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　　摘要：針對(duì)數(shù)字化電廠的層次結(jié)構(gòu)，對(duì)數(shù)字化電廠設(shè)計(jì)中存在的概念誤區(qū)導(dǎo)致設(shè)計(jì)目標(biāo)不明確、未建立共享數(shù)據(jù)庫(kù)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備診斷信息無(wú)法傳輸至控制系統(tǒng)等問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了采用SQL、ORACLE等數(shù)據(jù)庫(kù)與通用的設(shè)計(jì)軟件PLANTSPACE、AUTOCAD、PDMS接口的方法建立共享數(shù)據(jù)庫(kù)等解決方案
　　
　　1數(shù)字化電廠
　　
　　數(shù)字化電廠是將發(fā)電廠所有信息（包括生產(chǎn)過(guò)程信息與管理過(guò)程信息）數(shù)字化，并利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)可靠而準(zhǔn)確地?cái)?shù)字化信息交換和跨平臺(tái)的資源實(shí)時(shí)共享；利用智能專家系統(tǒng)得到各種優(yōu)化決策，指導(dǎo)發(fā)電廠的生產(chǎn)和管理。
　　
　　數(shù)字化電廠可分為4層結(jié)構(gòu)。
　　
　?。?）過(guò)程操作控制層完成生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)采集和控制，其包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和輔助車間控制系統(tǒng)等，主要提供設(shè)備的運(yùn)行實(shí)時(shí)信息，屬于生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供層，是其它各層的基礎(chǔ)。
　　
　?。?）管控一體化層為火電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）和各種機(jī)組性能優(yōu)化的應(yīng)用軟件層。其完成廠級(jí)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控，結(jié)合生產(chǎn)管理層的信息，對(duì)控制系統(tǒng)和機(jī)組性能進(jìn)行整體優(yōu)化和分析，為過(guò)程操作控制層提供操作指導(dǎo)。該層是管理和控制之間的橋梁，實(shí)時(shí)采集過(guò)程操作控制層的生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、統(tǒng)計(jì)、分析和保存；將生產(chǎn)管理層和經(jīng)營(yíng)決策層下發(fā)的控制信息反饋到過(guò)程操作控制層，同時(shí)為生產(chǎn)管理層和經(jīng)營(yíng)決策層提供所需的分析、統(tǒng)計(jì)信息。
　　
　?。?）生產(chǎn)管理層為發(fā)電廠資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）,以安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理為重點(diǎn)，以完成發(fā)電量為目標(biāo)，以企業(yè)資產(chǎn)管理為主線（包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、技術(shù)監(jiān)督、設(shè)備可靠性管理和質(zhì)量、環(huán)境、職業(yè)健康安全三標(biāo)一體化等）來(lái)優(yōu)化發(fā)電廠的機(jī)組性能指標(biāo)，整合生產(chǎn)計(jì)劃和策略，為協(xié)調(diào)發(fā)電廠的運(yùn)轉(zhuǎn)提供信息，實(shí)現(xiàn)全廠的安全、、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。該層從經(jīng)營(yíng)決策層獲取經(jīng)營(yíng)指標(biāo)信息，以制定相關(guān)的生產(chǎn)計(jì)劃，為管控一體化層提供控制指導(dǎo)信息。
　　
　?。?）經(jīng)營(yíng)決策層為經(jīng)營(yíng)管理和商業(yè)化運(yùn)營(yíng)、電子商務(wù)物資交易系統(tǒng)（ERP的擴(kuò)充）。它以綜合計(jì)劃管理為主線，以全面預(yù)算和成本管理為核心，以物資管理為基礎(chǔ)，以人事管理以及OA等系統(tǒng)為輔助手段，提高實(shí)時(shí)成本計(jì)算速度，滿足商業(yè)化運(yùn)營(yíng)管理需求；用全面預(yù)算來(lái)預(yù)測(cè)發(fā)電廠的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)和費(fèi)用指標(biāo)，通過(guò)事前預(yù)算計(jì)劃的編制、事中計(jì)劃實(shí)施過(guò)程的控制以及事后的總結(jié)分析和考核來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的閉環(huán)管理，確保發(fā)電廠的運(yùn)營(yíng)規(guī)范化、科學(xué)化和效益化；通過(guò)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)提供競(jìng)爭(zhēng)上網(wǎng)電價(jià)報(bào)價(jià)和輔助決策功能，通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)生產(chǎn)成本的運(yùn)算，使得報(bào)價(jià)更具有準(zhǔn)確性和及時(shí)性。
　　
　　數(shù)字化電廠的關(guān)鍵技術(shù)包括現(xiàn)場(chǎng)信息的數(shù)字化技術(shù)、在線仿真技術(shù)、生產(chǎn)優(yōu)化和分析技術(shù)、管理決策支持技術(shù)等。數(shù)字化電廠需要以數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為支撐，以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)發(fā)電廠各類數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、提煉、集成、存儲(chǔ)，為發(fā)電廠的分析和決策提供支持。數(shù)字化電廠需要計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，千兆以太網(wǎng)為代表的組網(wǎng)技術(shù)結(jié)合系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、終端3級(jí)安全策略等充分保證了數(shù)據(jù)共享和有效利用。
　　
　　2數(shù)據(jù)的積累
　　
　　目前，大多數(shù)發(fā)電廠設(shè)計(jì)過(guò)程為各專業(yè)獨(dú)立設(shè)計(jì)，專業(yè)設(shè)計(jì)成果通過(guò)提供資料等方式共享。對(duì)于單個(gè)工程，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的積累和共享利用率比較低。發(fā)電廠設(shè)計(jì)需要的數(shù)據(jù)信息較多，例如設(shè)備制造廠家資料等。但在設(shè)計(jì)過(guò)程中，各專業(yè)只關(guān)注資料中與之相關(guān)的部分，并未將設(shè)備數(shù)據(jù)通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)完整充分地利用起來(lái)。對(duì)此，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，并將所有設(shè)備數(shù)據(jù)存入其中，以便數(shù)據(jù)的積累。SQL、ORACLE等數(shù)據(jù)庫(kù)具有較強(qiáng)大的功能，與通用的設(shè)計(jì)軟件PLANTSPACE、AUTOCAD、PDMS都具有很好的接口。
