吳 凡

(湖北清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北 宜昌 443000)

湖北清江隔河巖水力發(fā)電廠位于湖北省宜昌市長陽土家族自治縣境內(nèi)，安裝4臺300 MW混流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)1 212 MW，設(shè)計年發(fā)電量30.4億kW·h，是華中電網(wǎng)骨干調(diào)峰調(diào)頻電廠。隔河巖水利樞紐控制流域面積14 430 km2，多年平均降水量1 380 mm，多年平均流量383 m3/s，多年平均徑流量120.76億m3。隔河巖大壩為混凝土重力拱壩，壩頂高程206 m，壩長653.5 m，正常蓄水位200 m，總庫容30.18億m3，屬年調(diào)節(jié)水庫[1]。隔河巖電廠1993年6月首臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，1994年11月4臺機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電，電廠于2011年全面啟動監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)、線路保護(hù)系統(tǒng)、同步向量測量系統(tǒng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)系統(tǒng)以及自動化輔控系統(tǒng)的更新改造，截至2017年底，設(shè)備改造工作基本完成，在長達(dá)7年的設(shè)備集中改造周期內(nèi)，電廠保持了良好的安全生產(chǎn)記錄，連續(xù)7年實(shí)現(xiàn)零非停、零障礙的雙零目標(biāo)[2]。

1 班組智能化建設(shè)實(shí)踐

隔河巖電廠自動班做為一線核心生產(chǎn)班組，始終堅持對水電生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)實(shí)施精益管控，持續(xù)采用新技術(shù)、新工藝，不斷提高設(shè)備可靠性，嚴(yán)格堅持運(yùn)維問題導(dǎo)向，密切關(guān)注設(shè)備生命周期，加強(qiáng)歷史數(shù)據(jù)趨勢分析，提前預(yù)判系統(tǒng)健康狀態(tài)，積極踐行智能管理、綠色檢修，圍繞自動化設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)、缺陷處理和隱患排查等發(fā)掘新方法、開拓新思路，有機(jī)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)，推行班組智能化建設(shè)，不斷探索水電企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+一線班組管理的新模式。

1.1 班組智能化考勤管理

隔河巖電廠自動班共有8名員工，負(fù)責(zé)全廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、自動化輔控系統(tǒng)等電氣設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)，所轄設(shè)備分布在大壩、廊道、進(jìn)水口、廠房、尾水平臺等各個角落，點(diǎn)多面廣，時常需要深夜低谷消缺以及外出檢修維護(hù)，班組成員的工作時間和工作地點(diǎn)隨機(jī)性大，在辦公室集中辦公的時間受到一定限制，給傳統(tǒng)的考勤管理帶來挑戰(zhàn)。

清江公司于2017年5月正式實(shí)行手機(jī)刷卡考勤，在流域電廠范圍內(nèi)統(tǒng)一采用RF-SIM卡，用手機(jī)替代考勤卡，同時具備門禁準(zhǔn)入卡，食堂餐卡等功能。2018年5月，隔河巖電廠廠區(qū)全面實(shí)現(xiàn)WIFI無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，在此基礎(chǔ)上，自動班根據(jù)班組管理實(shí)際需求，提出了班組智能考勤的目標(biāo)，通過采用阿里巴巴集團(tuán)免費(fèi)提供的釘釘(DingTalk)多端協(xié)同平臺，較好解決了水電企業(yè)一線班組考勤管理的痛點(diǎn)，水電企業(yè)一線班組智能考勤管理主要具有以下特點(diǎn)：

1)系統(tǒng)具有DING公告功能，班組員工是否閱讀過公告內(nèi)容清晰可見。

2)系統(tǒng)具有外勤簽到功能，班組管理者可快速查看班組成員外出工作的位置信息，實(shí)時掌握班組成員外出檢修及消缺情況。

3)班組管理者可開啟系統(tǒng)的極速打卡功能，班組成員到達(dá)考勤地點(diǎn)并打開釘釘APP后系統(tǒng)自動打卡。若班組成員外出檢修地點(diǎn)不在考勤范圍，可點(diǎn)擊上傳外勤位置信息，釘釘將自動記錄并上傳位置信息。

4)考勤系統(tǒng)會對手機(jī)的打卡環(huán)境做綜合判定，遇到手機(jī)刷機(jī)、系統(tǒng)升級、或者登陸他人設(shè)備等情況時會有人臉識別提示，確保考勤數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。

采用該系統(tǒng)后，自動班可精確量化班組成員的工作時間，無論是正常工作時間的設(shè)備維護(hù)、外出檢修，還是深夜的低谷消缺、節(jié)假日加班，智能考勤系統(tǒng)都能根據(jù)位置信息和時間信息如實(shí)記錄，結(jié)合系統(tǒng)后臺的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計及智能化分析功能，能夠?yàn)榘嘟M員工考核提供較大權(quán)重的數(shù)據(jù)支撐，同時還可以根據(jù)某項(xiàng)具體工作的耗時統(tǒng)計，精準(zhǔn)分析工作強(qiáng)度，調(diào)整班組人力資源分配，優(yōu)化班組管理流程，系統(tǒng)界面如圖1所示。

