國華電力大數(shù)據(jù)應(yīng)用案例 火力發(fā)電大數(shù)據(jù)集成應(yīng)用暨工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)示范工程
引言：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)與工業(yè)技術(shù)、制造技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，日益成為新工業(yè)革命和中國制造2025的重要基石，不僅是實(shí)現(xiàn)兩化融合和智能制造的重要依托，也是落實(shí)國務(wù)院發(fā)改委關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源指導(dǎo)意見的重要舉措。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)管控模式、管理手段、生產(chǎn)方式、生產(chǎn)技術(shù)的全面創(chuàng)新，融入能源互聯(lián)網(wǎng)，建設(shè)“能量-信息-價(jià)值”互聯(lián)互通的智能電力企業(yè)，在國家能源集團(tuán)的領(lǐng)導(dǎo)和支持下，國華電力公司構(gòu)建了電力生產(chǎn)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，并開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用研究。
一、 項(xiàng)目概況
國華電力公司通過對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的存儲(chǔ)組織和有效管理，為數(shù)據(jù)訪問提供統(tǒng)一透明通道，來滿足各類業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建立，提升了公司大數(shù)據(jù)處理能力，可全面滿足發(fā)電生產(chǎn)運(yùn)行信息、能耗信息、電量信息、設(shè)備狀態(tài)信息等數(shù)據(jù)服務(wù)與管理，為優(yōu)化運(yùn)行、狀態(tài)評(píng)估、故障預(yù)警、發(fā)電生產(chǎn)集控運(yùn)行等應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
1. 項(xiàng)目背景
國家能源集團(tuán)的發(fā)展目標(biāo)是成為“技術(shù)領(lǐng)先、管理先進(jìn)、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、價(jià)值創(chuàng)造”的世界一流清潔能源供應(yīng)商。在電力板塊，集團(tuán)以持續(xù)創(chuàng)造價(jià)值為宗旨，提出建設(shè)智能電力，打造全綠色電力。智能電力離不開，智能化電站，智能化電站是在數(shù)字化電站基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，綜合運(yùn)用了各種數(shù)字化、自動(dòng)化、信息化技術(shù)手段，形成的以數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)為核心的新型電站。電站智能化水平的提升，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)總線、智能儀表、傳感器、攝像頭等新型技術(shù)和智能設(shè)備的大量應(yīng)用，造成了數(shù)據(jù)采集量的急劇增大，數(shù)據(jù)采集的多樣化與多源化的情況日益顯現(xiàn)，在智能化電站產(chǎn)生了，數(shù)據(jù)采集的范圍越來越廣，采集頻率越來越高，數(shù)據(jù)類型越來越多，數(shù)據(jù)量越來越大，數(shù)據(jù)產(chǎn)生速度越來越快的現(xiàn)象，為大數(shù)據(jù)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
2. 項(xiàng)目簡介
1、 電廠面對(duì)大規(guī)模且種類多樣的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的應(yīng)用軟件已經(jīng)很難處理。有必要運(yùn)用大數(shù)據(jù)管理、大數(shù)據(jù)分析與挖掘技術(shù)，通過在智能化電站的體系中，進(jìn)一步強(qiáng)化和拓展數(shù)據(jù)的利用范圍與利用方式，讓數(shù)據(jù)賦予電站新的生產(chǎn)運(yùn)營能力，并從中發(fā)現(xiàn)新的認(rèn)知，創(chuàng)造新的價(jià)值，滿足智能電站的生產(chǎn)與運(yùn)營。
2、 本項(xiàng)目通過構(gòu)建國華電力公司大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，對(duì)電力大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)路徑、核心技術(shù)內(nèi)涵及其應(yīng)用方向的研究，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成與治理服務(wù)，為國華公司建設(shè)以大數(shù)據(jù)為核心的系統(tǒng)集成服務(wù)、大數(shù)據(jù)開發(fā)、應(yīng)用、發(fā)布服務(wù)提供基礎(chǔ)支撐，為電廠本質(zhì)安全提升、智能診斷、運(yùn)行優(yōu)化、經(jīng)營決策等業(yè)務(wù)領(lǐng)域的軟課題研究提供實(shí)踐環(huán)境。
