智能电厂多源数据共享服务平台的设计与实现

尹洪飞，王荣昌，孙志宇，郝高伟，许炳先

华电莱州发电有限公司，山东烟台，261400

0 引言

智能电厂多源数据服务共享平台结合电厂企业的实际需求，对电厂数据进行管理，实现数据资源的高度共享，从而提升电力企业的管理效率和服务水平。数据共享的最终目的是跨越时间和空间上的限制，实现数据资源的高度共享。西方发达国家对于数据共享服务平台的研究较早，智能电网的发展也较为成熟，利用信息技术对电网设备进行科学管理和分析。我国关于智能电厂多源数据共享服务平台的研究起步较晚，由于企业内部的数据管理和流通范围较为局限，无法形成有效的信息互通和数据共享，产生了信息孤岛现象。不同城市的电网管理水平差距较大，不利于电网智能化管理的普及应用。随着我国电网规模以及智能化需求的不断增加，在智能电网的发展过程中，逐渐开始重视数据共享服务平台的设计与应用[1]，因此，本文基于电厂大数据集中化管理视角，对电厂多源数据共享平台进行研究。

1 智能电厂大数据平台特性评价

智能电厂多源数据共享平台的设计能够有效促进电网智能化的发展，通过大数据平台整合信息资源，将海量数据信息进行分类汇总，并且进行数据分层、压缩处理，从而实现数据的快速检索，为电力企业的发展决策提供技术支持，帮助电力企业提升经济效益。

1.1 智能电厂多源数据的来源

智能电厂数据来源主要分为电厂设备生产数据和运营数据。其中电厂设备生产数据包括：设备运行状态信息、故障信息和损耗信息等；电厂运营数据包括日常运营管理数据。电厂在日常营运过程中，由于多种业务的复杂交集，会产生大量的业务数据信息，通过综合分析，提取有价值的数据，可以帮助企业管理者制定行之有效的发展策略[2]。

1.2 多源数据共享平台的关键技术

智能电厂多源数据共享平台关键技术包括数据集成技术、数据分析技术、数据整合技术等。在电厂智能化升级过程中，随着电网规模的扩大，发电机组设备增加，产生的数据信息随之增加，在数据集成的过程中需要综合考虑各种因素，并且结合多种技术来实现智能电网大数据的集成。数据分析技术结合电厂运营的实际需求，提供电厂设备状态信息、方位信息、环境信息、数据报表等，为电厂管理人员提供智能化服务。数据整合技术包括电厂数据的格式处理和数据转换，通过数据整合处理技术可以实现对电厂数据的入库管理，真正意义上实现电厂数据的资源共享。该平台将不同来源、格式、特点和性质的数据进行整合。在此过程中，数据共享并不延续传统合并+转换管理模式，而是降低异构性和处理差异性，建立一体化的数据平台，将各个系统中不同类型数据，通过技术手段进行连接，实现统一访问、统一授权等机制，避免对数据的重复收集和整理，降低平台开发成本。

2 多源数据共享服务平台结构设计

多源数据共享服务平台的实现可以给电力企业提供方便快捷的数据服务，实现在线查询、编辑、资源共享等功能，为电厂的智能化管理、电力企业的决策分析提供科学依据。平台的设计采用模块化设计，功能性满足电厂智能化管理的需求。

2.1 设计原则

多源数据共享平台的设计需要符合安全性、扩充性、维护性等原则，因此，其稳定性、安全性是确保电厂日常运营稳定性的核心要素。现阶段，我国电厂智能化管理进程正在逐步推进，以往电厂自动化系统基本都属于独立运行，各系统之间的数据无法实现共享传输，受网络环境、技术框架等因素影响，多源数据共享平台设计过程中需要充分考虑各种影响因素，例如：网络、数据库、传输协议、兼容性等。由于存在脱机处理和独立运行的情况，平台容错预防手段采用冗余处理技术，采用主机备份、网络备份、数据多种备份、存储设备备份等技术，从而确保平台在单点故障情况下正常工作。抗错的主要手段是程序设计时，充分考虑各种可能的异常损坏情况，保证在错误情况下能够降级运行。此外，多源数据共享平台需要有较好的可扩充能力，有效应对电厂业务发展的需求，保证平台具有良好的发展性是评价多源数据共享平台的关键因子。平台需要具备良好的人机交互界面，操作简便，最大限度地降低学习成本。在电厂管理过程中，除专业技术运维人员外，还包括一线工作人员，简洁的操作界面和良好的维护性，可以被更多人所接受，从而进一步扩大平台的适用范围[3]。

平台的运行包括发电、输电、配电、变电等多个环节，通过数据交换中心实现各个环节之间的数据交换和共享。智能电厂多源数据共享交换平台建立良好的数据管理机制，对采集后的数据进行有效的管理。此外，智能电厂多源数据服务共享平台提供远程维护功能，能够实现远程修改程序，远程监控运行情况，各模块提供完善、准确、友好的用户维护手册，平台维护可形成维护记录。因此，智能电厂多源数据共享平台的设计实施，需尽最大可能节省项目投资，提供电厂业务需求的功能模块。