圖1 班組考勤智能化管理

1.2 班組智能化物資管理

為保障發(fā)電設(shè)備檢修維護(hù)及缺陷處理的及時性，水電企業(yè)一線班組都配備有班組倉庫，用于存儲備品備件、試驗(yàn)儀器、專用設(shè)備等，但班組一般沒有配備專職倉庫管理員，倉庫管理需要依靠班組成員共同完成出入庫管理、庫存物資清點(diǎn)、消耗物資補(bǔ)充申報等，因?yàn)槿狈τ残约s束和相應(yīng)的技術(shù)手段，自動班于2013年7月發(fā)揮專業(yè)特長優(yōu)勢，自行搭建了班組物資管理服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)班組倉庫的電子化出入庫錄入和數(shù)據(jù)庫管理，但仍然缺乏統(tǒng)一的管控，很難真正實(shí)現(xiàn)帳卡物的嚴(yán)格對應(yīng)。自動班的8名班組成員均承擔(dān)了不同的設(shè)備分工，在設(shè)備檢修維護(hù)尤其是深夜低谷消缺的過程中，不可避免的要消耗班組倉庫的物資，具體到一些緊急缺陷處理時為使得設(shè)備盡快恢復(fù)運(yùn)行，班組成員一般暫不進(jìn)行備品備件及設(shè)備物資的出庫登記，而是在相關(guān)工作完成后進(jìn)行事后集中補(bǔ)登，另外在檢修過程中，各工作面需要交叉使用班組倉庫公共試驗(yàn)設(shè)備和專用工具，因?yàn)槿鄙傧嚓P(guān)設(shè)備的實(shí)時追蹤和動態(tài)管理，班組人員無法做到對班組倉庫物資狀態(tài)和設(shè)備使用的精細(xì)化管理。

基于上述班組倉庫管理難題，自動班在班組物資倉庫數(shù)據(jù)服務(wù)器管理的基礎(chǔ)上，提出了班組物資智能化管理的目標(biāo)，設(shè)計出基于RFID和ZigBee技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)+班組物資倉庫智能化管理系統(tǒng)[3]。RFID(Radio Frequency Identification)是構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)的核心射頻識別技術(shù)，其利用近場電磁感應(yīng)交換數(shù)據(jù)，通過射頻讀寫器識別并傳輸電子標(biāo)簽內(nèi)存儲的物資和設(shè)備信息。ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)通信技術(shù)，具有遠(yuǎn)距離自適應(yīng)組網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集、無線定位等功能，班組物資倉庫智能化管理系統(tǒng)將RFID射頻識別和ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)班組物資倉庫內(nèi)備品備件、試驗(yàn)儀器、專用工具等的批量自動識別、實(shí)時定位跟蹤、遠(yuǎn)程監(jiān)控管理等。自動班將班組倉庫內(nèi)的備品備件、試驗(yàn)儀器、專用工具等關(guān)鍵物資與無源RFID電子標(biāo)簽綁定，通過安裝在倉庫貨架的多臺固定式RFID射頻讀寫器天線，配合ZigBee低功耗無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時讀取物資參數(shù)信息，動態(tài)感知物資庫存狀態(tài)，智能定位并追蹤物資使用情況，實(shí)現(xiàn)了班組物資的自動識別、智能盤點(diǎn)，流通統(tǒng)計，以及庫存定位，消耗預(yù)警等[4]，完全省去了人工出入庫登記和物資清點(diǎn)環(huán)節(jié)，結(jié)合智能終端的班組物資管理APP，班組成員可隨時隨地查看物資倉庫內(nèi)的庫存物資狀態(tài)，真正實(shí)現(xiàn)全天候24小時監(jiān)控，任一備品備件、試驗(yàn)設(shè)備、專用工具等離開班組倉庫范圍，固定式RFID射頻讀寫器天線便感應(yīng)不到相應(yīng)物資的RFID電子標(biāo)簽，后臺程序自動標(biāo)記該物資為出庫或者消耗狀態(tài)，全程無需班組成員人工參與，系統(tǒng)自動完成出入庫登記。班組根據(jù)APP的庫存物資預(yù)警提示，能夠?qū)崟r掌握庫存物資消耗情況并及時向物資采購部門申報物資補(bǔ)充計劃，實(shí)現(xiàn)班組物資倉庫的智能化精細(xì)化管理，系統(tǒng)界面如圖2所示。

圖2 班組倉庫智能化管理

1.3 班組智能化巡檢管理

隔河巖電廠2016年完成了生產(chǎn)區(qū)域工業(yè)電視系統(tǒng)的升級改造，基于?？低暤乃娬景踩婪墩w解決方案實(shí)現(xiàn)了電廠視頻監(jiān)控的全覆蓋，廠區(qū)內(nèi)重要區(qū)域高清攝像頭可通過人臉識別、車牌識別等確定進(jìn)入?yún)^(qū)域人員的身份信息，支持行為分析和可視化定位[5]，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況能夠及時推送預(yù)警畫面。