3. 項(xiàng)目目標(biāo)
1、 探索從以流程為中心向以數(shù)據(jù)為中心轉(zhuǎn)變的信息化建設(shè)模式。建立以大數(shù)據(jù)為核心的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，匯聚全業(yè)務(wù)、全類型數(shù)據(jù)資源，通過數(shù)據(jù)“存儲(chǔ)、整合、建模、分析”，全面支撐國華電力數(shù)據(jù)應(yīng)用需求，為電廠提供設(shè)備全生命周期管理、生產(chǎn)運(yùn)行工況、經(jīng)營決策提供分析診斷和決策支持服務(wù)。支持電廠海量設(shè)備高并發(fā)接入、支持微服務(wù)形式的應(yīng)用開發(fā)、支持關(guān)鍵應(yīng)用的垂直服務(wù)，切實(shí)幫助企業(yè)降低成本，提升工作效率，增強(qiáng)管理水平，為員工提供靈活、多樣的個(gè)性化服務(wù)。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建開放、共享、共贏的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系，為實(shí)現(xiàn)智慧發(fā)電的根本目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。
2、 同時(shí)，為國華電力公司建設(shè)統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)、統(tǒng)一管理，以及應(yīng)用的統(tǒng)一開發(fā)和部署。在國華電廠建設(shè)分布式大數(shù)據(jù)應(yīng)用站點(diǎn)，進(jìn)行電廠大數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理、大數(shù)據(jù)分節(jié)點(diǎn)計(jì)算，以及大數(shù)據(jù)應(yīng)用結(jié)果的展示。
二、項(xiàng)目實(shí)施概況
本項(xiàng)目在建設(shè)，將大數(shù)據(jù)分析技術(shù)與火力發(fā)電廠運(yùn)維管理相融合，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用快速、靈活的標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)，匯集數(shù)據(jù)資產(chǎn)、創(chuàng)新管理模式，促進(jìn)工業(yè)技術(shù)/知識(shí)信息化產(chǎn)業(yè)模式形成，奠定了國華公司工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（Smart IIP）的基礎(chǔ)架構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)智慧企業(yè)應(yīng)用生態(tài)鏈提供良好開端。
基于該方案，公司打造了統(tǒng)一開發(fā)、統(tǒng)一運(yùn)維、大數(shù)據(jù)處理，邊緣計(jì)算四位一體的平臺(tái)體系，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)IT基礎(chǔ)設(shè)施云化、數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一分析利用、“微服務(wù)”應(yīng)用的創(chuàng)新開發(fā)模式。
平臺(tái)接入各級(jí)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)32億條，連通4家電廠共10臺(tái)煤電機(jī)組，部署服務(wù)14個(gè)，應(yīng)用18個(gè)，完成各類機(jī)器學(xué)習(xí)模型20個(gè)。在平臺(tái)之上部署了基于大數(shù)據(jù)分析的機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化和設(shè)備故障預(yù)警等應(yīng)用。
1. 項(xiàng)目總體架構(gòu)和主要內(nèi)容
（1）平臺(tái)整體架構(gòu)
平臺(tái)整體架構(gòu)如。如圖1所示：
資源中心部分由國華公司大數(shù)據(jù)中心和電廠邊緣計(jì)算中心組成，國華公司大數(shù)據(jù)中心部署IaaS平臺(tái)，提供虛擬化資源、Hadoop數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及計(jì)算組件、時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫和RDB，用于支撐大數(shù)據(jù)平臺(tái)基礎(chǔ)功能及上層業(yè)務(wù)應(yīng)用；電廠部署IaaS基礎(chǔ)資源池，提供虛擬化資源、RDB資源，支持大數(shù)據(jù)平臺(tái)和應(yīng)用的構(gòu)建。
數(shù)據(jù)中臺(tái)部分在整個(gè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)中起到承上啟下的作用。通過連接IaaS平臺(tái)的虛擬化資源，并利用PaaS的基礎(chǔ)服務(wù)功能，為上層的SaaS應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐功能。PaaS平臺(tái)又分為3層：公共服務(wù)層、支撐組件層和數(shù)據(jù)平臺(tái)層。