2.2 架构设计

多源数据共享平台是实现电厂智能化管理的重要组成部分，该平台管理着厂内各类数据资源，通过对海量数据信息的分析利用和深度挖掘，获取有效信息，提升企业的决策精准度。多源数据共享平台通过目录服务可以将分布在不同服务器上的数据资源进行精准定位，提高数据的集成管理效率，为用户提供访问所有信息资源的单一入口，方便用户访问。平台目录系统分为数据目录、服务目录和应用目录三种不同的类型，以达到为应用系统提供全面支撑的能力。用户想要获取相应的数据资源，可以通过导航模块的服务选择对应的资源。导航模块是根据资源目录树来产生和动作的，因此，需要向用户应用提供获取资源目录树服务，应用平台获取目录树后，可以按照自己独特的方式展现目录树，也可以使用平台提供的构件化的导航组件。

智能电厂多源数据共享平台直接与生产设备关联，主要提供设备的运行实时数据信息，同时也是其他子系统的数据交互基础。厂级监控信息系统是基于生产过程信息实时/历史数据库，以通信方式采集电厂生产过程DCS、PLC等自动化系统的过程参数。管理信息系统是按照电厂的生产建设周期，分为基建期和生产期两部分。基建期的重点是实现工程项目安全质量目标和进度的优化平衡；生产期以安全、经济运行管理为重点[4]。各应用子系统主要提供结构化和半结构化的数据信息。视频监控系统是采用嵌入式的“网络视频服务器”，实现从监控点前端、监控中心、监控工作站的数字化处理。它主要提供视频图像、图片及音频等非结构化数据。此外，该平台可以对实时数据和历史数据分析处理，实现不同设备和系统数据的采集，深度挖掘数据信息，为电力企业的发展和决策提供理论依据。多源数据共享服务平台总体架构如图1所示。

图1 多源数据共享服务平台总体架构

多源数据共享服务平台总体架构分为应用层、服务层、业务数据库层。应用层包含智慧运行系统、主机风险监控，针对电厂数据信息，在支持数据库过程中展开数据的实时收集。服务层实现了应用层和业务数据库之间的数据传输，运用多种数据分析模型，对监控工作站的数据进行检测，确保数据的准确性和完整性。业务数据库是多源数据共享平台数据存储和分析的核心，可以按照数据的不同来源和格式进行存储，对海量信息进行分析和整理，并且可以对数据进行深度挖掘。按照数据的特征寻找对电力企业发展有重要帮助的关键数据信息进行沉淀、封装、构建数据资源的共享服务中心[5]。数据库具有庞大的存储空间，能够实现电力企业海量数据的分析处理、压缩和数据存储，支撑电力企业更高效的数据共享应用。

2.3 功能设计

智能电厂多源数据共享服务平台的信息展示功能可以通过信息展示服务对电厂设备数据信息进行集成浏览和展示，并且根据数据信息进行精准定位，实现图表与实体属性的相互对应。信息展示功能包含数据浏览器和定位功能，数据浏览器用于将电厂运营过程中产生的数据以图表形式展示在客户端。图表中的行对应着数据库中相应的数据记录，列对应数据表中的字段，具体包括电厂设备运行信息的浏览和定位、电缆线路的信息的浏览和定位、开关信息浏览和定位等，再加上平台人性化的人机交互界面可以为电厂工作人员的维护管理操作提供简单的操作途径[6]。

多源数据共享平台的管理功能包括操作人员的权限设定、人员增加、部门管理等模块。普通用户与部门、权限三者之间是一对一的关系，即用户对应部门，部门对应权限。普通用户可以进行数据的编辑、采集、整理以及提交内容审核等。管理员可以兼具其他部门的权限，实现功能设定、数据管理以及权限的维护等工作。

此外，平台设计信息类别管理、数据库备份、数据还原接口、生产数据和运营数据统计等功能。在数据库管理模块中，为用户提供完好的数据导入、导出机制，可以将数据库备份到本地或者服务器中，确保数据的有效性和完整性。统计模块中，提供用户登录的信息记录，管理员可以根据用户登录日志，查看是否存在非法侵入的状况，有效提升平台运行的安全性。

3 多源数据服务共享平台的应用价值

智能电厂多源数据服务共享平台的设计与实现，将会提升电厂管理的智能化水平，对电力企业的增效、增收有着积极的促进作用。在现代技术的推动下，通过信息资源的有效开发和整合，为电力企业的战略决策提供依据。

平台依托配置管理设计理念，构建行业领域模型更快捷，让智能电厂多源数据服务共享平台对数据管理更为灵活；采用统一数据格式、统一设备模型体系、统一数据计算框架体系等整体设计体系，促使多源数据服务共享平台，从数据接入到数据计算、存储，会更加规范、高效[7]。积累型知识库设计理念能够保证知识传承并且在企业内部快速共享。此外，平台设计初期将充分考虑后续二次开发的兼容性，平台提供各类应用开发组件，可供开发人员进行拓展功能的对接；平台具备功能集成自定义发布，管理员可通过简单的定义和鼠标拖放，以可视化界面的方式集成外部系统数据。

4 结语

综上所述，物联网技术、计算机技术的快速发展，促进了电厂大数据平台的实施，实现了电力行业的信息化、智能化管理。智能电厂的多源数据共享平台采用一体化大数据平台架构，将多源数据整合在一起，实现数据的综合分析和应用。多源数据共享平台通过模块化设计，便于功能拓展，降低电厂运营成本，为电厂的信息化管理、业务拓展提供技术支持。