智能電廠建設技術方案

智能電廠建設技術方案2016年6月塞壬智能科技（北京）有限公司南京遒涯信息技術有限公司目錄第1章. 綜述 綜述背景介紹相關政策2015年3月，國務院總理李克強在兩會上首提“互聯網+”概念，推動互聯網與現代制造業(yè)結合，促進企業(yè)健康發(fā)展；3月26日，亞洲博鰲論壇2015年年會上，舉辦了“互聯網+”產業(yè)未來之夢討論；政府工作報告提出制定“互聯網+”行動計劃，推動移動互聯網，云計算，大數據，物聯網等與現代制造業(yè)結合，促進電子商務，工業(yè)互聯網與互聯網金融健康發(fā)展，引導互聯網企業(yè)拓展國際市場。中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要（簡稱"十三五"規(guī)劃（2016－2020年））中提出："實施國家大數據戰(zhàn)略，推進數據資源開放共享"。作為"'十三五'十四大戰(zhàn)略"之一的"國家大數據戰(zhàn)略"，我國《大數據產業(yè)"十三五"發(fā)展規(guī)劃》也正在緊張制定中。"十三五"期間，大數據領域必將迎來建設高峰和投資良機。2016年2月末，國家發(fā)改委、國家能源局和工信部聯合發(fā)布了《關于推進“互聯網+”智慧能源發(fā)展的指導意見》（發(fā)改能源【2016】392號），闡明了到2025年“互聯網+智慧能源”（簡稱能源互聯網）的發(fā)展規(guī)劃，文中指出著眼能源產業(yè)全局和長遠發(fā)展需求，以改革創(chuàng)新為核心，以“互聯網+”為手段，以智能化為基礎，緊緊圍繞構建綠色低碳、安全高效的現代能源體系，促進能源和信息深度融合，推動能源互聯網新技術、新模式和新業(yè)態(tài)發(fā)展，推動能源領域供給側結構性改革，支撐和推進能源革命。大數據、云平臺、人工智能隨著“德國工業(yè)4.0”、“美國工業(yè)互聯網”概念的興起，我國及時出臺了“中國制造2025”—把實體工業(yè)與虛擬網絡結合，以求將以革命性的方式大幅提高我國生產力和給我國經濟帶來可持續(xù)發(fā)展的機遇。當前，云計算、物聯網和大數據助推了人工智能的大發(fā)展，若把當今的信息技術看作是一只大鵬，互聯網就是大鵬的軀干，云計算和大數據構成大鵬的雙翼，而騎在大鵬上的就是人工智能，它將繼電氣時代、原子能時代、互聯網時代后，成為人類社會發(fā)展的一個新的地標。互聯網和移動互聯網作為信息技術發(fā)展的新生態(tài)環(huán)境，已經步入新常態(tài)，在這個環(huán)境下，互聯網+、云計算、大數新據技術、智能技術在發(fā)電領域開展應用的呼聲也越來越高。通過電廠智能化建設，不但使電廠的生產效率更高、管理水平更好、煤耗更低、機組運行更加平穩(wěn)、環(huán)保節(jié)能能力更強，而且還能有大幅提升自身調節(jié)能力，滿足智能電網對電廠智能調度的要求?，F狀及需求分析隨著我國經濟結構轉型的深入和電力體制改革的深化，發(fā)電行業(yè)近兩年已開始出現裝機和發(fā)電量過剩、年利用小時大幅降低的局面，這十多年以搶占發(fā)電資源為第一要務的粗曠式發(fā)展模式已經結束，面臨著“同網、同質、同價”的慘烈市場競爭環(huán)境。電廠作為發(fā)電行業(yè)的基石，將要面對的是：如何提高自己內部的管理水平，加強計劃、經營、生產、財務等各個專業(yè)的管理，使之真正做到“精細”管理，提髙對市場運作所要求的響應速度和準確度，節(jié)能降耗，降低生產成本和管理成本，為電廠贏得最大的”利潤”從而達到提高競爭力、提高自己生存能力的目的。電力行業(yè)信息化現狀電力工業(yè)信息技術最早起步于60年代，當時仍以電力生產自動化應用為主；80年代初，電力行業(yè)開始使用計算機系統(tǒng)，建設管理信息化的各類單項專業(yè)系統(tǒng)。1997年電力工業(yè)部頒布了《全國電力計算機網絡建設規(guī)劃》；2002年底國務院推動的電力體制改革中廠網分家作為重要一環(huán)促使電廠和電網開始建設獨立的信息化網絡系統(tǒng)。2006年國家電網公司“SG186工程”規(guī)劃出臺，2009年發(fā)布了《統(tǒng)一堅強智能電網第一階段重點項目實施方案》。2011-2015年，隨著智能電網建設的逐步實施，智能信息技術滲透到電網企業(yè)運營的各個環(huán)節(jié)，預計2015年投資規(guī)模將達398億元，5年復合增速將達14%。發(fā)電企業(yè)信息化現狀經過多年努力，發(fā)電企業(yè)雖然在智能化方面的進程和投入與電網有較大差距，但在一定程度上也實現了信息化甚至是數字化的改造。在經歷了自動化技術引進、DCS的推廣應用，以及以MIS為中心的廠級信息化發(fā)展等為標志的三個重要歷史發(fā)展階段，目前火電廠已逐步投入應用的子系統(tǒng)包括SAP（資產財務一體化系統(tǒng)）、OA系統(tǒng)、SIS系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、電廠網站系統(tǒng)等等。