應(yīng)用中心匯集了大數(shù)據(jù)應(yīng)用的成果。該中心不僅包括國華公司大數(shù)據(jù)平臺(tái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)門戶，還包括已經(jīng)開發(fā)完成的經(jīng)營決策系統(tǒng)、運(yùn)行優(yōu)化指導(dǎo)系統(tǒng)、故障預(yù)警及智能診斷系統(tǒng)。未來，國華公司新增的業(yè)務(wù)應(yīng)用，如智慧班組、知識(shí)管理等系統(tǒng)，都將在大數(shù)據(jù)中心進(jìn)行統(tǒng)一部署。
（2）門戶及應(yīng)用展示
2 微服務(wù)框架
微服務(wù)框架(Cloud Service Framework)是企業(yè)級(jí)微服務(wù)應(yīng)用管理平臺(tái)，包含服務(wù)注冊(cè)、配置和治理中心，幫助國華公司實(shí)現(xiàn)微服務(wù)應(yīng)用的快速構(gòu)建、實(shí)時(shí)監(jiān)控和高可用保障。兼容主流開源生態(tài)，不綁定特定開發(fā)框架和平臺(tái)，支持已有應(yīng)用業(yè)務(wù)代碼零修改接入。
微服務(wù)框架的建立使得我們可以將一個(gè)大型獨(dú)立的應(yīng)用系統(tǒng)拆分成多個(gè)微服務(wù)，被拆分成的每一個(gè)微服務(wù)都圍繞著系統(tǒng)中的特定業(yè)務(wù)功能構(gòu)建，且維護(hù)自身的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、業(yè)務(wù)開發(fā)、自動(dòng)化測(cè)試案例以及獨(dú)立部署機(jī)制。這些微服務(wù)在各自獨(dú)立的進(jìn)程中運(yùn)行，不同的應(yīng)用可以根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建相應(yīng)微服務(wù)進(jìn)程，服務(wù)之間通過基于HTTP的RESTful API或私有RPC協(xié)議進(jìn)行協(xié)作。
（1）微服務(wù)開發(fā)框架
支持REST，gRPC、Apache Thrift ? 等微服務(wù)RPC框架。提供微服務(wù)的注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)、通信、路由、重試等基礎(chǔ)能力。
（2）微服務(wù)治理中心
微服務(wù)治理中心是整個(gè)微服務(wù)架構(gòu)的核心，為整個(gè)微服務(wù)架構(gòu)提供微服務(wù)的負(fù)載均衡、限流、降級(jí)、容錯(cuò)、熔斷、灰度發(fā)布、回滾等服務(wù)管理功能。
（3）微服務(wù)監(jiān)控和跟蹤
支持微服務(wù)實(shí)例和接口級(jí)的實(shí)時(shí)QPS、響應(yīng)時(shí)間、出錯(cuò)率等監(jiān)控統(tǒng)計(jì)。并能實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)內(nèi)每一次服務(wù)調(diào)用鏈的情況，精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的瓶頸和隱患。調(diào)用鏈詳情包括應(yīng)用名、IP、調(diào)用類型（Dubbo、gRPC等）、被調(diào)用服務(wù)、狀態(tài)、響應(yīng)時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)流量，支持按應(yīng)用名、時(shí)間范圍、調(diào)用類型、響應(yīng)閾值等條件進(jìn)行查詢。
3. 大數(shù)據(jù)應(yīng)用
（1）智能診斷應(yīng)用
智能診斷應(yīng)用以大數(shù)據(jù)技術(shù)為依托，以轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備為研究對(duì)象，憑借大數(shù)據(jù)模，實(shí)時(shí)計(jì)算預(yù)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)、設(shè)備、參數(shù)級(jí)的早期預(yù)警及診斷，構(gòu)建以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為中心的共享服務(wù)，提高設(shè)備健康水平。
智能診斷應(yīng)用目前涵蓋了引風(fēng)機(jī)、空預(yù)器、汽動(dòng)給水泵和汽輪機(jī)四類主機(jī)和輔機(jī)設(shè)備，依托機(jī)器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能故障診斷和設(shè)備預(yù)警。主要功能包括：設(shè)備診斷概覽、設(shè)備對(duì)比分析、設(shè)備診斷分析、設(shè)備數(shù)據(jù)管理、設(shè)備診斷模型配置、智能診斷計(jì)算調(diào)度，設(shè)備故障知識(shí)庫及系統(tǒng)管理等。
§ 設(shè)備診斷概覽：主要顯示系統(tǒng)所有設(shè)備的整體狀態(tài)。通過可視化的方式展示智能診斷應(yīng)用結(jié)果，多維度分析設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀況和健康狀態(tài)
§ 設(shè)備對(duì)比分析：同類型設(shè)備進(jìn)行橫向?qū)Ρ确治觯页鲈O(shè)備之間的健康狀態(tài)差異并分析故障預(yù)警數(shù)據(jù)。
