CN111474910A - 一种用于电站服务的生产运营集中控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及生产运营管理技术领域，公开了一种用于电站服务的生产运营集中控制系统，包括虚拟展示系统、中央指挥调度系统、物联网感知网络系统、多源数据采集网络系统、电厂监视系统、3D车间漫游系统以及故障预警系统。本申请在上述各个子系统的协同配合作用下，实现了电站管理的可视化和高效率，提高了电场设备的发电量，增大了生产效率，并最终能够带来巨大的经济效益。

Description

一种用于电站服务的生产运营集中控制系统

技术领域

本申请属于生产运营管理技术领域，具体涉及一种用于电站服务的生产运营集中控制系统。

背景技术

随着社会经济的快速发展，人们对能源的需求量越来越大，传统的不可再生能源日益减少，且造成的污染会对环境产生不可逆的负面影响。在当今强调安全、环保、可持续发展的背景下，人们迫切需要发展可再生资源。风力发电和核电因其清洁和环保的特性，而得到社会的广泛关注和大力发展，是目前能源技术中发展最快、开发规模最大和商业化前景最好的产业。

近年来风电场和核电场的规模不断扩大，设备的研发、设计与安装技术已经趋于成熟，但是却普遍面临着经营管理的压力，如何实现电场设备的有效维护和科学管理已经成为电场面临的难题，如风机的状态诊断、故障诊断及故障预测等。使用传统的运营方式已经不能满足风电场和核电场快速发展，随着风电和核电事业的蓬勃发展，维护的任务也愈发艰巨，若电场的运营管理不能满足风电和核电的有效管理，不具备使设备健康、稳定、高效运行的功能，不仅不能提高设备的发电量，反而还会降低生产效率，并最终带来巨大的经济损失。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题和不足，本申请提供了一种科学有效的用于电站服务的生产运营集中控制系统，旨在提高电场设备的发电量，从而增大生产效率，并最终带来巨大的经济效益。

本申请的发明目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于电站服务的生产运营集中控制系统，包括虚拟展示系统、中央指挥调度系统、物联网感知网络系统、多源数据采集网络系统、电厂监视系统、3D车间漫游系统和故障预警系统，其中：

所述虚拟展示系统用于接收操作数据并做出准确响应，并用于全国风电和核电GIS显示、风电核电运行状态汇总显示、风场区域三维显示、核电区域三维显示、核电区域重要设备显示、区域三维漫游显示以及监控视频的显示；

所述中央指挥调度系统构建综合生产指挥调度中心，用于接收信息数据，形成集中监控，并作出相应的智能调度；

所述物联网感知网络系统用于连接风电场和核电场中的各类设备以及传感器，并构建物联感知网络；

所述多源数据采集网络系统用于实时采集生产过程物流、关键装配工序、工具工装、产品质量、设备运行状态、库存数据和环境安防参数；

所述电厂监视系统用于可视化监控各类设备运行状态、工装、物料以及工作人员的作业状态；

所述3D车间漫游系统用于根据厂区三维扫描数据和设计图纸，采用UE4搭建还原高仿真三维场景，将厂区实时数据与对应三维场景的设备进行绑定，实现虚拟三维场景对真实数据的展示；

所述故障预警系统用于故障报警，并推送相应的故障处理方案，同时还用于故障处理反馈。

优选地，所述中央指挥调度系统包括数据库，数据库中对应的每个设备名称设置有模型ID，而在三维场景内所放置的每个设备模型也均有属于自己的模型ID，在启动程序并调用数据库时，首先将场景模型ID与配置文件上所设置的模型ID进行对比，当数据库中的模型ID与场景里的模型ID相同时，场景内的模型ID就得到数据库中当前模型的所有属性。

优选地，所述数据库内还包括有专家知识库，专家知识库中存储有风电场和核电场正常运行生产过程物流、关键装配工序、工具工装、产品质量、设备运行状态、库存数据以及环境安防参数信息，并可以根据风电场和核电场的故障信息，推送所述故障信息的若干解决方案。