電廠數據根據其釆集手段的不同大體上可分為DCS和PLC數據、SIS數據、MIS數據、0A系統(tǒng)數據：（1）DCS和PLC數據是發(fā)電廠機組（車間）級的實時數據，采集方式取決于各廠所建立的控制系統(tǒng)，通常為自動采集，因此具有數據真實、采集量大、采樣頻率髙等特點。（2）SIS數據是電廠級的實時數據，開發(fā)的應用軟件主要有故障診斷、狀態(tài)檢修、振動分析、壽命分析、優(yōu)化運行及機組性能計算等監(jiān)控和管理軟件。采集方式也為自動采集，同樣具有數據準確及時、數據量大、數據刷新頻率高等特點。目前SIS系統(tǒng)大部分只是用于數據采集和歷史數據的存儲，只是在生產管理方面開發(fā)了一些應用。（3）MIS數據是電廠級的管理數據，采集手段還主要依賴于人工錄人，而基礎數據的組織又與電廠管理的深度和細度密切相關，因此其準確性、數據量大小、更新頻率在不同電廠之間存在著差異。（4）OA系統(tǒng)數據該數據匯集的是電廠日常辦公過程中公文流轉的文檔數據。發(fā)電企業(yè)數字化現狀電廠此類數據在國內目前還只是用來指導現場的生產，還沒有有效的進行數據分析，也沒有完全做到將收集的管理數據結合融洽成能用于輔助決策的信息。對于如此龐大的數據源，既沒有現行的規(guī)范化分類的行業(yè)標準，電廠也沒有對各類數據進行規(guī)范、分類的管理，以方便與存儲和檢索，使其變成真正有用的信息，為智能決策服務。單一，未經過深度挖掘分析的數據主要反映在以下三個方面：（1）基礎設備層的數字化程度不夠。大量的底層基礎設備仍采用模擬量或開關量信號進行控制，數字化程度低，且建設和維護成本高。（2）數據的利用程度不足。隨著基礎設備層上傳的數據逐漸增多，而其實時信息無法及時上傳到上層的監(jiān)控層和管理層，制約了上層高級應用軟件的應用深度。（3）數據挖掘的程度不夠。大量的數據資源由于缺乏整合，數據分散并缺乏連貫性，管理人員很難從中得到有用信息從而做出有效決策。此外，電廠生產數據管理沒有統(tǒng)一的數據庫系統(tǒng)和分析系統(tǒng),缺少一些現場計量儀表數據接入生產控制系統(tǒng)，并且各控制系統(tǒng)也沒有自動報表功能，以致接入控制系統(tǒng)的計量儀表也不能自動填報。各個生產系統(tǒng)開發(fā)廠家不同，結構也存在很大差異，最終形成眾多的信息孤島，無法為電廠管理者智能化決策提供依據和服務。目的和意義智能化的目的發(fā)電廠是一種資金密集，技術密集、數據量大、產品即產即銷的特殊企業(yè)。如何管理好這種特殊性質的企業(yè)，許多權威專家有以下共識：電廠要順利的完成每年度制訂的各項經營生產任務，要追求最大的利潤目標，需要按照各項計劃預算管理是龍頭.安全生產和設備背理是基礎、財務資金管理是核心的思路來開展各項工作。目前發(fā)電廠的管理層要求進一步從生產過程自動化和管理現代化中獲取投資效益，基建投資少，生產運行效率高，故障損失少，運行、檢修等管理費用低，上網電量盡可能多，上網電價盡可能高等，這一切需要借助于大量及時準確的信息作為決策的依據。但如何確定信息化、數字化、智能化建設的側重點和業(yè)務覆蓋面？已經成為人們?yōu)橹伎嫉年P鍵性問題。以大數據云平臺為基礎的智能化的意義目前各大發(fā)電集團內部有大量的業(yè)務應用系統(tǒng)，涉及非常多的網絡設備、服務器及存儲設備。這些設備CPU和內存利用率高低不齊，這樣不僅閑置了寶貴的計算資源，浪費了電力，既不利于節(jié)能降耗，又未能很好地解決資源匱乏部門的實際問題。如果將這些設備整合建設在一個統(tǒng)一的平臺上，服務器的利用效率將得到極大提升，能夠動態(tài)、彈性、可回收地為各部門提供服務。隨著大數據時代的到來，工業(yè)數據存儲量會以幾何級數遞增，發(fā)電集團涉及的電力數據量會從幾百TB快速增長到幾千TB,而且數據增長速度將會越來越快。電力大數據具有數據量大、類型多、變化快、價值高等大數據普遍特性，傳統(tǒng)數據處理技術已難以完成電力大數據的處理工作，為了獲得電力大數據中巨大的潛在應用價值，有必要建立新的擁有大規(guī)模并行處理和管理數據能力的支撐體系進行電力大數據的管理和應用，而云平臺則提供了完美的解決方法。云平臺技術能夠通過網絡將分散的信息資源（包括計算、存儲、軟件等）集中起來形成共享的資源池，并以動態(tài)按需和可度量的方式向用戶提供服務，實現大規(guī)模計算的信息處理方式，為電力大數據建設與應用提供IT資源。發(fā)電集團將內部信息系統(tǒng)逐步轉變?yōu)榇髷祿破脚_系統(tǒng)，是電力大數據落地應用的關鍵，更是以大數據云平臺為基礎的向智能電廠轉型的根本和基礎。各大發(fā)電集團普遍擁有大量的火力發(fā)電廠、風電、太陽能等新能源發(fā)電，以及眾多小水電和大規(guī)模梯級水電站，有些還擁有核電。