發電設計技術的智能化發展探究

周凱 黃永軍

摘? 要：文章分析了發電設計行業數字化、智能化的現狀，結合行業特點和實際情況提出了從數字化設計高階發展和人工智能技術應用兩個方面努力發展發電設計技術的智能化，并對不同方面的發展方向進行了詳細的分析和論述，并對數字化設計技術對整個發電建設行業的作用進行了分析闡述，說明了智能化設計發展的必要性和必然性。

關鍵詞：發電設計;設計技術;數字化;智能化

中圖分類號：TP391.7? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）25-0155-02

Abstract： This paper analyzes the present situation of digitization and intelligence in power generation design industry， and puts forward the development of intelligent power generation design technology from two aspects： the high-order development of digital design and the application of artificial intelligence technology. In addition， the development directions of different aspects are analyzed and discussed in detail， the effect of digital design technology on the whole power generation construction industry is analyzed and expounded， and the necessity and necessity of intelligent design development are explained.

Keywords： power generation design; design technology; digitization; intelligence

1 概述

近年來隨著云技術、大數據、物聯網、移動互聯網和人工智能技術地不斷成熟，智能化已經滲入到我們日常生活的各個層面，智能化已成為社會發展的必然趨勢。特別是“中國制造2025”戰略的提出，國內開始全面推廣應用以綠色、智能、協同為特征的先進設計技術，把制造業的智能化設計技術發展推向了一個新的高潮。對發電設計行業來說也迎來了一個新的發展周期，發電設計技術的智能化就在前方。

2 發電設計現狀分析

發電設計行業也在歷史的潮流中不斷發展，經歷了圖板畫圖到電腦制圖再到數字化設計的發展之路，但目前三維數字化協同設計技術仍在不斷發展和完善的過程中，仍處于數字化設計的初級階段。經過近20年的探索和發展，目前發電數字化設計技術成果顯著，三維建模、協同設計、軟件分析計算、快速出圖都大大簡化了發電工程設計的工作量，帶來了極大的效率和質量收益。但手動建模，人工布置，計算、分析、出圖每一樣工作都以人為中心，不同專業數字化程度不一，不同軟件間數據交互困難，無法形成一個完整的數字化鏈條，這些都是急需我們不斷努力解決的問題，也再次印證了我們仍處于數字化設計技術發展的初級階段。

那如何實現發電設計技術的智能化發展？我們要在數字化設計的高階發展和人工智能技術應用兩個方面不斷實現技術突破，才能實現智能化設計的目標。

3 數字化設計的高階發展

在數字化設計的高級階段，我們要解決初級階段遇到的全部問題，通過協調全面發展、多專業一體化、設計標準規則數據化、設計過程自動化，實現真正的數字化設計。

3.1 協調全面發展

發電數字化設計包含十幾個不同的專業，而不同專業數字化設計發展的不平衡已成為制約發電數字化設計技術發展的突出問題。雖然工藝系統及電控系統數字化設計平臺和三維布置數字化設計平臺已基本成熟，但運煤、除灰、暖通、建筑、結構、總圖等專業仍處在電腦繪圖的階段;另外專業內的數字化設計發展也不平衡，工藝專業系統設計、分析計算、提資配合等方面的數字化發展相對滯后，無法形成一個整體的發電數字化設計技術解決方案。

因此要實現高階的數字化設計，首先必須要協調各專業全面發展自己的數字化設計技術，不斷補齊各專業的空白和短板，形成一個全面發展、有機協調的數字化設計技術整體方案。

3.2 多專業一體化

上面提到了要實現全面的數字化設計協調發展，分散獨立的模式就帶來了信息孤島的問題，一個完善的、良好的設計技術方案不會是一個零散的、毫無組織的結構。為此在高級階段我們要打造一個組織緊密、數據貫通的數字化設計體系，打通不同專業、不同流程、不同功能之間的信息壁壘，實現數據在體系內的自由流通和靈活處理，從而真正實現多專業一體化的數字化設計，全面提高數字化設計的數據利用效率。

3.3 標準、規范數據化

現階段我們的數字化設計技術手段仍然和CAD一樣，只是一種缺乏靈魂的設計出圖工具，其關鍵就是缺少數據化標準和規范地驅動。設計標準和規范是設計的根本，是我們所有設計過程都要遵循的原則，我們可以將設計標準和規范進行數據化解讀，形成一個結構化的標準規范數據庫，這樣通過軟件程序就可以自動解讀設計的理念和標準，實現設計過程的自動化。

3.4 設計過程自動化

標準和規范的數據化給我們提供了設計過程自動化的基礎條件，原來需要人來完成的管道布置、模型建立和計算分析，在數據化規則庫地驅動下，再配合專業的知識庫，軟件程序就可以判斷設計要素、分析計算結果、掌控空間布局，從而實現程序自動布置、建模和計算。當然這一過程不會一蹴而就，需要從點到面逐步開展，先從局部的管道自動布置、自動建模開始，慢慢擴大使用范圍和深度，最終實現全面的設計過程自動化。

