電力環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺(tái)開(kāi)發(fā)及智能運(yùn)用研究

汪琦

摘 要：電力是當(dāng)前工業(yè)的基礎(chǔ)能源，人們的生活以及生產(chǎn)都需要電能源，且這一能源需求不斷增加，環(huán)境保護(hù)也是當(dāng)前社會(huì)上廣泛關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題，電力環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺(tái)具有重要作用，這也是把大數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)在在火電環(huán)保領(lǐng)域中的一種嘗試，可以提升火電廠安全生產(chǎn)的水平，本文分析了電力環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺(tái)開(kāi)發(fā)及智能運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：電力環(huán)保；大數(shù)據(jù)平臺(tái)；開(kāi)發(fā)；智能運(yùn)用

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）20-0070-02

當(dāng)前信息技術(shù)在高速的發(fā)展中，國(guó)家也出臺(tái)了相關(guān)的互聯(lián)網(wǎng)+政策，很多新技術(shù)都和能源行業(yè)進(jìn)行了密切的聯(lián)系，如，人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)等。在火電環(huán)保方面，怎樣做到達(dá)標(biāo)排放以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是發(fā)電企業(yè)一直關(guān)注的重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題。以往為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，發(fā)電企業(yè)也采取了相應(yīng)的措施，但是實(shí)際的效果并不是很理想，但是應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)之后，可以對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，可以找出特定工況下相對(duì)來(lái)說(shuō)最優(yōu)的數(shù)據(jù)，依據(jù)實(shí)際的工況，給運(yùn)行提供參考，該方法還需要進(jìn)行深入的探索?；痣姀S的DCS系統(tǒng)以及SIS/MIS系統(tǒng)中有很多的歷史數(shù)據(jù)，這也給該技術(shù)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。電力環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺(tái)以火電廠環(huán)保設(shè)施運(yùn)行管理業(yè)務(wù)為中心，希望系統(tǒng)這一技術(shù)讓運(yùn)行得以優(yōu)化，有效的診斷故障、實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)知識(shí)在線檢索以及問(wèn)答等多方面的功能。

1 電力環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)框架

該平臺(tái)是一個(gè)集成的平臺(tái)，由三部分組成，分別是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能分析應(yīng)用系統(tǒng)以及分布式計(jì)算環(huán)境，這從的圖1中能夠看到。

其中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是使用發(fā)電環(huán)保企業(yè)已有的SCADA系統(tǒng)，從電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)DCS/SIS/MIS系統(tǒng)中對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將這些都存儲(chǔ)到實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中，一些二次統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，組成這一平臺(tái)的數(shù)據(jù)源；分布式計(jì)算環(huán)境，是由hadoop平臺(tái)構(gòu)成的，其是從遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)入，把數(shù)據(jù)清洗后存到分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，采取map/reduce機(jī)制對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式計(jì)算；智能分析應(yīng)用系統(tǒng)，其是由一些應(yīng)用功能模塊一起構(gòu)成的[1]。這些功能模塊依據(jù)環(huán)保裝置運(yùn)行肌理，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)、支持向量機(jī)等智能算法對(duì)各方面構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析計(jì)算模型，利用hadoop平臺(tái)進(jìn)行計(jì)算，可以得到各種結(jié)果，如，優(yōu)化的曲線、自動(dòng)應(yīng)答、獲得故障診斷報(bào)告等。

2 電力環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺(tái)開(kāi)發(fā)及智能運(yùn)用

2.1 物耗優(yōu)化

結(jié)合現(xiàn)階段的工況，可以在歷史數(shù)據(jù)中會(huì)找到相同的工況或者是相近的工況下符合排放的物耗最低點(diǎn)，為控制脫銷劑流量、脫硫提供依據(jù)。

2.1.1 脫硫物耗優(yōu)化

這主要就是降低石灰石的耗量，這就需要對(duì)石灰石漿液泵流量進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。脫硫裝置化學(xué)反應(yīng)和控制具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，對(duì)自動(dòng)控制體系提出了更高的要求，以往利用DCS自動(dòng)調(diào)節(jié)供漿量已經(jīng)無(wú)法滿足其要求，現(xiàn)場(chǎng)一般是結(jié)合吸收塔pH值以及出口二氧化硫濃度的改變來(lái)人工進(jìn)行調(diào)節(jié)[2]。在控制供漿量方面需要依據(jù)設(shè)計(jì)值，然而其具有不足，體現(xiàn)在實(shí)時(shí)性、因素少、準(zhǔn)確性無(wú)法得到保證，所以，只能將其當(dāng)做是階段性運(yùn)行考核中的依據(jù)。實(shí)際供漿量的控制一般是對(duì)二氧化硫出口濃度進(jìn)行控制，確保其符合標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而對(duì)物耗進(jìn)行優(yōu)化。

要優(yōu)化和改善脫硫物耗優(yōu)化，就需要從脫硫裝置中提取出能夠?qū){流量造成影響的參數(shù)，包含各種工況，對(duì)這些進(jìn)行清理，把異常的數(shù)據(jù)消除掉，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到hadoop平臺(tái)；使用大數(shù)據(jù)分類算法細(xì)致的分類，包括，出口二氧化硫濃度、入口二氧化硫濃度以及機(jī)組負(fù)荷，對(duì)工況進(jìn)行劃分；對(duì)于每種工況，都需要找出其最優(yōu)值，記錄下來(lái)形成優(yōu)化運(yùn)行庫(kù)；結(jié)合實(shí)施的數(shù)據(jù)，對(duì)優(yōu)化庫(kù)中的工況進(jìn)行匹配，用曲線等方式體現(xiàn)出最優(yōu)參考給漿流量；最后，要應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，對(duì)優(yōu)化庫(kù)進(jìn)行定期的更新。在輸入的過(guò)程中，需要將設(shè)計(jì)曲線展示出來(lái)，對(duì)參考曲線進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)曲線進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，為現(xiàn)場(chǎng)提供參考。

