火電廠環(huán)保電價考核傳輸系統(tǒng)智能感知預(yù)警研究與應(yīng)用

摘 要：火電廠作為主要能源供應(yīng)單位，其環(huán)保措施的實施和效果評估顯得尤為重要。為提高火電廠環(huán)保電價的考核效率和準(zhǔn)確性，研究并開發(fā)了一套智能感知預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過實時監(jiān)測火電廠數(shù)據(jù)傳輸鏈路中軟硬件運行狀態(tài)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，實現(xiàn)了對環(huán)保電價考核通信的智能預(yù)警和動態(tài)調(diào)整。首先闡述了研究的背景和現(xiàn)狀，接著介紹了研究方法，最后分析了研究成果，并討論了系統(tǒng)的應(yīng)用前景和潛在影響。

關(guān)鍵詞：環(huán)保；數(shù)據(jù)傳輸；智能感知；預(yù)警

中圖分類號：TM621""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A""" 文章編號：1671-0797（2025）02-0027-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2025.02.007

0""" 引言

隨著全球環(huán)境問題日益嚴(yán)重，環(huán)保已成為各國政府關(guān)注的焦點，在中國火電廠作為主要的能源供應(yīng)單位，其環(huán)保問題尤為突出。江蘇省作為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)之一，對火電廠的環(huán)保要求尤為嚴(yán)格，為確?；痣姀S在生產(chǎn)過程中達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，江蘇省實施了環(huán)保電價考核系統(tǒng)，該系統(tǒng)涵蓋脫硫、脫硝、除塵等傳統(tǒng)環(huán)保措施，積極引入超低排放標(biāo)準(zhǔn)，并按小時進(jìn)行考核。此外，電價補(bǔ)貼政策也與環(huán)?？己私Y(jié)果緊密掛鉤，進(jìn)一步激勵了火電廠提升環(huán)保水平。在環(huán)保電價考核系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性至關(guān)重要，電廠要實時傳輸各項環(huán)保參數(shù)[如二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、煙塵濃度等]，加強(qiáng)考核的公正性，任何數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹袛喽伎赡軐?dǎo)致考核結(jié)果的偏差，進(jìn)而影響電廠的經(jīng)濟(jì)效益[1]。因此，本文將基于某電廠環(huán)保數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步說明電廠數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾?，并探討如何通過智能感知預(yù)警系統(tǒng)提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性、安全性，加強(qiáng)環(huán)保電價考核的準(zhǔn)確性。

1""" 現(xiàn)狀分析

目前，火電廠環(huán)保電價考核傳輸系統(tǒng)主要采用中央數(shù)據(jù)采集與傳輸方式，具體來說，火電廠通過安裝在各個關(guān)鍵節(jié)點的傳感器和監(jiān)測設(shè)備，實時采集環(huán)境數(shù)據(jù)（如煙氣排放濃度、過程參數(shù)等），并將這些數(shù)據(jù)利用有線或無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)。傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)主要包括傳感器與監(jiān)測設(shè)備、數(shù)據(jù)采集終端、傳輸網(wǎng)絡(luò)、中央控制系統(tǒng)，而采用這種傳輸方式的主要原因是根據(jù)政府部門相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，火電廠要實時監(jiān)測和上報環(huán)境數(shù)據(jù)，以確保符合環(huán)保電價考核的要求。

2""" 問題分析

2.1""" 單鏈路架構(gòu)

如圖1所示，環(huán)保數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集鏈路較長，這就導(dǎo)致故障具有隨機(jī)出現(xiàn)、不確定性特征。同時，該鏈路為單路設(shè)備運行模式，這種運行方式使得單點故障發(fā)生的概率大幅增加，一旦出現(xiàn)故障，將對環(huán)保電價考核產(chǎn)生極大影響。因為在電廠運營過程中，環(huán)保電價考核依賴于準(zhǔn)確、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集與傳輸，故障可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺失或異常，從而影響考核指標(biāo)的判定，進(jìn)而帶來經(jīng)濟(jì)損失或其他負(fù)面效應(yīng)。

