基于物联网技术的电厂生产智能管理系统构想

1、基于物联网技术的电厂生产智能管理系统构想宋加夫 大庆油田电力集团摘 要：将物联网技术应用到数字化电厂建设中，运用传感器、智能终端等技术实时地采集电厂生产管理信息，通过无线和有线网络传输到服务器中，与现有的生产信息系统相融合，实现对电厂现场生产过程中运行巡检、设备、安全及文明生产的动态管理，有效地提高电厂管理效率和管理品质。关键词：物联网；电厂生产管理；智能终端“物联网”概念的问世，打破了电力行业自动化和生产管理系统的传统思维。在传统的生产信息管理系统中，计算机是用户与系统交换数据的唯一终端，因其功能单一，携带不便，不能满足生产管理现场化、实时化的需要。它无法实现人与现场设备和功能位置的互动，也

2、不能将生产指令通过这些系统进行实时传达与反馈。随着物联网技术的成熟，计算机软件技术水平的提升和智能终端的广泛应用，运用物联网技术采集生产数据和设备监测数据，与现场生产管理数据集成的电厂生产智能管理系统成为电厂信息化发展新方向。物联网技术为建立电厂生产智能管理系统，实现对电厂复杂环境下生产现场的人员和设备进行实时互动和协同管控，提供了新的思路和方法。1 电厂生产智能管理系统功能描述电厂生产智能管理系统是数字化电厂的重要组成部分，它既不能代替DCS、PLC等生产控制系统，也不应该包含财务、OA、ERP等大庆油田和电力集团统一实施的应用系统，它的侧重点应在现场设备的管理、巡视、检修及全生命周期的管理

3、，以及安全生产、文明生产等方面的生产智能管理。1.1 运行巡检管理。自动记录运行巡检人员的巡视路径、停留位置、停留时间；运行人员可用智能终端在生产现场查看运行异常的设备运行参数，调取异常设备的历史运行参数，对设备故障点进行录像、拍照、填写缺陷记录，查看设备检修进度，自动接收交班运行人员对设备的关注信息，并将关注的设备信息自动关联到班长日志，提高巡视信息的可读性、共享性和可扩充性。1.2 设备生命周期管理。检修人员可根据智能终端提示的设备缺陷信息，查询设备缺陷记录，办理工作票，在生产现场调取待检修设备生产厂家、产品型号、安装时间等信息，对故障部位拍照、录像，并记录故障原因存档。记录新安装配件的生

4、产厂家、产品型号、安装时间等信息存档，消除缺陷记录，提高对设备生命周期的管理。1.3 安全生产管理。自动记录检查人员的巡视路径、停留位置、停留时间；检查人员可以用智能终端拍照、录像、文字描述等方式记录设备安全隐患和操作人员的不安全行为；系统自动提示相关分厂管理人员查看与自己专业相关的安全隐患记录，上传处理意见、处理进度和处理结果；当有新的内容时，自动提示此记录的发起人和参与人查看相关信息。可查阅相关设备及责任人的历史操作记录。1.4 文明生产管理。自动记录检查人员的巡视路径、停留位置、停留时间，检查人员用智能终端拍照、录像、文字描述等方式记录影响文明生产的行为和设备状态；系统自动提示相关分厂管

5、理人员查看与自己专业相关的记录，上传处理意见、处理进度和处理结果；当有新的内容时，自动提示此记录的发起人和参与人查看相关信息。可查阅相关设备及责任人的历史操作记录。将物联网技术应用到数字化电厂建设中，可有效地扩充电厂生产管理数据采集范围，提升数据采集的品质，提高数据采集的效率，实现对电厂生产现场的动态管理，有效地提高生产管理效率和管理品质。2 基于物联网技术的电厂生产智能管理系统的体系架构物联网简称为IOT(Internet of Things)，是在“互联网”概念的基础上，将其用户端延伸和扩展到物品。它是指通过射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统（GPS）、激光扫描器等信息传感

