智能電廠多源數據共享服務平臺的設計與實現

尹洪飛，王榮昌，孫志宇，郝高偉，許炳先

華電萊州發電有限公司，山東煙臺，261400

0 引言

智能電廠多源數據服務共享平臺結合電廠企業的實際需求，對電廠數據進行管理，實現數據資源的高度共享，從而提升電力企業的管理效率和服務水平。數據共享的最終目的是跨越時間和空間上的限制，實現數據資源的高度共享。西方發達國家對于數據共享服務平臺的研究較早，智能電網的發展也較為成熟，利用信息技術對電網設備進行科學管理和分析。我國關于智能電廠多源數據共享服務平臺的研究起步較晚，由于企業內部的數據管理和流通范圍較為局限，無法形成有效的信息互通和數據共享，產生了信息孤島現象。不同城市的電網管理水平差距較大，不利于電網智能化管理的普及應用。隨著我國電網規模以及智能化需求的不斷增加，在智能電網的發展過程中，逐漸開始重視數據共享服務平臺的設計與應用[1]，因此，本文基于電廠大數據集中化管理視角，對電廠多源數據共享平臺進行研究。

1 智能電廠大數據平臺特性評價

智能電廠多源數據共享平臺的設計能夠有效促進電網智能化的發展，通過大數據平臺整合信息資源，將海量數據信息進行分類匯總，并且進行數據分層、壓縮處理，從而實現數據的快速檢索，為電力企業的發展決策提供技術支持，幫助電力企業提升經濟效益。

1.1 智能電廠多源數據的來源

智能電廠數據來源主要分為電廠設備生產數據和運營數據。其中電廠設備生產數據包括：設備運行狀態信息、故障信息和損耗信息等；電廠運營數據包括日常運營管理數據。電廠在日常營運過程中，由于多種業務的復雜交集，會產生大量的業務數據信息，通過綜合分析，提取有價值的數據，可以幫助企業管理者制定行之有效的發展策略[2]。

1.2 多源數據共享平臺的關鍵技術

智能電廠多源數據共享平臺關鍵技術包括數據集成技術、數據分析技術、數據整合技術等。在電廠智能化升級過程中，隨著電網規模的擴大，發電機組設備增加，產生的數據信息隨之增加，在數據集成的過程中需要綜合考慮各種因素，并且結合多種技術來實現智能電網大數據的集成。數據分析技術結合電廠運營的實際需求，提供電廠設備狀態信息、方位信息、環境信息、數據報表等，為電廠管理人員提供智能化服務。數據整合技術包括電廠數據的格式處理和數據轉換，通過數據整合處理技術可以實現對電廠數據的入庫管理，真正意義上實現電廠數據的資源共享。該平臺將不同來源、格式、特點和性質的數據進行整合。在此過程中，數據共享并不延續傳統合并+轉換管理模式，而是降低異構性和處理差異性，建立一體化的數據平臺，將各個系統中不同類型數據，通過技術手段進行連接，實現統一訪問、統一授權等機制，避免對數據的重復收集和整理，降低平臺開發成本。

2 多源數據共享服務平臺結構設計

多源數據共享服務平臺的實現可以給電力企業提供方便快捷的數據服務，實現在線查詢、編輯、資源共享等功能，為電廠的智能化管理、電力企業的決策分析提供科學依據。平臺的設計采用模塊化設計，功能性滿足電廠智能化管理的需求。

2.1 設計原則

多源數據共享平臺的設計需要符合安全性、擴充性、維護性等原則，因此，其穩定性、安全性是確保電廠日常運營穩定性的核心要素?，F階段，我國電廠智能化管理進程正在逐步推進，以往電廠自動化系統基本都屬于獨立運行，各系統之間的數據無法實現共享傳輸，受網絡環境、技術框架等因素影響，多源數據共享平臺設計過程中需要充分考慮各種影響因素，例如：網絡、數據庫、傳輸協議、兼容性等。由于存在脫機處理和獨立運行的情況，平臺容錯預防手段采用冗余處理技術，采用主機備份、網絡備份、數據多種備份、存儲設備備份等技術，從而確保平臺在單點故障情況下正常工作?？瑰e的主要手段是程序設計時，充分考慮各種可能的異常損壞情況，保證在錯誤情況下能夠降級運行。此外，多源數據共享平臺需要有較好的可擴充能力，有效應對電廠業務發展的需求，保證平臺具有良好的發展性是評價多源數據共享平臺的關鍵因子。平臺需要具備良好的人機交互界面，操作簡便，最大限度地降低學習成本。在電廠管理過程中，除專業技術運維人員外，還包括一線工作人員，簡潔的操作界面和良好的維護性，可以被更多人所接受，從而進一步擴大平臺的適用范圍[3]。

平臺的運行包括發電、輸電、配電、變電等多個環節，通過數據交換中心實現各個環節之間的數據交換和共享。智能電廠多源數據共享交換平臺建立良好的數據管理機制，對采集后的數據進行有效的管理。此外，智能電廠多源數據服務共享平臺提供遠程維護功能，能夠實現遠程修改程序，遠程監控運行情況，各模塊提供完善、準確、友好的用戶維護手冊，平臺維護可形成維護記錄。因此，智能電廠多源數據共享平臺的設計實施，需盡最大可能節省項目投資，提供電廠業務需求的功能模塊。