2.1.2 脫硝物耗優(yōu)化

這主要就是降低脫硝反應(yīng)器噴氨流量，對(duì)噴氨調(diào)節(jié)閥開(kāi)度進(jìn)行控制來(lái)達(dá)成目標(biāo)[3]。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要做到：①提取出脫硝噴氨所有有關(guān)的參數(shù)歷史數(shù)據(jù)，包括各種工況，將異常的參數(shù)數(shù)據(jù)去除，將這些導(dǎo)入到hadoop平臺(tái)中；②利用大數(shù)據(jù)分類算法進(jìn)行細(xì)致的分類，包括入口和出口的氨氣濃度、機(jī)組負(fù)荷、出口氨逃逸等，對(duì)工況進(jìn)行劃分；③需要找出每個(gè)工況的最優(yōu)值，記錄下來(lái)這些數(shù)據(jù)形成優(yōu)化運(yùn)行庫(kù)；④依據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在庫(kù)中對(duì)工況進(jìn)行匹配，用曲線等方式得出最優(yōu)參考噴氨流量；⑤需要注意堅(jiān)持定期的對(duì)優(yōu)化庫(kù)進(jìn)行更新，這就需要通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。在輸出時(shí)需要將設(shè)計(jì)曲線展示出來(lái)，對(duì)參考曲線進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)曲線進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，為現(xiàn)場(chǎng)提供參考。

2.2 能耗優(yōu)化

這主要通過(guò)減少各種機(jī)器的開(kāi)機(jī)時(shí)間，降低電流，包括大功率耗電設(shè)備循環(huán)泵、球磨機(jī)以及氧化風(fēng)機(jī)等。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要做到幾個(gè)步驟：①在步驟方面和脫硫優(yōu)化是一樣的，需要把每種工況下的氧化風(fēng)機(jī)以及循環(huán)泵狀態(tài)都記錄下來(lái)；②要按照實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)優(yōu)化庫(kù)中的工況進(jìn)行匹配，用曲線的方式展示出最優(yōu)的電流以及設(shè)備狀態(tài)；③也需要通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法，對(duì)運(yùn)行庫(kù)進(jìn)行更新。在輸出時(shí)，也要將設(shè)計(jì)曲線展示出來(lái)，為現(xiàn)場(chǎng)提供依據(jù)。

2.3 故障診斷

實(shí)時(shí)對(duì)在運(yùn)行的設(shè)備極進(jìn)行健康檢查，可以及時(shí)的進(jìn)行預(yù)警和報(bào)警，進(jìn)而輸出設(shè)備健康情況的報(bào)告，為設(shè)備實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行奠定基礎(chǔ)[4]。為了確保設(shè)備運(yùn)行安全，電廠也采取了一些措施，但是使勁效果不是很理想，存在很多的不足，在應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析方法之后，可以對(duì)這些不足進(jìn)行補(bǔ)充和解決，依靠檢測(cè)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)是不是在正常范圍內(nèi)能夠?qū)收线M(jìn)行診斷。實(shí)現(xiàn)方法是：①需要以型號(hào)為依據(jù)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行劃分；②從多個(gè)電廠歷史數(shù)據(jù)中找出所有類型設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，把異常的數(shù)據(jù)去除，剩下的導(dǎo)入到hadoop平臺(tái)；設(shè)備狀態(tài)分為三種，分別是正常、報(bào)警以及故障，將各個(gè)狀態(tài)都記錄到故障規(guī)則庫(kù)中；按照實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在庫(kù)中對(duì)狀態(tài)進(jìn)行匹配，對(duì)設(shè)備的健康情況進(jìn)行評(píng)價(jià)；需要堅(jiān)持對(duì)故障庫(kù)進(jìn)行更新；故障庫(kù)中要是沒(méi)有預(yù)警和故障數(shù)據(jù)，就可以通過(guò)人工的方式對(duì)規(guī)則進(jìn)行添加；對(duì)那些有振動(dòng)測(cè)點(diǎn)的設(shè)備，需要引入振動(dòng)頻譜進(jìn)行分析。輸出三種設(shè)備的健康狀態(tài)，并將原因展示出來(lái)，這樣可以及時(shí)的采取有效的對(duì)策解決。

2.4 智能問(wèn)答

這一功能可以在線對(duì)交流火電業(yè)務(wù)知識(shí)進(jìn)行查詢以及交流，能夠有效的改善現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)計(jì)量不足、查詢資料不便等問(wèn)題，這一功能的關(guān)鍵技術(shù)就是知識(shí)庫(kù)以及有關(guān)檢索技術(shù)[5]。知識(shí)庫(kù)中有常見(jiàn)的運(yùn)行規(guī)程、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、竣工資料、設(shè)備資料、設(shè)計(jì)資料等，查詢關(guān)鍵字或者是目錄分類，就能夠高效的得到自己需要的信息。在線問(wèn)答工具一般是語(yǔ)音或者是文字的方式，幫助用戶高效的對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解決。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文分析了建立電力環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過(guò)采取大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以對(duì)電廠設(shè)施生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化，具有多種功能，且分析了各功能的實(shí)現(xiàn)方法，本文只是分析了部分應(yīng)用，還可以在平臺(tái)中開(kāi)發(fā)出更多的應(yīng)用，最后還需要要經(jīng)過(guò)生產(chǎn)環(huán)境的檢驗(yàn)，體現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-6-13

作者簡(jiǎn)介：汪 琦（1982-），男，工程師，本科，主要從事電力環(huán)保工作。