国能大渡河流域水电开发有限公司龚嘴水力发电总厂 严戴志 熊 飞

关键字：一体化数据平台，智慧企业，电站基础应用

1 引言

厂站级一体化管控平台作为智慧电厂建设的基础配套应用设施，建设及应用的好坏，在一定程度上将直接影响电站后续功能应用落地，进而影响总厂在智慧企业征程上的推进步伐。此次电站一体化平台的建设路线，充分参考借鉴了业内其他优秀单位的平台建设思路，结合本厂生产实际，形成了一套涵盖总体技术架构、关键原则、硬件建设、功能开发设计的成套方案，该方案以数字化、信息化、标准化为基础，通过整合生产业务流程，优化管理模式，提高业务流转和处理效率，实现设备与人、设备与设备之间的友好互动，降低设备对人的依赖，实现水电站集中运行管理的全景数据、业务协同、智能决策，推动水电厂管理创新。

2 研究现状

现阶段，我国新建或经改造的水电站普遍实现了“无人值班、少人值守”的模式。具备国际先进水平的监控、保护和监测等自动化系统得到了广泛的应用[1]。随着大容量数据计算存储、高可靠性网络传输、低门槛数学模型操作等成熟软件技术在电力企业的发展应用，部分人工开展的数据统计分析、表单生成、信息推送等基础业务已然被逐步替代，传统电力企业也逐步向智慧企业迈进，对基层电力企业而言，运、维、检等各项业务的持续创新及自我净化，也成为推进智慧企业建设的必然趋势。

3 平台总体架构

3.1 技术构架

本平台整体技术架构采用分布式分层式的应用框架规划，不仅保障平台具有灵活性、开放性，同时契合工业化数据智能领域中探索式应用开发的真实特点，确保未来更多更丰富的应用接驳到平台中，形成具有迭代演进能力的工业大中台体系，并保护早期投资不浪费，建设不重复，存量系统不累赘。

3.2 设计原则

3.2.1 整体规划、分步实施

平台规划之初，充分前瞻考量上级单位的发展规划路线，综合现场电站的实际业务需求，按照资源共享和业务协同原则，统一设计各项功能应用。

3.2.2 统一标准、规范设计

在智能应用研制和实施过程中，遵循标准先行的原则，在此基础上形成系统功能规范。总体设计及相关子模块设计遵循统一的标准进行规范化设计，形成统一规范标准的设计和应用模式。

3.2.3 综合考虑、重点发力

立足现场实际情况，充分考虑生产管理和业务管理各个环节的应用需求，根据各个子系统或功能模块的业务特点和内在联系，同时划分各项应用的优先级，确保平台可瞄准真实业务痛点。

3.2.4 开放通用、实用合理

模块设计遵循接口统一、界面明晰的原则。降低各模块之间的耦合度，提高业务应用的聚合度，降低开发和工程实施的难度，在系统研制过程中，应注重实用性，做到实用、易用、好用。

3.3 平台搭建

平台的整体搭建分为基础硬件建设和功能应用两大部分。

3.3.1 基础硬件

基础硬件部分主要采用国内较为成熟的超融合技术，统筹考虑电站实际的数据发生量和总体经济投入，建设了辐射两站三地的数据资源池，实现平台集中化、运维精细化、平台高可靠、数据高安全的目的。

此前，现场电站的数据流转均采用服务器加存储设备的传统架构承载业务，该模式下，底层服务器存储设备性能未得到充分利用，而且运行维护人员多而分散，造成管理困难和设备、人员的浪费。同时，底层平台缺乏可靠的数据及业务保障机制，运维人员缺少对于底层硬件平台的集中管控和监控能力，一旦发生故障将会导致业务平台长时间停止运转和数据丢失。

通过超融合技术，将三地数据中心集中进行超融合改造之后，一方面可提高底层硬件平台的维护、监控能力，保障底层硬件平台精细化监控、集中化运维、高效排障；另一方面，可解决目前存在的业务可靠性和数据安全性不足的问题，通过超融合平台自带的高可用、备份、副本等机制保障一体化业务平台稳定运行。此外，通过对底层硬件进行超融合改造后，能够保障资源的高效利用、按需分配、灵活扩容，符合业界领先理念，能够满足公司长期的信息化建设对底层架构的高要求

