华能上海石洞口一厂王嘉寅：等容量煤电替代项目智慧基建的探索

“智慧基建要统一规划、分步实施，所有数据要集成到统一的平台运输、存储和处理，所有的平台要做到数据互通、数据共享，所有设备要按实际情况优化。”

——华能上海石洞口一厂智慧电厂技术负责人王嘉寅

4月27-28日，华北电力大学技术转移转化中心与中关村华电能源电力产业联盟联合主办的2021年智慧电厂论坛（第一期）在广东深圳成功举办。 华能上海石洞口一厂智慧电厂技术负责人王嘉寅主旨发言。

直播专题:2021年智慧电厂论坛（第一期）

文字实录如下：

王嘉寅：今天我介绍的主要是智慧基建模块的探索。分为概述、基建平台、基建安防系统、基建管理系统、总结。

智慧基建概述。华能上海石洞口一厂是两台2×65万千瓦等容量煤电替代项目，按照高效、清洁、灵活、智能、利旧的思想，新建两台650MW高效二次再热机组，原先的机组在建设期间也是运行的，等两台机组运行发电之后，4台老机组要退出，也就是我们在基建过程中生产是不中断的。

根据集团公司建设要求华能上海石洞口一厂建设考虑将云、大、物、智、移等最先进技术与电厂建设相结合，与机组同步建设相关智慧化应用模块，打造具有华能特色的示范性的智慧电厂，智慧电厂整体框架按照1+6+N的模式部署，1个平台采取的是超融合架构，6个模块是智慧基建、智慧安全、智慧运行、智慧检修、智慧管理和智慧燃料，分别在6个模块上进行N种应用。

设计宗旨，这是在前期和厂家讨论，包括对厂家谈需求，包括在谈技术协议的时候，我们都是基于这样的宗旨，这在整个过程中是非常重要的。

第一个是统一管理和数据共享，既然用到了统一的融合平台，对于厂家而言，因为现在很多厂家的产品都是基于BS，既然基于BS就应该部署在平台上，平台可以进行统一的处理和分布式的对平台服务器的硬件资源运算的规划。

各个模块之间因为它有数据共享的关系，举个简单的例子，比如智慧运行、智慧检修、智慧燃料，这三者之间完全能隔离开吗？其实并不然，比如说运行，它不光要看能耗，还要把煤质信息放进去，这就需要从智慧燃料的端口送进去。智慧运行里面包括设备的运行，在智慧检修里面也有相关的设备预警和故障诊断。所以各个模块之间的数据应该是打通的。

如何打通？应该统一部署，有一个统一的数据库。当然，这也不是容易做到，有些厂家的确没有办法部署在这个平台上，那怎么办？打通接口，但是打通接口会遇到一个什么问题呢？比如，安防系统我们用的是某品牌，把它放在这里面是有困难的，每天的人员统计、车辆统计，只能通过API从它的数据库里面调取，就会遇到问题，当我需要调取它的历史趋势，我可能需要反复地从它的数据库去调，所以针对这个问题，我们可能对于一些需要二次计算，需要查历史的，要把这个数据经过计算以后存入数据库。

第二个是永临结合，具备可持续发展性。基建模块如果投入大量的人力、物力、财力，最后转生产之后没有用。所以在对厂家提出要求的时候，需要考虑到设备的全生命周期管理，应用的可继承性、可编辑性，包括接口和协议的普适性。以三维为例，基建时的三维，厂家肯定会说，我们可以做三维的数字移交。其实光做数字移交是不够的，因为转生产后，三维模型就是全厂的基本坐标，可以用它做UWB，可以用它做视频联动，甚至对于转生产以后，比如说我们厂对锅炉、四管是有特殊要求的，在三维建模期间，我就对它的模型的颗粒度就有要求，在做锅炉四管时，就需要它做到测点级，它所有的焊点，包括材料结构都需要在里面部署，之后可以用它的模型直接做锅炉四管可视化台账管理，包括三维可视化模型数据上的全生命周期防爆管的管理。三维模型现在还有很多软件，有的是用BIM，当然BIM只是概念，更多的是三维模型，我对厂家在这一块提的要求是，必须是可编制的。