优选地，所述多源数据采集网络系统实现数据采集的方法为：

风电和核电场中的每个功能设备，均包括监控模块、执行模块和通信模块；所述监控模块包括摄像头和若干传感器，用于实时采集并获取工厂生产环节、供应链配给环节、施工现场环节、交付运维环节的实施数据；所属执行模块负责驱动执行单位进行操作，为执行对象所操作的终端软件，执行对象通过执行部分进行启动、暂停、编辑所执行的任务，并记录任务执行情况及相关信息；所述通信模块用于将监控模块和执行模块作业时的任务信息上传至中央指挥调度系统。

优选地，所述电厂监视系统包括设置于车间内的若干摄像头和UWB测量基站，UWB测量基站安装于监控区域内的房间门口、楼层的出口以及楼门口。

优选地，所述监控区域内的工作人员均佩戴有腕带式电子标签卡和胸牌式电子标签卡，UWB测量基站可测量识别上述电子标签中存储的人员身份信息，并通过UWB测量基站内的射频发送器将识别的身份信息传送至中央指挥调度系统、虚拟展示系统以及3D车间漫游系统。

优选地，所述3D车间漫游系统包括3D激光雷达传感器，用于扫描电厂内的设备、环境或故障点图像，形成并显示对应的3D场景图信息。

优选地，所述故障预警系统实时接收风电设备和核电设备的运行数据，并将所述运行数据与正常运行数据范围进行比较，从而判断设备当前状态；

若接收到的运行数据处于正常运行数据范围之内时，则在所述设备对应的三维场景设备模型中，以绿色显示；

若接收到的运行数据处于正常运行数据范围之外，且在超出正常运行数据范围之外仍能进行常规作业时，则在所述设备对应的三维场景设备模型中，以黄色显示；

若接收到的运行数据处于正常运行数据范围之外，且在超出正常运行数据范围之外设备不能进行常规作业或作业效率极低时，则在所述设备对应的三维场景设备模型中，以红色显示。

本申请的有益效果如下：

本申请通过中央指挥调度系统、物联网感知网络系统、多源数据采集网络系统、电厂监视系统、3D车间漫游系统以及故障预警系统的协同配合，并基于虚拟展示系统，实现了计划进度、物料配送、资源保障、设备状态、任务执行、质量检验、统计分析、分厂协作和故障预警的可视化、稳定、高效运营管理，因此，提高了电场设备的发电量，增大了生产效率，并最终带来了巨大的经济效益。

附图说明

本申请的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：

图1为本申请原理框图；

图2为本申请数据库原理框图；

图3为本申请虚拟展示系统示意图；

图4为本申请控制系统风电中单个风机三维场景图；

图5为本申请核电站三维场景图。

具体实施方式

下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本申请目的技术方案，需要说明的是，本申请要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。

实施例1

本实施例公开了一种用于电站服务的生产运营集中控制系统，参照说明书附图1所示，主要包括虚拟展示系统、中央指挥调度系统、物联网感知网络系统、多源数据采集网络系统、电厂监视系统、3D车间漫游系统以及故障预警系统这几个子系统，其中：

所述虚拟展示系统主要用于接收操作数据并做出准确响应，并同时用于全国风电和核电GIS显示、风电核电运行状态汇总显示、风场区域三维显示、核电区域三维显示、核电区域重要设备显示、区域三维漫游显示以及监控视频的显示；

所述中央指挥调度系统构建综合生产的指挥调度中心，用于接收信息数据，形成集中监控，并作出相应的智能调度；

所述物联网感知网络系统主要用于连接风电场和核电场中的各类设备以及传感器，构建物联感知网络；

所述多源数据采集网络系统主要用于实时采集生产过程物流、关键装配工序、工具工装、产品质量、设备运行状态、库存数据和环境安防参数；

所述电厂监视系统主要用于可视化监控设备运行状态、工装、物料以及工作人员的作业状态；

所述3D车间漫游系统主要用于根据厂区三维扫描数据和设计图纸，采用UE4搭建还原高仿真三维场景，将厂区实时数据与对应三维场景的设备进行绑定，从而实现虚拟三维场景对真实数据的展示；

