基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智慧電廠

2022年05月13日 13:33:00人氣：1232來源：南京科遠(yuǎn)智慧科技集團(tuán)股份有限公司

2015年政府工作報告突出了互聯(lián)網(wǎng)在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中的重要地位，報告明確指出：要制定“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃，推動移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等與現(xiàn)代制造業(yè)結(jié)合，促進(jìn)電子商務(wù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)金融健康發(fā)展。報告引發(fā)了各行各業(yè)對互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的極大關(guān)注，未來產(chǎn)業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)的融合將貫穿相關(guān)行業(yè)業(yè)務(wù)的主線。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特別是移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，但、發(fā)電行業(yè)至今還沒有找到與的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行融合的有效途徑。以傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)為核心的發(fā)電廠自動化系統(tǒng)和以SIS/MIS為核心的發(fā)電廠信息化系統(tǒng)近10年來無明顯進(jìn)步，絕大多數(shù)情況現(xiàn)場總線僅僅作為過程數(shù)據(jù)的通信總線，現(xiàn)場設(shè)備的內(nèi)部信息始終無法很好的接入系統(tǒng)并被進(jìn)一步使用。發(fā)電廠主副機(jī)檢修和維護(hù)還遵循多年以來的“大小修”傳統(tǒng)，無法通過優(yōu)化的按需實施的狀態(tài)檢修來實現(xiàn)設(shè)備檢修的精確化和低成本化。發(fā)電廠運(yùn)行和設(shè)備數(shù)據(jù)很多，但是出現(xiàn)機(jī)組故障后，多采用現(xiàn)場“事后分析”的模式，不能通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將主副機(jī)數(shù)據(jù)實時在線反饋到設(shè)備廠家，利用設(shè)備廠家的知識庫、專家?guī)爝M(jìn)行實時遠(yuǎn)程分析、遠(yuǎn)程維護(hù)和故障預(yù)測。

科遠(yuǎn)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智慧電廠科遠(yuǎn)股份通過對發(fā)電廠現(xiàn)狀及客戶需求的深入分析，結(jié)合的工業(yè)4.0通訊技術(shù)、云平臺技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，基于科遠(yuǎn)股份以往的熱工自動化技術(shù)和信息化技術(shù)，提出了新的解決方案——基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智慧電廠。

1.基礎(chǔ)架構(gòu)：

科遠(yuǎn)股份基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智慧電廠基礎(chǔ)架構(gòu)該平臺主要由以下幾個部分構(gòu)成：
● 現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和NT6000分散控制系統(tǒng)
● 鍋爐CT技術(shù)
● 單項隔離網(wǎng)閘
● 科遠(yuǎn)股份云平臺（實時數(shù)據(jù)庫集群、高性能服務(wù)器集群）
● 發(fā)電機(jī)組實時自校正仿真系統(tǒng)
● 基于自校正仿真子系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行/事故預(yù)報子系統(tǒng)
● 發(fā)電廠設(shè)備能源消耗監(jiān)控與管理子系統(tǒng)
● 設(shè)備狀態(tài)檢修/維護(hù)子系統(tǒng)
● 遠(yuǎn)程診斷支撐子系統(tǒng)（含發(fā)電廠用戶、設(shè)備廠商、第三方機(jī)構(gòu)互聯(lián)互通平臺）
● 三維數(shù)字化電廠系統(tǒng)
● 發(fā)電廠知識庫管理及共享子系統(tǒng)
● 互聯(lián)網(wǎng)/移動互聯(lián)網(wǎng)接入子系統(tǒng)（終端設(shè)備：PC機(jī)/手機(jī)/平板電腦）

智慧電廠依賴于科遠(yuǎn)云平臺，云平臺中的實時數(shù)據(jù)存儲為發(fā)電廠各種設(shè)備的實時運(yùn)行信息。通過對設(shè)備運(yùn)行信息的分析和整理，可以計算出發(fā)電廠各主副設(shè)備的運(yùn)行能耗；結(jié)合機(jī)組運(yùn)行工況數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步分析得出機(jī)組運(yùn)行工況與設(shè)備能耗的關(guān)聯(lián)性，給出優(yōu)選的設(shè)備能耗分配；在仿真子系統(tǒng)中經(jīng)過加速運(yùn)行優(yōu)化后，可以將機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化與發(fā)電廠設(shè)備能耗優(yōu)化統(tǒng)一聯(lián)動起來，降低機(jī)組設(shè)備內(nèi)部能耗，提升發(fā)電效率。