第三是以实际需求为导向，应用探索相结合。现在厂家会介绍技术和方案，但是厂家往往并不理解你的实际需求。比如现在很流行的图像识别，有些厂家给的方案是针对各个情况下都能用的，但是对于电厂而言可能有特殊的要求，它这边就不是非常明确，比如摄像头，有些厂家把摄像头完全部署在前端，把算法也部署在前端。这对我们会有什么问题？比如说在同一个地方我既要看他有没有抽烟，又要看他有没有戴安全帽，还要看他有没有越界，我就需要部署三个摄像头，包括以后有一些新的算法要融入进来，它就不具备这个功能。所以特殊要求是所有算法都是基于后台的，后台不需要用到服务器，只需要可以干预这个算法，或者用一种新的算法。

第四是减少人力消耗，提高管控质量。对成本管理、仓储管理我们是有要求的，要做到的是计划部的人员填资料时只填基础资料，把需要上传的文档做成模板，计划人员只需要填一次基础资料，就生成10张表格，上传到MIS就可以。

（见PPT）这是智慧基建的架构部署。主要分为基建平台、基建安防系统和基建管理系统。基建平台主要是负责底层的数据存储、数据算力的提供以及统一的数据治理和实现数据共享。基建安防系统主要是人员、车辆的身份识别、施工场地的人员和设备的安全质量管控和生产区域的安全隔离管控。基建管理系统分为三维数字化的服务和集成管理功能应用的服务。

基建管理平台虽然是基建期，但考虑到生产期以后也是基于这样的架构，因此基建管理平台和生产期的平台部署架构是一样的，转生产以后，这套平台就可以直接迁移用到生产企业，主要用的是超融合架构，以虚拟化为中心，节点是可以加的。

整个平台的概念，对电厂侧而言是一个私有云平台，对集团侧而言就是一个边缘侧的云平台，因为我们集团本身有一个云数据中心，到时候集团云数据也可以往我们这边厂侧云平台要数据，我们部署了7个节点的物理服务器，基建平台用到的模块全部是在这上面做虚拟化的部署。

基建安防系统，主要分四块：一是人员管控，二是作业设备管控，三是安全教育管控，四是违章处理的管控。

安防系统网络架构。我们厂安全网络架构是5G覆盖的，基建期跟生产期不一样，一些人员数据、厂外考勤，我们希望施工人员在没有进厂之前，就可以把施工人员的信息进行登录，在网上做安全教育，在网上进行审核，所以必须得接入公网，我们的5G网络是MEC的组网，因为基建区的门禁并不是普通厂里面是周界的，可能在内部区域也有门禁，这就涉及到外网，与内网隔离。但是转生产以后，要把这个区域平稳地切换到内网，所以有这样一个考虑。加上现在严禁外网，我们的外网是找移动拉的一条专线，带固定IP，只有这样系统才能正常运行。

智慧安防系统主要分六块：安全智能监控、违章监管、智能门禁和路闸设备、车辆规范管理、监理人员定位、5G网络。监理人员定位这一块，不光是监理人员定位，还有重点区域的打卡功能。

安全智能监控，依靠一个高性能的智能分析服务器，每一路探头均可识别多种违章行为，当违章行为发生，可在违章发生区域实时语音播报违章内容，及时阻断违章行为。

这个图是我们的第一期，在现场的塔吊上部署了较多摄像头，在锅炉仓的地方也部署摄像头，一共有60多个摄像头，图像识别对摄像头的部署位置有要求，所以利用移动的摄像头，在特定的施工区域进行特定布置。

另外，我们的语音播报不是声光报警，比如说没戴安全帽，在这块区域有一个语音报警，告诉你，你的安全帽没戴，及时提醒违章人员。现在遇到一个技术瓶颈，没有办法确认这个人具体是谁，比如说有三个人走在那里，有一个人安全帽没戴，你就不知道具体是谁没戴。所以我们现在的语音报警只能报你发生的违章行为，没有办法具体到个人。

智能门禁和路闸设备，我们就是在门禁处加了一个人脸识别，带测温功能的，因为现在疫情防控也比较严。

违章监管也是用后端的视频分析处理，主要用到现在比较成熟的一些算法，比如说没有戴安全帽、危险区入侵、周界入侵、吸烟、人员穿越、违章倒地、氧气瓶、乙炔瓶倒地。这些算法都是比较成熟的，在现场应用的时候会根据样本数值重新算一遍，增加模型的准确度。

