CN116088399B - 一种智慧电厂厂区监控系统及其监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智慧电厂技术领域，用于解决现有的电厂厂区监控方式中，难以做到对电厂发电设备以及厂区环境状态的全局监控，无法对异常情况进行及时反馈，存在较多的潜在危险的问题，尤其公开了一种智慧电厂厂区监控系统及其监控方法，包括服务器，服务器通信连接有数据采集单元、厂区宏观监控分析单元、监控精度定量单元、设备运行监测单元、环境污染监测单元、预警反馈分析单元和显示终端；本发明采用宏观分析的方式实现对智慧电厂的运转状态的初步判定，并以此来制定划分厂区监测时段，并从发电设备以及环境污染层面对电厂进行全局监控析，并及时进行预警反馈，从而在确保了电厂安全运行的同时，也对厂区的环境污染进行有效的治理。

Description

一种智慧电厂厂区监控系统及其监控方法

技术领域

本发明涉及智慧电厂技术领域，具体为一种智慧电厂厂区监控系统及其监控方法。

背景技术

电力供应是整个社会生产、人民生活的基本保证之一。随着我国自动化水平的提升，以及科学技术的飞速发展，电力产业中的发电技术有了突飞猛进的发展，各类型电厂正在全国各地不断地兴起。

如何保证电厂厂区运行的安全性，又成了电力兴起的重要研究问题。

电力生产的劳动条件和环境本身潜伏着许多不安全因素，极具潜在的危险性。因此，管理工作稍有疏忽，潜在的不安全因素随时会转变为不安全的事实潜在的危险性随时会转变为现实的人身伤害事故，因此，实现对智慧电厂厂区运行状态的准确监控，则显得至关重要。

而现有的在对智慧电厂厂区的监控方式中，难以做到对电厂发电设备以及厂区环境状态的全局监控，更无法对电厂厂区的异常情况进行及时反馈，导致电厂厂区的生产存在较多的潜在危险。

为了解决上述缺陷，现提供一种技术方案。

发明内容

本发明的目的就在于解决现有的在对智慧电厂厂区的监控方式中，难以做到对电厂发电设备以及厂区环境状态的全局监控，更无法对电厂厂区的异常情况进行及时反馈，导致电厂厂区的生产存在较多的潜在危险的问题，采用宏观分析的方式，先对智慧电厂的运转状态进行初步判定，并以此来制定划分厂区监测时段，并分别从发电设备以及环境污染层面对智慧电厂厂区进行监控分析，并及时进行预警反馈，从而在确保了电厂安全运行的同时，也提高了电厂管理效率，减少设备停机时间，为电厂工作提供支持，也对厂区的环境污染进行有效的治理，而提出一种智慧电厂厂区监控系统及其监控方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种智慧电厂厂区监控系统及其监控方法，包括服务器，服务器通信连接有数据采集单元、厂区宏观监控分析单元、监控精度定量单元、设备运行监测单元、环境污染监测单元、预警反馈分析单元和显示终端；

所述数据采集单元用于采集智慧电厂厂区的运转状态参数以及各发电设备的运行参数信息和厂区环境参数信息，并将其通过服务器分别发送至厂区宏观监控分析单元、设备运行监测单元、环境污染监测单元；

所述厂区宏观监控分析单元用于接收智慧电厂厂区的运转状态参数，并进行电厂运转宏观监控分析处理，据此生成一级宏观运转反馈信号、二级宏观运转反馈信号和三级宏观运转反馈信号，并将智慧电厂厂区的各等级宏观运转反馈信号发送至监控精度定量单元；

所述监控精度定量单元用于接收智慧电厂厂区的各等级宏观运转反馈信号并进行监管时段精度定量分析处理，据此得到对应时间机制下的对应监管时段类型，并将其发送至设备运行监测单元、环境污染监测单元；

所述设备运行监测单元依据设定的监管时段类型，调取智慧电厂厂区的各发电设备的运行参数信息，并进行设备运行监控分析处理，据此得到设备轻度风险运行信号、设备中度风险运行信号和设备重度风险运行信号，并将其发送至预警反馈分析单元；

所述环境污染监测单元依据设定的监管时段类型，调取智慧电厂厂区的厂区环境参数信息，并进行环境污染程度判定分析处理，据此得到厂区轻度污染信号、厂区中度污染信号和厂区重度污染信号，并将其发送至预警反馈分析单元；

所述预警反馈分析单元用于对接收到的厂区污染类型判定信号和设备运行风险类型判定信号进行预警分析处理，并通过声光警报预警的方式在显示终端进行显示说明。

进一步的，电厂运转宏观监控分析处理的具体操作步骤如下：

实时监测智慧电厂厂区的运转状态参数中的发电量、厂用值率和厂效值，并将其分别标定为gc、cs和eff，并将其进行公式化分析，依据设定的公式

，得到智慧电厂厂区的总运行值trv，其中，ρ1、ρ2和ρ3分别为发电量、厂用值率和厂效值的权重因子系数；

设置智慧电厂厂区的总运行值的第一运行阈值OPD1、第二运行阈值OPD2，并将智慧电厂厂区的总运行值与设定的第一运行阈值OPD1、第二运行阈值OPD2进行比较分析；

当智慧电厂厂区的总运行值小于设定的第一运行阈值OPD1时，则生成一级宏观运转反馈信号；当智慧电厂厂区的总运行值处于设定的第一运行阈值OPD1和第二运行阈值OPD2之间时，则生成二级宏观运转反馈信号；当智慧电厂厂区的总运行值大于设定的第二运行阈值OPD2时，则生成三级宏观运转反馈信号。

