基于物聯(lián)網(wǎng)技術的電廠生產智能管理系統(tǒng)構想

1、基于物聯(lián)網(wǎng)技術的電廠生產智能管理系統(tǒng)構想宋加夫 大慶油田電力集團摘 要：將物聯(lián)網(wǎng)技術應用到數(shù)字化電廠建設中，運用傳感器、智能終端等技術實時地采集電廠生產管理信息，通過無線和有線網(wǎng)絡傳輸?shù)椒掌髦?，與現(xiàn)有的生產信息系統(tǒng)相融合，實現(xiàn)對電廠現(xiàn)場生產過程中運行巡檢、設備、安全及文明生產的動態(tài)管理，有效地提高電廠管理效率和管理品質。關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；電廠生產管理；智能終端“物聯(lián)網(wǎng)”概念的問世，打破了電力行業(yè)自動化和生產管理系統(tǒng)的傳統(tǒng)思維。在傳統(tǒng)的生產信息管理系統(tǒng)中，計算機是用戶與系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的唯一終端，因其功能單一，攜帶不便，不能滿足生產管理現(xiàn)場化、實時化的需要。它無法實現(xiàn)人與現(xiàn)場設備和功能位置的互動，也

2、不能將生產指令通過這些系統(tǒng)進行實時傳達與反饋。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的成熟，計算機軟件技術水平的提升和智能終端的廣泛應用，運用物聯(lián)網(wǎng)技術采集生產數(shù)據(jù)和設備監(jiān)測數(shù)據(jù)，與現(xiàn)場生產管理數(shù)據(jù)集成的電廠生產智能管理系統(tǒng)成為電廠信息化發(fā)展新方向。物聯(lián)網(wǎng)技術為建立電廠生產智能管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對電廠復雜環(huán)境下生產現(xiàn)場的人員和設備進行實時互動和協(xié)同管控，提供了新的思路和方法。1 電廠生產智能管理系統(tǒng)功能描述電廠生產智能管理系統(tǒng)是數(shù)字化電廠的重要組成部分，它既不能代替DCS、PLC等生產控制系統(tǒng)，也不應該包含財務、OA、ERP等大慶油田和電力集團統(tǒng)一實施的應用系統(tǒng)，它的側重點應在現(xiàn)場設備的管理、巡視、檢修及全生命周期的管理

3、，以及安全生產、文明生產等方面的生產智能管理。1.1 運行巡檢管理。自動記錄運行巡檢人員的巡視路徑、停留位置、停留時間；運行人員可用智能終端在生產現(xiàn)場查看運行異常的設備運行參數(shù)，調取異常設備的歷史運行參數(shù)，對設備故障點進行錄像、拍照、填寫缺陷記錄，查看設備檢修進度，自動接收交班運行人員對設備的關注信息，并將關注的設備信息自動關聯(lián)到班長日志，提高巡視信息的可讀性、共享性和可擴充性。1.2 設備生命周期管理。檢修人員可根據(jù)智能終端提示的設備缺陷信息，查詢設備缺陷記錄，辦理工作票，在生產現(xiàn)場調取待檢修設備生產廠家、產品型號、安裝時間等信息，對故障部位拍照、錄像，并記錄故障原因存檔。記錄新安裝配件的生

4、產廠家、產品型號、安裝時間等信息存檔，消除缺陷記錄，提高對設備生命周期的管理。1.3 安全生產管理。自動記錄檢查人員的巡視路徑、停留位置、停留時間；檢查人員可以用智能終端拍照、錄像、文字描述等方式記錄設備安全隱患和操作人員的不安全行為；系統(tǒng)自動提示相關分廠管理人員查看與自己專業(yè)相關的安全隱患記錄，上傳處理意見、處理進度和處理結果；當有新的內容時，自動提示此記錄的發(fā)起人和參與人查看相關信息。可查閱相關設備及責任人的歷史操作記錄。1.4 文明生產管理。自動記錄檢查人員的巡視路徑、停留位置、停留時間，檢查人員用智能終端拍照、錄像、文字描述等方式記錄影響文明生產的行為和設備狀態(tài)；系統(tǒng)自動提示相關分廠管