§ 設(shè)備診斷分析：主要從設(shè)備級(jí)、參數(shù)級(jí)和機(jī)理級(jí)三個(gè)維度對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)故障診斷，并匯總分析設(shè)備健康狀態(tài)，以引風(fēng)機(jī)為例進(jìn)行說明。下圖是1號(hào)機(jī)組11引風(fēng)機(jī)的整體診斷分析及健康狀態(tài)分析，以及設(shè)備級(jí)機(jī)器學(xué)習(xí)診斷和參數(shù)級(jí)設(shè)備預(yù)警的診斷結(jié)果。
§ 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視：實(shí)時(shí)展示設(shè)備的運(yùn)行狀況以及健康狀態(tài)，主要是對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)診斷及設(shè)備參數(shù)診斷的實(shí)時(shí)監(jiān)視。
§ 設(shè)備的參數(shù)預(yù)警診斷：通過關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)，形成不同的異常檢測(cè)算法模型和能反應(yīng)設(shè)備健康狀況的主要參數(shù)歷史變化曲線，并可通過不斷的數(shù)據(jù)積累優(yōu)化算法模型。通過對(duì)參數(shù)進(jìn)行診斷分析之后，形成參數(shù)的預(yù)警結(jié)果供用戶分析使用。
§ 設(shè)備的機(jī)理分析：以引風(fēng)機(jī)為例，引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行特性通常用引風(fēng)機(jī)全壓、軸功率、效率與風(fēng)機(jī)體積流量Q之間的關(guān)系曲線來表示。通過對(duì)引風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)和特性曲線進(jìn)行比較分析，可對(duì)如喘振、失速等明顯的故障風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析預(yù)警，同時(shí)可與機(jī)器學(xué)習(xí)、參數(shù)診斷等模型對(duì)比驗(yàn)證。
§ 設(shè)備診斷模型：通過對(duì)原始數(shù)據(jù)建立樣本數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)標(biāo)簽后形成訓(xùn)練集數(shù)據(jù)，然后結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行模型訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，形成不同的算法模塊。隨著數(shù)據(jù)不斷積累更新后，通過訓(xùn)練學(xué)習(xí)，對(duì)已有的算法模塊的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而逐漸優(yōu)化該設(shè)備的診斷模型。
設(shè)備故障知識(shí)庫：通過對(duì)設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析匯總，結(jié)合ERP系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)、DCS報(bào)警信息及操作日志、設(shè)備巡檢記錄等，匯總設(shè)備所有相關(guān)的故障特征和故障原因，建立設(shè)備、故障、原因三者的關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成典型故障知識(shí)庫，支持對(duì)設(shè)備故障數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析。
2）機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化應(yīng)用
機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化主要是針對(duì)國華公司寧海電廠、定州電廠，臺(tái)山電廠的各2臺(tái)600MW燃煤機(jī)組，依托機(jī)器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化，以降低供電煤耗為主要優(yōu)化方向。機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化的功能包括機(jī)組運(yùn)行概覽、機(jī)組指標(biāo)計(jì)算、機(jī)組工況尋優(yōu)、機(jī)組經(jīng)濟(jì)性分析、機(jī)組操作指導(dǎo)、工況對(duì)比分析及系統(tǒng)管理等功能。
§ 機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化概覽：主要展示機(jī)組當(dāng)前的工況及經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和主要輔機(jī)的狀態(tài)。
§ 實(shí)時(shí)性能指標(biāo)計(jì)算：通過圖形化的方式，展現(xiàn)性能計(jì)算的主要指標(biāo)，包括機(jī)組供電煤耗，鍋爐、汽機(jī)效率等實(shí)時(shí)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。