能夠全面、實時掌握所屬各電廠、機組的運行工況和生產管理情況，建立基于工業(yè)大數據云平臺技術的標準化運行、生產、管理和考核體系，從能源使用的角度驅動整個集團的大數據生態(tài)發(fā)展，實現新的業(yè)務管理模式，對提高集團的集約化、規(guī)范化、智能化管控水平具有重要意義。智能電廠的概念智能電廠的定義目前國內學術界和企業(yè)界雖然對智能電廠的實現方式不盡相同，但對于智能電廠的定義有著相對統(tǒng)一的認識：智能電廠是在信息化和數字化的基礎上，將智能傳感測量技術、信息通訊技術、自動控制技術、智能分析決策技術、人工智能技術和發(fā)電技術相結合，并與電廠基礎建設高度集成而成的達到經濟、高效、安全、智能和環(huán)保最優(yōu)化狀態(tài)的新型現代化電廠。但不論如何，電廠數字化是走向智能電廠的基礎，大家都對數據尤其是生產數據非常重視，只有先把數據作為有型資產一樣實現了高水平管理，才有工業(yè)大數據、工業(yè)智能、互聯網+、云計算等智能技術的融入，最終實現智能電廠。智能化的特點工業(yè)大數據真正的意義在于：數據信息化，信息知識化，知識智能化，智能價值化，價值可傳承。沒有信息和知識就不會有智能，但信息和知識本身并不能直接解決實際問題，只有把信息和知識轉化為智能才能最終解決實際問題。所謂智能是指自主自適應自然的思維判斷和執(zhí)行，能在實踐中實現循環(huán)和持續(xù)改進，并具備自我診斷和自我學習的能力。谷歌機器人“阿爾法狗”戰(zhàn)勝人類圍棋冠軍證明了當代的人工智能已能夠通過學習聰明到可以改寫程序中的參變量、甚至自身代碼。傳統(tǒng)的看法認為，軟件等于程序加數據加文檔，程序是算法的實現。其實人工智能的核心不僅僅是算法，更是學習。在今天的大數據環(huán)境下，可以把程序放到數據里，讓程序圍著數據轉，形成數據驅動的人工智能。再通過記憶認知、計算認知、交互認知三位一體的認知網絡，形成化腦認知，形成決策腦成，最后通過移動互聯網、云計算形成“一腦萬用”的人造生物腦。智能電廠應具備上述人工智能的能力，可以自我適應電廠整體的外部環(huán)境，如煤質的變化、循環(huán)水水溫變化、電網負荷的波動、排放的變化等，通過學習、記憶、認知、化腦的過程，用數據來驅動人工智能，幫助管理者進行智能決策。智能電廠的特征智能電廠必備特征智能電廠至少應該具有以下幾大特征：(一)工程設計數字化在發(fā)電廠建設初期，即實施數字化設計、數字化采購和數字化工程管理，將整個發(fā)電廠建設過程中的設計、采購、設備、數據和參數以數字化的形式記錄、存儲下來，進行數字化移交。(二)生產過程智能化實現生產過程中監(jiān)控參數的數字化可視化，通過各項智能技術應用實現生產過程的高度智能化。(三)人員行為管理智能化通過操作員的行為記錄及分析，系統(tǒng)實現生產過程中運行人員行為的數字可視化描述及管理，通過安防監(jiān)控、門(車)禁、智能點巡檢管理等系統(tǒng)實現人員行為的智能管理。(四)物資流轉智能化建立動態(tài)庫存及準確制定預見性檢修維護計劃，建立煤場、灰渣、水務、脫硫脫硝系統(tǒng)等的智能化管理。(五)管理智能化構建智能化的生產管理、資產管理和決策支持系統(tǒng)，從而提高效率、降低能耗，使發(fā)電企業(yè)的效益最大化。智能電廠與新技術的融合智能化電廠的發(fā)展需要不斷與移動互聯網、云計算、大數據和物聯網等先進技術相互融合，促進電廠的進一步轉型升級。（一）與移動互聯網的結合通過移動互聯網技術可以將電廠的實時生產和運行狀況同步到智能移動終端，可使管理人員或技術人員不在現場時，仍然可以通過移動終端及時獲取所需要的電廠信息，并進行相關決策，最大程度地減少經濟損失，從而提高全廠的現代化管理水平。（二）與云計算、大數據技術結合云計算是一種新型計算模式，可將企業(yè)內部的大量數據儲存到云端，利用云端服務器組對大數據進行分析和挖掘，這種大數據分析側重通過分布式或并行算法提高現有數據挖掘方法對海量數據的處理效率，忽略了數據之間的前后因果關系，側重對數據間的相關性進行預測，然后將有用信息回傳給用戶。電廠可將其生產運營過程中的海量數據傳入云存儲平臺進行保存和備份，并利用云端并行服務器對大數據進行快速分析和挖掘，發(fā)現有利于生產和管理的有用信息，為智能決策服務。（三）與物聯網等技術結合物聯網就是通過射頻識別技術、傳感器和定位系統(tǒng)等信息傳感設備，將各種物體連接到互聯網，實現各種信息的通信與交換，從而可對各種物體進行智能化識別、定位、跟蹤和管理等的一種網絡。目前電廠存在設備和物資的信息共享性差、結構不統(tǒng)一和綜合利用困難等顯著問題。可利用物聯網技術，通過將感應器和射頻識別標簽等嵌入到機爐電設備和各類重要物資中，形成電廠內部的物聯網，以更加精細化和動態(tài)化的方式實現對電廠的智慧管理，提升全廠的現代化管理水平。

