CN104616124B - 一种火力发电厂安全经济运行状态的实时发布方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种火力发电厂安全经济运行状态的实时发布方法及系统，包括建立SIS、MIS、视频监控系统与3D‑GIS之间的实时通讯协议；利用3D‑GIS技术，建立反映火电厂生产区域实景的三维模型，将三维模型和真实生产环境中的设备和热力管道、阀门等相对应；将3D‑GIS建立的三维模型作为运行监控展示的基础，SIS、3D‑GIS、视频监控系统推送的数据、视频画面、专家知识库等经GIS服务器处理后，整合到三维模型对应位置，并提供该定位点设备或系统的安全经济运行状态及故障解决策略。本发明全面覆盖机组安全经济运行状态监控需要及提出故障解决策略，可大大降低因人为因素忽略数据异常而导致的重大事故发生，有效提高火电厂安全经济运行及管理水平。

Description

一种火力发电厂安全经济运行状态的实时发布方法及系统

技术领域

本发明涉及火电厂安全经济运行监控技术领域，具体涉及一种基于三维模型的火力发电厂安全经济运行状态的实时发布方法及系统。

背景技术

数字化技术在提升电厂信息化管理中的地位越来越突出，因而3D-GIS、厂级信息监控系统SIS、信息管理系统MIS和视频监控系统等智能化产品也越来越受到火电厂运行操作人员和决策者的青睐。

目前，电厂引入的三维图形平台可视化GIS管理对象为三维实物，可以更真实、直观地处理越来越复杂的三维数据。现有的三维图形平台可视化系统3D-GIS在火力发电厂发挥的主要功能则是：为电厂管理、基建、维修、扩建和决策提供地上地下信息；生成三维漫游电影，用于电厂的企业形象对外宣传。3D-GIS在火力发电厂的应用潜力尚有很大一部分未被挖掘出来。利用3D-GIS建立的三维模型具有高精度、更直观的明显优势，可将电厂分散的各类信息和数据与三维模型进行联接展示，必将减轻运行和检修获取信息时的工作量，提高工作效率。

中国专利以CN2014100232051公开了“一种基于三维可视化展示的火电厂监测方法”，它是先建立火电厂的三维模型，将火电厂的三维模型与火电厂的生产信息系统、实时监控系统和实时视频监控系统进行联接，以获取目标设备的视频画面、设备信息、实时数据和历史数据。但是存在以下不足：只能机械地监控实时数据历史数据，缺少性能计算与分析、耗差分析、主机和主要辅机故障诊断、设备剩余寿命计算与分析、运行优化及操作指导等模块；无法评估机组级、电厂级经济性运行情况；不能监控数据异常或运行故障等信息，更无法达到安全性运行状态监控；异常或故障发生时，不能快速及时的将信息发布出去，不能及时给出运行检修操作建议，功能单一。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明目的是提供一种火力发电厂安全经济运行状态的实时发布方法，不但能实时监控火力发电厂各设备的工作状态，还能实现性能计算与分析、耗差分析；并进行评估机组级、电厂级经济性运行情况；监控数据异常或运行故障等信息，达到安全性运行状态监控；异常或故障发生时，快速及时的将信息发布出去，及时给出运行检修操作建议，实现多功能的目的。

本发明还提供火力发电厂安全经济运行状态的实时发布系统。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种火力发电厂安全经济运行状态的实时发布方法，其特征在于：

建立厂级信息监控系统SIS、信息管理系统MIS、视频监控系统与三维图形平台可视化系统3D-GIS之间的实时通讯协议；利用三维图形平台可视化系统3D-GIS技术，建立反映火电厂生产区域实景的三维模型，将三维模型和真实生产环境中的设备和热力管道、阀门等相对应；将三维图形平台可视化系统3D-GIS建立的三维模型作为运行监控展示的基础，厂级信息监控系统SIS、三维图形平台可视化系统3D- GIS、视频监控系统推送的数据、视频画面等经GIS服务器处理后，整合到三维模型对应位置；