§ 機(jī)組工況尋優(yōu)：以機(jī)器學(xué)習(xí)算法為基礎(chǔ)，尋找歷史機(jī)組運(yùn)行最優(yōu)工況，繼而對(duì)現(xiàn)有工況中與歷史最優(yōu)工況進(jìn)行智能聚類分析，尋找最佳可控參數(shù)，實(shí)現(xiàn)工況逐步優(yōu)化。根據(jù)機(jī)組工況分類情況，從六個(gè)維度對(duì)機(jī)組進(jìn)行顆粒度細(xì)分，包括機(jī)組負(fù)荷、循環(huán)水溫、環(huán)境文件、燃煤熱值、鍋爐吹灰及機(jī)組供熱，工況組合至少在50000種以上，如下所示。
§ 機(jī)組經(jīng)濟(jì)性分析：通過對(duì)每種工況得到的尋優(yōu)結(jié)果進(jìn)行逐層分析，分析影響煤耗經(jīng)濟(jì)性的主要原因并量化，對(duì)供電煤耗進(jìn)行了基于反平衡計(jì)算的逐層分解計(jì)算和分析。如下圖所示：
§ 運(yùn)行操作指導(dǎo)：根據(jù)尋優(yōu)結(jié)果，對(duì)工況進(jìn)行優(yōu)化指導(dǎo)，提出操作建議供運(yùn)行參考。
§ 工況對(duì)比分析：以機(jī)組為單位，通過各工況組合維度對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，展示出關(guān)鍵數(shù)據(jù)，從而清晰看出各機(jī)組的差異性。
圖20工況對(duì)比分析
（3）經(jīng)營決策應(yīng)用
§ 經(jīng)營決策應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了全廠指標(biāo)的實(shí)時(shí)展示分析（如圖21所示）。
§ 實(shí)現(xiàn)了靈活可視化的指標(biāo)配置，支持多種算法。
§ 看板設(shè)計(jì)器可以方便的定義管理數(shù)據(jù)看板，通過圖形化的表現(xiàn)方式讓數(shù)據(jù)更直觀、易懂。
§ 便捷易用的報(bào)表設(shè)計(jì)器，可以幫助電廠可以按照需求快速定義報(bào)表
（4）統(tǒng)一管理平臺(tái)
§ 統(tǒng)一監(jiān)控平臺(tái)：實(shí)現(xiàn)多維監(jiān)控，從基礎(chǔ)到應(yīng)用，分散監(jiān)控指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一配置、統(tǒng)一管理，分散、細(xì)化監(jiān)控閾值、預(yù)警，屏蔽誤報(bào)，使監(jiān)控系統(tǒng)更精確、更真實(shí)，為用戶提供系統(tǒng)及設(shè)備使用趨勢(shì)數(shù)據(jù)，預(yù)防因業(yè)務(wù)激增帶來的意外宕機(jī)，為用戶后期增容提供有力數(shù)據(jù)支撐。
§ 虛擬化管理平臺(tái)：統(tǒng)一的虛擬化管理平臺(tái)，管理員可自定義云主機(jī)相關(guān)參數(shù)。普通用戶可以選擇虛擬機(jī)所在的資源池、定義虛擬機(jī)名稱、操作系統(tǒng)的HOSTNAME。隨時(shí)查看已申請(qǐng)的虛擬機(jī)信息，對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行操作管理。提供VPN服務(wù)，實(shí)現(xiàn)自助配置VPN網(wǎng)關(guān)和VPN連接。提供統(tǒng)一的告警服務(wù)，隨時(shí)處理告警信息。系統(tǒng)保證安全性，口令加密存儲(chǔ)，接口傳輸采用加密協(xié)議。
§ 審計(jì)平臺(tái)：實(shí)現(xiàn)用戶行為分析，業(yè)務(wù)流程分析，系統(tǒng)健康狀態(tài)分析，根據(jù)實(shí)際情況跟蹤、還原用戶行為及問題過程。
4. 基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)
平臺(tái)將SaaS應(yīng)用相關(guān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)及訓(xùn)練集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Hadoop大數(shù)據(jù)倉庫中。目前公司的Hadoop平臺(tái)已經(jīng)存儲(chǔ)了10年以上歷史測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)會(huì)以準(zhǔn)實(shí)時(shí)的方式進(jìn)行同步，實(shí)現(xiàn)了純Python開發(fā)調(diào)用Python科學(xué)計(jì)算庫建立機(jī)器學(xué)習(xí)模型，以及通過 Pyspark開發(fā)基于Spark ML庫支持分布式計(jì)算的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，可以支持多種技術(shù)路線的機(jī)器學(xué)習(xí)模式。
如上圖所示，通過將歷史數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)診斷計(jì)算結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用。
平臺(tái)還集成了大量的算法模型，如基于隨機(jī)最速下降法（SGD）算法，通過執(zhí)行算法找到海量數(shù)據(jù)和維度構(gòu)成的數(shù)據(jù)中的極值、最大或最小值。如下圖所示：
5. 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析
(1) 生產(chǎn)數(shù)據(jù)的高度集成，生產(chǎn)管理精細(xì)化。
(2) 電力行業(yè)工業(yè)化和信息化深度結(jié)合的示范。
(3) 填補(bǔ)了行業(yè)該方面的空白，成為行業(yè)參考模板。