所述故障预警系统主要用于故障报警，并推送相应的故障处理方案，同时还可以用于故障处理反馈。

本申请通过中央指挥调度系统、物联网感知网络系统、多源数据采集网络系统、电厂监视系统、3D车间漫游系统和故障预警系统的协同配合，并基于虚拟展示系统，实现了电站的可视化、高效运营管理，提高了设备的发电量，增大了生产效率，带来了巨大的经济效益。

实施例2

本实施例公开了一种用于电站服务的生产运营集中控制系统，参照说明书附图1所示，主要包括虚拟展示系统、中央指挥调度系统、物联网感知网络系统、多源数据采集网络系统、电厂监视系统、3D车间漫游系统以及故障预警系统这几个子系统，其中：

所述虚拟展示系统主要用于接收操作数据并做出准确响应，并同时用于全国风电和核电GIS显示、风电核电运行状态汇总显示、风场区域三维显示、核电区域三维显示、核电区域重要设备显示、区域三维漫游显示以及监控视频的显示；

所述中央指挥调度系统构建综合生产的指挥调度中心，用于接收信息数据，形成集中监控，并作出相应的智能调度；

所述物联网感知网络系统主要用于连接风电场和核电场中的各类设备以及传感器，构建物联感知网络；

所述多源数据采集网络系统主要用于实时采集生产过程物流、关键装配工序、工具工装、产品质量、设备运行状态、库存数据和环境安防参数；

所述电厂监视系统主要用于可视化监控设备运行状态、工装、物料以及工作人员的作业状态；

所述3D车间漫游系统主要用于根据厂区三维扫描数据和设计图纸，采用UE4搭建还原高仿真三维场景，将厂区实时数据与对应三维场景的设备进行绑定，从而实现虚拟三维场景对真实数据的展示；

所述故障预警系统主要用于故障报警，并推送相应的故障处理方案，同时还可以用于故障处理反馈。

进一步地，参照说明书附图3，所述虚拟展示系统还可在虚拟展示系统构架上展示计划进度、物料配送、资源保障、设备状态、任务执行、质量检验、统计分析、分厂协作和故障预警，以可视化的方式直接观看当前风电场或核电厂的运营情况，管理人员可以根据虚拟展示系统上展示的内容，进行及时、有效的调整，因此，相较于传统的运营管理方式，本申请对电站的运营和管理更加健康、稳定和高效，能够有效地提高厂区发电量，从而带来更大的经济效益。

进一步地，参照说明书附图2，所述中央指挥调度系统包括数据库，数据库中对应的每个设备名称设置有模型ID，而在三维场景内所放置的每个设备模型也均有属于自己的模型ID，在启动程序并调用数据库时，首先将场景模型ID与配置文件上所设置的模型ID进行对比，当数据库中的模型ID与场景里的模型ID相同时，场景内的模型ID就得到数据库中当前模型的所有属性。

进一步地，所述数据库内还包括了专家知识库，专家知识库中存储有风场和核电场正常运行时生产过程中，物流、关键装配工序、工具工装、产品质量、设备运行状态、库存数据和环境安防参数信息，在风场和核电场发生故障时，可以根据所述故障信息推送相应的若干解决方案。工作人员根据专家知识库中的参数信息以及推送的相关故障解决方案作为参考，并结合自身的工作经验，能够更好的掌控和管理整个电站的日常运营和维护工作，从而提高电站的生产效益。

进一步地，数据库采用Mysql数据库存储数据，利用tomcat部署服务接口提供数据交互；数据采用分层架构，系统交互数据采用本地数据库，同时利用定时调度定期维护和更新数据到本地数据库。

进一步地，所述物联网感知网络系统主要用于连接风电场和核电场中的各类设备以及传感器，并通过数据总线、以太网、无线网络、路由网、WIFI或其它网络形式将风电场和核电场中的物理数据传送至中央指挥调度系统中，并在三维场景中显示，进而在虚拟展示系统中展示。

