(fā)電設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行是發(fā)電廠的主要任務(wù)，電力安全生產(chǎn)關(guān)系到國家財(cái)產(chǎn)的安全、人民生活的利益，是電力企業(yè)生存和發(fā)展的基石，影響著電力企業(yè)本身的內(nèi)外形象，保人身、保電網(wǎng)、保設(shè)備是電力企業(yè)的重點(diǎn)，所以“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的安全理念是該行業(yè)的首要工作，特別是近年來國家對企業(yè)安全生產(chǎn)等級的要求越來越高，從生產(chǎn)系統(tǒng)流程的安全、現(xiàn)場作業(yè)的安全，都不允許出現(xiàn)任何不安全現(xiàn)象。因此，電力企業(yè)應(yīng)在傳統(tǒng)的安全生產(chǎn)管理模式上，通過安全風(fēng)險(xiǎn)評估，完善現(xiàn)行安全生產(chǎn)管理的不足，將傳統(tǒng)的危險(xiǎn)點(diǎn)分析轉(zhuǎn)變?yōu)橥暾娘L(fēng)險(xiǎn)控制流程，把傳統(tǒng)的應(yīng)急預(yù)案管理轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑皽?zhǔn)備、事中應(yīng)急、事后分析的應(yīng)急管理，將傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)問題的管理轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^信息化的集中糾正與預(yù)防管理體系，真正把不安全現(xiàn)象控制在萌芽狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。所以，電力企業(yè)安全生產(chǎn)是實(shí)現(xiàn)一切目標(biāo)的前提，安全生產(chǎn)責(zé)任重于泰山。

3 設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行是優(yōu)化運(yùn)行的前提

利用現(xiàn)代二維碼技術(shù)對水輪發(fā)電機(jī)組等設(shè)備進(jìn)行信息化管理，給傳統(tǒng)的設(shè)備管理帶來了一場新的革命。二維碼技術(shù)就是在某一平面，按二維方向分布的黑白色圖形，并記錄符號、數(shù)字或漢字等信息的某種特定幾何圖形。基于Android系統(tǒng)開發(fā)的QR碼是一種黑白兩色、呈正方形的手機(jī)二維碼。相對于傳統(tǒng)的條形碼而言，二維碼能夠把聲音、圖片、指紋、文字等以數(shù)字化信息進(jìn)行編碼表示出來，二維碼技術(shù)具有容量大、面積小、性能優(yōu)等優(yōu)勢，各級專業(yè)人員只要通過智能手機(jī)或平板電腦，對二維碼進(jìn)行掃描，就能獲得二維碼表層的基本信息，通過4G移動(dòng)技術(shù)或Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)及Visua LBasic和SQL Server編寫的設(shè)備管理系統(tǒng)，就可以查看設(shè)備的詳細(xì)信息、數(shù)據(jù)的傳輸和修改，從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備信息的收集和管理，做到信息隨時(shí)掌握在各專業(yè)人員手中。

3.1 基于二維碼技術(shù)的設(shè)備管理系統(tǒng)

現(xiàn)代水電廠的設(shè)備管理中，通常是將收集到的水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、主變、廠用變、控制系統(tǒng)等主要設(shè)備的信息錄入生產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)備臺賬模塊中，再將日常這些設(shè)備的缺陷發(fā)生及處理情況、檢修技改等信息錄入，完成生產(chǎn)設(shè)備信息化的管理。如需要進(jìn)行設(shè)備信息的查詢或設(shè)備缺陷的分析時(shí)，各專業(yè)人員登錄生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行查詢或?qū)С鰵v史缺陷進(jìn)行匯總分析。但是，如果各專業(yè)人員在設(shè)備缺陷處理或機(jī)組檢修、搶修過程中需要查詢這些信息資源時(shí)，無疑就降低了工作效率，提高了檢修的成本，無形中影響了設(shè)備的完好率和設(shè)備的等效可用系數(shù)。基于Android系統(tǒng)開發(fā)的QR碼將很好的解決這些問題，將水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、主變、廠用變、控制系統(tǒng)等主設(shè)備相應(yīng)信息(編號、名稱、型號、規(guī)格、參數(shù)、說明書、生產(chǎn)日期、廠家聯(lián)系方式等)生成二維碼保存為圖像文件，再按機(jī)械專業(yè)、一次專業(yè)、二次專業(yè)來劃分，把各專業(yè)的作業(yè)指導(dǎo)書、圖紙生成相對應(yīng)的二維碼圖像文件，打印后貼在所對應(yīng)的設(shè)備管理看板上，各專業(yè)人員只需通過智能終端掃描二維碼，就能快速地獲取對應(yīng)設(shè)備的相應(yīng)信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息錄入和管理，各專業(yè)人員把設(shè)備缺陷數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱髷?shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)智能分析設(shè)備缺陷趨勢，為設(shè)備的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠的數(shù)據(jù)；同時(shí)依靠4G移動(dòng)技術(shù)視頻可以實(shí)現(xiàn)多名專家同時(shí)實(shí)時(shí)對設(shè)備缺陷進(jìn)行分析，快速消除缺陷，確保設(shè)備的完好率，達(dá)到了專業(yè)人力資源共享、提高設(shè)備等效可用系數(shù)的目的。