總體設計建設目標智能電廠建設的總體目標分為三點三面兩階段：三點是指自動化、數據化、智慧化三大特點，貫穿整個智能電廠的三面和兩階段中；三面是指電廠智能化階段需要實現的設備生物化、生產運行智能化、管理決策智慧化三個層面；兩階段是指電廠智能化階段和智能電廠與智能電網對接階段。電廠智能化階段的三面具體是：1、設備生物化層面利用智能型數字傳感器、優(yōu)化現有檢測系統(tǒng)傳感器布置方案、智能狀態(tài)檢修系統(tǒng)等手段，首先實現設備在線監(jiān)測、預警診斷和自動數據采集等功能，然后通過大數據建模和云端分析工具、物聯網等技術手段逐步實現設備的自我感知、自我診斷與自我求助，最終形成設備的全生命周期自我跟蹤和設備間的自主溝通。通過這一條層面的數據收集和分析，形成廠級層面所有設備的有效信息數據源庫，并供第二和三層面使用。2、生產運行智能化層面通過第一層面形成的設備有效信息數據源，結合相關智能軟件和大數據分析等工具，實現電廠生產運營全過程的智能優(yōu)化輔助決策系統(tǒng)，包括燃料全過程智能化、主輔機全流程智能優(yōu)化、環(huán)保全系統(tǒng)智能優(yōu)化等。在這一層面上形成電廠全面、有用的大數據源和大型知識庫，供分子公司和集團本部使用。3、管理決策智慧化層面即集團公司參考智慧化城市模式進行智能管理決策。在集團本部成立大數據云平臺，各分子公司成立相應的分中心對接，匯集、篩選、建模、分析第一、二層上傳的工業(yè)大數據，從管理的角度入手進行對基層電廠的運行、生產和經營管理進行指導。第二階段是根據國家電改的進展情況，擇機實施運行無人化和廠網銷售終端智能互聯。即自動接納銷售終端和電網負荷調度要求，利用自動控制系統(tǒng)實現機組全自動運行；進而通過智能電廠與智能電網、智能銷售的互聯，在三方的經營決策上實現無縫智能對接，最終成為國家能源互聯網的一個重要組成部分。建設內容發(fā)電企業(yè)可以借助電力體制改革進入深水區(qū)和國家提出的“互聯網+智慧能源”戰(zhàn)略的契機，重新梳理各個業(yè)務環(huán)節(jié)，采用“互聯網+物聯網+大數據+云平臺”技術的思路，重構智能化電廠所需的基礎信息系統(tǒng)平臺。并通過在平臺上使用各種智能化應用，協助電廠管理者們從龐大的數據環(huán)境中解脫出來，并提供給管理者們有關運行、生產、管理的智能化輔助決策服務，讓管理者們節(jié)約出時間來考慮電廠、集團的計劃、利潤和長遠發(fā)展。“云+端”的智能電廠體系發(fā)電企業(yè)可以建立一個全集團整體的“云+端”體系：“云”既是大數據云平臺——電廠、集團層面的基礎信息系統(tǒng)平臺，采集、篩選、匯總基層單位的各種數據，進行“數據資產化管理”工作；“端”既是在“云”上通過建模分析和各類智能應用，構建智能化輔助決策功能?！霸啤逼脚_以電廠為單位——部署數據采集端（主要是設施布置傳感器或從已有DCS、SIS、MIS、OA等數據庫采集）；通過3D、VR、AR等智能工具將數據可視化，動態(tài)監(jiān)控設施運行狀況；構建廠級煤電轉換過程的標準數據模型；再通過歷史數據和實時數據結合，分析運行設備效率和各種消耗；結合目前生產規(guī)劃部門的數據統(tǒng)計，消除設備運維故障，實現運維智能化，實現成本細化。形成與智能電廠相匹配的類似集合DCS和SIS系統(tǒng)的大數據云平臺。集團本部——建立工業(yè)大數據云服務平臺，以統(tǒng)一信息平臺展現，支持集團層面的“端”產品，形成與智能電廠相匹配的類似MIS系統(tǒng)的大數據云平臺?！岸恕碑a品生產相關產品——包括以燃料智能化管理為起點，主機全流程智能優(yōu)化為支撐、環(huán)保全系統(tǒng)智能優(yōu)化為延伸，輔控、管線、廠用電、廠用水等智能優(yōu)化為連接，通過定制的大數據分析模型，形成一個閉環(huán)的設備資產智能優(yōu)化增效體系。經營管理相關產品——包括輔助決策系統(tǒng)（如經營管理分析、綜合計劃分析、合同綜合分析、工程輔助分析、指標輔助分析、燃料輔助分析、電量輔助分析、財務預算分析、成本輔助分析、收入輔助分析、電費回收分析、機組負荷分析、檢修策略輔助分析等）。集團層面產品——四大智能服務系統(tǒng)：對標管理系統(tǒng)、外圍專家社交網絡服務系統(tǒng)、內部專家診斷服務系統(tǒng)、內部互助交流服務系統(tǒng)建設原則智能電廠的建設以“領先科技為手段、打通數據為基礎、大數據云為平臺、管理增效為成果”為總原則，按照“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施、控制成本、注重實效”的方法具體實施，注重以下要求。（一）系統(tǒng)性與完整性按照系統(tǒng)工程的觀點，把整個集團看作一個有機整體，全盤考慮，統(tǒng)一規(guī)劃，避免信息孤島的產生，避免局部優(yōu)化時對整體目標的損害，爭取達到整體最優(yōu)化。整個系統(tǒng)基于“服務生產，面向管理，輔助決策”的設計思想，注重結合目前實際情況，進行統(tǒng)一總體規(guī)劃設計。