进一步地，所述多源数据采集网络系统实现数据采集的方法为：风电场和核电场中的每个功能设备均包括监控模块、执行模块和通信模块，所述监控模块包括摄像头和若干传感器，用于实时采集并获取工厂生产环节、供应链配给环节、施工现场环节、交付运维环节的实施数据；所述执行模块则负责驱动执行单位进行操作，为执行对象所操作的终端软件，执行对象通过执行部分进行启动、暂停、编辑所执行的任务，并记录任务执行情况及相关信息；所述通信模块用于将监控模块和执行模块作业时的任务信息上传至中央指挥调度系统，并在虚拟展示系统中进行选择性的展示。

进一步地，所述电厂监视系统包括若干设置于车间内的摄像头和UWB测量基站，UWB测量基站安装于上述监控区域内的房间门口、楼层的出口以及楼门口处，监控区域内的工作人员均需要佩戴腕带式电子标签卡和胸牌式电子标签卡，腕带式电子标签卡和胸牌式电子标签卡均为UWB定位标签，UWB测量基站可阅读并识别上述标签中存储的人员身份信息，并通过UWB测量基站内的射频发送器将识别的身份信息传送至中央指挥调度系统、虚拟展示系统以及3D车间漫游系统。通过对工作人员腕带式电子标签卡和胸牌式电子标签卡的身份信息的实时读取，可对相关工作人员的位置进行实时定位，并根据不同的人员进行相应的权限设置，包括区域限制、时间限制以及区域和时间协同限制。

若读取到一个工作人员在某个位置出现，但该工作人员并没有权限出现在该位置时，则将该工作人员在三维场景中以红色闪烁的形式进行警告，同时中央指挥调度系统及时联系相关人员，并进行身份确定。

其中，人员身份信息包括编号、姓名、年龄、职务、所在监控区域以及主要工作地点等。

进一步地，参照说明书附图4和图5，所述3D车间漫游系统包括若干3D激光雷达传感器，用于扫描当前区域方位内设备、环境或故障点图像，形成并显示对应的3D场景图信息，同时将电场系统内的实时数据与对应的设备进行绑定，实现虚拟三维场景中真实数据的展示。因此，相比于传统的运营方式，实时数据与虚拟三维场景的绑定使得整个电站设备的日常运作更加立体和直观，能够更好的帮助电站的工作人员进行日常的管理和运作。

进一步地，所述故障预警系统实时接收风电设备和核电设备的运行数据，并将上述数据与正常运行数据范围之间进行比较，从而判断设备状态，具体的工作方式如下：

若接收到的运行数据处于正常运行数据范围之内时，则在所述设备对应的三维场景设备模型中，以绿色显示；

若接收到的运行数据处于正常运行数据范围之外，且在超出正常运行数据范围之外仍能进行常规作业时，则在所述设备对应的三维场景设备模型中，以黄色显示；

若接收到的运行数据处于正常运行数据范围之外，且在超出正常运行数据范围之外，设备不能进行常规作业或作业时效率极低，则在所述设备对应的三维场景设备模型中，以红色显示。

中央指挥调度系统根据设备颜色的显示进行等级划分，绿色代表正常，黄色代表警告，红色代表故障。下面以红色故障为例进行说明：

若设备出现故障，中央指挥调度系统点击红色标识的设备，并调取该设备当前的运行数据，以及该设备正常运行时的历史数据。此时，工作人员有多种选择，可直接根据故障数据和正常数据，凭经验进行故障判断和维护，同时也可以根据专家数据库推送的方案进行故障判断和维护，当然，最佳的一种方式则是工作人员根据经验，并以专家知识库给出的解决方案为参考，进行故障判别和维护。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式上的限制，凡是依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于电站服务的生产运营集中控制系统，其特征在于：包括虚拟展示系统、中央指挥调度系统、物联网感知网络系统、多源数据采集网络系统、电厂监视系统、3D车间漫游系统和故障预警系统，其中：

所述虚拟展示系统用于接收操作数据并做出准确响应，并用于全国风电和核电GIS显示、风电核电运行状态汇总显示、风场区域三维显示、核电区域三维显示、核电区域重要设备显示、区域三维漫游显示以及监控视频的显示；