發(fā)電廠遠(yuǎn)程診斷支撐子系統(tǒng)集成了傳感器技術(shù)、信號處理、計算機(jī)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)通信、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、仿真等技術(shù)，它為重要設(shè)備或系統(tǒng)建立了一套嚴(yán)密的監(jiān)控保護(hù)體系，為發(fā)電廠設(shè)備、電廠用戶以及第三方廠商通過科遠(yuǎn)云平臺搭建一個三方互聯(lián)平臺。該系統(tǒng)通過連續(xù)在線監(jiān)測設(shè)備或系統(tǒng)運(yùn)行的重要狀態(tài)參數(shù)，及時了解設(shè)備或系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，為事故征兆的預(yù)診斷提供重要的數(shù)據(jù)資料，對已發(fā)生的故障進(jìn)行快速的診斷分析，及時指出故障原因，提醒操作運(yùn)行人員采取必要的措施，為設(shè)備或系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供可靠的保障。設(shè)備廠商/第三方機(jī)構(gòu)可以通過科遠(yuǎn)云平臺直接監(jiān)控發(fā)電廠設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)并給出設(shè)備故障預(yù)警和維護(hù)建議；電廠用戶也可以通過該平臺尋求設(shè)備廠商/第三方機(jī)構(gòu)的技術(shù)支持，以便在設(shè)備發(fā)生故障時進(jìn)行快速診斷和修復(fù)。

科遠(yuǎn)股份發(fā)電廠遠(yuǎn)程診斷支撐子系統(tǒng)

三維數(shù)字化電廠軟件系統(tǒng)是一套基于B/S架構(gòu)的軟件系統(tǒng)；它具有對接PDMS、PDS等大型三維設(shè)計軟件的數(shù)據(jù)接口，可將上述系統(tǒng)中大量有用信息平滑地導(dǎo)入到本系統(tǒng)進(jìn)行加工處理，并集成工廠運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)，再通過運(yùn)行系統(tǒng)(如DCS、SIS、MIS 等)內(nèi)其它各種相關(guān)功能，實現(xiàn)三維模型與設(shè)備、信息文檔的有力結(jié)合，最終形成龐大的工廠三維信息化系統(tǒng)?；谠O(shè)計院三維設(shè)計和設(shè)備制造商三維設(shè)計實現(xiàn)工廠三維信息化，涉及到從設(shè)計、建造、安裝、調(diào)試、投運(yùn)等不同階段，有設(shè)計方、建造方、設(shè)備方、業(yè)主方等多家單位參入，統(tǒng)一規(guī)劃，并在統(tǒng)一框架的指導(dǎo)下，各公司進(jìn)行數(shù)字化工廠的建設(shè)，實現(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，共享資源，避免重復(fù)建設(shè)。數(shù)字化電廠的建設(shè)的最終目的是應(yīng)用，是利用各種有用的數(shù)字化資源為生產(chǎn)管理服務(wù)?，F(xiàn)階段，只有設(shè)計方、建造方、設(shè)備方、業(yè)主方共同參與，協(xié)同規(guī)劃，實現(xiàn)上下級數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移，建立適合的接口，達(dá)到互聯(lián)互通，才能實施數(shù)字化工廠這樣完整的大系統(tǒng)。

科遠(yuǎn)股份三維數(shù)字化工廠

2.智慧電廠核心數(shù)據(jù)傳輸及處理的實施步驟
步：發(fā)布數(shù)據(jù)
通過單向隔離網(wǎng)閘，經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)將發(fā)電廠DCS和專用設(shè)備診斷數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中產(chǎn)生的設(shè)備數(shù)據(jù)、過程數(shù)據(jù)以及中間數(shù)據(jù)接入科遠(yuǎn)股份云平臺的實時數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲。由于采用單向隔離網(wǎng)閘，在滿足通訊帶寬以及安全可靠的條件下可以將發(fā)電廠數(shù)據(jù)接入互聯(lián)網(wǎng)，打破傳統(tǒng)發(fā)電廠數(shù)據(jù)只能在廠內(nèi)數(shù)據(jù)孤島中存在的現(xiàn)狀。

