基于大数据的智慧水电厂建设思路探讨

周 红

（威海海洋职业学院，山东 威海 264300）

现阶段，我国水电站自动化整体水平已与国际接轨，基本上达成了数字化和智能化目标，智慧水电厂开始走进新时代大众视野。与传统水电厂相比，智慧水电厂不仅涉及计算机监控系统的更新和升级，也涉及新设备、新技术和新思路。在未来的发展中，智慧水电厂的发展会迸发出更加强大的实力。

1 智慧水电厂的内涵

目前，我国高校、科研机构和相关企业已经开始深入研究智慧水电厂，并重点研究智慧水电厂的功能，但对智慧水电厂的定义，尚未达成统一共识。有学者认为：智慧水电厂是信息化和智能化两项技术的高度融合，可体现大数据、测量和智能控制技术的应用。由此可知，智慧水电厂的核心为数据驱动，是从技术和管理两个层面出发，以云计算、大数据、人工智能和虚拟现实技术为依托，挖掘设备和数据，最终完成优化配置、智能化生产、智能化运行和智慧化管理[1]。

2 基于大数据技术智慧水电厂架构和功能分析

智能感知平台可为智慧水电厂提供技术支持；智能业务模型可提供模型和逻辑支持，智慧管理体系则可提供管理组织和模式；感知平台、业务模型和管理体系相互融合，互为支撑，共同为智慧水电厂各项功能的实现贡献力量。

2.1 感知平台构建

作为智慧水电厂的数据支撑，智能感知平台引进了先进的智能电子装置，并遵循数字化、网络化和共享标准化要求，实现信息采集、测量、控制和检测，还可将完整数据上传至大数据中心[2]。

2.2 智能业务模型

从智慧水电厂的业务内容来看，主要包含经济运行功能、水电厂运行状态检修功能、区域大坝评估功能、防汛指挥功能、安全防护功能、信息通信功能、数据分析功能和生产管理功能。

（1）经济运行功能需革新过往阶段的传统模式，立足于全局，考虑水电厂水资源和电力调度需求，有针对性地促进各模块的协同，增强系统的整体性，构建动态耦合机制，完善模型体系，全面开发业务支持功能。

（2）水电厂运行状态检修功能实质上是指对特定对象状态监测和分析。在水电厂的建设中，运用大数据技术可以实现对历史数据的存储、整理、分析，对水电厂运行的状态进行实时监测、分析，为维护水电厂的安全运行提供保障基础，全面提升水电厂运行安全水平。例如，在处理水轮机轴心轨迹问题时，传统主观判断会直接影响维修结果，大数据技术可清晰识别轴心轨迹，整理轨迹参数，且加以匹配，同时及时反馈结果，为水电厂各个设备的运行状态维修提供可靠数据。

（3）区域大坝评估功能在安全评估系统基础上，以区域大坝的健康状态为目标，分析评估活动。利用地理信息系统实现水电厂区域大坝的探索与监测，结合大数据移动技术，收集区域大坝的信息，即视频与照片，通过对比分析视频、照片数据，实现大坝安全预警，充分发挥水电厂大坝的应用价值。

（4）防汛指挥功能，以空间数据为背景，基于防汛业务实时数据，立足于数据库、网络和地理信息技术，构建交互式决策系统。在构建防汛决策时，可整合相关信息，并对应开展处理、查询、分析和管理工作。

（5）安全防护功能，在标准的数据交换接口协议基础上，达成采集、存储和展示各个子系统信息，也可以通过自动或手动的方式控制。安全防护管理系统能够在事故出现的第一时间迅速反应，降低安全事故影响。

（6）数据分析功能，利用关联、趋势、偏差和数字特征等分析工具，实时监视设备运行，并收集信息，定性定量分析，总结内在联系和内在规律，以图形形式直观展现分析结果，为生产设备的运行、管理和维修提供参照。

2.3 以大数据技术为基底构建智慧管理体系

智慧水电厂的智慧管理体系以扁平化的管理组织为依托，以相关专业为中心，达成职能管控升级和转型目标，故可衍生出新型的智慧水电厂组织机构，详细组织机构如图1所示。

图1 智慧水电厂组织机构示意图

图1中，智慧水电厂的组织机构包含4个中心，即：数据、算法、集控和运检中心，4个中心相辅相成，共同组成服务共同体。

（1）数据中心，该中心具备统一管理智慧水电厂全部数据资源功能，为智慧水电厂的运营和管理工作提供数据，以便智慧水电厂各项工作平稳开展。

（2）算法中心，其作用主要体现在两个方面：一是在以机器代替人力，提高效率，节约成本，二是优化智慧水电厂决策内容，推动智慧水电厂良好发展。

（3）集控中心，主要发挥集控调度功能，有别于传统水电厂的调度中心，智慧水电厂调度模型中流转数据具有一定独特性。

（4）运检中心，主要提供保障、维护智慧水电厂的运行，从运检中心的职能来看，主要体现在两个层面。一是在智慧水电厂有员工参与运行工作情况下，运检中心职能是为标准管控运行人员和运行流程，在此方面更趋近于传统水电厂的管理职能。二是随着智慧水电厂参与运行人员的减少，在机器开始取代人力工作情况下，运检中心的职能发生变化，侧重于对设备和流程的管理，并依托监测中心结果，构建针对性的算法要求，实现智慧水电厂设备优化运行的目标。

综上所述，在4个中心相互联合、相互协调的情况下，可实现职能与服务、技术与管理的统一融合，最终获得新型的智慧水电厂形态。

3 结语

在我国发展的新阶段，水电厂的发展观念也随之发生全新变化，不再单一地关注经济效益，而是侧重于转型路径的探析，构建新发展模式，实现水电厂高效发展。本文引入智慧水电厂理念，基于智慧水电厂内涵，分析智慧水电厂组织架构和功能，旨在为后续智慧水电厂的建设提供思路，进而推动水电事业整体发展。