当前，超融合数据中心共集成了9台高性能服务器，将计算、网络、安全和存储进行全面的融合，CPU 核数多达148个、内存达1152G、储存容量更高达128T，为后续的数据接入、数据治理、数据开发、智能应用系统部署提供了高性能数据平台。

图1

3.3.2 系统数据流转

系统的数据从流转形式上大体可分为站内数据和站外数据两部分，站内数据以监控系统数据为主要来源，通过分布在两站的采集服务器，集中汇聚到一体化平台中，按照一定的存储规则，实现实时数据调用和历史数据长期留存，其中站内数据属于典型的时间序列数据，具有发生频次高、严重依赖精准时间、数据测点庞大、信息量存储需求强烈等特点。站外数据以电量数据、水情数据为典型代表，通过外部接口非实时获取，数据具有采集的频次低、准确度要求不高等特点，因此站外数据不参与重要模型输入，功能主要在于数据基础展示。

3.3.3 功能应用设计

在平台的功能应用上，遵循“全面布局、精准实施”的设计思路，在设计之初全面考量电站内各项基础业务，为后续不同部门、不同员工的个性化需求提供繁殖土壤；同时，充分调研现场最亟待解决的痛点问题，在设备管理部分重点开展建设工作。

平台应用开发上，总体围绕“一体、三端、五中心、N+系统”开展具体工作，其中一体为厂站级一体化平台，三端为业务管理端（运营端、运维端、移动端），五中心为五大赋能中心，分别是模型管理中心、流程管理中心、表单管理中心、消息管理中心以及任务调度中心；N 大子系统为支撑电站运行的各大业务服务子系统，包括基础服务子系统、综合管理子系统、应急指挥子系统、智慧经营子系统、设备管理子系统、安全中心子系统等[2]。

4 重点功能介绍

平台自2020年10月试运行至今，其间开发维护人员持续推动平台的后续功能优化升级，当前在平台功能的全面推广应用上，总体呈现良性发展的趋势，特别是重点建设的智能设备板块，在减轻劳动强度、提高作业质量、强化现场管控上等诸多方面发挥出十分显著的功能优势。

下文简单介绍平台各板块几项使用频次最高的应用功能。

4.1 设备监视

以总厂生产大区的实时监控数据、公司内网电量水情数据为基础，对多维度的数据进行整合区分，方便总厂生产管理人员快速了解关键信息，实现一线设备生产数据的远端呈现；同时，该板块还打造了两站的系统监视图和厂用电监视图，可以实时掌握开关、刀闸的分断状态以及设备电压、电流等电气量信息。

4.2 设备报表

一体化平台通过获取的主辅设备的运行状态数据，结合设备的运行特性，分别建立各个设备或系统的分析模型，可实现机组主辅设备、主变冷却器、大坝溢流设备等设备状态数据的实施统计更新，同时借助可视化工具进行友好展示。

4.3 设备报告

基于设备报表的统计分析模型，结合电站实际报告业务需求，定制化报告专用格式，能实现对重要设备的动态参数进行筛选和处理后进行综合评价分析，并最终自动生成相应的报告，有效替代传统设备报告的人工统计和分析工作。

4.4 技术通知

该功能通过人工录入的方式，实现总厂生产管理部门下发的各类通知的集中汇总，并按照时间先后顺序进行排序，该板块提供关键字和通知编号搜索等多种方式，便于后期的追溯查询。

4.5 设备查询

以一体化平台数据库为基础，通过测点名称、测点编码等方式，分时段查询设备测点信息，支持多测点、多时段的组合查询方式，查询信息以折线图的方式呈现，便于设备的对比分析。

4.6 短信功能

以电量水情数据为基础，通过短信预置功能，完成短信的格式、参数等内容编辑，以定时任务的方式发送至相关人员的手机，实现重要电量信息、水情信息、值班信息的发送提醒。

4.7 工作督办

采用流程的工具，将年度工作目标、月度重点工作、月度综合工作、月度党群工作、生产计划管理等任务以独立项目的方式发送，并在预置提醒日期进行短信提醒，确保任务及时完成，同时将任务完成情况推送至对应部门，形成任务闭环。