所述中央指挥调度系统构建综合生产指挥调度中心，用于接收信息数据，形成集中监控，并作出相应的智能调度；

所述物联网感知网络系统用于连接风电场和核电场中的各类设备以及传感器，并构建物联感知网络；

所述多源数据采集网络系统用于实时采集生产过程物流、关键装配工序、工具工装、产品质量、设备运行状态、库存数据和环境安防参数；

所述电厂监视系统用于可视化监控各类设备运行状态、工装、物料以及工作人员的作业状态；

所述3D车间漫游系统用于根据厂区三维扫描数据和设计图纸，采用UE4搭建还原高仿真三维场景，将厂区实时数据与对应三维场景的设备进行绑定，实现虚拟三维场景对真实数据的展示；

所述故障预警系统用于故障报警，并推送相应的故障处理方案，同时还用于故障处理反馈。

2.根据权利要求1所述的一种用于电站服务的生产运营集中控制系统，其特征在于：所述中央指挥调度系统包括数据库，数据库中对应的每个设备名称设置有模型ID，而在三维场景内所放置的每个设备模型也均有属于自己的模型ID，在启动程序并调用数据库时，首先将场景模型ID与配置文件上所设置的模型ID进行对比，当数据库中的模型ID与场景里的模型ID相同时，场景内的模型ID就得到数据库中当前模型的所有属性。

3.根据权利要求2所述的一种用于电站服务的生产运营集中控制系统，其特征在于：所述数据库内还包括有专家知识库，专家知识库中存储有风电场和核电场正常运行生产过程物流、关键装配工序、工具工装、产品质量、设备运行状态、库存数据以及环境安防参数信息，并可以根据风电场和核电场的故障信息，推送所述故障信息的若干解决方案。

4.根据权利要求1所述的一种用于电站服务的生产运营集中控制系统，其特征在于：所述多源数据采集网络系统实现数据采集的方法为：

风电和核电场中的每个功能设备，均包括监控模块、执行模块和通信模块；所述监控模块包括摄像头和若干传感器，用于实时采集并获取工厂生产环节、供应链配给环节、施工现场环节、交付运维环节的实施数据；所属执行模块负责驱动执行单位进行操作，为执行对象所操作的终端软件，执行对象通过执行部分进行启动、暂停、编辑所执行的任务，并记录任务执行情况及相关信息；所述通信模块用于将监控模块和执行模块作业时的任务信息上传至中央指挥调度系统。

5.根据权利要求1所述的一种用于电站服务的生产运营集中控制系统，其特征在于：所述电厂监视系统包括设置于车间内的若干摄像头和UWB测量基站，UWB测量基站安装于监控区域内的房间门口、楼层的出口以及楼门口。

6.根据权利要求5所述的一种用于电站服务的生产运营集中控制系统，其特征在于：所述监控区域内的工作人员均佩戴有腕带式电子标签卡和胸牌式电子标签卡，UWB测量基站可测量识别上述电子标签中存储的人员身份信息，并通过UWB测量基站内的射频发送器将识别的身份信息传送至中央指挥调度系统、虚拟展示系统以及3D车间漫游系统。

7.根据权利要求1所述的一种用于电站服务的生产运营集中控制系统，其特征在于：所述3D车间漫游系统包括3D激光雷达传感器，用于扫描电厂内的设备、环境或故障点图像，形成并显示对应的3D场景图信息。

8.根据权利要求1所述的一种用于电站服务的生产运营集中控制系统，其特征在于：所述故障预警系统实时接收风电设备和核电设备的运行数据，并将所述运行数据与正常运行数据范围进行比较，从而判断设备当前状态；

若接收到的运行数据处于正常运行数据范围之内时，则在所述设备对应的三维场景设备模型中，以绿色显示；

若接收到的运行数据处于正常运行数据范围之外，且在超出正常运行数据范围之外仍能进行常规作业时，则在所述设备对应的三维场景设备模型中，以黄色显示；

若接收到的运行数据处于正常运行数据范围之外，且在超出正常运行数据范围之外设备不能进行常规作业或作业效率极低时，则在所述设备对应的三维场景设备模型中，以红色显示。

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