打开一切科学的钥匙都毫无异议的是问号，我们大部分的伟大发现都应当归功于如何？而生活的智慧大概就在于逢事都问个为什么？

　　——巴尔扎克

　　1.概念

　　智慧电厂就是在数字化电厂的基础上进行信息化和智能化融合，利用物联网、工业互联网、大数据、人工智能、工业机器人、虚拟现实等高新技术加强信息管理和服务、清楚地掌握生产流程、提高生产过程的可控性、减少人工干预、及时正确地采集生产过程数据从而科学地制定生产计划、构建高效节能、绿色环保、环境舒适的人性化工厂，最终达到降本增效提高生产力的目的，是数字化、信息化、智能化的科学高效的新型电厂。

　　2.发展历程
 

　　从当前的数字化电厂阶段再到智能电厂以及未来我们的智慧电厂目标，其实现过程并非一朝一夕，需要技术和硬件的不断迭代更新，也需要人的认知以及配套环境的不断升级。但无论如何，这条发展主线是大家所认同也是大家共同追求的目标，当前主流观点认为我们仍处于数字化电厂阶段，下一阶段是智能电厂，最终目标是智慧电厂。

　　数字化电厂阶段：我们需要完成的是基础数据的积累，属于电厂的“数据储备”阶段，我们通过基建期的数字化移交积累原始数据，再与电厂DCS、SIS、ERP以及MIS等系统的集成，可以打造一个数据之间存在清晰逻辑关系的庞大数据池。在这个阶段，我们更重要的是要做好基建期的数字化移交工作，以保证后期运行期的数据还原并可追溯。

　　智能电厂阶段：我们需要完成的是对电厂设备的智能控制，属于电厂的“数据控制”阶段，当我们有了足够的数据并且将数据与电厂实体对象进行了关联之后，我们便可以通过收集到的数据经过系统分析自动判断是否需要对某个诸如开关等设备进行启停等操作，这个阶段我们更重要的是做好数据分析判断与物联网的搭设。

　　智慧电厂阶段：是我们数字化电厂的终极目标，当电厂积累了足够的数据，以及具备大量的分析判断算法积累，这个阶段人工智能技术的自我学习能力起到了关键的作用，通过人工智能技术将大幅度提高计算机分析效率，可以更快、更准的做出判断并响应。

　　❖数字化电厂

　　要实现智慧电厂的终极目标，数字化电厂建设是根基。简单来说就是物理电厂的数字化孪生电厂。通过现代数字化技术将物理电厂的几乎每一个对象进行数字化描述，描述可以分为三个维度，分别是三维模型、静态数据、运行状态。

　　1.国外数字化流程工厂现状

　　国外（主要指美国）无论是火电、核电还是石油化工领域，其数字化程度均相对较高，数据在运维阶段应用较为充分，但是由于新建工程较少，后期在工业互联网应用方面不占优势。

　　2.国内数字化流程工厂现状

　　国内流程工厂领域，相对国外数字化程度有一定差距，大部分处在传统数字化阶段（传统现场总线技术路线），孪生数据之间并未充分互联互通。其中核电是相对数字化程度较高的领域，数字化集成相对较高；石油石化最早进行数字化设计；火电领域起步相对较晚，数字化程度并不高，并且数字化系统相对分散。总体来讲，在数字化建设领域均需要进一步提升。

　　❖数字化孪生工厂建设痛点

　　在流程工厂领域，由于工程体量庞大，涉及机构复杂，牵涉技术繁多等因素，导致在进行数字化电厂建设过程中遇到诸多困难，（这里只从数据层面进行分析）痛点主要体现在数据孤岛和信息传递丢失两方面。

