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數(shù)據(jù)采集全息監(jiān)測開啟葛洲壩水電站數(shù)字化蛻變

* 來源: 工業(yè)數(shù)據(jù)采集君研華工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) * 作者: admin * 發(fā)表時間: 2020-08-28 9:58:41 * 瀏覽: 1368

案例 · 前言

從大禹疏導(dǎo)治水到孫叔敖引水灌溉

，從都江堰建成到靈渠鑿?fù)?div id="m50uktp" class="box-center"> ，從京杭大運河貫通到三峽工程竣工……華夏文明在這片土地上孕育

、壯大、融通

、連綿

。對自然的敬畏、對生命的熱愛

，讓我們一次又一次地探尋與自然和諧共處的方式

。在數(shù)字化時代，我們將開啟怎樣的探尋之旅

？請跟隨研華一起來吧

！

專訪：金老師

■ 就職于哈爾濱工業(yè)大學

■ 負責葛洲壩水電機組項目集成

葛洲壩水電站全息監(jiān)測系統(tǒng)，采用國產(chǎn)Linux操作系統(tǒng)

，對水電站的發(fā)電機

、水輪機、調(diào)速器

、輔助系統(tǒng)

、主變壓器等設(shè)備，利用紅外熱成像

、光纖測溫

、高速采集

、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，對上導(dǎo)冷卻水溫度

、壓力

、流量，推力冷卻水溫度

、壓力

、流量，集油槽

、上導(dǎo)

、推力軸承等加排油流量、油質(zhì)

，定子振動

，轉(zhuǎn)子電流、溫度

，風洞環(huán)境

、水輪機振擺等信號進行現(xiàn)場實時采集、處理

、傳輸

、分析及呈現(xiàn)，通過大數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)并排除故障隱患

，避免意外停機造成經(jīng)濟損失和安全事故

，提高了設(shè)備壽命和發(fā)電效率，為建設(shè)智慧電站打下堅實的基礎(chǔ)

。

被譽為“萬里長江第一壩”的葛洲壩

，是新中國成立后長江干流上修建的第一座大型水利樞紐，也是世界上最大的低水頭大流量

、徑流式水電站

，在規(guī)劃設(shè)計、施工建設(shè)

、裝備制造

、運行維護等方面屢屢突破，開啟了我國水電科技完全自主創(chuàng)新時代

，我國也由此躋身世界水電強國之列

。

自主創(chuàng)新不僅是葛洲壩水電站的自然基因，也是其先天使命

。在運營的30多年間

，葛洲壩電站不斷進行硬件和軟件的更新升級，為電力安全、資源優(yōu)化配置

、生產(chǎn)效益

、當?shù)丨h(huán)境和經(jīng)濟做出新的貢獻。在信息科技賦能產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期

，葛洲壩水電站率先采用數(shù)字化全息監(jiān)測系統(tǒng)布局數(shù)字化戰(zhàn)略

，開啟國產(chǎn)化數(shù)字運維的新一輪變革。

全息監(jiān)測

實現(xiàn)數(shù)字化運維的第一步

“十三五”規(guī)劃中

，將建設(shè)“互聯(lián)網(wǎng)+”智能水電站作為主要目標之一

，指明要充分利用物聯(lián)網(wǎng)

、云計算和大數(shù)據(jù)等技術(shù)

，研發(fā)和建立數(shù)字流域及數(shù)字水電，促進智能水電站

、智能電網(wǎng)

、智能能源網(wǎng)間友好互動。

水電站是重資產(chǎn)運行模式

，主要設(shè)備包括發(fā)電機

、水輪機、調(diào)速器

、輔助系統(tǒng)

、主變壓器等，設(shè)備種類多

，安全性要求高

，SCADA系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)已經(jīng)無法滿足其數(shù)字化運維需求，全息監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)運而生

。

全息監(jiān)測是基于多類型

、海量、實時數(shù)據(jù)構(gòu)建的全時空

、全目標

、全關(guān)系、全場景

、全態(tài)勢的感知系統(tǒng)

。“全息在線監(jiān)測系統(tǒng)是實現(xiàn)數(shù)字化運維的第一步

，可全面掌握電站機組實時狀態(tài)

，提高設(shè)備運行效率和運營效益?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">！惫枮I工業(yè)大學的金老師作為項目系統(tǒng)集成的負責人如是說