进一步的，监管时段精度定量分析处理的具体操作步骤如下：

依据生成的一级宏观运转反馈信号，将对智慧电厂厂区监测的时间机制设置为T1时制，并将T1时长等量划分为k1个监管时段，

依据生成的二级宏观运转反馈信号，将对智慧电厂厂区监测的时间机制设置为T2时制，并将T2时长等量划分为k2个监管时段；

依据生成的三级宏观运转反馈信号，将对智慧电厂厂区监测的时间机制设置为T3时制，并将T3时长等量划分为k3个监管时段，其中，T1＞T2＞T3，k1＜k2＜k3。

进一步的，设备运行监控分析处理的具体操作步骤如下：

实时监测各时段下智慧电厂厂区的各发电设备的电力参数并进行电力数据运行监控分析处理，据此得到异常电力状态信号和正常电力状态信号；

实时监测各时段下智慧电厂厂区的各发电设备的状态参数并进行运载状态数据运行监控分析处理，据此得到异常运载状态信号和正常运载状态信号；

将各设备的电力状态判定类型信号与运载状态判定类型信号进行整合，当同时捕捉到正常电力状态信号和正常运载状态信号，则生成设备轻度风险运行信号，当同时捕捉到异常电力状态信号和异常运载状态信号时，则生成设备重度风险运行信号，而其他情况下，则均生成设备中度风险运行信号。

进一步的，电力数据运行监控分析处理的具体操作步骤如下：

实时监测各时段下智慧电厂厂区的各发电设备的电力参数中电压值、电流值和功率值，并以时间为横坐标，以各电力参数值为纵坐标，并据此建立各发电设备的电力参数动态坐标系，并将各发电设备在各时段下的电压值、电流值和功率值依次绘制在对应的电力参数动态坐标系上，并绘制的折线依次命名为电压折线、电流折线、功率折线；

计算发电设备的电压折线与水平线之间的总夹角，并将其标定为α1，计算发电设备的电流折线与水平线之间的总夹角，并将其标定为α2，计算发电设备的功率折线与水平线之间的总夹角，并将其标定为α3，将α1、α2和α3分别与对应的规定角度β1、β2、β3进行比较分析；

当α1大于等于规定角度β1时，则生成电压波动较大信号，反之，当α1小于规定角度β1时，则生成电压波动正常信号；当α2大于等于规定角度β2时，则生成电流波动较大信号，反之，当α2小于规定角度β2时，则生成电流波动正常信号；当α3大于等于规定角度β3时，则生成功率波动较大信号，反之，当α3小于规定角度β3时，则生成功率波动正常信号；

统计同一发电设备的电力参数反馈的判定信号，当捕捉到的三项电力参数反馈的判定信号中存在2个或2个以上的信号为波动较大类型信号时，则将该发电设备的电力状态判定为异常电力状态信号，反之，则将该发电设备的电力状态判定为正常电力状态信号。

进一步的，运载状态数据运行监控分析处理的具体操作步骤如下：

实时监测各时段下智慧电厂厂区的各发电设备的状态参数中运行温度、振动值和散热值，并将其分别标定为yt_ij、zd_ij和sr_ij，并将其进行公式化分析，依据设定的公式

，得到各发电设备的状态系数sta_j，其中，δ1、δ2和δ3分别为运行温度、振动值和散热值的修正因子系数，且δ1、δ2和δ3均为正整数；

设置状态系数的对比阈值value1，并将各发电设备的状态系数与设定的对比阈值value1进行比较分析，当发电设备的状态系数大于等于设定的对比阈值value1时，则将该发电设备的运载状态判定为异常运载状态信号，当发电设备的状态系数小于设定的对比阈值value1时，则将该发电设备的运载状态判定为正常运载状态信号。

进一步的，设备运行风险类型判定信号的预警分析处理的具体操作步骤如下：

当生成设备轻度风险运行信号时，触发声光警报预警，并生成“该设备存在轻度风险”的文本字样发送至显示终端进行显示说明，同时语音循环播报“设备存在轻度风险”，并在语音间隔循环S次后结束播报操作；

当生成设备中度风险运行信号时，触发声光警报预警，并通过显示终端进行显示说明，并同时语音循环播报“设备存在中度风险”，同时增设巡查人员以及延长各巡查人员的巡视时间，并在巡查人员确定设备正常后解除警报预警；

当生成设备重度风险运行信号时，触发声光警报预警，并通过显示终端进行显示说明，并同时语音循环播报“设备存在重度风险”，同时调派相应的检修人员对故障设备检修操作，并在完成检修后解除警报预警。

进一步的，环境污染程度判定分析处理的具体操作步骤如下：

实时监测各时段下调取智慧电厂厂区的厂区环境参数信息中噪污值、水排值、气排值、辐污值和烟尘值，并将其分别标定为nos_i、wat_i、gf_i、rad_i和smo_i，并将其进行归一化分析，依据设定的公式cont_i=λ1*nos_i+λ2*wat_i+λ3*gf_i+λ4*rad_i+λ5*smo_i，得到各时段下的厂区污染系数cont_i，其中，λ1、λ2、λ3、λ4和λ5分别为噪污值、水排值、气排值、辐污值和烟尘值的修正因子系数，λ1、λ2、λ3、λ4和λ5均为大于0的自然数；

设置厂区污染系数的梯度污染区间STS1、STS2和STS3，并将各时段的厂区污染系数代入预设的梯度污染区间STS1、STS2和STS3内进行比较分析；

当厂区污染系数处于预设的梯度污染区间STS1之内时，则将该时段的厂区污染状态标定为轻度污染，并生成厂区轻度污染信号，当厂区污染系数处于预设的梯度污染区间STS2之内时，则将该时段的厂区污染状态标定为中度污染，并生成厂区中度污染信号，当厂区污染系数处于预设的梯度污染区间STS3之内时，则将该时段的厂区污染状态标定为重度污染，则生成厂区重度污染信号。

