基于大數據的智慧水電廠建設思路探討

周 紅

（威海海洋職業學院，山東 威海 264300）

現階段，我國水電站自動化整體水平已與國際接軌，基本上達成了數字化和智能化目標，智慧水電廠開始走進新時代大眾視野。與傳統水電廠相比，智慧水電廠不僅涉及計算機監控系統的更新和升級，也涉及新設備、新技術和新思路。在未來的發展中，智慧水電廠的發展會迸發出更加強大的實力。

1 智慧水電廠的內涵

目前，我國高校、科研機構和相關企業已經開始深入研究智慧水電廠，并重點研究智慧水電廠的功能，但對智慧水電廠的定義，尚未達成統一共識。有學者認為：智慧水電廠是信息化和智能化兩項技術的高度融合，可體現大數據、測量和智能控制技術的應用。由此可知，智慧水電廠的核心為數據驅動，是從技術和管理兩個層面出發，以云計算、大數據、人工智能和虛擬現實技術為依托，挖掘設備和數據，最終完成優化配置、智能化生產、智能化運行和智慧化管理[1]。

2 基于大數據技術智慧水電廠架構和功能分析

智能感知平臺可為智慧水電廠提供技術支持；智能業務模型可提供模型和邏輯支持，智慧管理體系則可提供管理組織和模式；感知平臺、業務模型和管理體系相互融合，互為支撐，共同為智慧水電廠各項功能的實現貢獻力量。

2.1 感知平臺構建

作為智慧水電廠的數據支撐，智能感知平臺引進了先進的智能電子裝置，并遵循數字化、網絡化和共享標準化要求，實現信息采集、測量、控制和檢測，還可將完整數據上傳至大數據中心[2]。

2.2 智能業務模型

從智慧水電廠的業務內容來看，主要包含經濟運行功能、水電廠運行狀態檢修功能、區域大壩評估功能、防汛指揮功能、安全防護功能、信息通信功能、數據分析功能和生產管理功能。

（1）經濟運行功能需革新過往階段的傳統模式，立足于全局，考慮水電廠水資源和電力調度需求，有針對性地促進各模塊的協同，增強系統的整體性，構建動態耦合機制，完善模型體系，全面開發業務支持功能。

（2）水電廠運行狀態檢修功能實質上是指對特定對象狀態監測和分析。在水電廠的建設中，運用大數據技術可以實現對歷史數據的存儲、整理、分析，對水電廠運行的狀態進行實時監測、分析，為維護水電廠的安全運行提供保障基礎，全面提升水電廠運行安全水平。例如，在處理水輪機軸心軌跡問題時，傳統主觀判斷會直接影響維修結果，大數據技術可清晰識別軸心軌跡，整理軌跡參數，且加以匹配，同時及時反饋結果，為水電廠各個設備的運行狀態維修提供可靠數據。

（3）區域大壩評估功能在安全評估系統基礎上，以區域大壩的健康狀態為目標，分析評估活動。利用地理信息系統實現水電廠區域大壩的探索與監測，結合大數據移動技術，收集區域大壩的信息，即視頻與照片，通過對比分析視頻、照片數據，實現大壩安全預警，充分發揮水電廠大壩的應用價值。

（4）防汛指揮功能，以空間數據為背景，基于防汛業務實時數據，立足于數據庫、網絡和地理信息技術，構建交互式決策系統。在構建防汛決策時，可整合相關信息，并對應開展處理、查詢、分析和管理工作。

（5）安全防護功能，在標準的數據交換接口協議基礎上，達成采集、存儲和展示各個子系統信息，也可以通過自動或手動的方式控制。安全防護管理系統能夠在事故出現的第一時間迅速反應，降低安全事故影響。

（6）數據分析功能，利用關聯、趨勢、偏差和數字特征等分析工具，實時監視設備運行，并收集信息，定性定量分析，總結內在聯系和內在規律，以圖形形式直觀展現分析結果，為生產設備的運行、管理和維修提供參照。

2.3 以大數據技術為基底構建智慧管理體系

智慧水電廠的智慧管理體系以扁平化的管理組織為依托，以相關專業為中心，達成職能管控升級和轉型目標，故可衍生出新型的智慧水電廠組織機構，詳細組織機構如圖1所示。

圖1 智慧水電廠組織機構示意圖

圖1中，智慧水電廠的組織機構包含4個中心，即：數據、算法、集控和運檢中心，4個中心相輔相成，共同組成服務共同體。

（1）數據中心，該中心具備統一管理智慧水電廠全部數據資源功能，為智慧水電廠的運營和管理工作提供數據，以便智慧水電廠各項工作平穩開展。

（2）算法中心，其作用主要體現在兩個方面：一是在以機器代替人力，提高效率，節約成本，二是優化智慧水電廠決策內容，推動智慧水電廠良好發展。

（3）集控中心，主要發揮集控調度功能，有別于傳統水電廠的調度中心，智慧水電廠調度模型中流轉數據具有一定獨特性。

（4）運檢中心，主要提供保障、維護智慧水電廠的運行，從運檢中心的職能來看，主要體現在兩個層面。一是在智慧水電廠有員工參與運行工作情況下，運檢中心職能是為標準管控運行人員和運行流程，在此方面更趨近于傳統水電廠的管理職能。二是隨著智慧水電廠參與運行人員的減少，在機器開始取代人力工作情況下，運檢中心的職能發生變化，側重于對設備和流程的管理，并依托監測中心結果，構建針對性的算法要求，實現智慧水電廠設備優化運行的目標。

綜上所述，在4個中心相互聯合、相互協調的情況下，可實現職能與服務、技術與管理的統一融合，最終獲得新型的智慧水電廠形態。

3 結語

在我國發展的新階段，水電廠的發展觀念也隨之發生全新變化，不再單一地關注經濟效益，而是側重于轉型路徑的探析，構建新發展模式，實現水電廠高效發展。本文引入智慧水電廠理念，基于智慧水電廠內涵，分析智慧水電廠組織架構和功能，旨在為后續智慧水電廠的建設提供思路，進而推動水電事業整體發展。