智能化管控技術在火電廠安全防護中的應用

李曉騫

（國能吉林龍華熱電股份有限公司長春熱電一廠）

0 引言

隨著智能技術的發展，火電廠的電機組作業正在向智能化階段發展，且如今已經達到了很高的水平。但由于火電廠的作業相對復雜，比較依賴于火電廠裝機容量、電氣裝置以及參數的設置等，很容易導致火電廠正常運行過程當中發生安全生產事故，甚至可能會對火電廠的正常運營造成嚴重的影響，如火電廠生產工作效率下降或者工作人員自身的安全等。同時，如果火電廠在運行過程當中可能還會造成火電站的電氣機組設備損壞的現象，從而使火電廠的生產經營成本得到提升。因此，為能夠解決上述問題，充分保障火電廠的安全生產，本文通過引入智能化管控技術，利用人工檢查的模式，先對火電廠中存在的安全隱患問題進行排除，以此既可以降低其危險事件的發生，還能夠使得其防護效率得到提高[1]。所以，本文對火電廠安全防護工作的研究，也為火電廠安全防護工作的實時提供相應的支撐。

1 功能需求分析

現階段數字計算機技術和智能化技術的不斷發展，為有效解決火電廠的安全事故發生概率，保障電氣機組設備的正常運行，本文對火電廠的安全防護工作建設展開了全面的分析。然后，將智能識別技術和火電廠的安全防護工作兩者進行有效的結合，從而構建一條火電廠智能安全管控系統。而該系統的設計，利用攝像頭、網絡數據傳輸以及智能識別等先進的技術設計了一個先進的集設備、人員以及燃煤的安全監控系統。可以有效使得火電廠的安全管理效率得到提高。

2 火電廠智能安全管控系統設計

針對火電廠的智能安全管控系統設計主要劃分為四層：數據層、網絡層以及應用層和現場層。其中，從網絡層上來看，該層次的設計主要通過利用高清攝像機對火電廠的電氣機組設備的現場工作進行實時監控并對視頻信號進行采集之后，對接到相應的網絡交換機當中。然后，將所采集的視頻通過碼流的狀態，輸入到智能系統終端，以此完成視頻數據從現場到服務器之間的數據傳輸。針對應用層的設計，本文利用B/S架構來實現人機交互界面的設計。該界面主要由前后兩個部分構成。從前臺界面上來看，管理人員可以通過上位機對視頻的監控畫面進行實時瀏覽，然后結合自身工作的需要對系統的報警記錄和回放進行查詢操作[2]。

3 火電廠智能安全管控系統主要功能模塊設計

火電廠的安全管控系統主要由智能監控模塊、人員管理模塊、智能巡檢模塊、智能加密模塊以及危險預警模塊和人員定位模塊等六個模塊共同構成，具體見下圖所示。

圖 火電廠智能安全管控模塊架構示意圖

3.1 智能監控模塊

在火電廠智能安全管控系統的設計，也是保障火電廠中設備安全運行的一種先進的手段。因此，針對該模塊的設計，本文選擇利用先進的智能安全系統和數字遠程傳輸技術，以此實現對火電廠電氣機組設備的現場工作情況進行多方面的觀察和巡檢，接著用網絡傳輸圖像以及數據挖掘，由工作人員通過遠程的方式和智能分析算法，對所采集的數據進行處理、分析和自動關鍵信息提取。能夠充分地明確指出火電廠中存在的安全問題，如入侵問題、煙霧火光監測等問題。同時，智能監控模塊的設計在火電廠智能安全管控系統的重要需求，借助該模塊能夠讓工作人員通過視頻就可以清晰地認識和了解火電廠內部的運行情況，有效避免作業危險情況的發生[3]。

3.2 人員管理模塊

由于火電廠中的布局相對復雜且環境封閉等因素，需要借助人工對火電廠進行管理。因此，本文選擇了用UWB超寬帶智能定位技術，對火電廠工作人員進行全面的管理。同時，該管理的方式，不僅智能且精度相對較高，還具有強穿透信號的優勢。所以，在針對火電廠中的復雜布局當中具有較高的抗干擾性，然后結合火電廠的需求和后臺管理系統，從而可以實現對工作人員的管理。在管理過程中，可以對人員異常監控、火災發生以及人員搜救均有重要幫助作用。并且，還能夠對外來的人員進行監控，以及對火電廠安全進行預警[4]。

