徐衛(wèi)中，戴建軍，陳 勤

(華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200)

1 問(wèn)題的提出

近年來(lái)，隨著全球能源趨緊和生態(tài)問(wèn)題的日益突出，許多國(guó)家都在探討綠色可再生能源的開(kāi)發(fā)與利用.作為極具開(kāi)發(fā)價(jià)值的清潔能源，水利資源的高效利用對(duì)于填補(bǔ)世界范圍內(nèi)的能源缺口意義重大.根據(jù)2011年美國(guó)國(guó)家能源信息管理局發(fā)布的能源展望報(bào)告，預(yù)計(jì)從2008-2035年，全世界可再生能源發(fā)電量將達(dá)到4.6億kW·h，而水利發(fā)電更是貢獻(xiàn)了其中的一半以上.

隨著水電站規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及信息技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，越來(lái)越多的自動(dòng)化、信息化系統(tǒng)被應(yīng)用到電站當(dāng)中，水電站系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也變得日益復(fù)雜.由于傳統(tǒng)水電站中各個(gè)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)獨(dú)立，存在著軟硬件結(jié)構(gòu)異構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議不一致及數(shù)據(jù)庫(kù)不兼容等問(wèn)題，無(wú)法直接完成系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的傳輸和交換，互操作性很差，信息共享度很低，造成眾多“信息孤島”的產(chǎn)生，嚴(yán)重影響了電站的整體運(yùn)行效率，也增加了工作人員日常維護(hù)的工作量和難度.經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)查分析，文章總結(jié)出水電站信息化系統(tǒng)主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

(1)各輔助子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸和信息交互困難，互操作性很差.

(2)第三方軟件接入困難，必須通過(guò)專用的接口才能實(shí)現(xiàn)第三方軟件的接入.

(3)各子系統(tǒng)之間的功能存在冗余現(xiàn)象，造成了相當(dāng)程度的資源浪費(fèi).

因此，提高各子系統(tǒng)之間信息交互的自由度，實(shí)現(xiàn)整個(gè)發(fā)電站系統(tǒng)的智能一體化成為了當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題.隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的組件技術(shù)、跨平臺(tái)技術(shù)、虛擬主機(jī)等新技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于自動(dòng)化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、一體化、開(kāi)放化的研究也日漸深入，很多技術(shù)成果在電力系統(tǒng)領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用.輔助系統(tǒng)智能一體化平臺(tái)使不同廠商、不同型號(hào)的數(shù)字化設(shè)備實(shí)現(xiàn)無(wú)縫通信對(duì)接，完成信息交換及協(xié)同操作功能，以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)分方式實(shí)現(xiàn)站內(nèi)外信息交互和共享，優(yōu)化電站調(diào)度，從而提高了電站的運(yùn)行效率.

2 一體化平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)

輔助系統(tǒng)智能一體化平臺(tái)構(gòu)建的目的是為了解決電站內(nèi)各信息化子系統(tǒng)之間的集成問(wèn)題，不僅為電站的管理提供了新的手段，而且對(duì)電站運(yùn)行的安全性和可靠性提供了全方位的支持.平臺(tái)采用B/S架構(gòu)搭建了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，將電站內(nèi)各個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合并集成，實(shí)現(xiàn)控制的聯(lián)動(dòng)及信息的共享，完成對(duì)信息化設(shè)備全方位的監(jiān)控管理.一體化平臺(tái)可以統(tǒng)一處理各個(gè)子系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)視頻系統(tǒng)與SCADA系統(tǒng)間的操作聯(lián)動(dòng)，改變了以往輔助系統(tǒng)之間獨(dú)立設(shè)置、獨(dú)立運(yùn)行、監(jiān)測(cè)信息不共享的狀況，提高了電站的智能化運(yùn)行管理水平，使電站的整體運(yùn)行更為安全可靠.

智能輔助系統(tǒng)一體化平臺(tái)在結(jié)構(gòu)上分為三層，分別為數(shù)據(jù)庫(kù)層、數(shù)據(jù)采集層和應(yīng)用系統(tǒng)層.數(shù)據(jù)庫(kù)層用于存儲(chǔ)并處理數(shù)據(jù).數(shù)據(jù)采集層利用協(xié)議映射模型，將所有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的格式，構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至傳輸通道，通過(guò)智能電子設(shè)備的透明轉(zhuǎn)發(fā)，將數(shù)據(jù)包送入應(yīng)用系統(tǒng)層.應(yīng)用系統(tǒng)層可以靈活地從一體化平臺(tái)中讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，輸出相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)表等信息，由Web服務(wù)器進(jìn)行發(fā)布.

各層之間的關(guān)系(見(jiàn)圖1).

圖1 總體結(jié)構(gòu)圖

3 一體化平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)

結(jié)合水電站運(yùn)行維護(hù)的實(shí)際需求以及智能輔助系統(tǒng)一體化平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)思路，該平臺(tái)的硬件配置主要包括以下幾部分：工作站(2套)、服務(wù)器(2套)、Web發(fā)布服務(wù)器(1套)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備(1套)、以太網(wǎng)交換機(jī)(2套)、環(huán)境監(jiān)測(cè)前端采集控制裝置(4套)、地下廠房水淹系統(tǒng)(1套)、電源狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)(1套)、網(wǎng)絡(luò)高清球形攝像機(jī)(2套).硬件結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖2).

