水力發(fā)電行業(yè)全產(chǎn)業(yè)信息鏈整合平臺(tái)：水電站與物聯(lián)網(wǎng)

2017-09-25 09:39:20 E小水電　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

摘要水力發(fā)電行業(yè)經(jīng)過20年的高速發(fā)展，取得了巨大的成就，同時(shí)，也積累了許多行業(yè)共性的問題。本文通過大數(shù)據(jù)分析的方法，在水電站油水氣機(jī)電統(tǒng)一視角下，采用SAAS(Software-as-a-service)模式，通過技術(shù)創(chuàng)新和商

摘要

水力發(fā)電行業(yè)經(jīng)過20年的高速發(fā)展，取得了巨大的成就，同時(shí)，也積累了許多行業(yè)共性的問題。本文通過大數(shù)據(jù)分析的方法，在水電站油水氣機(jī)電統(tǒng)一視角下，采用SAAS(Software-as-a-service)模式，通過技術(shù)創(chuàng)新和商務(wù)模式創(chuàng)新，構(gòu)建《水力發(fā)電行業(yè)全產(chǎn)業(yè)信息鏈整合平臺(tái)》，實(shí)現(xiàn)“資源可視、設(shè)備可查、業(yè)務(wù)互動(dòng)、數(shù)據(jù)共享"，為使用者提供“數(shù)據(jù)推送、業(yè)務(wù)推送和知識(shí)推送"。

1引言

制造業(yè)本身的問題，不可能在制造業(yè)層面得到完善解決，只有上升到其所處的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境。所有產(chǎn)業(yè)都是由無數(shù)的節(jié)點(diǎn)鏈接而成，節(jié)點(diǎn)內(nèi)企業(yè)按部就班地運(yùn)作，在國(guó)家產(chǎn)能落后的情況下是有效的，但在目前國(guó)家產(chǎn)能過剩時(shí)，則是產(chǎn)業(yè)“散、亂、差、弱"的根本原因。國(guó)內(nèi)一流的電商只完成了交易節(jié)點(diǎn)，就產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，《水力發(fā)電行業(yè)全產(chǎn)業(yè)信息鏈整合平臺(tái)》基于精深的專業(yè)背景針對(duì)產(chǎn)業(yè)所有專業(yè)所有環(huán)節(jié)整合，尤其突出了人的主觀能動(dòng)性作用，將會(huì)對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+水電"在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)嵤┓e累寶貴經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)其他制造業(yè)起到良好示范作用。目前我國(guó)水電行業(yè)普遍存在以下問題：

（1）電廠側(cè)運(yùn)行、維護(hù)、營(yíng)銷、管理方面：沒有對(duì)大量的數(shù)據(jù)價(jià)值深人挖掘，不能精準(zhǔn)制定檢修、維護(hù)計(jì)劃。沒有策略使資源轉(zhuǎn)化率最高、設(shè)備運(yùn)行工況最優(yōu)沒有技術(shù)手段應(yīng)付目前經(jīng)濟(jì)下行態(tài)勢(shì)下的棄水限電。

（2）制造廠耗費(fèi)大量的時(shí)間跑市場(chǎng)、抓信息，但沒有形成售前、制造和運(yùn)行的全生命周期介人的商務(wù)模式在質(zhì)保期過后，制造廠與電廠幾乎失去聯(lián)絡(luò)。

（3）政府側(cè)在防汛抗旱、科學(xué)用水上投人了大量財(cái)力，但沒能消除信息孤島，致使在異常情況下手足無措。

（4）一方面是行業(yè)積累的大量工程問題無人解決，另一方面是大量工程技術(shù)人員閑置、科研院所課題匱乏。

如何實(shí)現(xiàn)水電站集成開放、堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、管理智能的效率、效益最大化，如何調(diào)動(dòng)廣大制造廠、設(shè)計(jì)院、科研院所工程技術(shù)人員的積極主動(dòng)性，并跨界為政府防汛抗洪、科學(xué)用水提供決策，搭建《水力發(fā)電行業(yè)全產(chǎn)業(yè)信息鏈整合平臺(tái)》，是一條水電發(fā)展必經(jīng)之路。