（二）實用性與先進性在硬件和系統(tǒng)軟件建設方面充分考慮發(fā)電集團各自的特點，適合企業(yè)的組織形式、業(yè)務要求和工作習慣等，便于數據信息的收集、存儲、維護與更新，便于軟件系統(tǒng)的升級維護。同時，為適應電廠不同層次人員，使用簡單、實用、人性化，提供靈活、方便、高效的工作平臺。在實用性的前提下，系統(tǒng)在設計思想、系統(tǒng)架構、采用技術、選用平臺上均要具有先進性、前瞻性、擴充性、開放性。盡可能采用當代先進、成熟和具備發(fā)展?jié)摿Φ幕A架構平臺，采用模塊化組件技術、面向對象開發(fā)技術及基于Web的門戶技術等，實現企業(yè)應用及電子商務的靈活部署與擴展，可以全面集成系統(tǒng)內部及外部各系統(tǒng)。（三）開放性與標準化軟硬件產品的選擇必須堅持標準化和開放性原則，采用開放性體系結構；在應用軟件開發(fā)中，遵循軟件開發(fā)的規(guī)范要求。遵循開放的設計思想，符合各種形式通訊標準及通用開發(fā)平臺的接口標準，具有良好的可移植性、可擴展性、可維護性和互連性。按照分層設計，實現軟件模塊化：一是系統(tǒng)結構分層，業(yè)務與數據分離；二是以統(tǒng)一服務接口規(guī)范為核心，使用開放標準；三是模塊語意描述要形式化；四是提煉封裝模塊要規(guī)范化。系統(tǒng)管理要用參數化方式設置，實現硬件設備、系統(tǒng)軟件的配置、刪減、擴充、端口等。數據結構要符合國際標準、國家標準和電力行業(yè)標準，數據庫的修改維護界面要簡潔、實用、易操作。（四）可靠性與安全性采用統(tǒng)一的用戶認證，統(tǒng)一的用戶、權限管理和控制、密碼控制等多種安全和保密措施。為保證信息的安全性，對內部網上的信息必須建立符合安全要求的防火墻、入侵檢測、數字證書、防病毒、數據加密技術等，能夠嚴格有效地防止外來非法用戶入侵，能夠避免遭受網絡攻擊，防止失密情況的發(fā)生，防止非法侵入帶來的損失。對重要的業(yè)務系統(tǒng)采取雙機熱備的方式，保證信息的實時備份，對一般業(yè)務數據庫則通過定期數據存儲備份實現。（五）經濟性與可擴充性充分考慮發(fā)電集團的現有資源，盡力保護現行系統(tǒng)，盡量減少技術風險和投資風險。系統(tǒng)的設計應具有應變能力，以適應未來變化的環(huán)境和需求。在系統(tǒng)的體系構架和功能設計上，體現一定的靈活性，能夠滿足不同用戶、不同情況下的使用需求。并滿足按步實施的要求，系統(tǒng)具有良好的可擴展性及可移植性。

建設方案大數據云平臺的建設智能電廠的大數據云平臺整個架構分為底層基礎設施服務層(IaaS)、平臺數據服務層（PaaS）、平臺應用服務層(SaaS)以及平臺的安全管理。圖4-1：云平臺云服務分層架構圖基礎設施服務層包括硬件基礎設施子層、虛擬化&資源池化子層、資源調度與管理自動化子層。在對資源進行有效監(jiān)控、管理的基礎上，并且通過對服務模型的抽取，提供彈性計算、負載均衡、動態(tài)遷移、按需供給、自動化部署等功能，它是實現云計算的關鍵所在。平臺服務層主要在IaaS之上提供統(tǒng)一的平臺化系統(tǒng)軟件支撐服務，包括統(tǒng)一身份認證服務、語言框架環(huán)境、后臺數據庫、第三方集成、高可用性等。平臺應用服務層包括網絡管理、資源管理、用戶管理、統(tǒng)計報表、審計等管理功能和所有智能應用等?；A架構建設大數據云平臺基礎架構建設包括硬件基礎設施、虛擬化和資源池化、資源調度與管理自動化。硬件基礎設施：包括主機、存儲、網絡及其他硬件在內的硬件設備，它們是實現云平臺的最基礎資源；虛擬化和資源池化層：通過虛擬化技術進行整合，形成一個對外提供對資源的池化管理（包括網絡池、服務器池、存儲池等），同時通過云管理平臺提供運行環(huán)境等基礎服務；資源調度與管理自動化：在對資源（物理資源和虛擬資源）進行有效監(jiān)控、管理的基礎上，并且通過對服務模型的抽取，提供彈性計算、負載均衡、動態(tài)遷移、按需供給、自動化部署等功能。軟件架構建設云平臺由相對獨立的多個模塊構成的分布式系統(tǒng)，每個模塊單獨存在和運行，各模塊之間通過消息機制進行通信?；诠I(yè)數據的特性，工業(yè)大數據分析云平臺建議和傳統(tǒng)IT服務云平臺分開建設，可在集團內部署滿足各自應用規(guī)模的混合云，同時也可以對外與公有云平臺對接，云平臺整體邏輯組成如下圖所示：圖4-2：云平臺邏輯架構圖語言環(huán)境及框架當前應用開發(fā)的主流語言有java、php、python、csharp等，云平臺必須保證能支持這些主流的開發(fā)語言。在云平臺架構上部署不同語言編譯包，支持多達幾十種的開發(fā)語言，充分保證開發(fā)人員熟悉不同語言的需要。數據服務（一）數據庫數據庫是云平臺數據存儲的關鍵，目前電力集團內的應用都是需要數據庫的，主要是sqlserver和oracle，如sis和mis系統(tǒng)。