3.2 基于二維碼技術(shù)的移動(dòng)巡檢系統(tǒng)

4G移動(dòng)技術(shù)及二維碼技術(shù)未出現(xiàn)之前，也有多種版本的移動(dòng)巡檢系統(tǒng)出現(xiàn)使用，但都有共同的缺點(diǎn)：費(fèi)用高、數(shù)據(jù)無法離線傳輸、數(shù)據(jù)不能進(jìn)行智能分析、不同流域的電站無法共用同一套移動(dòng)巡檢系統(tǒng)等，基于Android系統(tǒng)智能終端、二維碼技術(shù)、4G移動(dòng)技術(shù)的新一代移動(dòng)巡檢系統(tǒng)為運(yùn)行on call人員、專業(yè)點(diǎn)檢員提供了便捷的巡檢、記錄、軌跡定位、拍照及數(shù)據(jù)智能采集和上傳功能，為專業(yè)管理人員提供了方便的查詢、管理、分析、實(shí)時(shí)監(jiān)督功能，同時(shí)通過4G移動(dòng)技術(shù)實(shí)行不同流域的電站共用一套巡檢系統(tǒng)，達(dá)到資源利用最大化；在巡檢過程中即使在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境較差時(shí)，也可以使用離線巡檢，并在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中把巡檢數(shù)據(jù)上傳大數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)水電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)智能云分析的功能(圖1)，并可根據(jù)此數(shù)據(jù)對所管轄設(shè)備生命周期進(jìn)行跟蹤管理，為機(jī)組的點(diǎn)檢定修、狀態(tài)檢修提供更加可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)支持，達(dá)到機(jī)組長期高效安全穩(wěn)定運(yùn)行的效果。

圖1 移動(dòng)巡檢系統(tǒng)功能及工作流程

3.3 基于二維碼技術(shù)的專業(yè)備品配件管理

水電機(jī)組缺陷的出現(xiàn)絕大部分是某個(gè)零部件的損壞(特別是二次專業(yè)部分)，各專業(yè)備品配件的損壞更換是影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的最重要因素之一。傳統(tǒng)的缺陷處理方式是各專業(yè)人員帶著專業(yè)資料對缺陷原因進(jìn)行分析，初步判斷該缺陷的發(fā)生是否是備品配件出了問題，然后對缺陷設(shè)備進(jìn)行檢查或分解，最后再重新回裝，整個(gè)過程時(shí)間成本較高；其次，在查找到需要更換的配件之后，由于專業(yè)配件的具體信息不全，各專業(yè)人員還需要查閱相應(yīng)的資料，又進(jìn)一步降低了配件更換的效率。

基于Android系統(tǒng)開發(fā)的二維碼，為缺陷處理及備品配件更換提供了極大的便利，首先，二維碼技術(shù)不僅具有信息錄入功能，它還具備數(shù)據(jù)處理功能，能夠?qū)⒊Ｒ姷呐浼栴}以信息的形式呈現(xiàn)出來，從而使得專業(yè)人員在更換過程中能夠以一定的順序進(jìn)行檢查與更換，提高工作效率；其次，二維碼將各配件的信息記錄完備，專業(yè)人員僅需通過掃碼快速響應(yīng)便能確定問題出在哪里，避免了查閱資源等繁瑣環(huán)節(jié)；最后，在缺陷處理前，專業(yè)人員在缺陷設(shè)備的管理看板上可以通過掃碼快速響應(yīng)獲得相應(yīng)的作業(yè)指導(dǎo)書及對應(yīng)的圖紙，提高了缺陷處理的速度。同時(shí)，對于發(fā)電企業(yè)各專業(yè)的試驗(yàn)儀器、表計(jì)、安全工器具、專用工器具和常規(guī)工具及消耗性材料，通過二維碼技術(shù)管理，比傳統(tǒng)的庫房管理軟件系統(tǒng)效果更好、工作效率更高。

3.4 基于二維碼技術(shù)的門禁管理系統(tǒng)