2平臺(tái)的總體架構(gòu)

平臺(tái)架構(gòu)見圖1。該平臺(tái)由數(shù)據(jù)中心、技術(shù)構(gòu)架和商務(wù)模式3個(gè)部分組成其中，數(shù)據(jù)中心相對(duì)獨(dú)立，匯總電站的所有模擬量和開關(guān)量，而技術(shù)構(gòu)架和商務(wù)模式互為依托，對(duì)采集的所有生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用人工智能的方法進(jìn)行分析，為水電站的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)提供支撐，實(shí)現(xiàn)“資源可視、設(shè)備可查、業(yè)務(wù)互動(dòng)、數(shù)據(jù)共享"，為使用者提供“數(shù)據(jù)推送、業(yè)務(wù)推送和知識(shí)推送”。

圖1水力發(fā)電行業(yè)全產(chǎn)業(yè)信息鏈整合平臺(tái)架構(gòu)

3平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

3.1數(shù)據(jù)中心

大數(shù)據(jù)是2012年到現(xiàn)在最熱的一個(gè)詞。對(duì)水電站來說，“全息"即為“大數(shù)據(jù)"，即采集所有的模擬量和開關(guān)量，然后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。眾所周知，水電行業(yè)是一個(gè)后掠式行業(yè)，許多工程實(shí)踐是沒有教科書和先例的，即使行業(yè)普遍采用的計(jì)算程序，也是理論加經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)，因?yàn)檫@些系統(tǒng)在開發(fā)的時(shí)候，先作了一些科學(xué)假設(shè)，而這些假設(shè)大多是經(jīng)驗(yàn)的、體系的，甚至是為了簡(jiǎn)化計(jì)算而人為的假設(shè)，所以這些系統(tǒng)只是幫助我們決策，并沒有完全反映事物的客觀規(guī)律，而反映事物的客觀規(guī)律永遠(yuǎn)是那些可能被我們忽視的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

目前有許多電廠也在積極規(guī)劃和實(shí)施數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目，但有一種現(xiàn)象值得關(guān)注和探討，數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目中在拼傳輸速度、檢索速度，傳輸速度達(dá)到秒級(jí)，檢索速度達(dá)到8s檢索10億條特征數(shù)據(jù)，而且，數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)基本是時(shí)域空間的數(shù)據(jù)，是管理數(shù)據(jù)，是歷史數(shù)據(jù)，水電站的設(shè)備狀態(tài)是一個(gè)從量變到質(zhì)變的漸變過程，該過程可能是數(shù)月、數(shù)年甚至數(shù)十年，海量的秒級(jí)的時(shí)域數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備生命周期而言太細(xì)，而對(duì)于需要瞬態(tài)分析的，如過渡過程、振動(dòng)分析、接力器調(diào)節(jié)過程分析又太粗，而且沒有頻域空間數(shù)據(jù)。一個(gè)水電站系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是由設(shè)備硬件系統(tǒng)（主機(jī)、輔機(jī)等）、自動(dòng)化系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)監(jiān)控、保護(hù)、電源）、信息化系統(tǒng)（OA、MIS、資產(chǎn)管理、水情等）組成。自動(dòng)化系統(tǒng)主要是對(duì)主機(jī)、輔機(jī)的信號(hào)采集、傳輸、控制和保護(hù)，信息化主要是數(shù)據(jù)處理和業(yè)務(wù)應(yīng)用，過度地追求傳輸速度、檢索速度，會(huì)忽略我們采集數(shù)據(jù)的目的，又陷入硬件的比拼，忽視應(yīng)用功能的規(guī)劃、梳理和實(shí)施，故我們的數(shù)據(jù)中心：服務(wù)器部署于電信數(shù)據(jù)中心，每5min帶時(shí)間戳抓取電廠數(shù)據(jù)，滿足實(shí)際工程應(yīng)用的需要。

3.2系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)