云平臺本身也支持多種數據庫系統(tǒng)，智能電廠可部署mysql、sqlserver、oracle、redis、mongodb、neo4j等6種數據庫，滿足當前的應用需求，后期需要增加新的數據庫時可根據需求來部署相應的數據庫系統(tǒng)。（二）數據服務工業(yè)互聯網應用程序開發(fā)人員啟用數據服務功能，將數據導入云平臺，保證應用程序的可用。通過提供清理數據，合并數據和其他數據源的過程，并最終在適當類型的數據存儲區(qū)中存儲數據，無論通過時間系列存儲傳感器數據、BLOB存儲MRI圖像，或一個RDBMS提取通道訪問的數據。圖4-3：云平臺數據服務結構圖（三）接收通道接收通道是所有數據的入口點?？梢允褂肏TTP協議或者FTP協議等多種方式。接收通道允許在存儲之前進行處理，這使開發(fā)人員能夠做很多事情︰傳感器數據可以映射到標簽;資產數據可以結合ERP數據可以用來評估其性能;對資產的財務折舊可以看成對復雜事件處理，以創(chuàng)建更高級別的業(yè)務事件的組合。處理完成后，開發(fā)人員可以按照應用程序的需求選擇最適合的數據存儲類型。目前云平臺支持傳感器數據采取時間序列數據存儲，圖像數據采取二進制大型對象(BLOB)，其他的關系型和非關系型數據庫。高可用性建設在云平臺的實際使用環(huán)境中，隨著業(yè)務量的提高，訪問量和數據流量的快速增長，附加給云平臺中的各個組件的壓力也會隨之增大，如果出現節(jié)點宕機崩潰或者計算緩慢等問題，會給平臺應用帶來極大的影響。所以云平臺必須保證自身的高可用性，及時部分組件出現問題也不會影響平臺的正常運行。數據備份與容災（一）備份數據是云平臺的重中之重，一旦數據丟失，造成的損失是無法估量的。所以數據的備份在云平臺中至關重要。本次的云平臺建設采用的是超融合硬件，本身帶有存儲數據的冗余，至少會保存1份數據的副本，也可根據需要保存多份數據副本。服務器的硬盤存儲故障甚至是服務器硬件故障，平臺存儲的數據也不會丟失。除了物理級的備份，在文件級備份上通過虛擬化的備份工具，直接把云平臺的虛擬機組件進行備份。（二）容災根據設計原則分布實現云平臺系統(tǒng)的容災方案：1、第一步實現云平臺存儲級同城同步容災系統(tǒng)，通過新購虛擬存儲網關，整合現有異構SAN存儲資源池，存儲結構化數據，實現存儲虛擬化功能，并可滿足數據遷移、容災等功能，實現容災。2、第二步實現云平臺應用級容災。在容災中心配置相應的服務器池鏈接容災存儲。當災難發(fā)生或進行災難恢復演練時，停止容災復制關系后，容災中心服務器池的虛擬機可以訪問容災數據并接管生產。3、第三步結合云平臺管理和業(yè)界自動化遠程容災軟件實現高度自動化的容災體系，實現異地雙活數據中心，可保證業(yè)務的實時不間斷。安全性保障云平臺安全威脅在大數據云平臺的建設上，云安全成為了眾人關注的焦點，要解決安全問題，應該先正確的認識其安全威脅：1、傳統(tǒng)的安全邊界消失2、虛擬化服務的安全問題3、數據集中后的安全問題4、穩(wěn)定性和可靠性問題云計算平臺安全防護目標為確保發(fā)電企業(yè)信息的機密性、完整性、可用性、可控性與可審查性，通過部署安全系統(tǒng)，加強網絡安全管理，達到如下目標：1、合理管理和分配網絡資源，防止濫用網絡資源導致網絡癱瘓；2、抵御病毒、惡意代碼等對信息系統(tǒng)發(fā)起的惡意破壞和攻擊，保障網絡系統(tǒng)硬件、軟件穩(wěn)定運行；3、保護重要數據的存儲與傳輸安全，防止和防范數據被篡改，建立數據備份機制和提高容災能力；4、加強對重要敏感數據信息的保護，確保數據的機密性；5、構建統(tǒng)一的安全管理與監(jiān)控機制，統(tǒng)一配置、調控整個網絡多層面、分布式的安全問題，提高安全預警能力，加強安全應急事件的處理能力，實現網絡與信息安全的可控性；6、建立認證體系保障網絡行為的真實可信以及可審查性，并建立基于角色的訪問控制機制。病毒防護建設采用目前虛擬化環(huán)境病毒防護的排名第一的病毒防護公司亞信安全的產品，采用創(chuàng)新的安全技術為云平臺環(huán)境提供全面的保護。圖4-4：云平臺病毒防護系統(tǒng)結構圖安全審計云平臺通過部署集中運維審計系統(tǒng)，統(tǒng)一規(guī)范內部運維管理行為，預防、及時阻斷異常，定位安全事故，為恢復系統(tǒng)和追查責任提供原始依據。所有登錄云平臺進行業(yè)務系統(tǒng)維護的操作都應該通過運維安全審計系統(tǒng)。運維安全審計系統(tǒng)可以對所有操作進行實時記錄。對違規(guī)操作進行實時攔截，并提供審計日志供事后核實。運維審計系統(tǒng)的部署架構圖如下所示：圖4-5：云平臺運維審計系統(tǒng)架構圖動態(tài)口令身份認證系統(tǒng)云平臺建設提供完整的身份認證解決方案，特別是雙因素身份認證解決方案，已成為該領域的事實標準，該解決方案以易于實現、成熟、可靠等特點在信息安全領域贏得廣泛信賴。圖4-6：云平臺雙因素認證示意圖云平臺安全服務安全是一個長期性的工作，對于云平臺需要長期進行安全的監(jiān)控、檢查、完善及應急響應等服務。