5、理人員查看與自己專業(yè)相關的記錄，上傳處理意見、處理進度和處理結果；當有新的內容時，自動提示此記錄的發(fā)起人和參與人查看相關信息。可查閱相關設備及責任人的歷史操作記錄。將物聯(lián)網(wǎng)技術應用到數(shù)字化電廠建設中，可有效地擴充電廠生產管理數(shù)據(jù)采集范圍，提升數(shù)據(jù)采集的品質，提高數(shù)據(jù)采集的效率，實現(xiàn)對電廠生產現(xiàn)場的動態(tài)管理，有效地提高生產管理效率和管理品質。2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的電廠生產智能管理系統(tǒng)的體系架構物聯(lián)網(wǎng)簡稱為IOT(Internet of Things)，是在“互聯(lián)網(wǎng)”概念的基礎上，將其用戶端延伸和擴展到物品。它是指通過射頻識別（RFID）裝置、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)（GPS）、激光掃描器等信息傳感

6、設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，形成智能網(wǎng)絡，物品間可自行進行信息交換和通訊，使用者通過電腦或智能終端，可實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。它是以感知為核心，實現(xiàn)物理世界和信息世界交融的綜合信息系統(tǒng)，能極大地提升對物理世界的綜合感知能力，實現(xiàn)智能化的決策和反饋控制，為人類社會提供智慧和集約的服務，可廣泛應用于工業(yè)、環(huán)境、安監(jiān)、電力、物流等各行各業(yè)和生活的各個方面。圖1 物聯(lián)網(wǎng)技術體系架構能夠被納入物聯(lián)網(wǎng)的范圍的“物”要具備以下條件：相應信息的接收器；數(shù)據(jù)傳輸通路；一定的存儲功能；CPU；操作系統(tǒng)；專門的應用程序；數(shù)據(jù)發(fā)送器；遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議；在網(wǎng)絡中有可被識別

7、的唯一編號。物聯(lián)網(wǎng)的感知層包括識別技術、嵌入式系統(tǒng)技術等。識別技術主要實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中物體標識與位置信息的識別；網(wǎng)絡層包括各種無線、有線網(wǎng)關，接入網(wǎng)和核心網(wǎng)，主要實現(xiàn)感知層數(shù)據(jù)和控制信息的雙向傳遞、路由和控制，互聯(lián)網(wǎng)屬于網(wǎng)絡層的一種接入方式；應用層包括各種具體的物聯(lián)網(wǎng)應用。通過對物聯(lián)網(wǎng)的體系架構與原有的數(shù)字化電廠體系架構對比研究，我們看出：物聯(lián)網(wǎng)的應用層與數(shù)字化電廠的數(shù)據(jù)層相對應，為組件層提供基礎數(shù)據(jù)；物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡層和感知層與數(shù)字化電廠的環(huán)境層相對應。把物聯(lián)網(wǎng)技術引入到數(shù)字化電廠的建設中，在補充和完善數(shù)字化電廠的數(shù)據(jù)采集技術和網(wǎng)絡應用技術的同時，豐富數(shù)字化電廠架構中環(huán)境層的建設內容，為建立智能實用