基于生產(chǎn)區(qū)域的視頻監(jiān)控工業(yè)電視系統(tǒng)，自動班提出了設(shè)備智能化巡檢的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了基于視頻圖像識別的常規(guī)巡檢路線智能化分析和設(shè)備異常狀態(tài)智能化推送功能。隔河巖電廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成了遠(yuǎn)動系統(tǒng)所不具有的前端圖像智能分析功能，系統(tǒng)通過圖像識別和智能分析，可遠(yuǎn)程監(jiān)控電廠環(huán)境、設(shè)備、人員等實(shí)時狀態(tài)，構(gòu)建獨(dú)立于計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)遙信、遙測信號以外的獨(dú)立視覺監(jiān)控體系，系統(tǒng)主要涉及下述關(guān)鍵技術(shù)：

1)圖像預(yù)處理算法。以攝像頭捕獲圖像的邊緣檢測為核心，以圖像分割為突破點(diǎn)，在圖像變換、圖像增強(qiáng)、圖像恢復(fù)上進(jìn)行剖析和建模，使其適應(yīng)水電廠設(shè)備的特定環(huán)境，提高預(yù)處理的效果和準(zhǔn)確度。

2)圖像識別檢測。系統(tǒng)通過分析預(yù)置的圖像識別規(guī)則，使用圖像視覺解析技術(shù)對水電廠視頻圖像中的目標(biāo)物體進(jìn)行分離、偵測、監(jiān)控、追蹤，解決水電廠內(nèi)設(shè)備狀態(tài)以及運(yùn)維人員的操作行為問題。

3)前端視頻設(shè)備預(yù)處理。系統(tǒng)可智能降低正常狀態(tài)下的圖像刷新次數(shù)，濾除正常視頻畫面以減少傳輸帶寬占用，當(dāng)異常發(fā)生時，自動將異常畫面實(shí)時推送至視頻監(jiān)控主站，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能化。

結(jié)合上述技術(shù)手段，自動班利用巡檢人員進(jìn)入特定監(jiān)控區(qū)域的人臉識別和行為分析技術(shù)，可準(zhǔn)確判斷巡檢人員的作業(yè)過程和作業(yè)軌跡，利用重點(diǎn)設(shè)備視頻監(jiān)控畫面的運(yùn)動檢測功能，可及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備工作狀態(tài)的細(xì)微變化，引導(dǎo)巡檢人員有針對性的現(xiàn)場查看異常設(shè)備狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)班組的智能化巡檢管理，系統(tǒng)界面如圖3所示。

圖3 班組巡檢智能化管理

2 班組安全生產(chǎn)業(yè)績

隔河巖電廠連續(xù)7年雙零目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，聚焦到一線班組，聚焦到自動班，就是監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、同步向量測量系統(tǒng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)系統(tǒng)以及自動化輔控系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要數(shù)百個盤柜、數(shù)千條電纜，數(shù)萬個端子、以及不計其數(shù)的回路、節(jié)點(diǎn)、邏輯、代碼等所有環(huán)節(jié)的精確可靠和準(zhǔn)確執(zhí)行，需要繁瑣復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集、流程優(yōu)化、異常處理、可靠性測試。基于與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合的一線班組智能化管理，在電廠長達(dá)7年的二次設(shè)備集中改造周期內(nèi)，自動班承擔(dān)了占二次設(shè)備絕大多數(shù)的電氣自動化設(shè)備改造任務(wù)，全面更新存在安全隱患的設(shè)備及系統(tǒng)，徹底清理停機(jī)回路，整治端子箱、電纜、接地、防雷、絕緣。隔河巖電廠水輪機(jī)端子箱整治、發(fā)電機(jī)端子箱整治、示流計改造、同期裝置改造完成于2009-2011年間，調(diào)速系統(tǒng)電氣部分改造完成于2010至2012年間，調(diào)速器油壓控制系統(tǒng)改造完成于2011-2012年間，勵磁系統(tǒng)改造完成于2011至2013年間，監(jiān)控系統(tǒng)改造完成于2013至2016年間，110V直流系統(tǒng)、同步向量采集系統(tǒng)、高低壓氣控制系統(tǒng)、電制動空壓機(jī)系統(tǒng)、檢修滲漏排水控制系統(tǒng)、交直流電源屏改造完成于2014至2016年間，大壩廊道排水控制系統(tǒng)、機(jī)組技術(shù)供水控制系統(tǒng)改造完成于2017年，如此的主輔設(shè)備分批次，分階段改造，自動班完成了所轄設(shè)備共計150余面盤柜的整體更換，為本質(zhì)安全型電廠提供了可靠的設(shè)備及技術(shù)支撐，成就了機(jī)組的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)，全廠設(shè)備缺陷數(shù)量更是從2011年的133項(xiàng)下降至2017年的40項(xiàng)[6]，班組智能化管理成果顯著。