(4) 節(jié)能減排：通過對(duì)機(jī)組的優(yōu)化，使得資源配置得到優(yōu)化，能源利用率得到提升。
(5) 降低成本：通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，不斷優(yōu)化機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，降低煤耗，降低工作強(qiáng)度，有助于人力維護(hù)成本下降。
三、下一步實(shí)施計(jì)劃
未來我們從3個(gè)階段逐步完善國華工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，第一階段我們注重在搭平臺(tái)，目前平臺(tái)建設(shè)基本完成，進(jìn)入第二階段建應(yīng)用，主要鞏固平臺(tái)建設(shè)，接入國華所有機(jī)組得 數(shù)據(jù)，逐步開發(fā)國華各類應(yīng)用，未來到2025年我們將全面打造國華工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系。引領(lǐng)創(chuàng)新和提升企業(yè)競(jìng)爭力。
1. 階段一
§ 完成大數(shù)據(jù)機(jī)房建設(shè)
§ 開展大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)
§ 試點(diǎn)電廠數(shù)據(jù)接入大數(shù)據(jù)平臺(tái)，并完成數(shù)據(jù)治理。
§ 開發(fā)試點(diǎn)應(yīng)用進(jìn)行平臺(tái)測(cè)試。
§ 應(yīng)用開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
§ 微服務(wù)接口、開發(fā)、管理規(guī)范
§ 第三方應(yīng)用開發(fā)驗(yàn)證
目前該階段大部分工作已經(jīng)進(jìn)入收尾階段，當(dāng)前主要的任務(wù)是查缺堵漏，提高平臺(tái)應(yīng)用的成熟度。
2. 階段二
§ 鞏固大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)，逐步接入國華所有發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)；
§ 逐步在大數(shù)據(jù)平臺(tái)上開發(fā)部署智慧黨建領(lǐng)航、智慧安全監(jiān)察、智慧生產(chǎn)調(diào)度、智慧經(jīng)營決策、智慧工程管理、智慧資源共享等六類應(yīng)用。
該階段工作已經(jīng)完成了總體規(guī)劃，正在有序的向底層詳細(xì)設(shè)計(jì)方案推進(jìn)，部分工程有望在年內(nèi)開工實(shí)施。整個(gè)階段預(yù)計(jì)3-5年內(nèi)完成。
3. 階段三
§ 全面實(shí)現(xiàn)公司工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)生態(tài)體系建設(shè)，持續(xù)提升平臺(tái)賦能、賦智能力，在整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域具有創(chuàng)新引領(lǐng)能力和明顯競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)，整體水平國內(nèi)領(lǐng)先。
在第二階段工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善平臺(tái)體系建設(shè)，全面整合公司IT和數(shù)據(jù)資源，用5-8年的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)一個(gè)技術(shù)領(lǐng)先、功能完備的國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)生態(tài)體系。
四、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)和實(shí)施效果
1. 項(xiàng)目先進(jìn)性及創(chuàng)新點(diǎn)
(1) 系統(tǒng)依托大數(shù)據(jù)平臺(tái)，建立數(shù)據(jù)治理的體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，共享數(shù)據(jù)來源及應(yīng)用成果。
(2) 建立了“一平臺(tái)，多站點(diǎn)”的設(shè)計(jì)模式，即依托一個(gè)平臺(tái)，機(jī)器學(xué)習(xí)等大量歷史數(shù)據(jù)功能部署在總部，實(shí)時(shí)計(jì)算等實(shí)時(shí)性要求高的部分部署在邊緣計(jì)算側(cè)的各電廠，實(shí)現(xiàn)了云邊協(xié)同發(fā)展。
(3) 獨(dú)創(chuàng)基于HTML5的SVG的B/S組態(tài)技術(shù)，提高用戶組態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視畫面效率，支持共享和在線創(chuàng)建、修改和刪除。
(4) 首次在火電行業(yè)規(guī)模應(yīng)用多維看板分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)組件化的報(bào)表開發(fā)。
(5) 基于SGD機(jī)器學(xué)習(xí)算法的技術(shù)，首次在跨電廠和機(jī)組的工況尋優(yōu)應(yīng)用中使用，基于聚類算法的工況分類技術(shù)，通過對(duì)歷史工況的機(jī)器學(xué)習(xí)，將常規(guī)固定步長的工況分類方式，改變?yōu)椴坏炔介L的分類方式，優(yōu)化了機(jī)組工況的組合針對(duì)性，提高了計(jì)算效率和工況價(jià)值。