圖2 硬件結(jié)構(gòu)圖

智能一體化平臺(tái)集成了各個(gè)子系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)，并在一體化主機(jī)上進(jìn)行統(tǒng)一顯示.主要集成閘門監(jiān)控系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)、水淹廠房監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、消防監(jiān)控和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、DTS系統(tǒng)、水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)等.通過(guò)一體化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)之間的功能聯(lián)動(dòng)，達(dá)到圖像智能分析、多系統(tǒng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)、多形式可視化展示等功能，為電站安全生產(chǎn)提供直觀、高效、智能的輔助管理手段.

4 一體化平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)

一體化平臺(tái)采用多任務(wù)的Windows操作系統(tǒng)，通過(guò)GE的Cimplicity工控組態(tài)軟件完成電站內(nèi)各輔助系統(tǒng)主機(jī)之間的數(shù)據(jù)連接和交換，同時(shí)將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，并通過(guò)該工具軟件生成人機(jī)交互界面.綜合數(shù)據(jù)庫(kù)采用Microsoft SQL sever，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)錄入、查詢、檢索、報(bào)表生成等功能.

一體化平臺(tái)軟件功能框圖(見(jiàn)圖3).

圖3 軟件功能圖

4.1 虛擬主機(jī)技術(shù)

隨著電站里的各個(gè)子系統(tǒng)分批次、分階段的建設(shè)，電站所使用的計(jì)算機(jī)越來(lái)越多，操作系統(tǒng)也各不相同，如Windows2000、Windows xp、Windows7系統(tǒng)等，不同的計(jì)算機(jī)不同的操作系統(tǒng)大大增加了管理和維護(hù)的難度.因此，計(jì)算機(jī)集中式管理顯得尤為重要.虛擬主機(jī)又被稱為虛擬服務(wù)器，是一種能夠在一個(gè)服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)網(wǎng)站或者應(yīng)用的計(jì)算機(jī)技術(shù).虛擬主機(jī)技術(shù)主要應(yīng)用于Http、Ftp、Email等多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，能夠?qū)⒎?wù)器的服務(wù)內(nèi)容在邏輯上劃分為多個(gè)服務(wù)單元，將服務(wù)端等效為多個(gè)外部服務(wù)器，因此可以較大幅度地降低服務(wù)器的硬件開(kāi)銷、通訊服務(wù)費(fèi)用以及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本.利用虛擬化主機(jī)技術(shù)，多個(gè)虛擬機(jī)可以在同一臺(tái)物理主機(jī)上運(yùn)行，改變了“一臺(tái)服務(wù)器、一個(gè)應(yīng)用”的固有形式，減少了電站物理主機(jī)的數(shù)量，保證了電站機(jī)組運(yùn)行的高可靠性，同時(shí)管理效率也大大提升.

4.2 Web發(fā)布功能

通過(guò)開(kāi)放的J2ee技術(shù)，采用Oracle開(kāi)源的Glassfash軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)Web信息發(fā)布.Web瀏覽器的使用是基于Http超文本協(xié)議的Html超文本模式語(yǔ)言，其標(biāo)準(zhǔn)化的界面表達(dá)獨(dú)立于客戶端軟硬件平臺(tái)，可以極大地節(jié)省客戶端人機(jī)界面維護(hù)工作和使用人員的培訓(xùn)費(fèi)用.因此，電站工作人員可以方便地使用瀏覽器對(duì)各信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽、查詢和管理，打通了過(guò)去各個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)之間的“信息孤島”，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備之間的信息交互與共享，提高了數(shù)據(jù)監(jiān)控的效率和實(shí)時(shí)性，大大減輕了電站管理人員的工作強(qiáng)度.

4.3 Troubleshooter的應(yīng)用

Troubleshooter強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力能夠幫助用戶獲得控制過(guò)程可能的原因和變化，自動(dòng)從數(shù)據(jù)中獲取規(guī)則，輔助分析變量之間的相互關(guān)系，將各種信息有機(jī)融合起來(lái)，充分挖掘數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系，建立起可靠的模型，這對(duì)于提高電站發(fā)電效率，提升電站的經(jīng)濟(jì)效益潛力巨大.

5 結(jié) 語(yǔ)

輔助系統(tǒng)智能一體化平臺(tái)秉持先進(jìn)、安全、開(kāi)放、易維護(hù)的設(shè)計(jì)原則，實(shí)現(xiàn)了電站內(nèi)各種信息的融合與共享.軟硬件平臺(tái)采用通用化、系列化的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品及標(biāo)準(zhǔn)的接口，方便系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)，符合電站系統(tǒng)智能一體化的發(fā)展思路，加速了電站的自動(dòng)化改造進(jìn)程，這對(duì)于電站的高效運(yùn)行、優(yōu)化調(diào)度、科學(xué)管理都具有非常重要的意義.

本文所提出的的一體化平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，已經(jīng)應(yīng)用于桐柏抽水蓄能電站，而且也達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo).當(dāng)然，該平臺(tái)還有待在電站自動(dòng)化工程實(shí)施中不斷擴(kuò)展和完善，進(jìn)一步提高電站的運(yùn)行效率，使得科技的創(chuàng)新真正造福于民.

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