6、设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，形成智能网络，物品间可自行进行信息交换和通讯，使用者通过电脑或智能终端，可实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是以感知为核心，实现物理世界和信息世界交融的综合信息系统，能极大地提升对物理世界的综合感知能力，实现智能化的决策和反馈控制，为人类社会提供智慧和集约的服务，可广泛应用于工业、环境、安监、电力、物流等各行各业和生活的各个方面。图1 物联网技术体系架构能够被纳入物联网的范围的“物”要具备以下条件：相应信息的接收器；数据传输通路；一定的存储功能；CPU；操作系统；专门的应用程序；数据发送器；遵循物联网的通信协议；在网络中有可被识别

7、的唯一编号。物联网的感知层包括识别技术、嵌入式系统技术等。识别技术主要实现物联网中物体标识与位置信息的识别；网络层包括各种无线、有线网关，接入网和核心网，主要实现感知层数据和控制信息的双向传递、路由和控制，互联网属于网络层的一种接入方式；应用层包括各种具体的物联网应用。通过对物联网的体系架构与原有的数字化电厂体系架构对比研究，我们看出：物联网的应用层与数字化电厂的数据层相对应，为组件层提供基础数据；物联网的网络层和感知层与数字化电厂的环境层相对应。把物联网技术引入到数字化电厂的建设中，在补充和完善数字化电厂的数据采集技术和网络应用技术的同时，丰富数字化电厂架构中环境层的建设内容，为建立智能实用

8、的电厂生产智能管理系统，进一步满足数字化电厂建设的需要，实现在电厂复杂的生产现场环境下人员和设备的实时互动和协同管控，提供了新的思路和方法。电厂的信息化建设也应该以完善后的数字化电厂架构为指导，不断提高电厂的生产智能管理。图3 完善后的数字化电厂架构3 基于物联网技术的电厂生产智能管理系统的关键技术物联网技术可在电厂的生产管理、运行维护、信息采集、安全监控等方面体现出巨大优势。电厂生产智能管理系统实现物流、信息流、业务流高度一体化，其核心之一是信息的无损采集、流畅传输、有序应用，而这正是物联网的技术特点和优势。物联网技术支持下的电力生产智能管理系统，在生产组织和流程方面将会发生明显的变化，具有

9、以下的特征：将设备管理、现场管理、生产管理、安全管理等综合信息全面数字化，将感知技术、传输技术、信息处理、智能计算、现代控制技术等与现代电力生产技术紧密结合，构成人与人、人与物、物与物相联的网络，动态详尽地描述电力生产与管理的全过程。电厂生产智能管理系统应用的物联网技术大致可以分为感知层、网络层和应用层三个层次。分别对应于物联网技术的三个特点，即全面感知、可靠传递和智能处理。3.1信息采集技术在智能管理系统中，信息感知与收集是基础环节，它属于系统的感知层。感知层又称为末端设备或传感节点，每一个传感节点都包含一个微处理器、通信芯片、各种类型的传感器，对周围物质属性、环境状态等各种静态和动态的信息

10、进行大规模、分布式的采集，同时通过通信模块或延伸网络将物理实体连接到上面的两层，通信模块一般采用光纤通信，或者是无线通信。3.1.1传感器技术传感器技术的定义是：“利用能感受规定被测量的敏感元件或转换元件，按照一定的规律，将人类无法直接获取或识别的信息转换成可识别的信息数据的技术”。传感器技术不仅能感受到被测量的信息，并且还能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、控制等要求，这也是实现物联网感知技术的首要环节。在物联网中，传感器用来对各种数据信息进行采集和简单的加工处理，并通过固有协议将数据信息传送给物联网终端处理。如通过RFID进行标签