(6) 建立融合傳統(tǒng)機(jī)理分析和大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)算法在引風(fēng)機(jī)等5類轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備上的智能診斷和設(shè)備故障預(yù)警，提供了設(shè)備預(yù)警和診斷的新模式新思路。
2. 實(shí)施效果
目前，國華工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)已經(jīng)完成從機(jī)房建設(shè)、平臺(tái)建設(shè)、數(shù)據(jù)治理到應(yīng)用中心建設(shè)的過程，隨著4個(gè)電廠的數(shù)據(jù)接入，應(yīng)用中心開始落地使用，以及后續(xù)智能智慧化建設(shè)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的規(guī)模和價(jià)值將愈發(fā)凸顯。
（1）本項(xiàng)目帶來的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益
通過國華工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，為企業(yè)效益帶來了提升，包括：
① 實(shí)現(xiàn)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境的打造。
② 實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的高度集成，生產(chǎn)管理精細(xì)化。
③ 完成了電力行業(yè)工業(yè)化和信息化深度結(jié)合的示范。
④ 填補(bǔ)了行業(yè)該方面的空白，成為行業(yè)參考模板。
⑤ 節(jié)能減排：通過對(duì)機(jī)組的優(yōu)化等應(yīng)用，使得資源配置得到優(yōu)化，能源利用率得到提升。
⑥ 降低成本：通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，不但降低了后續(xù)的IT建設(shè)和運(yùn)維成本，而且可以優(yōu)化機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，降低煤耗，降低工作強(qiáng)度，有助于人力維護(hù)成本下降。
（2）技術(shù)成果應(yīng)用說明
（一）數(shù)據(jù)中心建設(shè)成果
國華大數(shù)據(jù)中心主節(jié)點(diǎn)部署在高安屯電廠新建數(shù)據(jù)機(jī)房內(nèi)，機(jī)房整體采用模塊化設(shè)計(jì)，并留有較大擴(kuò)容空間，項(xiàng)目一期目前已部署關(guān)系型數(shù)據(jù)庫服務(wù)器2臺(tái)、時(shí)序數(shù)據(jù)庫服務(wù)器4臺(tái)、Hadoop服務(wù)器9臺(tái)、OpenStack服務(wù)器14臺(tái)。
（二）建成了IaaS、PaaS及SaaS平臺(tái)
資源中心（IaaS平臺(tái)）也已經(jīng)部署完畢并投入使用。在本期項(xiàng)目為了驗(yàn)證平臺(tái)的開放性和可擴(kuò)展性，添加了國華原有2臺(tái)利舊服務(wù)器加入到云平臺(tái)中?？赏ㄟ^主節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一監(jiān)控和管理各電廠邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)資源。
PaaS平臺(tái)，建成了包括微服務(wù)架構(gòu)的服務(wù)總線、消息總線，容器管理，發(fā)布管理，權(quán)限管理，調(diào)度管理，智能搜索等服務(wù)組件，以及關(guān)系數(shù)據(jù)庫，時(shí)序數(shù)據(jù)庫，Hadoop平臺(tái)，以及相關(guān)的統(tǒng)一監(jiān)控平臺(tái)和統(tǒng)計(jì)開發(fā)平臺(tái)。
應(yīng)用中心（SaaS平臺(tái)）已經(jīng)完成基于大數(shù)據(jù)技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的四個(gè)應(yīng)用的落地，包括經(jīng)營決策系統(tǒng)，智能診斷應(yīng)用，設(shè)備故障預(yù)警和機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化。
（三）建成了國華數(shù)據(jù)治理體系和標(biāo)準(zhǔn)
形成了國華的數(shù)據(jù)治理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)治理標(biāo)準(zhǔn)，形成了7類主數(shù)據(jù)，完成了超過12類系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入和治理，在接入4個(gè)廠數(shù)據(jù)情況下已經(jīng)形成了約56T數(shù)據(jù)，并在繼續(xù)增加。
（四）應(yīng)用：智能診斷應(yīng)用