8、的電廠生產智能管理系統(tǒng)，進一步滿足數(shù)字化電廠建設的需要，實現(xiàn)在電廠復雜的生產現(xiàn)場環(huán)境下人員和設備的實時互動和協(xié)同管控，提供了新的思路和方法。電廠的信息化建設也應該以完善后的數(shù)字化電廠架構為指導，不斷提高電廠的生產智能管理。圖3 完善后的數(shù)字化電廠架構3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的電廠生產智能管理系統(tǒng)的關鍵技術物聯(lián)網(wǎng)技術可在電廠的生產管理、運行維護、信息采集、安全監(jiān)控等方面體現(xiàn)出巨大優(yōu)勢。電廠生產智能管理系統(tǒng)實現(xiàn)物流、信息流、業(yè)務流高度一體化，其核心之一是信息的無損采集、流暢傳輸、有序應用，而這正是物聯(lián)網(wǎng)的技術特點和優(yōu)勢。物聯(lián)網(wǎng)技術支持下的電力生產智能管理系統(tǒng)，在生產組織和流程方面將會發(fā)生明顯的變化，具有

9、以下的特征：將設備管理、現(xiàn)場管理、生產管理、安全管理等綜合信息全面數(shù)字化，將感知技術、傳輸技術、信息處理、智能計算、現(xiàn)代控制技術等與現(xiàn)代電力生產技術緊密結合，構成人與人、人與物、物與物相聯(lián)的網(wǎng)絡，動態(tài)詳盡地描述電力生產與管理的全過程。電廠生產智能管理系統(tǒng)應用的物聯(lián)網(wǎng)技術大致可以分為感知層、網(wǎng)絡層和應用層三個層次。分別對應于物聯(lián)網(wǎng)技術的三個特點，即全面感知、可靠傳遞和智能處理。3.1信息采集技術在智能管理系統(tǒng)中，信息感知與收集是基礎環(huán)節(jié)，它屬于系統(tǒng)的感知層。感知層又稱為末端設備或傳感節(jié)點，每一個傳感節(jié)點都包含一個微處理器、通信芯片、各種類型的傳感器，對周圍物質屬性、環(huán)境狀態(tài)等各種靜態(tài)和動態(tài)的信息

10、進行大規(guī)模、分布式的采集，同時通過通信模塊或延伸網(wǎng)絡將物理實體連接到上面的兩層，通信模塊一般采用光纖通信，或者是無線通信。3.1.1傳感器技術傳感器技術的定義是：“利用能感受規(guī)定被測量的敏感元件或轉換元件，按照一定的規(guī)律，將人類無法直接獲取或識別的信息轉換成可識別的信息數(shù)據(jù)的技術”。傳感器技術不僅能感受到被測量的信息，并且還能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、控制等要求，這也是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)感知技術的首要環(huán)節(jié)。在物聯(lián)網(wǎng)中，傳感器用來對各種數(shù)據(jù)信息進行采集和簡單的加工處理，并通過固有協(xié)議將數(shù)據(jù)信息傳送給物聯(lián)網(wǎng)終端處理。如通過RFID進行標簽

11、號碼的讀取很容易的回傳移動設備信息(如宏偉熱電廠的煤車車號識別系統(tǒng)中的車號識別芯片)；通過GPS得到地面?zhèn)鞲泄?jié)點發(fā)射的物體位置信息（如手機）；通過圖像感知器得到圖片或圖像（如宏偉熱電廠的中心機房監(jiān)控攝像機）；通過環(huán)境傳感器取得環(huán)境溫濕度（如宏偉熱電廠的水質監(jiān)測、空氣質量監(jiān)測等）；通過空氣壓力傳感器可計算出高度等參數(shù)，這些都是傳感技術在物聯(lián)網(wǎng)中日應用。3.1.2 移動智能終端技術移動智能終端是指接入公眾移動通信網(wǎng)絡、具有操作系統(tǒng)、可由用戶自行安裝應用軟件的移動通信終端產品。智能終端設備支持音頻、視頻、數(shù)據(jù)等方面的功能，如智能手機、PDA等。智能終端的功能特點： 具備無線接入互聯(lián)網(wǎng)的能力，可通過W