5 平台的优劣对比

本项目在国内水电领域，已有部分单位同步开展了类似的平台研究及建设，对比同类其他平台类产品，龚电一体化平台进行了守正创新，主要有以下几点优化：

一是平台在建设之初，在网络架构、数据存储、资源共享等方面，充分适配龚电总厂一厂两站式的管理模式，于2020年完成了沙湾数据中心的建设，采用超融合技术，实现网络、管理、存储等资源的共享。

二是在工业化网络安全防护的基础上，实现生产数据从生产大区到办公网络环境的实时迁移，为铜站“无人电站”模型下的数据分析、生产管理等业务提供更大可能，自2020年验收投运至今，厂长驾驶舱、设备分析报告及报表、工作票管理、工作督办、标准化制度等平台应用得到越来越多员工的支持和认可，逐渐凸显厂站级数据平台的功能优势。

三是平台持续开展基础设备升级，不断优化沙湾数据中心的数据存储策略，实现两站生产数据至少10年的数据存储要求，增加生产现场数据备份服务器及断点续传功能，同时对重要生产数据采用灾备存储方式，有效避免极端条件下的数据丢失，确保数据资产安全有效。

四是平台具备模型搭建、资源共享存储、数据分析治理等多种功能及工具，已结合职工提出的检修资料包录入、生产通知管理等多种“金点子”提案进行功能迭代与优化，有效促进职工利用该平台开展自我创新和提升。

五是龚电一体化平台开发的手机APP 端，已嵌入大渡河公司移动平台APP 业务模块中，在确保数据安全的基础上，实现移动式办公、数据查询等功能，充分发挥“一体三端”构架优势，有效提高知识利用率，更方便多样化的人群使用需求。

6 后续优化方向

持续开展数据治理，强化专家分析模型建设，利用设备诊断分析、状态监测等手段，做好设备趋势分析管理。

一是坚持数据治理，深化数据应用。以一体化平台为发力点，持续开展“两站三地”的数据治理工作，不断优化数据传输的实时性与准确性，健全数据更新迭代的运行机制，为设备诊断分析、状态监测提供稳定、有效的数据源。

二是坚持数据分析，强化模型驱动。围绕一体化前期设备报表报告数据，以模型中心为载体，聚焦生产模型，逐步完善设备趋势分析结论，促进两站设备趋势分析手段多元化、智能化。

持续推进数字化电站建设，通过平台实现智能报警、智能处理以及故障的自恢复。

一是完善设备监视监测手段，实现设备数字化转型。针对现场部分无法实现状态监测、故障诊断的设备，结合检修技改逐步完善设备监视监测功能。

二是分阶段分系统开展各类设备诊断状态分析系统的建立。结合现场设备检修技改进程，逐步将人员事后发现处理转变为系统智能报警。

三是根据现有有效数据，逐步开展针对性分析建模。通过建立各种针对性专家分析模型（如油量综合分析模型、泵类运行综合分析模型、设备异常快速判断分析模型等），逐步实现故障的智能分析报警，并在后期考虑将相关模型判断结果与应急处置相结合，同步推送处理意见和建议。

建设好应急指挥平台和应急指挥队伍，以实现应急处置来适应全新管理模式。

一是多维数据的互通互联。应急处置需要综合判断大量的信息，如监控告警信息、在线监测系统数据、工业电视画面、火灾报警信息等，利用不同来源的数据相互比对，确认真实有效的信息，为应急处置做出正确判断提供支撑。所以，需要建立位于Ⅲ区的信息管理平台（一体化平台），打通各子系统数据壁垒，实现多维数据的互联互通。

二是建立专家辅助决策模型。对应急处置预案、现场处置方案进行模块化分解，形成专家处置意见，与监控告警信息进行有效关联，在事故发生的第一时间推送专家处置意见，辅助应急指挥人员进行应急处置。

7 结语

本文基于一体化平台建设项目，设计开发了一套涵盖平台技术架构、基础硬件搭建以及功能开发等内容的成套建设方案，并在实际应用中取得良好效果，同时该平台在基础数据治理、数据存储及输出、数据建模分析等多环节开展了一定研究，在数据资产转化上取得初步成效，具有一定推广应用价值。