进一步的，厂区污染类型判定信号进行预警分析处理的具体操作步骤如下：

当生成厂区轻度污染信号时，触发声光警报预警，并在显示终端显示“厂区存在轻度污染行为”，并同时语音循环播报“环境轻度污染”，并在语音间隔循环S次后结束播报操作；

当生成厂区中度污染信号时，触发声光警报预警，并在显示终端显示“厂区存在中度污染行为”，并同时语音循环播报“环境中度污染”，并在语音间隔循环S次后结束播报操作；

依据生成的厂区重度污染信号，触发声光警报预警，并在显示终端显示“厂区存在中度污染行为”，并同时语音循环播报“环境重度污染”，同时加强环境治理手段，并在完成环境治理手段后解除警报预警。

一种智慧电厂厂区监控方法，包括以下步骤：

步骤一：采集智慧电厂厂区的运转状态参数以及各发电设备的运行参数信息和厂区环境参数信息；

步骤二：对接收到的智慧电厂厂区的运转状态参数进行电厂运转宏观监控分析处理，据此生成一级宏观运转反馈信号、二级宏观运转反馈信号和三级宏观运转反馈信号；

步骤三：依据接收到智慧电厂厂区的各等级宏观运转反馈信号进行监管时段精度定量分析处理，据此得到对应时间机制下的对应监管时段类型；

步骤四：依据设定的监管时段类型，调取智慧电厂厂区的各发电设备的运行参数信息，并进行设备运行监控分析处理，据此得到设备轻度风险运行信号、设备中度风险运行信号和设备重度风险运行信号；

步骤五：依据设定的监管时段类型，调取智慧电厂厂区的厂区环境参数信息，并进行环境污染程度判定分析处理，据此得到厂区轻度污染信号、厂区中度污染信号和厂区重度污染信号；

步骤六：对接收到的厂区污染类型判定信号和设备运行风险类型判定信号进行预警分析处理，并通过声光警报预警的方式在显示终端进行显示说明。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明，通过公式计算、阈值设定和数据比较分析的方式，实现了对智慧电厂厂区运转状态的宏观监控分析，并以此为基础，通过制定监测时间机制以及对制定的监测时间机制进行等量划分的方式，从而在设定了智慧电厂厂区的监管时段类型的同时，也为智慧电厂厂区的准确监控奠定了基础；

以设定的监管时段类型为依据，通过坐标模型分析、角度辅助分析和统计求和的方式，实现了对智慧电厂厂区中发电设备的电力状态的判定分析，又结合公式化分析和数据比对的方式，又从运载状态层面对智慧电厂厂区中的发电设备的运行进行了判定分析，并采用数据整合的方式明确了发电设备的风险运行程度，并根据发电设备的不同风险等级采取相应警报方式来实现及时预警，从而在确保了发电设备的安全运行的同时，更确保了智慧电厂的安全运行；

利用数据标定以及归一化分析和梯度区间数值的代入分析的方式，明确了智慧电厂厂区的环境污染程度，并采用声光警报预警的方式，及时对厂区环境污染进行反馈以来实现厂区环境的更好的管理。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；

图1为本发明的系统总框图；

图2为本发明的流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，一种智慧电厂厂区监控系统及其监控方法，包括服务器，服务器通信连接有数据采集单元、厂区宏观监控分析单元、监控精度定量单元、设备运行监测单元、环境污染监测单元、预警反馈分析单元和显示终端；

数据采集单元用于采集智慧电厂厂区的运转状态参数以及各发电设备的运行参数信息和厂区环境参数信息，并将其通过服务器分别发送至厂区宏观监控分析单元、设备运行监测单元、环境污染监测单元。

当厂区宏观监控分析单元接收到智慧电厂厂区的运转状态参数时，并据此进行电厂运转宏观监控分析处理，具体的操作过程如下：

实时监测智慧电厂厂区的运转状态参数中的发电量、厂用值率和厂效值，并将其分别标定为gc、cs和eff，并将其进行公式化分析，依据设定的公式

，得到智慧电厂厂区的总运行值trv，其中，ρ1、ρ2和ρ3分别为发电量、厂用值率和厂效值的权重因子系数，且权重因子系数用于均衡各项数据在公式计算中的占比权重，从而促进计算结果的准确性，且ρ1、ρ2和ρ3具体数值的设定由本领域技术人员在具体案例中进行具体设置；

需要指出的是，发电量指的是智慧电厂通过发电设备进行能量转换产出的电能数量，厂用值指的是智慧电厂厂区的总耗电量占发电量的百分比，厂效值指的是智慧电厂同一时期内输出电能与所消耗的燃料总能量的比值；

设置智慧电厂厂区的总运行值的第一运行阈值OPD1、第二运行阈值OPD2，并将智慧电厂厂区的总运行值与设定的第一运行阈值OPD1、第二运行阈值OPD2进行比较分析，其中，第一运行阈值OPD1＞第二运行阈值OPD2；

当智慧电厂厂区的总运行值小于设定的第一运行阈值OPD1时，则生成一级宏观运转反馈信号；当智慧电厂厂区的总运行值处于设定的第一运行阈值OPD1和第二运行阈值OPD2之间时，则生成二级宏观运转反馈信号；当智慧电厂厂区的总运行值大于设定的第二运行阈值OPD2时，则生成三级宏观运转反馈信号；