在傳統(tǒng)的門禁系統(tǒng)中，密碼式門禁系統(tǒng)、IC卡片式門禁系統(tǒng)和指紋管理是最常用的門禁管理系統(tǒng)，共同的缺點(diǎn)是無法確認(rèn)卡的使用者是否是卡的主人、無法通過系統(tǒng)來限制指紋者的進(jìn)出、密碼容易泄漏不安全等。基于Android系統(tǒng)開發(fā)的二維碼門禁系統(tǒng)很好地解決了這些缺點(diǎn)，Android系統(tǒng)的智能手機(jī)或平板電腦客戶端和智能端的門禁系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了用戶信息的儲(chǔ)存、密碼儲(chǔ)存、視頻采集和傳輸、二維碼圖像識別生成和遠(yuǎn)程安防監(jiān)控功能，真正地實(shí)現(xiàn)了智能化的門禁系統(tǒng)，滿足和確保了水電站中央控制室、重要設(shè)備間的安全防衛(wèi)要求。

4 水情氣象信息、地質(zhì)災(zāi)害服務(wù)是優(yōu)化運(yùn)行的依據(jù)

目前，我國水電站的水情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)主要由中心站、分中心站、雨量站、水位雨量站等組成，這種傳統(tǒng)預(yù)測方式，是通過在轄區(qū)各個(gè)水庫、水電站設(shè)置雨量監(jiān)測站，再分析雨量站所反饋的數(shù)據(jù)做出預(yù)測。這種方式依賴地表數(shù)據(jù)，通常只能在洪水發(fā)生前很短時(shí)間內(nèi)發(fā)出預(yù)警，無法滿足水電站中長期優(yōu)化運(yùn)行的需要。如何更加準(zhǔn)確地預(yù)測何時(shí)開閘泄洪何時(shí)下閘蓄水？如何在洪峰過后退水期間及時(shí)攔蓄洪水尾巴讓水電站保持較高的水位？這是困擾每個(gè)水電站特別是同一流域不同體制系統(tǒng)各水電站的難題。

隨著大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)商業(yè)化的充分應(yīng)用，一些商業(yè)公司利用全球的氣象、衛(wèi)星數(shù)據(jù)，開發(fā)了四海通用的預(yù)警軟件平臺，實(shí)時(shí)監(jiān)測各區(qū)域的氣溫、相對濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量等氣象數(shù)據(jù)，這些匯集了全球衛(wèi)星遙感、地形地貌和氣象數(shù)據(jù)的公共平臺，將全球用網(wǎng)格劃分，量化到5km1個(gè)網(wǎng)格，同時(shí)收集來自全球的衛(wèi)星遙感、地形地貌、氣象預(yù)報(bào)等信息，再通過軟件算法分析，就可以得出每個(gè)網(wǎng)格未來72h有可能達(dá)到的降雨量，并在72h內(nèi)預(yù)報(bào)洪峰的到來，同時(shí)通過歷史數(shù)據(jù)的分析對庫區(qū)周邊水情進(jìn)行預(yù)測，掌握未來30min至未來36h內(nèi)的洪水狀況，從而實(shí)現(xiàn)提前對水庫、水電站進(jìn)行實(shí)時(shí)科學(xué)調(diào)度。同時(shí)將水電站大壩自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過4G移動(dòng)技術(shù)送到大數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)水電站大壩自動(dòng)監(jiān)測的智能化。而要實(shí)現(xiàn)這些功能，各水電站企業(yè)無需投入初期的建設(shè)費(fèi)用和后期的維護(hù)費(fèi)，只需向?qū)I(yè)化的商業(yè)公司付一定數(shù)額的年服務(wù)費(fèi)。

借助大數(shù)據(jù)技術(shù)和水利的結(jié)合，讓各水電站企業(yè)借助云服務(wù)平臺可以實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)自然災(zāi)害、水庫來水和優(yōu)化調(diào)度服務(wù)等功能，是值得每個(gè)水電站企業(yè)考慮的問題。

5 結(jié)語

隨著國家進(jìn)一步深化電力體制改革，為解決制約電力行業(yè)科學(xué)發(fā)展的突出矛盾和深層次問題，國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見》，市場化定價(jià)、煤電聯(lián)動(dòng)、輸配分離、配售分開等基本原則將被貫徹落實(shí)，電力行業(yè)在公開、公正、公平的競爭秩序下，作為電力商品的載體進(jìn)入了商業(yè)化運(yùn)營，不同所有制企業(yè)在電力行業(yè)的影響力、競爭力必然逐漸得到體現(xiàn)，全新的優(yōu)化運(yùn)行方式將助推發(fā)電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的大幅提升。

〔1〕鄭龍華.基于二維碼識別的門禁系統(tǒng)的研究〔D〕.成都：電子科技大學(xué)，2015.

〔2〕蒙晨曦.移動(dòng)巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)〔D〕.成都：電子科技大學(xué)，2015.

TP274∶TV737

C

2095-1809(2017)06-0063-03

何丹心(1971-)，男，廣西南寧人，本科，注冊一級建造師，高級技師，主要從事水電站水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)和檢修管理工作。