视频监控安装点、主要生产数据监控点、设备及系统安全运行状态、经济性指标、剩余寿命预测指标、设备及系统故障信息及解决措施在GIS三维模型对位置处标注显示。

进一步，本发明还提供实现上述火力发电厂安全经济运行状态的实时发布系统，其特征在于，包括厂级信息监控系统SIS、信息管理系统MIS、视频监控系统、专家知识库以及根据火电厂实际设备、管道和阀门建立的火电厂三维模拟系统五个子系统；所述五个子系统对应的五个模块服务器通过应用层通讯网络数据线进行联接，处理完成的数据信息依次通过系统服务器、WEB服务器、交换机、防火墙和Internet传送至客户端，进行展现；

所述系统服务器与五个子系统服务器相分离，任意功能模块发生故障均不影响整个系统其他模块的工作，以提高系统可靠性；本发明客户端不能直接访问五个子系统数据库，减少了客户机对数据库服务器进行直接攻击的可能性，提高数据库系统的安全性。

所述厂级信息监控系统SIS设置厂级-机组实时信息管理模块，获取前端数据采集系统DCS传来的生产现场实时/历史数据，推送至GIS处理器，与三维模型进行整合。三维画面上重要生产监控点数值实时更新，根据该点状态显示不同颜色，指示正常、损坏、报警等。同时生产数据被送至SIS系统核心计算功能模块，对当前运行状况下机组性能计算、设备寿命损耗计算、运行状态分析、耗差分析，计算及分析结果经过GIS处理器进行整合格式转换，经过系统服务器等设备，最终在三维运行监控画面中实时发布呈现。

所述厂级信息监控系统SIS系统设置核心计算模块，对机组运行过程中涉及的重要安全经济指标进行实时监控，结合机组参数设计数据、实验结果以及电厂运行规程，将主要的参数（可控和不可控参数）在不同的区间的指导操作进行匹配；

所述厂级信息监控系统SIS还包含一套科学开放式的算法模型知识库和操作指导专家知识库：算法模型知识库存储了大量的计算模型、优化模型以及各种设备故障的逻辑推理模型，如各种性能计算方法和模型、锅炉清洁模型、循环水泵优化模型等；专家知识库记录了各种特定现场条件下，如特定负荷、各种工况条件下，可控参数出现异常时的工况，并为在该条件下的操作提出指导意见；同时，还可在已有知识库的基础上，加以动态增加、完善，形成更符合电厂现场条件和工况环境的专家知识体系，为耗差分析、主辅机故障诊断、操作指导和运行优化提供有效指导。

当参数在正常范围内时，反应机组的安全性和经济性参数被直接送至GIS处理器，整合处理之后发布在三维模型界面显示；当参数偏离设定的正常范围时，连动触发搜索引擎在操作指导专家知识库中进行比对、查找解决办法与措施，运行操作指导将与偏离正常范围的参数一起被送至GIS处理器，与三维模型对应点进行信息整合后推送至客户端，完成运行状态的实时发布。

生产数据及电厂经济安全性指标参数将会被送至专家知识库进行比对，若参数在正常范围内，直接被推送至GIS处理器，若数据偏离正常范围，信息管理系统MIS系统及厂级信息监控系统SIS系统运行指导模块将会搜索匹配运行检修办法，将运行操作指导意见、参数、故障发生位置等信息共同发布于三维界面用以指导运行检修。

可从视频监控系统调取生产现场的实时监控画面，协助运行检修计划的制定，或调取查看历史监控画面，为追究事故发生原因及责任提供支持。

所述厂级信息监控系统SIS承担电厂运行过程中主要经济性安全性指标计算及优化运行信息实时发布的功能；信息管理系统MIS系统及视频监控系统则是辅助加强功能，与厂级信息监控系统SIS系统进行补充，实现生产运行监控、故障信息诊断、优化运行指导等信息实时发布；

其中，信息管理系统MIS系统实现：机组主辅设备的运行性能、状态存储；运营数据的多维分析与查询；设备进行运行指导、调优和故障诊断；调度资源、协调全厂运行的管理等功能；视频监控系统可实现，调取生产现场实时/历史监控画面，指导运行检修的功能；共同指导火电厂安全经济运行。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