　　1.数据孤岛

　　1）设计软件不兼容

　　在设计阶段，不同的设计院使用的设计软件系列都有会有差异，有的设计院喜欢用AVEVA系列，有的设计院喜欢用鹰图系列，甚至还有的喜欢用欧特克系列。而这些不同的设计软件之间并不兼容，比如我们不能用PDMS软件打开PDS模型，但往往我们可能同一个工厂三维设计时使用的软件既有PDMS、也有CATIA，甚至还有Revit等等。刚才所说的三维设计软件品类只是此类软件种类的冰山一角，这些不同软件产生的海量数据格式之间互不兼容导致众多数据孤岛的存在。

　　b、三方数据不共享

　　流程工厂的协同三方（设计、采购施工、运维）由于使用的功能性软件各不相同，设计院使用的是设计软件，工程公司常用的是工程管理软件，运维单位常用的是运维系统软件，而这些不同功能性软件之间的数据并不能共享，目前的三方协作状态可能大多通过PDF、Excel、Word等图文图档格式，这类文件多数情况下并非结构化数据，难以被利用。

　　C、三方协同不实时在线

　　由于三方使用的功能性软件定位不一致，所以不同功能软件之间的通信是被孤立的，比如工程建设阶段的管理软件数据信息无法加载到设计院提供的三维模型，而设计院提供的三维模型里面的设计信息工程管理软件也无法识别，以核电工程为例，可能设计院三维设计软件生产的材料报表以纸质形式报送给工程公司，而工程公司需要手动将材料清单中非结构化数据手动转换为结构化数据，即便手动转换完成，也无法保障数据的实时有效性，因为中间的数据流转环节非实时在线，而是线下流转。

　　2.信息数据丢失

　　数字化移交形式导致数据丢失/失真

　　由于组织架构或者关于商业方面（如合同约定）的原因，往往移交的内容是非结构化的数据，通常附件是扫描件的形式，这类数据只能作为存档格式，不能转化为数据，由此必然会导致数字化的数据部分丢失，当然，如果投入人力进行转化，也将难以避免数据的丢失或者失真，就算是能够人工恢复，也会需要投入不少人力，而且还不是动态实时数据，这种单向断层式的数据传输方式，会导致数据恢复或还原的各项成本增加，数据的价值不能充分利用。通过一体化平台可以很大程度上打通这类通道并且是双向传输，提高数据价值，减少数据浪费。

　　❖东江项目技术创新

　　数据是基础，安全是关键

　　惠州项目在传统的三区信息安全体系之上守正创新，形成以一区二区处理实时数据优化生产控制，三区处理历史数据服务管理提升数据附加值，同时在一区生产控制区域设置专用数据接口柜，利用传统信号向生产大区回传价值信息，形成一套实时性强、安全性高的ICS（智慧控制系统）方案。有效杜绝了信息孤岛和生产数据单向流通的限制，打通一二三区的数据隔阂。系统建成后有望成为集团内首套应用国产ICS的综合能源站。

　　惠州公司本周积极推进智慧电厂项目，与联通5G洽谈智慧电厂项目，可实现物联网管理、厂区监控、机器人巡检、大数据算法升级、云平台网络安全等功能应用

　　❖东江项目五大功能模块

　　1.一体化智慧平台

　　具备大数据接入、处理、分析能力，可高并发高速率分级完成三维模型加载，具备冗余可靠性配置及不间断电支持。

　　含一区实时数据处理平台及三区数据分析平台，与华电集团UM账户统一，与华电已有平台实现数据互联。

　　1）智慧终端应用(APP)

　　结合华电集团已有的VPN开发，APP自有VPN及认证接入功能，可实时接入公司智慧平台

　　2）全厂网络覆盖

　　采用5G技术，构建厂内5G基站，服务于厂内局域网、机器人巡检、人员定位等，做到全厂无线网络无缝覆盖，并充分考虑多因素认证等网络安全要求

　　3）智能IO终端箱

　　预留智能IO终端模块接口，含无线、数模IO、光口、网口等数据接入点；并支持串口、等常用通讯协议，220V-24V-5V电源节点预留，为安防监控、机器人无线数据、人员定位提供支持。