2.2""" 靈活性差

當(dāng)前傳輸系統(tǒng)在靈活性方面存在欠缺。當(dāng)其中某一系統(tǒng)設(shè)備需要改造升級時，必須先提出申請，待申請獲批后才可開展工作，在此期間，部分?jǐn)?shù)據(jù)需補(bǔ)充采集，這會拉長工期，干擾其他工作的正常推進(jìn)。這種靈活性欠佳的系統(tǒng)設(shè)計，不但加大了工作難度，而且可能使項目進(jìn)度滯后，且整條數(shù)據(jù)傳輸涉及電廠二區(qū)以及三區(qū)設(shè)備，如不能定位問題具體原因，工作難度將進(jìn)一步加大。

2.3""" 故障定位困難

當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)問題時，技術(shù)人員很難僅憑這一模糊的癥狀就準(zhǔn)確判斷出故障的根源，而且故障可能是間歇性的，這就進(jìn)一步增加了故障定位的難度。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障定位困難是由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的復(fù)雜性、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、故障癥狀的模糊性以及診斷工具的局限性等多方面因素共同造成的。

3""" 研究內(nèi)容

3.1""" 環(huán)保數(shù)據(jù)雙路并軌采集系統(tǒng)建設(shè)

在原信息傳輸單元基礎(chǔ)上增加一套并行采集及傳輸系統(tǒng)（圖2），硬件上設(shè)置兩套數(shù)據(jù)采集單元并軌運行，保持原數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基本功能不變，在不影響原系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集上傳的前提下，開發(fā)一套熱備冗余軟件，實現(xiàn)一臺工作、另一臺熱備，主、冗單元之間可即時切換，兩路數(shù)據(jù)互為主備，從而保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)送的可靠性[2]。

3.2""" 智能感知預(yù)警系統(tǒng)研究

基于C++、Java、QT等開發(fā)語言，結(jié)合智能監(jiān)控、人工智能、信息通信、數(shù)據(jù)庫、移動應(yīng)用等先進(jìn)技術(shù)手段，研究一套環(huán)保電價考核傳輸系統(tǒng)的智能感知預(yù)警平臺，實現(xiàn)信息設(shè)備、傳輸通道、重要參數(shù)等一體化監(jiān)控與管理。

系統(tǒng)方案具備明確的目的，其功能與電廠的基本需求相契合：一方面能夠?qū)﹄姀S內(nèi)部的信息傳輸系統(tǒng)實施有效的管理；另一方面，也滿足了電廠在環(huán)保電價考核以及以熱定電管理方面的需求，從而能有效減少因數(shù)據(jù)傳輸、參數(shù)異常和設(shè)備故障導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)劃分，系統(tǒng)包括感知層、通信層、應(yīng)用層三大組成部分，各分支結(jié)構(gòu)相輔相成、各司其職，共同構(gòu)建完整的感知預(yù)警體系，能夠?qū)θ到y(tǒng)鏈路設(shè)備實現(xiàn)智能感知，如圖3所示。

1）感知層：將環(huán)保數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和應(yīng)用軟件運行狀態(tài)信息化，實現(xiàn)對終端設(shè)備性能、采集傳輸程序、網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)、污染物指標(biāo)等的智能實時監(jiān)控，通過感知層的數(shù)據(jù)監(jiān)控、服務(wù)監(jiān)控、性能監(jiān)控、進(jìn)程監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、監(jiān)控配置、文件監(jiān)控、端口監(jiān)控、狀態(tài)監(jiān)控等，對設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行實時安全監(jiān)管。

2）通信層：系統(tǒng)使用主流的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議TCP/IP、UDP協(xié)議進(jìn)行通信，為了信息安全，整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都是獨立于互聯(lián)網(wǎng)的，在環(huán)保數(shù)據(jù)傳輸鏈路上包含各種網(wǎng)絡(luò)安全保障措施——網(wǎng)絡(luò)隔離、自擬協(xié)議、加密傳輸，來確保數(shù)據(jù)安全傳輸，符合電力系統(tǒng)環(huán)保數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕疽骩3]。該通信協(xié)議能適配多種協(xié)議模式，具有良好的互操性，可以與其他相關(guān)的通信協(xié)議進(jìn)行無縫對接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互和共享，提高了網(wǎng)絡(luò)的整體靈活性和可擴(kuò)展性，方便企業(yè)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)整合和升級。