12、i-Fi無線接入。 具有PDA的功能，多媒體應用，瀏覽網(wǎng)頁，拍照錄像。 具有開放性的操作系統(tǒng)，擁有獨立的核心處理器（CPU）和內存，可以安裝更多的應用程序，使智能終端的功能可以得到無限擴展。 人性化，可以根據(jù)個人需要擴展機器功能。 功能強大，擴展性能強，第三方軟件支持多。3.2 信息傳輸技術信息傳輸技術屬于智能管理系統(tǒng)中的網(wǎng)絡層，主要負責實現(xiàn)感知層采集的信息傳遞、路由和控制，在硬件架構上，以企業(yè)網(wǎng)為主，以無線網(wǎng)為輔，保證網(wǎng)內設備通信的數(shù)據(jù)安全性、傳輸可靠性和實時性的要求。把工業(yè)無線技術應用于敷設電纜或接線非常困難的測點、分布分散區(qū)域、隔離和屏蔽區(qū)域、檢修困難區(qū)域、移動或旋轉設備、電纜易損壞和折

13、斷場所及電纜橋架、卡件、機柜等備用容量用完改造的場合等等。實施無線技術是在現(xiàn)有有線的控制網(wǎng)絡的基礎上，進一步延伸測控的廣度和深度，從而達到提高工廠安全水平、設備可靠水平、運行自動化水平及工作效率的目的。3.3 信息集成技術。信息集成技術主要由匯編、C#等語言開發(fā)的組件組成，它貫穿于數(shù)字化電廠架構設計中的數(shù)據(jù)層、組件層、服務層、集成層、用戶層等各個層面。根據(jù)電廠業(yè)務流程，依據(jù)數(shù)字化電廠架構要求，完成業(yè)務組件層開發(fā)，從最小、不可分的業(yè)務元組件開始，逐級組合，形成獨立功能的業(yè)務組件，供上級平臺調用。加強Web Service應用，做好服務層發(fā)布。應用Web Service服務將組件層組件向上層應用發(fā)

14、布。將BPM組件進行集成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)展示和分析的通用功能，為上層的解決方案提供技術支持，按照電廠業(yè)務開展過程，分步梳理每類業(yè)務的工作流程，基于BPM業(yè)務組件，以簡潔直觀的方式，為最終用戶提供相應的業(yè)務處理能力。4 結語電廠生產智能管理系統(tǒng)，依托于物聯(lián)網(wǎng)技術的基礎設施和大量應用，通過相互的滲透和融合，有效地整合基礎網(wǎng)絡設施和電力系統(tǒng)基礎設施，可以達到提高生產管理的智能化、信息化水平，提高設備運行的安全性、可靠性和使用效率的目的。電廠在實施智能管理系統(tǒng)的時，要依托現(xiàn)有的有線局域網(wǎng)，建立具有高可靠性，覆蓋全廠重點設備、重點區(qū)域的工業(yè)無線網(wǎng)絡。在關鍵設備貼上智能識別標簽，生產運行、檢修和管理人員用智能終

15、端與現(xiàn)場設備和智能管理系統(tǒng)實時互動，滿足生產運行、檢修、安全和文明生產管理業(yè)務的需要。電廠生產智能管理系統(tǒng)，融合了物聯(lián)網(wǎng)技術的新型管理系統(tǒng)，智能管理系統(tǒng)的構建需要在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎上，對軟硬件相關設施進行較大程度的改進，所以智能管理系統(tǒng)的構建必然是需要經(jīng)過一個比較艱辛的發(fā)展過程。但是我們也應該看到智能管理系統(tǒng)為生產管理人員帶來的革命性的變化，因此，在構建智能管理系統(tǒng)的過程中，應該克服各種困難，積極探索新理論和新技術，并且將物聯(lián)網(wǎng)技術與當前信息系統(tǒng)現(xiàn)狀相結合，開發(fā)出適合電廠生產特點的智能管理系統(tǒng)。參考文獻1 石踐.工業(yè)無線技術（無線變送器）在電廠的應用場合探討及在貴州盤縣電廠的可靠性測試,過程自動化,2010,10:1662 王偉.初探基于物聯(lián)網(wǎng)的輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測技術研究,