　　
　　現(xiàn)有的三維設(shè)計(jì)軟件PDMS、PLANTSPACE主要是解決碰撞問(wèn)題，不包括設(shè)備數(shù)據(jù)（管道壓力溫度、設(shè)備型號(hào)參數(shù)、儀表量程等），二維的系統(tǒng)圖也很多不包括設(shè)備數(shù)據(jù)。如果能開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的軟件接口，把二維的系統(tǒng)圖、三維模型與具體的設(shè)備參數(shù)等數(shù)據(jù)相結(jié)合，且能夠做到在二維系統(tǒng)圖中點(diǎn)擊某一段管道、某一個(gè)設(shè)備就能彈出相對(duì)應(yīng)的三維模型和相關(guān)的管道或設(shè)備的詳細(xì)數(shù)據(jù)，或者在三維模型中點(diǎn)擊某一根梁柱就能自動(dòng)鏈接到相關(guān)的配筋圖、計(jì)算書(shū)、材料表等，對(duì)此只要二維、三維軟件支持的是同一種數(shù)據(jù)庫(kù)，那么利用數(shù)據(jù)庫(kù)的識(shí)別碼（ID）指向功能就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
　　
　　此外，還應(yīng)該在專業(yè)間協(xié)同設(shè)計(jì)，以保證數(shù)據(jù)的*性。建設(shè)數(shù)字化電廠，應(yīng)首先建立數(shù)字化設(shè)計(jì)。目前，使用PLANTSPACE的熱工管道儀表圖（P&ID）模塊，加上SQL數(shù)據(jù)庫(kù)和DATAMANAGE數(shù)據(jù)管理工具的專業(yè)間協(xié)同設(shè)計(jì)已應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)中。
　　
　　3數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)
　　
　?。?）現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)底層現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的傳輸主要針對(duì)數(shù)字化電廠的過(guò)程操作控制層，而鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和輔助車間控制系統(tǒng)均已采用了DCS或PLC，為數(shù)字化系統(tǒng)。但是，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)還存在有大量的4-20mA模擬量信號(hào)，并且設(shè)備的一些診斷信息無(wú)法傳送到控制系統(tǒng)中。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可解決現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的數(shù)字化、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息的采集等問(wèn)題。對(duì)于數(shù)字化電廠的過(guò)程操作控制層，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)應(yīng)是現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用。目前，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)主要應(yīng)用于輔助車間系統(tǒng)、純數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和部分單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，但其應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)傳輸和用于保護(hù)及控制的可能性、控制功能的下裝、網(wǎng)段的劃分、供電的可靠性等進(jìn)行研究。
　　
　?。?）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高層數(shù)據(jù)傳輸主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是數(shù)字化電廠實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)全面規(guī)劃整合、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、視頻網(wǎng)絡(luò)等，做好綜合布線。
　　
　?。?）二次開(kāi)發(fā)利用解決了數(shù)據(jù)的來(lái)源和傳輸問(wèn)題后，數(shù)字化電廠設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮數(shù)據(jù)的二次利用。在設(shè)計(jì)中，一是設(shè)計(jì)好優(yōu)化軟件，二是規(guī)劃更高層軟件。
　　
　?。?）優(yōu)化軟件的設(shè)計(jì)研究對(duì)于數(shù)字化電廠的管控一體化層，國(guó)內(nèi)新建的大型火電廠均配置了SIS，以及具有故障診斷、燃燒優(yōu)化、在線分析等優(yōu)化軟件，這些優(yōu)化軟件大多數(shù)由專業(yè)軟件開(kāi)發(fā)公司開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)單位在其中起到的作用有限，使得優(yōu)化軟件脫離發(fā)電廠實(shí)際應(yīng)用的要求。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)參與優(yōu)化軟件的開(kāi)發(fā)，確定現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化軟件所需的管理信息，并通過(guò)設(shè)計(jì)保證這些信息能夠準(zhǔn)確地上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況建立數(shù)學(xué)模型。
　　
　　（5）管理決策層的規(guī)劃設(shè)計(jì)數(shù)字化電廠的生產(chǎn)管理層和經(jīng)營(yíng)決策層主要由專業(yè)的ERP軟件公司實(shí)施，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)規(guī)劃方案，提出功能要求，以保證整個(gè)數(shù)字化電廠功能的完整性。
　　
　　4結(jié)語(yǔ)
　　
　　數(shù)字化電廠是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要發(fā)電廠、設(shè)計(jì)院、專業(yè)軟件公司的共同協(xié)作，其中設(shè)計(jì)單位為數(shù)字化電廠的總規(guī)劃師。在設(shè)計(jì)的初期應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，設(shè)計(jì)建立數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，并利用各種技術(shù)手段做好數(shù)據(jù)積累和二次開(kāi)發(fā)利用的工作，為實(shí)現(xiàn)全面數(shù)字化電廠打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　
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