我们这边也有一些需求，为什么布视频服务器？希望在工程过程中有些算法是可以有优化的，比如说你的安全带的正确佩戴，安全带的高挂低用现在有些厂家已经做了，但是它的数据量比较少，所以我们想在这里做一个尝试。

我们厂有四台机组现在同时运行，我们对生产区需要有一个有效的隔离，在生产区域和施工区域通过硬隔离的方式把它隔离，为了防止有人穿越，装了红外装置，加上声光报警，如有人触发这个装置，它会调动摄像头。

装了硬隔离，发现一个问题，在拐角的地方特别容易出事情，那种大型工程车过两天就把隔离撞坏，所以拐角地方也装上摄像头，一旦撞坏，把摄像头调过去，可查到哪辆车把它撞坏。

车辆规范管理。一方面是我们对车辆道闸有自己定制化的操作，因为这个车辆道闸跟外面商场、小区的车辆道闸跟在电厂里面要求是不一样的，在外面我识别你的号码，你能进就能进，不能进就不能进。但是在电厂我们分了三块，一块是识别了你的号码你就可以进来的，另外是对于一些车辆需要宝安来检查你的车辆，你虽然有授权，但是门是不能开的，需要保安确认才能开，还有一种是临时的车辆，没有授权的，我们是不开的。我们在关键道路还设置了车辆超速检测，这是非常重要的，因为一到晚上，那些工程车开得非常快，所以对限速这一块也是非常重要的。

基于监理的人员定位。为什么基于监理人员定位？当时有很多厂家向我们介绍人员定位，可能大家第一反应就是用UWB，UWB准确度高。但是UWB有个问题，达到这个准确度，需要布足够多的数量，施工现场没有很多线，不可能给你铺那么多线，我的维护量也特别大，所以我们对管理人员、监理人员通过GPS+北斗的定位，给他头戴式安全帽，就可以知道这个监理人员是在办公室还是在施工区。另外一个我们用了人脸识别考勤机，它是人脸识别+打卡功能的，一些重点的区域我们需要旁站制，需要有管理人员一直在那边旁站，尤其是对于在室内的地方，我们可以在重点的地区通过这样的设备来掌控管理人员的实际到岗情况。

这是我们做的一个临时的监控中心，由集装箱改的，里面有门禁、道闸、智能视频的监控，它有12块拼接屏，服务器也是放在这里面的。这12块拼接屏是施工方的人来看的，包括我前面说的，在施工区域里面可能会增设许多车辆道闸和人行通道，我不可能再设一个人去看，所以我在这边有一个远程控制的功能。

智慧基建管理系统，它主要分为两块，一块是三维数字化服务，一块是集成功能的应用。

（见PPT）这是一个数据管理流，整个智慧基建管理系统其实就是对平台上所有功能的管理和集成开发，所以它的所有数据业务流都是进这个管理系统的。就我们这边的经验来看，你肯定得有一家负责把所有的数据进行集成，然后统计，我们业主有什么需求，领导有什么需求，通过这一家来做，不然每种数据你去要求对应的厂家做，这个东西是很难实现的。

三维数字化服务，包括三维信息化建模、三维设计优化、智能电缆敷设、施工布置碰撞校验、补充和完善全厂标识系统。

三维数字化建模，对全厂的建模过程，它必须是可编制的，对于局部的颗粒度，刚才说的锅炉四管，包括汽机专业对某些管道也是有颗粒度的要求，所以特有区域，我们在基建期就对颗粒度进行要求。

三维电缆敷设，这个就是通过三维设计，把动力电缆进行合理优化敷设，可以达到电缆偏差小于5%，节约电缆敷设成本。

碰撞校验检查挺有用的，它是把设计院的图纸做三维，看有没有两个图纸相冲突的地方，它会有碰撞。我们现在已经检查到有三处碰撞，其中有一处是有变更的，设计院认为它已经检查出来了，但是它变更以后的图纸还是有问题，所以这个功能是比较有用的。