并将生成的一级宏观运转反馈信号、二级宏观运转反馈信号和三级宏观运转反馈信号发送至监控精度定量单元。

当监控精度定量单元接收到智慧电厂厂区的各等级宏观运转反馈信号时并据此进行监管时段精度定量分析处理，具体的操作过程如下：

依据生成的一级宏观运转反馈信号，将对智慧电厂厂区监测的时间机制设置为T1时制，并将T1时长等量划分为k1个监管时段，

依据生成的二级宏观运转反馈信号，将对智慧电厂厂区监测的时间机制设置为T2时制，并将T2时长等量划分为k2个监管时段；

依据生成的三级宏观运转反馈信号，将对智慧电厂厂区监测的时间机制设置为T3时制，并将T3时长等量划分为k3个监管时段，其中，T1＞T2＞T3，k1＜k2＜k3，且T1、T2、T3以及k1、k2、k3的具体数值的设定由本领域技术人员在具体案例中进行具体设置；

并将生成的对应时间机制下的对应监管时段类型发送至设备运行监测单元、环境污染监测单元。

设备运行监测单元依据设定的监管时段类型，调取智慧电厂厂区的各发电设备的运行参数信息，并进行设备运行监控分析处理，具体的操作过程如下：

实时监测各时段下智慧电厂厂区的各发电设备的电力参数中电压值、电流值和功率值，并以时间为横坐标，以各电力参数值为纵坐标，并据此建立各发电设备的电力参数动态坐标系，并将各发电设备在各时段下的电压值、电流值和功率值依次绘制在对应的电力参数动态坐标系上，并绘制的折线依次命名为电压折线、电流折线、功率折线；

计算发电设备的电压折线与水平线之间的总夹角，并将其标定为α1，计算发电设备的电流折线与水平线之间的总夹角，并将其标定为α2，计算发电设备的功率折线与水平线之间的总夹角，并将其标定为α3，将α1、α2和α3分别与对应的规定角度β1、β2、β3进行比较分析；

当α1大于等于规定角度β1时，则生成电压波动较大信号，反之，当α1小于规定角度β1时，则生成电压波动正常信号；当α2大于等于规定角度β2时，则生成电流波动较大信号，反之，当α2小于规定角度β2时，则生成电流波动正常信号；当α3大于等于规定角度β3时，则生成功率波动较大信号，反之，当α3小于规定角度β3时，则生成功率波动正常信号；

统计同一发电设备的电力参数反馈的判定信号，当捕捉到的三项电力参数反馈的判定信号中存在2个或2个以上的信号为波动较大类型信号时，则将该发电设备的电力状态判定为异常电力状态信号，反之，则将该发电设备的电力状态判定为正常电力状态信号；

实时监测各时段下智慧电厂厂区的各发电设备的状态参数中运行温度、振动值和散热值，并将其分别标定为yt_ij、zd_ij和sr_ij，并将其进行公式化分析，依据设定的公式

，得到各发电设备的状态系数sta_j，其中，i表示各个时段，j表示各发电设备，j=1，2，3……m，其中，δ1、δ2和δ3分别为运行温度、振动值和散热值的修正因子系数，且δ1、δ2和δ3均为正整数；

设置状态系数的对比阈值value1，并将各发电设备的状态系数与设定的对比阈值value1进行比较分析，当发电设备的状态系数大于等于设定的对比阈值value1时，则将该发电设备的运载状态判定为异常运载状态信号，当发电设备的状态系数小于设定的对比阈值value1时，则将该发电设备的运载状态判定为正常运载状态信号；

将各设备的电力状态判定类型信号与运载状态判定类型信号进行整合，当同时捕捉到正常电力状态信号和正常运载状态信号，则生成设备轻度风险运行信号，当同时捕捉到异常电力状态信号和异常运载状态信号时，则生成设备重度风险运行信号，而其他情况下，则均生成设备中度风险运行信号；

并将得到的设备轻度风险运行信号、设备中度风险运行信号和设备重度风险运行信号发送至预警反馈分析单元进行预警分析处理，具体的：

当生成设备轻度风险运行信号时，触发声光警报预警，并生成“该设备存在轻度风险”的文本字样发送至显示终端进行显示说明，同时语音循环播报“设备存在轻度风险”，并在语音间隔循环S次后结束播报操作；

当生成设备中度风险运行信号时，触发声光警报预警，并通过显示终端进行显示说明，并同时语音循环播报“设备存在中度风险”，同时增设巡查人员以及延长各巡查人员的巡视时间，并在巡查人员确定设备正常后解除警报预警；

当生成设备重度风险运行信号时，触发声光警报预警，并通过显示终端进行显示说明，并同时语音循环播报“设备存在重度风险”，同时调派相应的检修人员对故障设备检修操作，并在完成检修后解除警报预警。

环境污染监测单元依据设定的监管时段类型，调取智慧电厂厂区的厂区环境参数信息，并进行环境污染程度判定分析处理，具体的操作过程如下：

实时监测各时段下调取智慧电厂厂区的厂区环境参数信息中噪污值、水排值、气排值、辐污值和烟尘值，并将其分别标定为nos_i、wat_i、gf_i、rad_i和smo_i，并将其进行归一化分析，依据设定的公式cont_i=λ1*nos_i+λ2*wat_i+λ3*gf_i+λ4*rad_i+λ5*smo_i，得到各时段下的厂区污染系数cont_i，其中，λ1、λ2、λ3、λ4和λ5分别为噪污值、水排值、气排值、辐污值和烟尘值的修正因子系数，λ1、λ2、λ3、λ4和λ5均为大于0的自然数，且修正因子系数用于修正各项参数在公式计算过程中出现的偏差，从而使得计算更加准确的参数数据；