4 前沿智能技術的應用

智能化的發展取決于對設計本質的理解和模擬，而人工智能、大數據、云計算等前沿智能技術為我們提供了模擬的最佳工具。

4.1 人工智能技術實現設計過程自動化

人工智能是用于模擬、延伸和擴展人的智能的技術，通過人工神經網絡、機器深度學習技術，借助專家系統技術在知識上的強大處理能力，可以較好的支持自動化處理功能，實現設計過程自動化;可以模擬人的設計思維，實現設計過程智能化;可以提供強大的人機交互功能，實現人與人工智能的完美結合。

4.2 機器深度學習和大數據技術實現智能化方案分析

發電設計技術是一門需要案例分析的學科，除了標準、規則的驅動外，豐富的案例經驗也是設計中必不可少的思想源泉。電力設計院經過幾十年的發展，積累了成百上千的工程案例，這是一個巨大的寶藏，等待著我們去開發利用。機器深度學習和大數據技術的發展給了我們一把打開這一寶藏的鑰匙，大數據可以把海量的工程案例按需求進行整理分析，為機器深度學習提供源源不斷的素材，機器深度學習技術則把這些案例逐一進行深度剖析，學習其中的原則、方式、特點、優勢、劣勢等原來需要設計人員學習的內容。通過深度學習的人工智能可以掌握成千上萬工程案例的精髓，其遠超人類的存儲和分析能力，可以輕松實現智能化的工程方案分析，實現智能方案創造、智能方案分析、智能方案評價、智能方案調整。

4.3 云計算技術提供強大算力

上面提到的無論是以人工智能為基礎的設計過程自動化還是以機器深度學習和大數據技術為基礎的智能化方案分析，都需要巨大計算能力為前提，而云計算就能提供很好的解決方案。云計算擁有時間、空間和資源層面上的極度靈活性，可以隨時隨地獲得大規模的運算能力，能夠很好地解決未來智能化設計所需要的算力問題，因此未來無論是采用公有云、私有云或者是混合云，云平臺的打造都將成為智能化設計不可缺少的一環。

5 數字化技術的機遇分析

隨著發電行業不斷的深入發展，數字化設計是其發展的必然，同時也得到了行業普遍的認可。基于設計院的角度來分析，數字化設計未來發展的前景，并不可能充分體現在設計自身。主要以數字化設計成果為依托，為電廠的全生命周期提供增值服務。隨著數字化設計的快速發展，此時設計院的業務也將會發生變化，其業務范圍將會延伸到設計兩端去。基于當前的發展形勢來看，數字化技術將會被應用于電廠數字化運維、以及EPC總承包項目領域，并在此領域發揮著重要的作用。數字化設計在EPC項目中的運用，為其提供了精細化的設計，以及其他方面的業務，例如信息化管理、數據模型分析等，極大的提高了工程的效率，同時對于降低其生產成本發揮著重要的作用。但是在實際的應用過程中，仍然存在需要解決和提高的問題，集中體現在以下方面內容：其一，當各方面需求不夠明確的情況下，致使其在實際的應用過程中，不能夠有針對性的開展工作。因此，設計者在設計之前，需要對EPC中的每個模塊進行綜合方面的考慮，必須做好全方位的統籌規劃。根據其各個模塊的所需數據類型、內容等信息，做好設計前期的準備工作，可預先在管理平臺上進行部署，將當前這些相關數據信息進行完整保存，以此來提供后續的服務。其二，流水線各方技術分布不均勻，由于該技術存在這一方面的瑕疵，致使其工作難以順利的推進。例如，如若設備廠家僅僅是單純的將設備圖紙信息提供給設計院，但是沒有提供詳細而具有兼容接口的設備三維模型。此時設計院的工作量將會大幅度增加，并且需要承擔當前這部分工作。同時，隨著設備數量的增加，設計院的工作量也將會呈現幾何級增長。基于此情況下，設計院要根據當前的實際情況，積極帶動流水線上各方，順應數字化設計的發展，建立完善的數字化管理體制。

6 結束語

綜上所述，隨著科學技術快速的發展，新興的人工智能技術、數字化技術、云技術的出現，為發電設計技術的發展注入了全新的發展動力。基于諸多先進的技術支持，發電設計技術必然會實現智能化發展。但當前這一目標的實現不是一蹴而就的，需要漫長的道路進行探索和鉆研。在發電設計技術的發展過程中，要不斷進行探索，汲取國外先進的技術及經驗，善于總結歷來研究的成果，全面深化數字化設計技術。并在此基礎上，高效結合前沿智能技術，進而實現發電設計技術的智能化發展目標。

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