3）應(yīng)用層：從應(yīng)用層的視角來看，其具備諸多基礎(chǔ)功能，涵蓋人員管理、角色管理、菜單管理、設(shè)備管理、日志管理、測點配置、報警配置、信息配置、機(jī)組配置、工藝配置、鏈路監(jiān)控、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、測點監(jiān)控、啟停判斷、文件監(jiān)控、預(yù)警分析、邏輯處理、告警歸集、告警輸出以及日志分析等，同時支持考核感知、指標(biāo)計算、超限預(yù)測、考核預(yù)警、概率分析等高階功能擴(kuò)展，深化了數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的運行指導(dǎo)和輔助決策能力。

應(yīng)用層部署的系統(tǒng)支持預(yù)警信息的多維觸發(fā)，以短信、微信、App等方式將綜合分析、邏輯處理后的故障信息發(fā)送給運維人員和管理人員，保證系統(tǒng)故障的及時通知，并使運維人員和管理人員能夠根據(jù)故障定位信息做出快速處理。

4""" 成效分析

系統(tǒng)以“一張圖”模式完成整個數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的智能狀態(tài)監(jiān)視和預(yù)警，實現(xiàn)全廠環(huán)保數(shù)據(jù)采集、傳輸過程的集中統(tǒng)一管理與運維，功能上從應(yīng)用層、通信層、感知層大大優(yōu)化了整個數(shù)據(jù)傳輸過程的穩(wěn)定性、安全性。感知預(yù)警監(jiān)控總覽如圖4所示。

1）系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p路并軌運行及自動切換，無論是面對長時間的網(wǎng)絡(luò)運行周期還是復(fù)雜多變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，都能保證數(shù)據(jù)的持續(xù)穩(wěn)定傳輸，展現(xiàn)出卓越的可靠性。

2）系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)分析、信息通信、監(jiān)控預(yù)警等先進(jìn)信息技術(shù)手段，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的智能監(jiān)控、及時告警、故障分析、運維指導(dǎo)等智慧運維方案，具備自動智能狀態(tài)感知和不間斷鏈路監(jiān)控能力，充分體現(xiàn)了智慧化、智能化理念。

3）系統(tǒng)能夠及時準(zhǔn)確地發(fā)出報警信號，這種及時性和準(zhǔn)確性在長期的監(jiān)控過程中始終保持一致[3]，實現(xiàn)了對環(huán)保數(shù)據(jù)網(wǎng)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)等故障的快速感知，可最大限度減少因環(huán)保數(shù)據(jù)傳輸故障導(dǎo)致的環(huán)保電價考核，避免大部分非不可抗力的電價損失。

5""" 結(jié)束語

未來較長一段時間，火力發(fā)電在我國電力系統(tǒng)中仍將占據(jù)主導(dǎo)地位，而火力發(fā)電過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，如何提高火電廠環(huán)保電價考核傳輸系統(tǒng)的智能化水平，實現(xiàn)環(huán)保電價的精準(zhǔn)考核，成為火電廠環(huán)保領(lǐng)域亟待解決的問題。本研究針對火電廠環(huán)保電價考核傳輸系統(tǒng)，提出了一種基于智能感知預(yù)警的技術(shù)方案，通過構(gòu)建火電廠環(huán)保電價考核傳輸系統(tǒng)的智能感知預(yù)警模型，實現(xiàn)對火電廠環(huán)保指標(biāo)的實時監(jiān)測、分析與預(yù)警。然而，本研究仍存在一定的局限性，智能感知預(yù)警模型的構(gòu)建和優(yōu)化需要大量的數(shù)據(jù)支持，而火電廠環(huán)保數(shù)據(jù)的獲取和整理仍有一定難度。隨著時代的不斷進(jìn)步，火電廠環(huán)保電價考核傳輸系統(tǒng)智能感知預(yù)警技術(shù)的研究與應(yīng)用將不斷深入。

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收稿日期：2024-09-23

作者簡介：何俊松（1981—），男，江西宜春人，高級工程師，主要從事火電廠設(shè)備管理工作。