需要指出的是，噪污值指的是在发电过程中产生的噪声污染程度大小的数据量值，单位时间内排放的污染水的体量大小的数据值，水排值指的是单位时间内排放的污染水的体量大小的数据值，气排值指的是单位时间内排放的污染气体的体量大小的数据值，其中，污染气体主要包括二氧化硫气体、氮氧化物气体以及二氧化碳气体，辐污值指的是在发电生产过程中厂区内产生的电磁辐射污染程度大小的数据量值，烟尘值指的是单位时间内排放的烟尘含量大小的数据值；

设置厂区污染系数的梯度污染区间STS1、STS2和STS3，并将各时段的厂区污染系数代入预设的梯度污染区间STS1、STS2和STS3内进行比较分析，其中，污染区间STS1、STS2和STS3之间的区间数值呈梯度增加，例如，若污染区间STS1的区间取值为[10，20），则污染区间STS2的区间取值为[20，30），则污染区间STS3的区间取值为[30，40）；

当厂区污染系数处于预设的梯度污染区间STS1之内时，则将该时段的厂区污染状态标定为轻度污染，并生成厂区轻度污染信号，当厂区污染系数处于预设的梯度污染区间STS2之内时，则将该时段的厂区污染状态标定为中度污染，并生成厂区中度污染信号，当厂区污染系数处于预设的梯度污染区间STS3之内时，则将该时段的厂区污染状态标定为重度污染，则生成厂区重度污染信号；

并将得到的厂区轻度污染信号、厂区中度污染信号和厂区重度污染信号发送至预警反馈分析单元进行预警分析处理，具体的：

当生成厂区轻度污染信号时，触发声光警报预警，并在显示终端显示“厂区存在轻度污染行为”，并同时语音循环播报“环境轻度污染”，并在语音间隔循环S次后结束播报操作；

当生成厂区中度污染信号时，触发声光警报预警，并在显示终端显示“厂区存在中度污染行为”，并同时语音循环播报“环境中度污染”，并在语音间隔循环S次后结束播报操作；

依据生成的厂区重度污染信号，触发声光警报预警，并在显示终端显示“厂区存在中度污染行为”，并同时语音循环播报“环境重度污染”，同时加强环境治理手段，并在完成环境治理手段后解除警报预警。

本发明在使用时，通过捕捉智慧电厂厂区的运转状态参数，并进行电厂运转宏观监控分析处理，利用公式计算、阈值设定和数据比较分析的方式，实现了对智慧电厂厂区运转状态的宏观监控分析，并以此为基础，通过制定监测时间机制以及对制定的监测时间机制进行等量划分的方式，从而在设定了智慧电厂厂区的监管时段类型的同时，也为智慧电厂厂区的准确监控奠定了基础；

依据设定的监管时段类型，调取智慧电厂厂区的各发电设备的运行参数信息，并进行设备运行监控分析处理，采用坐标模型分析、角度辅助分析和统计求和的方式，实现了对智慧电厂厂区中发电设备的电力状态的判定分析，又结合公式化分析和数据比对的方式，又从运载状态层面对智慧电厂厂区中的发电设备的运行进行了判定分析，将发电设备的电力状态判定类型信号与运载状态判定类型信号进行整合，进而明确了发电设备的风险运行程度，并根据发电设备的不同风险等级采取相应警报方式来实现及时预警，从而在确保了发电设备的安全运行的同时，更确保了智慧电厂的安全运行；

依据设定的监管时段类型，调取智慧电厂厂区的厂区环境参数信息，并进行环境污染程度判定分析处理，利用数据标定以及归一化分析和梯度区间数值的代入分析的方式，明确了智慧电厂厂区的环境污染程度，并采用声光警报预警的方式，及时对厂区环境污染进行反馈以来实现厂区环境的更好的管理。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种智慧电厂厂区监控系统，其特征在于，包括服务器，服务器通信连接有数据采集单元、厂区宏观监控分析单元、监控精度定量单元、设备运行监测单元、环境污染监测单元、预警反馈分析单元和显示终端；

所述数据采集单元用于采集智慧电厂厂区的运转状态参数以及各发电设备的运行参数信息和厂区环境参数信息，并将其通过服务器分别发送至厂区宏观监控分析单元、设备运行监测单元、环境污染监测单元；

所述厂区宏观监控分析单元用于接收智慧电厂厂区的运转状态参数，并进行电厂运转宏观监控分析处理，生成一级宏观运转反馈信号、二级宏观运转反馈信号和三级宏观运转反馈信号，并将智慧电厂厂区的各等级宏观运转反馈信号发送至监控精度定量单元；

所述监控精度定量单元用于接收智慧电厂厂区的各等级宏观运转反馈信号并进行监管时段精度定量分析处理，得到对应时间机制下的对应监管时段类型，并将其发送至设备运行监测单元、环境污染监测单元；

所述设备运行监测单元依据设定的监管时段类型，调取智慧电厂厂区的各发电设备的运行参数信息，并进行设备运行监控分析处理，得到设备轻度风险运行信号、设备中度风险运行信号和设备重度风险运行信号，并将其发送至预警反馈分析单元；

所述环境污染监测单元依据设定的监管时段类型，调取智慧电厂厂区的厂区环境参数信息，并进行环境污染程度判定分析处理，得到厂区轻度污染信号、厂区中度污染信号和厂区重度污染信号，并将其发送至预警反馈分析单元；

所述预警反馈分析单元用于对接收到的厂区污染类型判定信号和设备运行风险类型判定信号进行预警分析处理，并通过声光警报预警的方式在显示终端进行显示说明；

当厂区宏观监控分析单元接收到智慧电厂厂区的运转状态参数时，并据此进行电厂运转宏观监控分析处理，具体的操作过程如下：

实时监测智慧电厂厂区的运转状态参数中的发电量、厂用值率和厂效值，并将其分别标定为gc、cs和eff，并将其进行公式化分析，依据设定的公式

，得到智慧电厂厂区的总运行值trv，其中，ρ1、ρ2和ρ3分别为发电量、厂用值率和厂效值的权重因子系数，且权重因子系数用于均衡各项数据在公式计算中的占比权重，从而促进计算结果的准确性，且ρ1、ρ2和ρ3具体数值的设定由本领域技术人员在具体案例中进行具体设置；