2.2 架構設計

多源數據共享平臺是實現電廠智能化管理的重要組成部分，該平臺管理著廠內各類數據資源，通過對海量數據信息的分析利用和深度挖掘，獲取有效信息，提升企業的決策精準度。多源數據共享平臺通過目錄服務可以將分布在不同服務器上的數據資源進行精準定位，提高數據的集成管理效率，為用戶提供訪問所有信息資源的單一入口，方便用戶訪問。平臺目錄系統分為數據目錄、服務目錄和應用目錄三種不同的類型，以達到為應用系統提供全面支撐的能力。用戶想要獲取相應的數據資源，可以通過導航模塊的服務選擇對應的資源。導航模塊是根據資源目錄樹來產生和動作的，因此，需要向用戶應用提供獲取資源目錄樹服務，應用平臺獲取目錄樹后，可以按照自己獨特的方式展現目錄樹，也可以使用平臺提供的構件化的導航組件。

智能電廠多源數據共享平臺直接與生產設備關聯，主要提供設備的運行實時數據信息，同時也是其他子系統的數據交互基礎。廠級監控信息系統是基于生產過程信息實時/歷史數據庫，以通信方式采集電廠生產過程DCS、PLC等自動化系統的過程參數。管理信息系統是按照電廠的生產建設周期，分為基建期和生產期兩部分?；ㄆ诘闹攸c是實現工程項目安全質量目標和進度的優化平衡；生產期以安全、經濟運行管理為重點[4]。各應用子系統主要提供結構化和半結構化的數據信息。視頻監控系統是采用嵌入式的“網絡視頻服務器”，實現從監控點前端、監控中心、監控工作站的數字化處理。它主要提供視頻圖像、圖片及音頻等非結構化數據。此外，該平臺可以對實時數據和歷史數據分析處理，實現不同設備和系統數據的采集，深度挖掘數據信息，為電力企業的發展和決策提供理論依據。多源數據共享服務平臺總體架構如圖1所示。

圖1 多源數據共享服務平臺總體架構

多源數據共享服務平臺總體架構分為應用層、服務層、業務數據庫層。應用層包含智慧運行系統、主機風險監控，針對電廠數據信息，在支持數據庫過程中展開數據的實時收集。服務層實現了應用層和業務數據庫之間的數據傳輸，運用多種數據分析模型，對監控工作站的數據進行檢測，確保數據的準確性和完整性。業務數據庫是多源數據共享平臺數據存儲和分析的核心，可以按照數據的不同來源和格式進行存儲，對海量信息進行分析和整理，并且可以對數據進行深度挖掘。按照數據的特征尋找對電力企業發展有重要幫助的關鍵數據信息進行沉淀、封裝、構建數據資源的共享服務中心[5]。數據庫具有龐大的存儲空間，能夠實現電力企業海量數據的分析處理、壓縮和數據存儲，支撐電力企業更高效的數據共享應用。

2.3 功能設計

智能電廠多源數據共享服務平臺的信息展示功能可以通過信息展示服務對電廠設備數據信息進行集成瀏覽和展示，并且根據數據信息進行精準定位，實現圖表與實體屬性的相互對應。信息展示功能包含數據瀏覽器和定位功能，數據瀏覽器用于將電廠運營過程中產生的數據以圖表形式展示在客戶端。圖表中的行對應著數據庫中相應的數據記錄，列對應數據表中的字段，具體包括電廠設備運行信息的瀏覽和定位、電纜線路的信息的瀏覽和定位、開關信息瀏覽和定位等，再加上平臺人性化的人機交互界面可以為電廠工作人員的維護管理操作提供簡單的操作途徑[6]。

多源數據共享平臺的管理功能包括操作人員的權限設定、人員增加、部門管理等模塊。普通用戶與部門、權限三者之間是一對一的關系，即用戶對應部門，部門對應權限。普通用戶可以進行數據的編輯、采集、整理以及提交內容審核等。管理員可以兼具其他部門的權限，實現功能設定、數據管理以及權限的維護等工作。

此外，平臺設計信息類別管理、數據庫備份、數據還原接口、生產數據和運營數據統計等功能。在數據庫管理模塊中，為用戶提供完好的數據導入、導出機制，可以將數據庫備份到本地或者服務器中，確保數據的有效性和完整性。統計模塊中，提供用戶登錄的信息記錄，管理員可以根據用戶登錄日志，查看是否存在非法侵入的狀況，有效提升平臺運行的安全性。

3 多源數據服務共享平臺的應用價值

智能電廠多源數據服務共享平臺的設計與實現，將會提升電廠管理的智能化水平，對電力企業的增效、增收有著積極的促進作用。在現代技術的推動下，通過信息資源的有效開發和整合，為電力企業的戰略決策提供依據。

平臺依托配置管理設計理念，構建行業領域模型更快捷，讓智能電廠多源數據服務共享平臺對數據管理更為靈活；采用統一數據格式、統一設備模型體系、統一數據計算框架體系等整體設計體系，促使多源數據服務共享平臺，從數據接入到數據計算、存儲，會更加規范、高效[7]。積累型知識庫設計理念能夠保證知識傳承并且在企業內部快速共享。此外，平臺設計初期將充分考慮后續二次開發的兼容性，平臺提供各類應用開發組件，可供開發人員進行拓展功能的對接；平臺具備功能集成自定義發布，管理員可通過簡單的定義和鼠標拖放，以可視化界面的方式集成外部系統數據。

4 結語

綜上所述，物聯網技術、計算機技術的快速發展，促進了電廠大數據平臺的實施，實現了電力行業的信息化、智能化管理。智能電廠的多源數據共享平臺采用一體化大數據平臺架構，將多源數據整合在一起，實現數據的綜合分析和應用。多源數據共享平臺通過模塊化設計，便于功能拓展，降低電廠運營成本，為電廠的信息化管理、業務拓展提供技術支持。