3.2.1計(jì)算機(jī)IT

面向服務(wù)（SOA）架構(gòu)是一種業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的IT架構(gòu)方式，將應(yīng)用系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層和展示層，支持對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行整合，使其成為一種相互聯(lián)系，可重用的業(yè)務(wù)任務(wù)或者服務(wù)。SOA能夠幫助企業(yè)提高業(yè)務(wù)流程的靈活性，增強(qiáng)企業(yè)底層的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，并重用現(xiàn)有投資。系統(tǒng)采用角色、密碼登陸，可根據(jù)不同的電廠、崗位等，實(shí)現(xiàn)信息屏蔽、數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)互動(dòng)。

SOA的實(shí)現(xiàn)：系統(tǒng)管理員可根據(jù)要求在系統(tǒng)運(yùn)行中增加新開發(fā)的業(yè)務(wù)和減少要剔出的業(yè)務(wù)、增減人員、變更人員權(quán)限，不影響其他的業(yè)務(wù)界面，保持系統(tǒng)的健壯性和穩(wěn)定性。

3.2.2人工智能算法

人工智能分為強(qiáng)人工智能和弱人工智能，強(qiáng)人工智能觀點(diǎn)認(rèn)為有可能制造出真正能推理（Reasoning）和解決問題（Problem_solving）的智能機(jī)器，并且，這樣的智能機(jī)器將被認(rèn)為是有知覺的，有自我意識(shí)的，目前，強(qiáng)人工智能的研究處于停滯不前的狀態(tài)，全世界最先進(jìn)的強(qiáng)人工智能智力水平能達(dá)到5歲兒童的智力。弱人工智能觀點(diǎn)認(rèn)為不可能制造出能真正地推理(Reasoning)和解決問題（Problem_solving)的智能機(jī)器，這些機(jī)器只不過看起來像是智能的，但是并不真正擁有智能，也不會(huì)有自主意識(shí)。主流科研集中在弱人工智能上，并且這一研究領(lǐng)域已經(jīng)取得可觀的成就，本系統(tǒng)就是基于專家系統(tǒng)的弱人工智能系統(tǒng)。

目前，人工智能領(lǐng)域熱衷于單一算法的研究，應(yīng)用也較為單一，而水電站系統(tǒng)為油、水、氣、機(jī)、電耦合的復(fù)雜巨系統(tǒng)，任何單一的算法都無法取得滿意的效果，水電站綜合管理平臺(tái)涉及水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、調(diào)速器、閥門、勵(lì)磁、氣系統(tǒng)、水系統(tǒng)和操作人員等多個(gè)系統(tǒng)，是多主體計(jì)算，是大數(shù)據(jù)的大融合，同時(shí)，也是現(xiàn)有人工智能研究成果的大融合，由于是多主體，故采用分布式人工智能，各主體間協(xié)調(diào)、協(xié)作，為多領(lǐng)域知識(shí)多處理范型智能系統(tǒng)。基于多專業(yè)、多學(xué)科的專家系統(tǒng)程序包和工程經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)要考慮采集過程中信號(hào)數(shù)據(jù)的擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)真值維護(hù)。系統(tǒng)采用模擬人類思維的產(chǎn)生式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)約束傳遞，通過真值維護(hù)，實(shí)現(xiàn)智能回朔。對(duì)采集量進(jìn)行濾波、降噪，用歐拉法解決數(shù)據(jù)的并行問題，用拉格朗日法解決數(shù)據(jù)的串行問題，充分考慮實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的并發(fā)特性，進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理。通過大數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)歸納學(xué)習(xí)、統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)，通過操作人員的處理問題方式，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化學(xué)習(xí)。對(duì)水電站系統(tǒng)進(jìn)行不同尺度的有限元化，用知識(shí)系統(tǒng)對(duì)各有限元進(jìn)行規(guī)則關(guān)聯(lián)，尊重事實(shí)，用數(shù)據(jù)說話，推崇知識(shí)和理性，用數(shù)據(jù)創(chuàng)新，給數(shù)據(jù)以生命，給系統(tǒng)以智能。