　　4）人员定位系统

　　采用5G技术与全厂无线网结合，拓展定位系统应用场景，如考勤、轨迹分析、巡检机器人定位、智能巡检、访客外协人员管理、两票系统的电子围栏、人员进出权限、身份识别联动门禁、摄像头联动、与一卡通结合

　　5）智慧中心展示

　　包含拼接大屏建设，位于行政办公楼内，面积暂定150m²

　　2.智慧安全

　　1）网络安全

　　网络安全配置满足等保测评2.0相关要求，通过集团VPN登陆，由集团VPN接入智慧系统。

　　2）智慧安防系统

　　包括基建智慧安防（智慧工地）+生产智慧安防；

　　智能电厂完成智慧安防系统一体化平台的软硬间建设，各子模块门禁、视频、联动等设备采购放入对应采购包，考虑系统接口和兼容性；

　　功能包括调压站等防爆区域进入指导系统，关键部位的远程视频连线值长台确认系统等；图像识别服务器、预约系统、门口道闸、人脸及指纹消费机、无感人脸识别考勤机、巡更无人机、智慧停车指引等。

　　3.智慧基建

　　1）数字孪生平台（含BIM）

　　实现电厂、热网、外部接入送出设备的建模，三维模型可在线进行编辑修改，同时对接视频监控智能识别（安全帽识别、火焰识别、吸烟识别、区域入侵识别等）、档案系统、实时数据、智慧运行系统、智能巡检系统、人员定位系统、两票系统、缺陷管理系统、物资管理系统、消防系统、工艺仿真、控制系统仿真等，实现各系统数据互联，集中分析展示，快速辅助决策的功能。具有设备拆装培训、电缆信息管理、焊缝信息管理、设备台账管理、地下管网管理等功能。

　　包括智能仿真系统

　　2）项目工程管理系统

　　包含监理、设计、施工、业主、制造商、监造、技经等多角色权限系统，对基建工程及项目后期大小修管理、技改等项目进行进度控制和质量管理，在与档案系统充分对接融合的同时，结合施工周报、监造月报、无人机拍摄、专业人员照片等信息完善工程进度。同时包括各单位联系人、联系方式、传真记录、厂家资料、图纸到厂情况、设备到货情况、资金管理、投资分析、合同管理、工程进度模拟、主设备生产进度、设备建造情况

　　3）智能仓储

　　利用物联网技术、移动互联技术、智能数据处理软件等领先且成熟的技术完成仓库数据化的建立，实现少人高效的仓库管理目标；覆盖从采购计划、采购申请、验收入库、申领发放、移库、变动、退库、借用、清查、盘点、报废、等各个业务环节，并对业务环节产生的数据信息进行分析利用，通过物资使用量分析相关机组、系统、设备的健康度及运行状态，通过物资使用人分析相关班级及部门人员的工作效率搭建了智能全面的数字化物资管理体系。

　　用于基建期大量物资到货的货物定位、清点、统计分析功能，链接合同文件供货清单及施工进度管控功能实现物资的催交提示。机组投产后通过缺陷分析平台与智慧仓储系统互通，实时判断备品情况，如备品不足自动生成备品采购清单进行采购流程审签程序，确保缺陷不因备品确实延期解决。为提高消缺及时率

　　4）VR系统

　　结合仿真系统、数字孪生系统实现沉浸式培训功能；基建期建设，永临结合考虑

　　5）AR系统

　　AR结合数字孪生三维模型，可展现包含材质、管径、流向、压力、电压、数量、强度等设计信息，及时发现现场施工过程中的碰撞及与设计图不符等问题，并可在项目初期直观展现电厂细节。后期AR眼镜及相关设备可用于智能巡检系统，避免设备在工程投产后浪费。