3.3 危險預警模塊

針對該預警模塊的設計，在火電廠安全管控過程中，能夠有效解決火電廠潛藏的危險源，實現對火電廠的電氣機電設備的故障診斷和預警。其中，從故障診斷方面來看，該部分主要是利用大數據技術和信息處理技術來對火電廠設備中的故障進行定位分析和故障分析。從預警功能方面來看，該功能的設計，主要是結合了火電廠的發展趨勢和故障分析結果等方面分析，通過在火電廠的主控制臺上構建一個智能模型，以此實現對火電廠的整體數據進行充分地挖掘和采集，然后根據歷史數據以及火電廠設備中存在的故障信息進行有效識別，若是在智能識別的過程當中發生存在異常的參數行為，這時就可以清楚地認識到火電廠中存在的故障問題。根據故障問題構建相應的危險預警模塊。并且，該模塊也是火電廠智能安全管控系統中的常見功能，能夠對火電廠的安全進行定期的匯報與檢測，以此做到及時地對火電廠中的危險事件進行預案處理，構建其安全管理體系[5]。

3.4 智能巡檢模塊

該模塊的設計主要是利用人工智能技術和非接觸監測技術、傳感器技術等多種技術，借助人工AI機器人在火電廠的電氣機組設備中進行智能巡檢。并且，在巡檢過程當中可以利用智能識別技術和定位技術、通信反饋功能等，為遠程工作人員提供相應的巡檢信息。而工作人員可以利用智能化系統，針對火電廠中的具體情況進行相應的監控和調制，以及利用機器人上配置的聲音提取功能和攝像頭等對現場的實際情況進行提取和反饋。最終將所提取到的相關信息通過無線擴頻網絡將其傳送到總控制臺上對其進行分析。由工作人員對其信息進行有效的處理和分析，從而對火電廠中的現場環境當中是否存在故障進行判斷，然后通過安全防護系統進行自動報警，及時對故障問題進行處理。

3.5 人員定位模塊

該模塊的設計主要是實現對人員的移動進行管理。因此，此功能可以與火電廠中的單溫圖形建模、WiFi通信模塊和設備技術等之間進行有效的結合，從而展現出來火電廠設備的重要性。而在以往的工作過程之中，管理人員無法直接通過火電廠中的相關移動進行記錄，只有利用固定攝像頭進行監控。所以，當工作人員在火電廠中當中發現危險源時，現場又沒有攝像頭，這時就會對工作人員的人身安全造成嚴重的影響。利用人員定位功能，就可以對工作人員的移動狀況進行監控，從而對其進行指揮，使得火電廠的工作效率更加智能化，效率化。

3.6 加密模塊

該加密模塊的設計，能夠實現對火電廠的設備鎖和門禁等進行有效管理。在5G通信技術和智能化技術的有機結合下，能夠實現對火電廠中的機電設備配電柜、門禁以及控制柜等存在門鎖的地方進行智能化管理。同時，也可以利用遠程控制的方式，實現對上述設備的鎖具進行遠程開鎖和關鎖。而UWB技術和RFID技術的應用，可以對火電廠中的工作人員進智能識別與記錄，有效防止工作人員進入到危險源較多的區域或者危險區域當中，以此為火電廠工作人員的人身安全提供相應的保障[6]。

4 火電廠安全防護方法分析

4.1 約束條件設計

想要保障火電廠的電氣機組設備的運行安全，離不開火電廠安全防護系統的支持。因此，本文根據火電廠的機組設備運行安全方面的需求，通過引入先進的智能化管控技術，以此實現對電氣機組設備的運行情況進行有效管控。而該技術的應用，主要依賴于約束條件和管控函數等來實現對電氣機組的智能化管控。同時，只有保障智能化管控技術的參數運行誤差數值為零時，火電廠的電氣機組設備的運行才處于安全狀態。所以，針對機組設備運存參數的誤差最小值為目標，以此構建相應的管控函數，具體公式為：