平臺(tái)的核心在于真值維護(hù)。

平臺(tái)的關(guān)鍵在于知識(shí)提取。

3.2.3業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)

在SOA構(gòu)架下，在油、水、氣、機(jī)、電統(tǒng)一視覺下，對(duì)水電站常規(guī)業(yè)務(wù)進(jìn)行梳理，以安全生產(chǎn)管理制度和崗位職能為主線，對(duì)水電站管理系統(tǒng)進(jìn)行共性提取和個(gè)性細(xì)化。

主要業(yè)務(wù)內(nèi)容：系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)中心、運(yùn)行管理、梯級(jí)調(diào)度與優(yōu)化運(yùn)行、檢修管理、設(shè)備技術(shù)管理、報(bào)表系統(tǒng)等。

3.2.4商務(wù)模式

傳統(tǒng)的軟件系統(tǒng)是作為商品來賣的，而通過幾十年的軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，單純作為商品來賣的軟件系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)幾乎都走到窮途末路，原因很簡(jiǎn)單，隨著硬件技術(shù)的進(jìn)步，需求的變化，客戶在支付巨額的軟、硬件維護(hù)、管理、升級(jí)的費(fèi)用后，還得配備相應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理人員，這讓客戶很難接受。而軟件的本質(zhì)就是要不斷地升級(jí)、維護(hù)，否則軟件就會(huì)喪失先進(jìn)性，如何解決這個(gè)難題，我們采用的是SAAS(Software-as-a-seruce），將軟件的“所有權(quán)"從客戶轉(zhuǎn)移至供應(yīng)商；將技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施和管理等方面（如硬件與專業(yè)服務(wù)）的責(zé)任從客戶重新分配給供應(yīng)商；在大數(shù)據(jù)的支撐下，通過專業(yè)化和規(guī)模經(jīng)濟(jì)降低提供軟件服務(wù)的成本；針對(duì)特征化的水電站個(gè)體做長(zhǎng)期的技術(shù)支持、服務(wù)和咨詢工作,SAAS模式更關(guān)注軟件作為服務(wù)給企業(yè)所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，在這種模式下，如何積極主動(dòng)地為客戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，是軟件企業(yè)的根本。

本平臺(tái)項(xiàng)目不是傳統(tǒng)意義上的賣產(chǎn)品、賣系統(tǒng)、賣軟件，而是在計(jì)算機(jī)軟件供應(yīng)商和電站資深專業(yè)技術(shù)人員共同努力下，提供精深的水電專業(yè)運(yùn)營(yíng)、管理、服務(wù)平臺(tái)，是基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，是一種永續(xù)發(fā)展、永續(xù)完善和永續(xù)服務(wù)的商務(wù)模式。

4結(jié)論

中國(guó)水電經(jīng)過改革開放30多年的建設(shè)發(fā)展，特別是2005-2007年的井噴式建設(shè)，目前水電廠開發(fā)建設(shè)已經(jīng)進(jìn)人飽和期，根據(jù)水電行業(yè)現(xiàn)狀和西方成熟水電的發(fā)展規(guī)律，中國(guó)水電已進(jìn)人運(yùn)維時(shí)代。下一步面臨的是設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)與技術(shù)提升的需求。

自動(dòng)化系統(tǒng)的目標(biāo)是使電站更“強(qiáng)壯"，而信息化系統(tǒng)的目標(biāo)是使電站更“智慧"。

我們的目標(biāo)是推動(dòng)水電產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的開放共享，構(gòu)建面向領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)開放平臺(tái)，通過大數(shù)據(jù)激發(fā)平臺(tái)參與者的創(chuàng)造性，讓注冊(cè)會(huì)員和注冊(cè)專家的智慧在保證數(shù)據(jù)安全和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的前提下，自主推動(dòng)平臺(tái)的永續(xù)發(fā)展，提升行業(yè)運(yùn)行效率。

原標(biāo)題:水力發(fā)電行業(yè)全產(chǎn)業(yè)信息鏈整合平臺(tái) | 水電站與物聯(lián)網(wǎng)

責(zé)任編輯：lixin

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