　　4.智慧运维

　　1）智能监盘

　　多维状态评估

　　智慧报警

　　定期工作提醒

　　异常识别与处理

　　2）智能故障诊断系统

　　大型转动机械故障诊断系统；设备健康度打分；

　　智能检修平台

　　机组寿命管理系统

　　机组跳闸首出故障分析系统，可通过首出信息定位软硬件故障点，检查故障点附近人员、操作、工作票情况，自动生成故障分析报告。

　　3）智能巡检系统

　　结合点检仪及AR眼镜，机器人巡检、人员定位等融合，构建智能巡检系统；可显示设备厂家、联系方式、备品备件、运行小时、温压流、说明书、二维机械结构图纸、电路图、合同、技术协议、检修记录、电子检修规程运行规程等数据

　　4）控制优化系统

　　控制参数寻优、主汽温优化控制、脱硝优化控制、冷端智能优化控制、燃气轮机一次调频同源优化控制、机组智能自启停控制（APS）、控制回路优化、自动投入率评价、机组启机联锁试验系统。

　　5）智慧热网

　　1、通过固定距离安装温度、压力测点，通过监测温度、压力形成的损失梯度，判断当管道出现泄露等异常触发斜率报警，做到及时处置。

　　2、在管道增加振动测点，监视供热水机情况，并在疏水口处增加温度测点，实现远程疏水监测。

　　3、利用5G技术实现图像远传及监视控制功能。

　　5.智慧管理

　　1）智慧管理中心    

　　含智能会议记录系统、工作计划管理系统（可导入导出word、excel格式计划，并支持图片、视频、文字等文本形式反馈，留下各阶段工作痕迹，用以辅助决策）做到会议事项有计划，有落实，有进度，有反馈。有效避免了以往事项只有结果，不便跟踪，汇报排队的状况。 

　　2）部室在线系统    

　　每个部室配置一台65寸以上显示器，用以发布通知、现场数据推送、里程碑等计划节点发布、异常报警推送、部门计划完成情况、指标对标、考勤情况及奖惩情况等。实现信息透明，人人担责。并支持在线修改。

　　3）技术监督系统

　　每日、每周、每月自动根据运行工作台账、缺陷情况、两票情况和机组启停、数据异常、能耗指标、经营指标生成日、周、月报，形成技术监督指标数据。

　　4）机组性能分析系统

　　进行机组性能实时计算、锅炉性能、汽轮机性能、燃机性能、主辅设备性能、机组耗差分析、机组性能偏差分析、机组性能异常预警及优化指导。水平衡、热平衡、电平衡计算

　　5）集团上网竞价决策系统接入、订餐系统等

　　根据集团公司要求，提供所需交互数据，实现本项目的上网竞价决策功能    

　　APP增加订餐页面，食堂显示订餐人数及菜品计划、厨房视频、今日菜价等信息。    

　　目前，智慧电厂定义与内涵还没有统一的标准，常见某个电厂应用数字技术做了某个功能模块，便称之为“智慧电厂”。例如，有的发电集团将现场总线和大数据平台作为智慧电厂的标志。其实，现场总线仅仅是解决设备互联和传输的问题，便于扩大数据采集范围，现场总线与前端执行机构主要还是数据采集与执行，并没有实现智慧化的生产控制，也没有产生实际的效益。所谓智慧电厂的发电生产效率、成本和方式，与此前并无明显差别。因此，对于发电集团数字经济的创新实施来说，虽然智慧电厂建设已经推进几年，但应还有一个较长的建设阶段，目前还是处在初级阶段，需要继续坚持不懈地努力，不能掉以轻心。

　　习总书记曾讲到“士不可以不弘毅，任重而道远”。发电集团应清醒认识和准确正确把握智慧电厂可能长期处于初级阶段这个分析，并作为谋划发展和推进实施的依据。智慧电厂要实现从量变到质变的过程，需要技术、硬件和业务模式的不断持续改进和迭代升级，更需要我们的共同努力。

第三届发电设备智能运维技术大会暨第二届发电人工智能及数字化转型技术交流会