。

全息監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)示意

葛洲壩全息監(jiān)測系統(tǒng)包括現(xiàn)地采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)服務(wù)中心兩部分，利用紅外熱成像、光纖測溫等多類型傳感器和高速采集卡

、通訊和控制設(shè)備組成

，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集、處理

、傳輸

、分析及呈現(xiàn)。

促成水電機組實時工作狀態(tài)監(jiān)測

、實現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)存儲及共享

、利用實時狀態(tài)監(jiān)測和大數(shù)據(jù)分析進行預(yù)防性維護，在現(xiàn)有控制及信息系統(tǒng)下

，實現(xiàn)全面感知

、共享整合、智慧管理和智能展示

。顯而易見

，客戶的殷切希望正在變?yōu)楝F(xiàn)實。金老師卻對全息監(jiān)測系統(tǒng)有著更深遠的期望：“全息監(jiān)測系統(tǒng)為大數(shù)據(jù)
、分布式存儲
、云計算、5G等各類先進科技解決方案提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

，幫助葛洲壩智能水電站實現(xiàn)數(shù)字化管理

，將為智慧能源平臺構(gòu)建和相互協(xié)同提供支撐?div id="4qifd00" class="flower right">

！?/p>

智能水電站

又一張锃亮的“中國名片”

我國水電站的數(shù)字化升級挑戰(zhàn)來源自“國產(chǎn)化”

，優(yōu)勢同樣源自“國產(chǎn)化”。中國崛起面臨重重封鎖

，尤其是高端制造和控制技術(shù)等領(lǐng)域更是如此

。作為我國能源產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，水電站的數(shù)字化升級必須實現(xiàn)完全自主

，在功能安全

、信息安全和網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)數(shù)字賦能

。這個項目

，是一個承諾，更是一份責任

。面對系統(tǒng)對接挑戰(zhàn)

，以研華工控機為核心，基于國產(chǎn)操作系統(tǒng)進行開發(fā)

，所有底層驅(qū)動具半開源性質(zhì)

，擺脫對國外插件的依賴

，也為之后的升級供保障。

國產(chǎn)化水電站全息檢測系統(tǒng)示意圖（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

全息監(jiān)測系統(tǒng)不僅對操作系統(tǒng)有極高要求

，7*24兆級高速連續(xù)數(shù)據(jù)采集高強度作業(yè)

，也對系統(tǒng)中的國產(chǎn)產(chǎn)品尤其是工控機的性能提出了嚴苛的要求，防水/塵/振動的防護力

、穩(wěn)定的產(chǎn)品性能

、數(shù)據(jù)分析/存儲/傳輸能力都是必須達到的“硬指標”。

全息檢測系統(tǒng)“UNO+Linux+DAQ”三層架構(gòu)

同時

，全息監(jiān)測系統(tǒng)涵蓋產(chǎn)品種類多

，項目實施參與方眾多，對項目管理及每位參與者都提出了極大考驗

?div id="d48novz" class="flower left">

！昂献鞣蕉际菄鴥?nèi)廠家，項目中多線并行

，在極短時間內(nèi)圓滿完成了任務(wù)

，系統(tǒng)運行穩(wěn)定

，真正體現(xiàn)了中國品質(zhì)

、中國效率和中國速度?div id="4qifd00" class="flower right">

！苯鹄蠋熯@樣評價

。機遇與挑戰(zhàn)并存，正是由于諸多嚴苛要求

，才造就了國內(nèi)水電完全自主的控制系統(tǒng)

，成為“中國制造”的有力注釋。

葛洲壩水電機組全息檢測系統(tǒng)架構(gòu)圖

數(shù)據(jù)采集

“智能容器”的價值來源

數(shù)字化時代

，數(shù)據(jù)采集是“能量”汲取和傳輸?shù)闹匾ǖ篮突A(chǔ)保障

。大型水電站現(xiàn)場非常復(fù)雜，因此數(shù)據(jù)采集的方式和種類相應(yīng)大幅度增加

，且整體信號處理非常復(fù)雜

，并且要求完成連續(xù)高速率數(shù)據(jù)采集。

除利用數(shù)據(jù)采集板卡實現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)采集外

，研華嵌入式工控機的硬件資源還可對應(yīng)板卡多樣性

，通過多線程、異步回調(diào)
、文件寫入等操作

，保障數(shù)據(jù)處理時平穩(wěn)順暢。金老師認為

，數(shù)字化時代

，邊緣計算對于減輕存儲壓力、保持通訊通道暢通、系統(tǒng)輕量化運行具有重要作用

，經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗保證數(shù)據(jù)品質(zhì)