①本发明全面覆盖机组安全经济运行状态监控需要及提出故障解决策略，通过运行状态发布平台融合三维图形平台可视化系统3D-GIS、智能高清视频监控、电厂运行管理系统MIS，厂级信息监控系统SIS。厂级信息监控系统SIS、电厂运行管理系统MIS、专家知识库均是由多个功能模块组成，全面覆盖机组安全经济运行状态监控需要。而非单一的存储设备信息、查看实时数据和历史数据。大大降低因人为因素忽略数据异常而导致的重大事故发生，有效提高火电厂安全经济运行及管理水平。

②厂级信息监控系统SIS核心计算模块能够完成：性能计算、耗差分析、设备剩余寿命预测等一系列反应运行经济性安全性的指标计算。当安全性经济性降低时，将触发运行操作指导模块在知识库内搜索运行指导意见，并将计算所得指标与运行意见实时发布于三维界面指导优调。

③厂级信息监控系统SIS和电厂运行管理系统MIS系统对运行参数偏离、主辅机故障等情况进行监控：当出现异常时，搜索引擎将会被连动触发，在专家知识库内进行案例比对、运行操作建议索引；迅速将生产运行参数、故障位置和操作建议推送至三维图形平台可视化系统3D-GIS处理器，进行整合后推送至三维模型运行界面，自动在GIS三维模型对应位置弹出并发出警告信息，同时发布解决措施。

④拥有算法模型知识库和操作指导专家知识库，为性能计算、故障信息分析及运行操作指导提供强大后方支持，可对专家知识库进行增加、删除、修改等操作，使它更符合电厂实际情况。

附图说明

图1-本发明发布方法步骤流程图。

图2-本发明运行状态发布流程图。

图3-本发明发布系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1和图2，一种基于三维模型的火力发电厂安全经济运行状态实时发布方法，包括如下步骤：根据火电厂设备及热力系统的实际扫描数据及电厂设计图，建立反映火电厂实景的三维模型，将三维模型和真实生产环境中的设备和热力管道、阀门等相对应。建立厂级信息监控系统SIS、信息管理系统MIS、视频监控系统、专家知识库和三维图形平台可视化系统3D-GIS系统之间的通讯协议，实现三维图形平台可视化系统3D-GIS与厂级信息监控系统SIS、三维图形平台可视化系统3D-GIS与信息管理系统MIS、三维图形平台可视化系统3D-GIS与视频监控系统之间的双向通讯，实现火电厂生产运行信息之间的推送和调用。

将三维图形平台可视化系统3D-GIS建立的三维模型作为运行监控展示的基础，厂级信息监控系统SIS、三维图形平台可视化系统3D- GIS、视频监控系统推送的数据、视频画面等经GIS服务器处理后，整合到三维模型对应位置。

参见图3：一种基于三维模型的火力发电厂安全经济运行状态的实时发布系统，包括厂级信息监控系统SIS、信息管理系统MIS、视频监控系统、专家知识库以及根据火电厂实际设备、管道和阀门建立的火电厂三维模拟系统五个子系统；所述五个子系统对应的五个模块服务器通过应用层通讯网络数据线进行联接，处理完成的数据信息依次通过系统服务器、WEB服务器、交换机、防火墙和Internet传送至客户端，进行展现；

开发客户端并设系统处理器，用于存放、设置、展示三维模型及安全经济运行的相关信息。所述系统服务器与五个子系统服务器相分离，任意功能模块发生故障均不影响整个系统其他模块的工作，以提高系统可靠性；本发明客户端不能直接访问五个子系统数据库，减少了客户机对数据库服务器进行直接攻击的可能性，提高数据库系统的安全性。