需要指出的是，发电量指的是智慧电厂通过发电设备进行能量转换产出的电能数量，厂用值指的是智慧电厂厂区的总耗电量占发电量的百分比，厂效值指的是智慧电厂同一时期内输出电能与所消耗的燃料总能量的比值；

设置智慧电厂厂区的总运行值的第一运行阈值OPD1、第二运行阈值OPD2，并将智慧电厂厂区的总运行值与设定的第一运行阈值OPD1、第二运行阈值OPD2进行比较分析，其中，第一运行阈值OPD1＞第二运行阈值OPD2；

当智慧电厂厂区的总运行值小于设定的第一运行阈值OPD1时，则生成一级宏观运转反馈信号；当智慧电厂厂区的总运行值处于设定的第一运行阈值OPD1和第二运行阈值OPD2之间时，则生成二级宏观运转反馈信号；当智慧电厂厂区的总运行值大于设定的第二运行阈值OPD2时，则生成三级宏观运转反馈信号；

并将生成的一级宏观运转反馈信号、二级宏观运转反馈信号和三级宏观运转反馈信号发送至监控精度定量单元；

设备运行监测单元依据设定的监管时段类型，调取智慧电厂厂区的各发电设备的运行参数信息，并进行设备运行监控分析处理，具体的操作过程如下：

实时监测各时段下智慧电厂厂区的各发电设备的电力参数中电压值、电流值和功率值，并以时间为横坐标，以各电力参数值为纵坐标，并据此建立各发电设备的电力参数动态坐标系，并将各发电设备在各时段下的电压值、电流值和功率值依次绘制在对应的电力参数动态坐标系上，并绘制的折线依次命名为电压折线、电流折线、功率折线；

计算发电设备的电压折线与水平线之间的总夹角，并将其标定为α1，计算发电设备的电流折线与水平线之间的总夹角，并将其标定为α2，计算发电设备的功率折线与水平线之间的总夹角，并将其标定为α3，将α1、α2和α3分别与对应的规定角度β1、β2、β3进行比较分析；

当α1大于等于规定角度β1时，则生成电压波动较大信号，反之，当α1小于规定角度β1时，则生成电压波动正常信号；当α2大于等于规定角度β2时，则生成电流波动较大信号，反之，当α2小于规定角度β2时，则生成电流波动正常信号；当α3大于等于规定角度β3时，则生成功率波动较大信号，反之，当α3小于规定角度β3时，则生成功率波动正常信号；

统计同一发电设备的电力参数反馈的判定信号，当捕捉到的三项电力参数反馈的判定信号中存在2个或2个以上的信号为波动较大类型信号时，则将该发电设备的电力状态判定为异常电力状态信号，反之，则将该发电设备的电力状态判定为正常电力状态信号；

实时监测各时段下智慧电厂厂区的各发电设备的状态参数中运行温度、振动值和散热值，并将其分别标定为yt_ij、zd_ij和sr_ij，并将其进行公式化分析，依据设定的公式

，得到各发电设备的状态系数sta_j，其中，i表示各个时段，j表示各发电设备，j=1，2，3……m，其中，δ1、δ2和δ3分别为运行温度、振动值和散热值的修正因子系数，且δ1、δ2和δ3均为正整数；

设置状态系数的对比阈值value1，并将各发电设备的状态系数与设定的对比阈值value1进行比较分析，当发电设备的状态系数大于等于设定的对比阈值value1时，则将该发电设备的运载状态判定为异常运载状态信号，当发电设备的状态系数小于设定的对比阈值value1时，则将该发电设备的运载状态判定为正常运载状态信号；

将各设备的电力状态判定类型信号与运载状态判定类型信号进行整合，当同时捕捉到正常电力状态信号和正常运载状态信号，则生成设备轻度风险运行信号，当同时捕捉到异常电力状态信号和异常运载状态信号时，则生成设备重度风险运行信号，而其他情况下，则均生成设备中度风险运行信号；

并将得到的设备轻度风险运行信号、设备中度风险运行信号和设备重度风险运行信号发送至预警反馈分析单元进行预警分析处理，具体的：

当生成设备轻度风险运行信号时，触发声光警报预警，并生成“该设备存在轻度风险”的文本字样发送至显示终端进行显示说明，同时语音循环播报“设备存在轻度风险”，并在语音间隔循环S次后结束播报操作；

当生成设备中度风险运行信号时，触发声光警报预警，并通过显示终端进行显示说明，并同时语音循环播报“设备存在中度风险”，同时增设巡查人员以及延长各巡查人员的巡视时间，并在巡查人员确定设备正常后解除警报预警；

当生成设备重度风险运行信号时，触发声光警报预警，并通过显示终端进行显示说明，并同时语音循环播报“设备存在重度风险”，同时调派相应的检修人员对故障设备检修操作，并在完成检修后解除警报预警；