為了保證長期的安全，對平臺要進行長期的安全服務，包括：1、完整的上線檢測、完整的監(jiān)控服務；2、應急響應服務；3、協助確立應急響應體系服務；4、協助安全事件分級管理服務；5、定期遠程巡檢；6、定期現場巡檢；7、遠程安全值守服務；8、安全加固服務。智能應用的建設智能化電廠在基礎設備層、實時控制層、系統(tǒng)優(yōu)化層、生產運行層和管理決策層上有著豐富的智能應用。（一）基礎設備層。目前，越來越多的電廠開始采用現場總線（FCS）裝置或儀表，采集相關設備和系統(tǒng)上的數據，在生產設備層直接實現數字化。智能化電廠在此基礎上還可以采用如下的智能應用：如先進的在線煤質測量技術（包括激光誘導擊穿光譜技術、雙能γ射線技術、中子活化技術和微波技術等）、在線煙氣測量技術（包括智能煙氣分析儀、基于LIBS的煙氣測量技術和基于信息融合的軟測量技術等）、爐膛管屏溫度測量技術（包括高溫管屏在線監(jiān)測技術、超聲波測量技術和激光等離子體溫度測量技術等）等進行相關指標的在線精確測量，為實時控制層的控制及優(yōu)化提供基礎。（二）實時控制層。在實時控制層，智能化電廠通過使用預測控制、模糊控制、神經網絡控制、模糊神經網絡控制和遺傳算法等各種智能控制和算法，實現機組的優(yōu)化控制，從而提高機組效率和安全性，達到節(jié)能降耗的目的。（三）系統(tǒng)優(yōu)化層。在系統(tǒng)優(yōu)化層，智能化電廠包括廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS），對廠級生產過程進行監(jiān)控、分析和優(yōu)化控制系統(tǒng)和機組性能，并對下層的實時控制層進行指導。在此基礎上，還加入智能化燃料系統(tǒng)、數字化視頻監(jiān)控等。（四）生產運行層。在生產運行層，以三維地理信息系統(tǒng)為平臺，綜合關聯設備、檢修、運行、SIS、檔案管理、物資、人力資源管理子系統(tǒng)，實現電廠資產管理的智能化。企業(yè)資產管理以資產、設備臺帳為基礎，以工作單的策劃、審批、執(zhí)行和報告為主線，融合多種先進的維修管理思想，提供多種維修模式，將采購管理、庫存管理、人力資源管理集成在一起，同時與財務管理系統(tǒng)、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、文檔管理系統(tǒng)建立接口。在這種集成環(huán)境下，通過智能設備巡檢和從SIS獲得的數據來分析設備的運行狀況，根據設備的運行狀況和維修歷史選擇維修模式(事后維護、預防性維護和預測性維護)，并產生相應的維修工單；通過與庫存管理、采購管理、文檔管理、人力資源管理等系統(tǒng)的信息集成，對工單進行策劃，確定維修備件、工具、人力資源、技術文檔等方面的需求，明確維修時間要求；通過工單的批準、執(zhí)行和報告，并在安全隔離措施的保證下，執(zhí)行維修計劃，收集各類維修數據，完成設備維護工作；在所收集的各類維修信息的基礎上，對維修質量、維修成本和故障的歷史數據進行分析，并可以把分析結果作為知識進行管理。（五）管理決策層。管理決策層在智能化電廠中處于最上層，該層主要體現為監(jiān)督、考核和管理。該層以綜合計劃（生產、經營、行政等）管理為主線、以監(jiān)督和考核為核心，在統(tǒng)一的大數據云平臺基礎上逐步建立輔助決策系統(tǒng)，實現成本、收入、利潤和經濟指標等綜合信息的匯總和分析，對未來的利潤、指標數據進行預測，提供專家診斷、運行互助和第三方社交平臺，實現輔助決策科學化，確保電廠的運營規(guī)范化、科學化和效益最大化。燃料智能化管控平臺燃料智能化管控平臺作為電廠常規(guī)燃料管理信息系統(tǒng)（主要包括燃料計劃、合同、調運、結算、統(tǒng)計、查詢等管理功能）的后端管控平臺，幫助電廠在從燃料入廠到入爐的全過程中，盡量杜絕一切人為干預或出錯的因素和環(huán)節(jié)，同時通過智能設備、分析工具和智能專家、知識庫法，使燃料管理變?yōu)榻o電廠帶來可持續(xù)經濟效益的有力工具。管控平臺主要分為四個部分：一是智能煤場，包括數字化煤場、智能盤煤（無人機盤煤、煤棚內精準盤煤）、斗輪機的智能操控（現場無人值守）；二是智能采制化，通過三維立體呈現采制化流程及所有故障報警信號；三是智能診斷，通過大數據分析工具對重要的設備進行預測預警性維護，以及運行優(yōu)化建議；四是智能摻配混燒，拓寬煤源、大幅降低燃料成本。鍋爐智能診斷系統(tǒng)通過鍋爐的三維可視化建模，以KKS編碼為基本圖元，以真實尺寸為基準比例，將鍋爐的結構、運行流程、布置方式進行真實表現，并在三維環(huán)境下實現現場數據與三維模型的關聯對應，實現設備部件的三維定位、跟蹤和管理；實現鍋爐模型在網頁環(huán)境中放大、縮小、旋轉、定位、透視、漫游等操作；實現對鍋爐泄露事故、隱患信息的三維空間定位與表達，在三維環(huán)境中實現事故的分析與診斷；通過與現場數據相集成，對泄露及隱患部位進行狀態(tài)跟蹤，劃分隱患預警等級、開展風險預警監(jiān)測，從而實現對隱患部位有效、及時的預防治理。