厂级信息监控系统SIS设置厂级监控-机组实时信息管理模块，采集的电厂实时生产数据/历史生产数据，来自于最前端数据采集系统DCS，经厂级信息监控系统SIS服务器处理后推送至火电厂三维模型最终发布于客户端三维界面，标注于实际监测点对应的三维模型位置处，根据该点状态显示不同颜色，指示正常、损坏、报警等；其中实时生产数据与数据采集系统DCS采集到的数据保持同步更新三维画面上生产数据同步更新，将鼠标光标置于监测点位置时，即可弹出生产实时/历史数据、监测点位置、设备信息等。

厂级信息监控系统SIS设置有核心计算模块，并设置为之服务的算法模型知识库，存储有大量计算模型、优化模型以及各种设备故障的逻辑推理模型，用于计算经济性及安全性运行指标：厂级机组级性能、耗差、设备寿命损耗等，这些指标将被推送至三维图形平台可视化系统3D-GIS处理器与电厂的三维模型进行整合，再发布于客户端。

针对机组各种可控参数异常和设备故障，本发明建立旨在提供操作指导的开放式操作指导专家知识库。操作指导专家知识库内则存储有大量各种工况下参数异常及故障时的操作运行意见，用于判断运行状态并给出优化运行、故障处理的建议。联接的厂级信息监控系统SIS，采用各种检测、测量、监视、分析和判断方法，结合信息管理系统MIS存储的历史和当前信息，考虑环境的因素，对设备的运行状态进行评估监测，判别其是否处于正常、异常和故障状态，对状态进行显示和记录。

电厂经济安全性指标参数将会被送至专家知识库进行比对：当参数在正常范围内，将会给出优化运行的操作指导，然后被推送至GIS处理器整合到三维模型；若数据偏离正常范围，信息管理系统MIS系统及厂级信息监控系统SIS系统运行指导模块将会搜索匹配运行检修办法，将运行操作指导意见、参数值及故障发生位置等信息推送至可视化系统GIS处理器，与三维模型进行整合共同发布于三维界面用以指导运行检修。

本系统能够从视频监控系统获取生产现场的监控画面，从厂级信息监控系统SIS和信息管理系统MIS获取生产实时/历史数据、运行状态信息、故障信息、运行操作指导意见。这些信息先送至三维图形平台可视化系统3D-GIS应用服务器与三维模型进行整合和数据格式的转换，再通过应系统服务器、用层网络、WEB服务器、交换机、防火墙、Internet发布到电脑或移动设备客户端。

本发明突出特点在于：电厂生产运行数据实时于三维模型界面；正常运行时，可利用核心计算软件进行性能计算、耗差分析、剩余寿命计算分析等安全性经济性指标并给出优化运行办法，参数异常或故障出现时，系统在在专家知识库检索匹配相关运行解决办，并且三维模型上自动弹出报警提示、发生位置等信息，发布于客户端指导运行人员检修作业。本发明融合了三维图形平台可视化系统3D-GIS、信息管理系统MIS、厂级信息监控系统SIS和视频监控系统的优势，实时发布的方法使电厂生产运行查看更为直观、报警更及时、定位更为迅速、应急措施生成更快速。

本发明阐述的安全经济运行状态发布方法，可大大降低因人为因素忽略数据异常而导致的重大事故发生，必然能提高火电厂生产管理的信息化程度及运行检修工作效率。

需要补充的是，本实施方案中火电厂三维模型还可与电厂其他系统联接，如：智能巡检系统。当巡检工作时，可利用GIS定位功能拟定巡检路线，视频监控查看巡检进程；反馈回来的运行信息也可录入专家知识库，对SIS、MIS分析故障发生原因提供支持。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种火力发电厂安全经济运行状态的实时发布系统，其特征在于，包括厂级信息监控系统SIS、信息管理系统MIS、视频监控系统、专家知识库以及根据火电厂实际设备、管道和阀门建立的火电厂三维模拟系统五个子系统；所述五个子系统对应的五个模块服务器通过应用层通讯网络数据线进行联接，处理完成的数据信息依次通过系统服务器、WEB服务器、交换机、防火墙和Internet传送至客户端，进行展现；