從上述公式當中來看，其中火電廠的電氣機組設備運行參數的管控函數、參數誤差等分別由X和g來表示；而火電廠當中的所有電氣機組設備集合則由S來代表。hij和dij二者分別代表了火電廠中的某個電氣機組設備在運行過程單重，從時間i到時間j的參數值和標準參數值。

因此，當火電廠的電氣機組管控函數成功建立之后，又對其優化控制策略的多重性進行考慮，還需要對其函數進行相應的約束，并從中選擇一種最優的控制策略，這樣一來才可以得到合理的約束控制函數值。最后，通過約束條件對其管控函數進行約束，并求得最佳的管控對策，以此可以為火電廠的安全防護措施執行提供相應的依據支持。

4.2 最優化安全防護對策

在火電廠安全防護中，智能化管控技術的應用主要是借助管控函數對電氣機組設備的優化以及運行的誤差控制對策進行計算，然后借助D5000系統傳輸到火電廠的電氣機組設備的運行控制裝置上，以此實現設備和火電廠的電氣機組設備控制系統兩者之間的數據通信。同時，借助火電廠原有的電氣機組設備控制裝置，對其電氣機組設備的運行誤差控制策略進行優化，以此實現了對火電廠安全防護。具體步驟：

首先，通過約束條件和管控函數對火電廠電氣機組設備的狀態、所有電氣設備運行參數誤差值等進行全面預算。接著，利用自動化控制裝置，構建出無功電壓控制單元結構，并利用氣約束條件和函數，對所提供參數數值進行具體參數屬性和存在故障的電氣機組設備進行查找。其次，對火電廠中的電氣機組設備的自動化控制裝置中所有的機組設備可增加或者可減少的無功功率進行統計分析。并將其和智能化管控技術應用后，優化之后的管控函數計算值之間進行對比分析，利用其結果對無功功率的控制單元結構中的故障機組設備運行參數進行有效的調整優化，從而使得其能夠滿足火電廠機組設備的運行參數需要[7]。這樣一來，既可以有效降低火電廠的危險事件的發生次數，還能夠使其安全防護質量得到進一步的提高。

5 實驗結果與應用價值分析

5.1 結果論證

為了進一步驗證智能化管控技術在火電廠安全防護中的應用，本文以某個火電廠的安全防護系統為例，展開相應的試驗。首先，該火電廠中包含20個電氣機組設備。因此，針對本文所提出的方法進行試驗時，以傳統的方法為對象，對火電站的安全防護結果進行對比分析。其中，設本文設計的方法為試驗組，那么對照組就是傳統的方法。當試驗開始時，自動化管控的對象就是火電廠中的20個電氣機組。這時，根據本文所提出的火電廠智能化管控函數和控制約束的條件，對火電廠進行自動化的管控和最優化安全防護對策實施。此次試驗防護時間設置為15天，并選擇兩種不同的方法，分別對智能化管控技術在火電廠安全生產過程中存在的安全事故數量為此次試驗的結果。通過對其結果分析發現，本文設計的火電廠安全防護過程中，火電廠的安全事故發生概率降低，且傳統的防護效果質量較低，所以證明了本文智能化管控技術在火電廠安全防護作業中的應用更加重要[8]。

5.2 應用價值

首先智能化管控技術在火電廠安全防護工作中的有效應用，不僅是國內工業向智能化、自動化發展的需要，同時也是火電廠升級的需要。因此，在5G技術的支持下，使火電廠的安全管理功能和防護能力得到進一步的提升。

6 結束語

綜上所述，針對火電廠的安全生產問題，本文先是對當前火電廠安全防護工作的需求進行分析，然后通過引進先進的智能化管控技術，在火電廠電氣機組設備的運行過程當中對其設備進行有效的控制和管理，從而提出一種新的火電廠安全防護方法，并構建了新的火電廠智能安全管控系統，以此實現對火電廠的智能化管理，促進其安全防護能力得到進一步的提升。而該研究對促進火電廠的生產效率提高有著重要的作用，還有效地保障了火電廠的安全順利生產。