該應(yīng)用通過結(jié)合機(jī)理分析、參數(shù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)引風(fēng)機(jī)、空預(yù)器、汽動(dòng)給水泵、凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備的診斷分析和預(yù)警，并建立了設(shè)備的故障知識(shí)庫，通過應(yīng)用建立了設(shè)備的基于PHM的健康狀態(tài)指數(shù)，便于設(shè)備管理和維護(hù)，提高了設(shè)備管理水平。應(yīng)用通過總部的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練，在電廠邊緣計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷計(jì)算，也實(shí)踐了云邊協(xié)同的技術(shù)模式。
（五）應(yīng)用：機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化
該應(yīng)用對(duì)每臺(tái)機(jī)組，從6個(gè)維度來定位唯一工況，形成機(jī)組的細(xì)顆粒工況模型，便于工況優(yōu)化、斷面分析等。相對(duì)于傳統(tǒng)主要以機(jī)組負(fù)荷為工況區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，通過6個(gè)維度作為工況模型標(biāo)準(zhǔn)，更符合實(shí)際情況和統(tǒng)一工況基準(zhǔn)，以工況模型為基準(zhǔn)，可以進(jìn)行工況尋優(yōu)，對(duì)比分析，性能評(píng)定，耗差分析，指標(biāo)考核等；以工況斷面為基準(zhǔn)，可以分析其它相關(guān)輔機(jī)狀態(tài)和斷面參數(shù)，為操作指導(dǎo)提供依據(jù)；也可以為配煤摻燒、脫硫優(yōu)化、脫硝優(yōu)化等提供工況基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和分析依據(jù)。通過應(yīng)用可以明確機(jī)組在各工況下的最佳工況數(shù)據(jù)，包括供電煤耗等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以及當(dāng)前工況與對(duì)應(yīng)最優(yōu)工況的差異，以便調(diào)整機(jī)組操作參數(shù)，優(yōu)化運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
（六）應(yīng)用：經(jīng)營決策系統(tǒng)
通過該應(yīng)用，建立指標(biāo)計(jì)算中心，統(tǒng)計(jì)報(bào)表中心和多維分析中心，來電廠業(yè)務(wù)提供支持，解決數(shù)據(jù)重復(fù)錄入、統(tǒng)計(jì)計(jì)算口徑不一、數(shù)據(jù)傳遞復(fù)雜等問題，提高數(shù)據(jù)共享，簡化報(bào)表配置，支持多維分析，提供決策支持。
圖31 經(jīng)營決策多維分析支持
通過國華大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)，主要實(shí)現(xiàn)了公司所屬電廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)和部分關(guān)系型數(shù)據(jù)的覆蓋，并不斷擴(kuò)充業(yè)務(wù)涵蓋范圍，支持更多數(shù)據(jù)類型和更大的數(shù)據(jù)規(guī)模，最終實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)納管的目標(biāo)。搭建統(tǒng)一IT基礎(chǔ)資源，利用云服務(wù)實(shí)現(xiàn)各類應(yīng)用的靈活、高效、可靠的資源配置，減少各類系統(tǒng)重復(fù)投入，提供高質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施。構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，綜合工業(yè)智能生態(tài)圈各方能力，加快技術(shù)驗(yàn)證步伐，孵化更加全面、更有業(yè)務(wù)價(jià)值的應(yīng)用。利用開放式生態(tài)圈架構(gòu)，集成更多的專業(yè)算法引擎，圖形圖像處理引擎，人工智能引擎，創(chuàng)新大數(shù)據(jù)在發(fā)電企業(yè)的應(yīng)用，促進(jìn)數(shù)據(jù)分析技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
聲明
本報(bào)告所載的材料和信息，包括但不限于文本、圖片、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)、建議，不構(gòu)成法律建議，也不應(yīng)替代律師意見。本報(bào)告所有材料或內(nèi)容的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟所有（注明是引自其他方的內(nèi)容除外），并受法律保護(hù)。如需轉(zhuǎn)載，需聯(lián)系本聯(lián)盟并獲得授權(quán)許可。未經(jīng)授權(quán)許可，任何人不得將報(bào)告的全部或部分內(nèi)容以發(fā)布、轉(zhuǎn)載、匯編、轉(zhuǎn)讓、出售等方式使用，不得將報(bào)告的全部或部分內(nèi)容通過網(wǎng)絡(luò)方式傳播，不得在任何公開場(chǎng)合使用報(bào)告內(nèi)相關(guān)描述及相關(guān)數(shù)據(jù)圖表。違反上述聲明者，本聯(lián)盟將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
AII微信公眾號(hào)
AII頭條號(hào)