11、号码的读取很容易的回传移动设备信息(如宏伟热电厂的煤车车号识别系统中的车号识别芯片)；通过GPS得到地面传感节点发射的物体位置信息（如手机）；通过图像感知器得到图片或图像（如宏伟热电厂的中心机房监控摄像机）；通过环境传感器取得环境温湿度（如宏伟热电厂的水质监测、空气质量监测等）；通过空气压力传感器可计算出高度等参数，这些都是传感技术在物联网中日应用。3.1.2 移动智能终端技术移动智能终端是指接入公众移动通信网络、具有操作系统、可由用户自行安装应用软件的移动通信终端产品。智能终端设备支持音频、视频、数据等方面的功能，如智能手机、PDA等。智能终端的功能特点： 具备无线接入互联网的能力，可通过W

12、i-Fi无线接入。 具有PDA的功能，多媒体应用，浏览网页，拍照录像。 具有开放性的操作系统，拥有独立的核心处理器（CPU）和内存，可以安装更多的应用程序，使智能终端的功能可以得到无限扩展。 人性化，可以根据个人需要扩展机器功能。 功能强大，扩展性能强，第三方软件支持多。3.2 信息传输技术信息传输技术属于智能管理系统中的网络层，主要负责实现感知层采集的信息传递、路由和控制，在硬件架构上，以企业网为主，以无线网为辅，保证网内设备通信的数据安全性、传输可靠性和实时性的要求。把工业无线技术应用于敷设电缆或接线非常困难的测点、分布分散区域、隔离和屏蔽区域、检修困难区域、移动或旋转设备、电缆易损坏和折

13、断场所及电缆桥架、卡件、机柜等备用容量用完改造的场合等等。实施无线技术是在现有有线的控制网络的基础上，进一步延伸测控的广度和深度，从而达到提高工厂安全水平、设备可靠水平、运行自动化水平及工作效率的目的。3.3 信息集成技术。信息集成技术主要由汇编、C#等语言开发的组件组成，它贯穿于数字化电厂架构设计中的数据层、组件层、服务层、集成层、用户层等各个层面。根据电厂业务流程，依据数字化电厂架构要求，完成业务组件层开发，从最小、不可分的业务元组件开始，逐级组合，形成独立功能的业务组件，供上级平台调用。加强Web Service应用，做好服务层发布。应用Web Service服务将组件层组件向上层应用发

14、布。将BPM组件进行集成，实现数据展示和分析的通用功能，为上层的解决方案提供技术支持，按照电厂业务开展过程，分步梳理每类业务的工作流程，基于BPM业务组件，以简洁直观的方式，为最终用户提供相应的业务处理能力。4 结语电厂生产智能管理系统，依托于物联网技术的基础设施和大量应用，通过相互的渗透和融合，有效地整合基础网络设施和电力系统基础设施，可以达到提高生产管理的智能化、信息化水平，提高设备运行的安全性、可靠性和使用效率的目的。电厂在实施智能管理系统的时，要依托现有的有线局域网，建立具有高可靠性，覆盖全厂重点设备、重点区域的工业无线网络。在关键设备贴上智能识别标签，生产运行、检修和管理人员用智能终

15、端与现场设备和智能管理系统实时互动，满足生产运行、检修、安全和文明生产管理业务的需要。电厂生产智能管理系统，融合了物联网技术的新型管理系统，智能管理系统的构建需要在现有系统的基础上，对软硬件相关设施进行较大程度的改进，所以智能管理系统的构建必然是需要经过一个比较艰辛的发展过程。但是我们也应该看到智能管理系统为生产管理人员带来的革命性的变化，因此，在构建智能管理系统的过程中，应该克服各种困难，积极探索新理论和新技术，并且将物联网技术与当前信息系统现状相结合，开发出适合电厂生产特点的智能管理系统。参考文献1 石践.工业无线技术（无线变送器）在电厂的应用场合探讨及在贵州盘县电厂的可靠性测试,过程自动化,2010,10:1662 王伟.初探基于物联网的输变电设备状态监测技术研究,