工程资料校验。因为我们所有的资料，说明书、图纸，都是归到文档管理的施工人员那里，他会通过相关的设备有一个统一的建值，通过这个统一的值把所有方面关联起来，审核图纸有不统一和矛盾的地方，然后来提交报告。

施工方案模拟，对一些重点的施工方案进行三维的模拟。

无人机应用，这是一个比较探索性的应用。右边这幅图是厂里面无人机拍的一张照片，它可以拉得很近，清晰度高，我们现在用这个照片干吗呢？现在第一步是GPS的坐标系地图可以每周更新，我们会在这个地图上标定它的施工区域、标定摄像头的位置、标定门禁的位置、标定大型设备的位置，可以直观地通过现场的图来发现现场实际是什么情况。

因为无人机高度可以变，下一步将会通过无人机对高空作业的情况进行监视，包括施工现场的人数统计。

补充完善全厂标识系统，这个其实就是KKS编码。所有的系统要做到设备关联、部件关联，你要把那么多的数据库的内容统一进行调用，KKS编码必须是准确的，而且它的颗粒度要够细，所以对KKS编码的标准化整理，在这一块就需要完成。

质量管控，基于前面的三维，包括实际打桩的位置跟你的计划可能是不一样的，我们要把这个数据实时同步。

集成功能应用，前面介绍的是基于平台的，协同工作应用，统一工作门户界面，还有人工作台，这里面有基于业务流的系统，然后是综合报表，就是基于平台的集成应用。单点登录，这个东西很好用，当有第三方有自己的界面，它已经做好了，通过单点登录，就能直接登录他们的界面，平台只是做一个集成的显示就可以了。

进度数据管控，主要分为设计进度、施工进度和采购及供货进度。

进度数据管控是基于三维的，我这边会要求施工方、设计院和甲方三方合作，设计的图纸和实际施工的情况，通过不同的颜色显示已施工、未施工的情况。

这是基于前面说的关于进度条、施工进度和下面的桩基。

成本管控，这是计划部的，比如说他每个月要上集团申报10张表，可能它的基础数据只有一点点，用Excel做可能会出现错误的问题，他还要查错，我的平台里面把他的表格做成模板，他只要填入基础的数据就可以了。包括设计变更，施工当中设计变更比较多，设计变更单如何关联到图纸，我们也做了这样一个设计，查一张图纸就知道它有多少变更。

这是施工作业可视化协同，就是基于摄像机拍的施工现场实时的图片，把摄像头标签、门禁标签、特种设备标签和施工进度标签都加在上面。

施工作业可视化协同，我们可以根据实施现场的情况开远程视频会议。

违章数据分析，做到一个闭环管理，施工现场作业人员很多，有违章的情况拍一个照片，把它发给施工方，施工方整改之后再返回给甲方，形成一个闭环的管理，而且是历史可追溯的。

安全措施分析，基于基坑、模板的资料分析。

工程资料管理，就是档案管理，把所有的说明书、系统布置、设备厂家、历史维修记录全部关联起来，直接关联到设备，然后进行存储，方便之后的数字化移交和灵活的调用，包括后面我们有一个智慧仓储系统，它是可以直接调用图纸的。

智慧仓储。因为我们场地有限，就会出现一个情况，你第一批的货到了，第二批堵到外面，里面的要用的时候拿不出来，或者是你的货拿过来我暂时不用，这会影响我的协调。所以我们在厂家出货之前，施工方就提出到货要求和到货批次，然后在设备上贴二维码，从物流发出来之后，我就开始监控物流的信息。

这是基于移动端的APP应用，这上面都是可以定制的，根据每个工作业务流的需求，可以定制化的做一些基于个人工作平台的开发。

智慧基建总结，要统一规划、分步实施，所有数据要集成到统一的平台运输、存储和处理，所有的平台要做到数据互通、数据共享，所有设备要按实际情况优化。

全过程管理：事前模拟、事中实时监控和事后资料归档。

多维的数据分析，全方位可视化协同，所有数据和现场作业都能可视化。

最后四步：数据集成管控、可视化管理、远程同步和智能决策辅助。

我的汇报就到这里，谢谢大家。

（来源：北极星电力网，发言为北极星电力网根据速记整理，未经本人审核，如需转载请完整转载全文不允许删减）