汽機智能診斷系統(tǒng)通過汽機三維可視化建模和透視功能，可以方便使用者查看設備的內部情況，及時找到故障位置，對復雜部件進行快速診斷。例如：一是汽輪機調速汽門在線監(jiān)測和故障預警功能，不僅能夠對高調門的噴嘴配汽特性故障進行預警，保證機組的安全穩(wěn)定性；而且還能夠指導運行人員實時對機組最優(yōu)滑壓點進行優(yōu)化調整，實現機組復雜變工況模式下滑壓運行的高效經濟性；二是汽封的智能狀態(tài)監(jiān)測，通過綜合考慮汽封性能、漏氣量等變化因數，設計符合機組實際運行情況的最優(yōu)滑壓運行曲線，提高機組的變工況運行經濟性。電廠智能監(jiān)控和點巡檢系統(tǒng)通過增強現實（AR）和三維的透視、漫游等強大的功能，實現全廠的監(jiān)控和點巡檢智能輔助操作。點擊電廠內的某個建筑，實時展示建筑內部的關鍵設備的實時數據，還可以進入到建筑內部，展示設備的三維實景圖，在設備的三維實景監(jiān)測界面，可以點擊某個部件，進入部件的三維實景監(jiān)測界面，可以展示該設備的實時數據和運行狀態(tài)，輔助人工現場點巡檢工作。還可以通過智能監(jiān)控系統(tǒng)，采集電廠全量信息，通過多攝像機實時拼接顯示攝像結果，實現智能巡航與電廠全景監(jiān)控視頻回放功能。內部專家診斷服務系統(tǒng)（專家智庫）充分利用集團、分子公司的專家資源和基層電廠擁有多年實際現場運行檢修經驗的技術人員，建設集團內部的技術專家遠程診斷平臺。通過電廠實時上傳的設備工況數據和集團大數據云平臺，所有遠程診斷服務系統(tǒng)內的技術專家不用到現場，即可快速響應生產中出現的設備異常診斷需求，實現遠程實時診斷服務。建設智能化專家知識管理系統(tǒng)的基本架構，由面向知識服務的決策支撐業(yè)務主要由知識庫、推理機、綜合數據庫、知識獲取機制、解釋機制和人機接口等幾個獨立的部分所組成，其中尤以知識庫與推理機相互分離而別具特色。遠程智能診斷模塊采用了專家系統(tǒng)對設備進行診斷，根據采集模塊采集到的數據和信息，進行正向推理，確定與現有現象符合的故障；在思考和分析中，同時會進行反向推理，如果有多種故障可能，則會考慮其中的每一種是否與已知現象嚴格對應。正向和反向推理反復交替進行，將故障的懷疑面逐漸縮小，最終得出準確診斷結果，從而提高故障診斷的準確性。同時，通過機器學習來獲取知識，修改和完善專家系統(tǒng)的知識庫，建立和改進新的知識結構，進而不斷改進系統(tǒng)的性能，使它能完成原來不能完成的任務或者做得更好。實現自我完善，變得更快、更精確、更健全，處理的越多，案例越多，知識庫越豐富，越具有完備性。內部互助交流服務系統(tǒng)鑒于集團內部各電廠的生產運行管理水平參差不齊，特別是對于處于經濟欠發(fā)達地區(qū)的電廠，即使通過多年自身學習培養(yǎng)，整體水平的提升空間有限，而且面對目前慘烈的競爭環(huán)境，越早提高生產管理水平，給電廠帶來的經濟效益就越明顯。因此，可以充分利用集團公司大數據云平臺優(yōu)勢，建立電廠與電廠之間“一對一”或“一對多”或“多對一”，以及集團幫扶中心與電廠之間“中心對基層”的遠程互助交流服務系統(tǒng)。被幫扶電廠將生產運行實時數據上傳給幫扶電廠或集團，由幫扶電廠或集團幫扶中心及時給與指導和幫助，達到提升被幫扶電廠生產運行管理水平的目的。不但大量節(jié)省了互助單位之間互派人員學習指導所投入的時間、人力和物力，而且可以開展全方位、全覆蓋、實時有效的經驗交流和學習互助工作。專家社交平臺服務系統(tǒng)在內部專家智庫的基礎上，將數據安全可控的開放給高校、電科院、設計院、裝備廠家、維修維護公司、第三方技術服務公司，讓各個業(yè)務階段的負責單位都能在一個統(tǒng)一規(guī)范的平臺下對集團業(yè)務完成各自的服務，如技術咨詢、事故診斷、經驗交流等，從而形成一個完整的專家社交平臺的生態(tài)圈，進一步完善更新集團自己的專家知識庫內容。對標管理系統(tǒng)通過指標對標管理體系的建立，加強指標精細化管理和科學化分析，使其成為提升集團精益管理水平的有力工具。實現發(fā)揚長處，補齊短板，閉環(huán)可控的動態(tài)管理，引導集團在各項工作中“找差距、抓整改、促提升”，促進集團指標管理水平不斷提高，為集團提高現代化管理水平提供技術保障。設備配置要求以下是集團大數據云平臺配置清單，最終的配置還需要結合具體業(yè)務需求及實際情況進行調整完善。集團云平臺配置清單：名稱品牌型號配置數量單位單價（萬元）合計（萬元）硬件配置超融合服務器EMCVxRail160每個超融合服務器配4節(jié)點，每節(jié)點配置為2顆E5-2630v32.4GHz16核CPU，512G內存，6TB硬盤容量，雙萬兆網絡，含虛擬化架構軟件授權。10臺90900存儲EMCVNX56001對4口8GBFC前端卡