环境污染监测单元依据设定的监管时段类型，调取智慧电厂厂区的厂区环境参数信息，并进行环境污染程度判定分析处理，具体的操作过程如下：

实时监测各时段下调取智慧电厂厂区的厂区环境参数信息中噪污值、水排值、气排值、辐污值和烟尘值，并将其分别标定为nos_i、wat_i、gf_i、rad_i和smo_i，并将其进行归一化分析，依据设定的公式cont_i=λ1*nos_i+λ2*wat_i+λ3*gf_i+λ4*rad_i+λ5*smo_i，得到各时段下的厂区污染系数cont_i，其中，λ1、λ2、λ3、λ4和λ5分别为噪污值、水排值、气排值、辐污值和烟尘值的修正因子系数，λ1、λ2、λ3、λ4和λ5均为大于0的自然数，且修正因子系数用于修正各项参数在公式计算过程中出现的偏差，从而使得计算更加准确的参数数据；

需要指出的是，噪污值指的是在发电过程中产生的噪声污染程度大小的数据量值，单位时间内排放的污染水的体量大小的数据值，水排值指的是单位时间内排放的污染水的体量大小的数据值，气排值指的是单位时间内排放的污染气体的体量大小的数据值，其中，污染气体主要包括二氧化硫气体、氮氧化物气体以及二氧化碳气体，辐污值指的是在发电生产过程中厂区内产生的电磁辐射污染程度大小的数据量值，烟尘值指的是单位时间内排放的烟尘含量大小的数据值；

设置厂区污染系数的梯度污染区间STS1、STS2和STS3，并将各时段的厂区污染系数代入预设的梯度污染区间STS1、STS2和STS3内进行比较分析，其中，污染区间STS1、STS2和STS3之间的区间数值呈梯度增加，若污染区间STS1的区间取值为[10，20），则污染区间STS2的区间取值为[20，30），则污染区间STS3的区间取值为[30，40）；

当厂区污染系数处于预设的梯度污染区间STS1之内时，则将该时段的厂区污染状态标定为轻度污染，并生成厂区轻度污染信号，当厂区污染系数处于预设的梯度污染区间STS2之内时，则将该时段的厂区污染状态标定为中度污染，并生成厂区中度污染信号，当厂区污染系数处于预设的梯度污染区间STS3之内时，则将该时段的厂区污染状态标定为重度污染，则生成厂区重度污染信号；

并将得到的厂区轻度污染信号、厂区中度污染信号和厂区重度污染信号发送至预警反馈分析单元进行预警分析处理，具体的：

当生成厂区轻度污染信号时，触发声光警报预警，并在显示终端显示“厂区存在轻度污染行为”，并同时语音循环播报“环境轻度污染”，并在语音间隔循环S次后结束播报操作；

当生成厂区中度污染信号时，触发声光警报预警，并在显示终端显示“厂区存在中度污染行为”，并同时语音循环播报“环境中度污染”，并在语音间隔循环S次后结束播报操作；

依据生成的厂区重度污染信号，触发声光警报预警，并在显示终端显示“厂区存在中度污染行为”，并同时语音循环播报“环境重度污染”，同时加强环境治理手段，并在完成环境治理手段后解除警报预警。

2.根据权利要求1所述的一种智慧电厂厂区监控系统，其特征在于，电厂运转宏观监控分析处理的具体操作步骤如下：

实时监测智慧电厂厂区的运转状态参数中的发电量、厂用值率和厂效值，并将其进行公式化分析，得到智慧电厂厂区的总运行值；

设置智慧电厂厂区的总运行值的第一运行阈值OPD1、第二运行阈值OPD2，并将智慧电厂厂区的总运行值与设定的第一运行阈值OPD1、第二运行阈值OPD2进行比较分析；

当智慧电厂厂区的总运行值小于设定的第一运行阈值OPD1时，则生成一级宏观运转反馈信号；当智慧电厂厂区的总运行值处于设定的第一运行阈值OPD1和第二运行阈值OPD2之间时，则生成二级宏观运转反馈信号；当智慧电厂厂区的总运行值大于设定的第二运行阈值OPD2时，则生成三级宏观运转反馈信号。

3.根据权利要求1所述的一种智慧电厂厂区监控系统，其特征在于，监管时段精度定量分析处理的具体操作步骤如下：

依据生成的一级宏观运转反馈信号，将对智慧电厂厂区监测的时间机制设置为T1时制，并将T1时长等量划分为k1个监管时段；

依据生成的二级宏观运转反馈信号，将对智慧电厂厂区监测的时间机制设置为T2时制，并将T2时长等量划分为k2个监管时段；

依据生成的三级宏观运转反馈信号，将对智慧电厂厂区监测的时间机制设置为T3时制，并将T3时长等量划分为k3个监管时段。

4.根据权利要求1所述的一种智慧电厂厂区监控系统，其特征在于，设备运行监控分析处理的具体操作步骤如下：

实时监测各时段下智慧电厂厂区的各发电设备的电力参数并进行电力数据运行监控分析处理，据此得到异常电力状态信号和正常电力状态信号；

实时监测各时段下智慧电厂厂区的各发电设备的状态参数并进行运载状态数据运行监控分析处理，据此得到异常运载状态信号和正常运载状态信号；

将各设备的电力状态判定类型信号与运载状态判定类型信号进行整合，当同时捕捉到正常电力状态信号和正常运载状态信号，则生成设备轻度风险运行信号，当同时捕捉到异常电力状态信号和异常运载状态信号时，则生成设备重度风险运行信号，而其他情况下，则均生成设备中度风险运行信号。

5.根据权利要求4所述的一种智慧电厂厂区监控系统，其特征在于，电力数据运行监控分析处理的具体操作步骤如下：

实时监测各时段下智慧电厂厂区的各发电设备的电力参数中电压值、电流值和功率值，并以时间为横坐标，以各电力参数值为纵坐标，并据此建立各发电设备的电力参数动态坐标系，并将各发电设备在各时段下的电压值、电流值和功率值依次绘制在对应的电力参数动态坐标系上，并绘制的折线依次命名为电压折线、电流折线、功率折线；