所述系统服务器与五个子系统服务器相分离，任意功能模块发生故障均不影响整个系统其他模块的工作；

所述厂级信息监控系统SIS设置厂级-机组实时信息管理模块，获取前端数据采集系统DCS传来的生产现场实时/历史数据，推送至GIS处理器，与三维模型进行整合；三维画面上重要生产监控点数值实时更新，根据该点状态显示不同颜色，指示正常、损坏或报警；

同时生产数据被送至厂级信息监控系统SIS的核心计算功能模块，对当前运行状况下机组性能计算、设备寿命损耗计算、运行状态分析、耗差分析，计算及分析结果经过GIS处理器进行整合格式转换，经过系统服务器，最终在三维运行监控画面中实时发布呈现；

所述厂级信息监控系统SIS还包含算法模型知识库和操作指导专家知识库：算法模型知识库存储计算模型、优化模型以及各种设备故障的逻辑推理模型；专家知识库记录各种特定现场条件下，可控参数出现异常时的工况，并为在该条件下的操作提出指导意见；同时，还在已有知识库的基础上，加以动态增加、完善；

当参数在正常范围内时，反应机组的安全性和经济性参数被直接送至GIS处理器，整合处理之后发布在三维模型界面显示；当参数偏离设定的正常范围时，连动触发搜索引擎在操作指导专家知识库中进行比对、查找解决办法与措施，运行操作指导将与偏离正常范围的参数一起被送至GIS处理器，与三维模型对应点进行信息整合后推送至客户端，完成运行状态的实时发布；

生产数据及电厂经济安全性指标参数将会被送至专家知识库进行比对，若参数在正常范围内，直接被推送至GIS处理器，若数据偏离正常范围，信息管理系统MIS及厂级信息监控系统SIS运行指导模块将会搜索匹配运行检修办法，核心计算功能模块对机组运行过程中涉及的安全经济指标进行实时监控，结合机组参数设计数据、实验结果以及电厂运行规程，将参数与对应的指导意见进行匹配，将运行操作指导意见、参数、故障发生位置信息共同发布于三维界面用以指导运行检修；

所述厂级信息监控系统SIS承担电厂运行过程中主要经济性安全性指标计算及优化运行信息实时发布的功能；

信息管理系统MIS及视频监控系统则是辅助加强功能，与厂级信息监控系统SIS进行补充，实现生产运行监控、故障信息诊断、优化运行指导信息实时发布；

其中，信息管理系统MIS实现：机组主辅设备的运行性能、状态存储；运营数据的多维分析与查询；设备进行运行指导、调优和故障诊断；调度资源、协调全厂运行的管理功能；视频监控系统可实现，调取生产现场实时/历史监控画面，指导运行检修的功能；共同指导火电厂安全经济运行。

2.一种火力发电厂安全经济运行状态的实时发布方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的火力发电厂安全经济运行状态的实时发布系统，包括如下步骤：

建立厂级信息监控系统SIS、信息管理系统MIS、视频监控系统与三维图形平台可视化系统3D-GIS之间的实时通讯协议；利用三维图形平台可视化系统3D-GIS技术，建立反映火电厂生产区域实景的三维模型，将三维模型和真实生产环境中的设备和热力管道、阀门相对应；将三维图形平台可视化系统3D-GIS建立的三维模型作为运行监控展示的基础，厂级信息监控系统SIS、三维图形平台可视化系统3D-GIS、视频监控系统推送的数据、视频画面经GIS服务器处理后，整合到三维模型对应位置；

视频监控安装点、主要生产数据监控点、设备及系统安全运行状态、经济性指标、寿命预测指标在GIS三维模型对位置处随着鼠标移动自动弹出显示界面标注显示；安全、经济指标超标、设备及系统实时故障信息会及时自动在GIS三维模型对应位置弹出并发出警告信息，同时发布解决措施；

电厂经济安全性指标将会被送至专家知识库进行比对：当参数在正常范围内，将会给出优化运行的操作指导，然后被推送至GIS服务器整合到三维模型；若数据偏离正常范围，将会搜索匹配运行检修办法，将运行操作指导意见、参数值及故障发生位置信息推送至GIS服务器，与三维模型进行整合共同发布于三维界面用以指导运行检修。