第二步：自校正仿真自校正仿真平臺開始發(fā)揮作用。一直以來，發(fā)電廠仿真系統(tǒng)由于仿真模型精度的問題只能作為人員培訓(xùn)用，科遠(yuǎn)股份基于云平臺的仿真子系統(tǒng)可以打破這一限制。首先符合目標(biāo)機(jī)組特征的初始仿真模型在仿真子系統(tǒng)中運(yùn)行，來自于目標(biāo)機(jī)組的實時運(yùn)行數(shù)據(jù)接入該仿真模型，仿真模型在機(jī)組實時數(shù)據(jù)的驅(qū)動下進(jìn)行自矯正訓(xùn)練，訓(xùn)練后的模型輸出數(shù)據(jù)與下一時間剖面的目標(biāo)機(jī)組的實時運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差比對，自動調(diào)整模型參數(shù)后，再進(jìn)行下一輪的訓(xùn)練調(diào)整，這個過程是實時自動連續(xù)的，經(jīng)過若干周期，可以得到仿真精度非常高的仿真模型，并且隨著時間的推移，精度越來越高。

第三步：優(yōu)化管理在高精度仿真模型的基礎(chǔ)上，可以通過模型運(yùn)行加速和回溯進(jìn)行機(jī)組的運(yùn)行優(yōu)化和故障預(yù)測；在該仿真平臺上對機(jī)組的設(shè)備進(jìn)行生命周期管理，結(jié)合設(shè)備參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)檢修以及維護(hù)計劃安排；設(shè)備廠商和第三方機(jī)構(gòu)也可以在該仿真子系統(tǒng)中進(jìn)行設(shè)備和過程優(yōu)化研究、診斷維護(hù)。因為仿真子系統(tǒng)中的過程數(shù)據(jù)與真實機(jī)組是實時同步的，仿真子系統(tǒng)是位于互聯(lián)網(wǎng)的云端，任何經(jīng)過的單位和個人都可以訪問和使用仿真系統(tǒng)的功能和數(shù)據(jù)?？七h(yuǎn)股份基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智慧電廠的部署方式是高度靈活的，終端用戶可以通過任何可以接入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備訪問該平臺，該平臺的功能及用戶展現(xiàn)方式保持對PC端、手機(jī)端、平板電腦端的友好性。通過科遠(yuǎn)云平臺，電廠用戶和設(shè)備廠商以及第三方機(jī)構(gòu)可以實現(xiàn)最小的投入以及的價值體現(xiàn)。電廠用戶或者設(shè)備廠商以及第三方機(jī)構(gòu)也可以選擇自行建立云平臺的硬件設(shè)施由科遠(yuǎn)股份提供整體解決方案。

結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)+”是互聯(lián)網(wǎng)思維進(jìn)一步實踐的成果，它代表一種*的生產(chǎn)力，推動經(jīng)濟(jì)形態(tài)不斷的發(fā)生演變。利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將傳統(tǒng)發(fā)電設(shè)備、控制設(shè)備以及耗能設(shè)備接入云端服務(wù)平臺，在海量數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)發(fā)電廠設(shè)備在線診斷、耗能設(shè)備能耗優(yōu)化、事故預(yù)報、機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行等功能，通過互聯(lián)互通以及實時的數(shù)字化的展示最終實現(xiàn)智慧電廠。未來，科遠(yuǎn)股份可以利用已掌握的海量發(fā)電大數(shù)據(jù)，依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，利用高效產(chǎn)品提供發(fā)電效率及質(zhì)量生命周期管理，利用高效運(yùn)維系統(tǒng)，實現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)全生命周期管理，構(gòu)建智慧電廠運(yùn)維平臺；利用微型電網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行發(fā)電能源峰谷調(diào)節(jié)，對接用能端需求，構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)能源共享及高效利用的基本單元，作為公司提前布局能源互聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略性“落子”?；诠I(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智慧電廠必將給傳統(tǒng)發(fā)電行業(yè)帶來巨大變革，對促進(jìn)傳統(tǒng)發(fā)電廠從工業(yè)3.0升級為工業(yè)4.0起到關(guān)鍵作用。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫發(fā)電機(jī)組

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