计算发电设备的电压折线与水平线之间的总夹角，并将其标定为α1，计算发电设备的电流折线与水平线之间的总夹角，并将其标定为α2，计算发电设备的功率折线与水平线之间的总夹角，并将其标定为α3，将α1、α2和α3分别与对应的规定角度β1、β2、β3进行比较分析；

当α1大于等于规定角度β1时，则生成电压波动较大信号，反之，当α1小于规定角度β1时，则生成电压波动正常信号；当α2大于等于规定角度β2时，则生成电流波动较大信号，反之，当α2小于规定角度β2时，则生成电流波动正常信号；当α3大于等于规定角度β3时，则生成功率波动较大信号，反之，当α3小于规定角度β3时，则生成功率波动正常信号；

统计同一发电设备的电力参数反馈的判定信号，当捕捉到的三项电力参数反馈的判定信号中存在2个或2个以上的信号为波动较大类型信号时，则将该发电设备的电力状态判定为异常电力状态信号，反之，则将该发电设备的电力状态判定为正常电力状态信号。

6.根据权利要求5所述的一种智慧电厂厂区监控系统，其特征在于，运载状态数据运行监控分析处理的具体操作步骤如下：

实时监测各时段下智慧电厂厂区的各发电设备的状态参数中运行温度、振动值和散热值，并将其进行公式化分析，得到各发电设备的状态系数；

设置状态系数的对比阈值value1，并将各发电设备的状态系数与设定的对比阈值value1进行比较分析，当发电设备的状态系数大于等于设定的对比阈值value1时，则将该发电设备的运载状态判定为异常运载状态信号，当发电设备的状态系数小于设定的对比阈值value1时，则将该发电设备的运载状态判定为正常运载状态信号。

7.根据权利要求5所述的一种智慧电厂厂区监控系统，其特征在于，设备运行风险类型判定信号的预警分析处理的具体操作步骤如下：

当生成设备轻度风险运行信号时，触发声光警报预警，并生成“该设备存在轻度风险”的文本字样发送至显示终端进行显示说明，同时语音循环播报“设备存在轻度风险”，并在语音间隔循环S次后结束播报操作，S为整数；

当生成设备中度风险运行信号时，触发声光警报预警，并通过显示终端进行显示说明，并同时语音循环播报“设备存在中度风险”，同时增设巡查人员以及延长各巡查人员的巡视时间，并在巡查人员确定设备正常后解除警报预警；

当生成设备重度风险运行信号时，触发声光警报预警，并通过显示终端进行显示说明，并同时语音循环播报“设备存在重度风险”，同时调派相应的检修人员对故障设备检修操作，并在完成检修后解除警报预警。

8.根据权利要求1所述的一种智慧电厂厂区监控系统，其特征在于，环境污染程度判定分析处理的具体操作步骤如下：

实时监测各时段下调取智慧电厂厂区的厂区环境参数信息中噪污值、水排值、气排值、辐污值和烟尘值，并将其进行归一化分析，得到各时段下的厂区污染系数；

设置厂区污染系数的梯度污染区间STS1、STS2和STS3，并将各时段的厂区污染系数代入预设的梯度污染区间STS1、STS2和STS3内进行比较分析；

当厂区污染系数处于预设的梯度污染区间STS1之内时，则将该时段的厂区污染状态标定为轻度污染，并生成厂区轻度污染信号，当厂区污染系数处于预设的梯度污染区间STS2之内时，则将该时段的厂区污染状态标定为中度污染，并生成厂区中度污染信号，当厂区污染系数处于预设的梯度污染区间STS3之内时，则将该时段的厂区污染状态标定为重度污染，则生成厂区重度污染信号。

9.根据权利要求8所述的一种智慧电厂厂区监控系统，其特征在于，厂区污染类型判定信号进行预警分析处理的具体操作步骤如下：

当生成厂区轻度污染信号时，触发声光警报预警，并在显示终端显示“厂区存在轻度污染行为”，并同时语音循环播报“环境轻度污染”，并在语音间隔循环S次后结束播报操作；

当生成厂区中度污染信号时，触发声光警报预警，并在显示终端显示“厂区存在中度污染行为”，并同时语音循环播报“环境中度污染”，并在语音间隔循环S次后结束播报操作；

依据生成的厂区重度污染信号，触发声光警报预警，并在显示终端显示“厂区存在中度污染行为”，并同时语音循环播报“环境重度污染”，同时加强环境治理手段，并在完成环境治理手段后解除警报预警。

10.一种如权利要求1所述的智慧电厂厂区监控系统的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：采集智慧电厂厂区的运转状态参数以及各发电设备的运行参数信息和厂区环境参数信息；

步骤二：对接收到的智慧电厂厂区的运转状态参数进行电厂运转宏观监控分析处理，据此生成一级宏观运转反馈信号、二级宏观运转反馈信号和三级宏观运转反馈信号；

步骤三：依据接收到智慧电厂厂区的各等级宏观运转反馈信号进行监管时段精度定量分析处理，据此得到对应时间机制下的对应监管时段类型；

步骤四：依据设定的监管时段类型，调取智慧电厂厂区的各发电设备的运行参数信息，并进行设备运行监控分析处理，据此得到设备轻度风险运行信号、设备中度风险运行信号和设备重度风险运行信号；

步骤五：依据设定的监管时段类型，调取智慧电厂厂区的厂区环境参数信息，并进行环境污染程度判定分析处理，据此得到厂区轻度污染信号、厂区中度污染信号和厂区重度污染信号；

步骤六：对接收到的厂区污染类型判定信号和设备运行风险类型判定信号进行预警分析处理，并通过声光警报预警的方式在显示终端进行显示说明。

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