，再通過專家模型和算法，根據(jù)傳感器的原理針對不同信號進行處理

。

方案價值優(yōu)勢

金老師還將工控機類比為“智能容器”

，其具有開放的接口，兼容各種應(yīng)用方案

，在深厚的行業(yè)知識和行業(yè)經(jīng)驗積累下

，工控機作為數(shù)據(jù)和算法的承接平臺，將為智能水電站的國產(chǎn)化釋放出更強勁的推動力

。

精誠合作

攜手共建完善系統(tǒng)

哈爾濱工業(yè)大學與研華的合作已經(jīng)超十二年

，雙方對行業(yè)趨勢的洞察以及技術(shù)理念始終高度一致。建立數(shù)字化通訊網(wǎng)絡(luò)

、完善大數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)

、建設(shè)信息管理平臺…2019年的3月到5月，短短3個月時間

，一群志同道合的人匯聚葛洲壩水電站

，在原有的2臺水電機組和系統(tǒng)上進一步升級，為葛洲壩水電站镕鑄出新的數(shù)字化能力

。

在葛洲壩全息監(jiān)測項目中

，研華作為核心部件供應(yīng)商，從備貨運輸

，到現(xiàn)場安裝及調(diào)試

，對接人員都是7*24小時待命?div id="d48novz" class="flower left">

！叭⒈O(jiān)測項目全部是定制化需求

，需要及時的技術(shù)支持和現(xiàn)場服務(wù)。這次項目中一個板卡驅(qū)動出現(xiàn)問題

，研華臺灣和北京的技術(shù)支持同時研究

，48小時之內(nèi)發(fā)現(xiàn)了癥結(jié)所在，并及時解決了這一難題

。這種專業(yè)

、主動、持續(xù)的服務(wù)

，是我們長久合作的基礎(chǔ)

。”

平臺戰(zhàn)略

熔鑄中國制造的數(shù)字能力

全息監(jiān)測系統(tǒng)有效改變了水電站例行維護及意外故障后才維修的傳統(tǒng)做法

，通過實時狀態(tài)監(jiān)測和大數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)并排除故障隱患

，避免意外停機造成經(jīng)濟損失和安全事故

，也提高了設(shè)備壽命和發(fā)電效率。以數(shù)字全息技術(shù)優(yōu)勢保存機組運行關(guān)鍵數(shù)字

，形成數(shù)字資產(chǎn)

；便捷呈現(xiàn)機組內(nèi)部運行狀態(tài)和趨勢分析，便于管理和決策

；通過數(shù)字分析

，深度挖掘數(shù)字價值，持續(xù)優(yōu)化工藝模型

。

然而

，全息監(jiān)測系統(tǒng)的作用遠不止于此?div id="jfovm50" class="index-wrap">！爸悄芑娬靖采w前期數(shù)據(jù)采集

、中期存儲、后期平臺管理

，全息監(jiān)測系統(tǒng)幫助我們搭建了涵蓋采集

、控制和呈現(xiàn)于一體的系統(tǒng)，數(shù)字化平臺初具規(guī)模

。未來

，我們需要依托平臺功能，為智能化水電站提供高性能

、全場景一體化聯(lián)合的解決方案

。”金老師指出了水電站數(shù)字化升級的關(guān)鍵及研華打造WISE-PaaS平臺的戰(zhàn)略意圖正在于此

，通過支持多種云端解決方案和設(shè)備的無縫集成，協(xié)同合作伙伴進行應(yīng)用開發(fā)

，為客戶提供定制化解決方案

，為智能水電站、智慧能源

，乃至智慧產(chǎn)業(yè)營造數(shù)字化新生態(tài)

。

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數(shù)據(jù)采集全息監(jiān)測 開啟葛洲壩水電站數(shù)字化蛻變

數(shù)據(jù)采集全息監(jiān)測開啟葛洲壩水電站數(shù)字化蛻變