智慧电厂工地规划与建设研究

段美春

（广东粤电滨海湾能源有限公司，广东 东莞 523936）

0 引言

火力发电作为电力生产的主导军，伴随新形势下的国家政策、国内外宏观环境及信息技术的迅猛发展[1]，火电厂建设已从自动化、数字化、信息化逐步向智能化转变。2016年发改委提出了智慧能源发展的指导意见[2]；2017年十九大报告指出要“推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”；2017年自动化等多家学会、电力企业、行业专家联合组织了多次对智能电厂最新发展技术和发展方向的研讨，并制定了《智能电厂技术发展纲要》[3]。文献[4－6]提出智慧电厂是数字化电厂结合智能系统后的进一步发展。在发电行业，智慧工地项目起步较晚，目前已实施智慧工地的电厂不是很多，主要有海南文昌燃气—蒸汽联合循环电厂、山西盂县2×1 000 MW燃煤电厂、山西格盟潞光电厂2×660 MW燃煤电厂、四川神华天明2×1 000 MW燃煤电厂等。在电厂中已实施智慧工地的厂家，他们的产品大都是在自身数据平台上开发的应用，都是在基建MIS上延伸的智慧工地，也就是以基建MIS为核心，整合电厂建设阶段必须建设的语音广播、视频监控、门禁道闸、周界防范等系统的数据建设智慧工地系统，有的电厂实现了环境监测管理、塔吊安全监控、升降机安全监控，有的电厂实现了人员定位、物流仓储管理等功能。由于基建MIS和生产运行阶段不是同一个平台，数据统一性、功能完整性较差且项目全生命周期投资费用高，为了解决上述问题，本文提出了基于全厂智慧管控平台的智慧工地建设模式。

1 智慧电厂工地规划与建设的典型方向

1.1 智慧工地建设目标

聚焦施工现场岗位一线作业层，通过“云大物移智＋EIM”等先进技术和综合应用，对“人、机、料、法、环”等各生产要素进行实时、全面、智能地监控和管理，实现业务间的互联互通、数据应用、协同共享、综合展现，搭建了一个多方协同、多级联动、管理预控、整合高效的智能化平台，能够实现更加准确及时的数据采集、更智能的数据挖掘分析以及更加智慧的综合预测，以保障工程质量、安全、进度以及成本建设目标顺利实现。

1.2 智慧工地特征

（1）泛在感知。通过先进的传感测量手段及网络通信技术，实现工地设备的智能感知，如摄像头、各种传感器、定位基站、定位标签、门禁道闸、扫描仪等。

（2）信息融合。利用云计算、大数据、物联网、人工智能等先进技术，对电力基建过程中的海量数据进行规划、处理与分析，实现多源数据的深度融合[7]。

（3）监管一体。运用信息化融合技术，将工地设备层、工地边缘层、智慧平台层、管理应用层高度融合，实现物资管理、人员管理、仓储管理、安全管理、质量管理、进度管理、项目策划等监管一体化。

1.3 智慧工地建设模式

充分利用基建MIS平台上已能满足现场建设管理需求的数据和功能，有必要对智慧工地平台的建设模式进行研究，一般可采用以下3种建设模式。

（1）基于承包商自身平台的智慧工地

基于承包商自身平台的智慧工地建设模式，就是在已有的基建MIS平台的基础上，由其他的承包商再建一个智慧工地管理平台。在这种建设模式下，由承包商来提供一套完整的智慧工地管理平台服务，以实现对工程数据展示、分析和现场全方位远程监控，实现项目管理数字化、精细化、智能化。智慧工地管理平台除了需具备基建MIS平台上的计划管理、安全管理、质量管理、进度管理、项目文档资料管理等传统MIS的部分功能外，还需要具备塔吊监控、升降机监控、高支模监测、智慧仓储、环境监控、移动办公等部分相关智慧功能模块。新建的智慧工地管理平台可以通过数据接口获取基建MIS系统平台数据库中的部分数据，主要包括人员信息、权限设置等。当基建期结束后，再将智慧工地平台中的数据和相关设备移交到生产期的全厂智慧管控平台中去。

（2）基于基建MIS数据平台的智慧工地

基于基建MIS数据平台的智慧工地建设模式，就是直接在已有的基建MIS平台上扩展智慧工地相关模块，不再需要另外的承包商提供专门的智慧工地平台。在这种建设模式下，需要将已有的基建MIS平台升级为一个功能丰富强大的智慧工地管理平台，以实现对工程数据展示、分析和现场全方位远程监控等功能，实现项目管理数字化、精细化、智能化。在基建MIS平台升级的智慧工地管理平台，在具备已有的计划管理、安全管理、质量管理、进度管理、项目文档资料管理等传统MIS的功能外，还需要具备塔吊监控、升降机监控、高支模监测、智慧仓储、环境监控、移动办公等相关智慧功能模块。智慧工地管理平台应对基建MIS平台配置的机柜、服务器、网络设备、数据库容量等基础设施进行升级，以便丰富原有的人员管理、物资及设备管理、安全管理等功能，拓展人员定位、视频监控等智慧功能模块。当基建期结束后，再将智慧工地平台中的数据和相关设备移交到生产期的全厂智慧管控平台中去。

（3）基于智慧电厂基础平台和大数据平台的智慧工地

基于全厂智慧管控平台的智慧工地建设模式，是在统一规划全厂智慧管控平台后，将全厂智慧管控平台作为智慧工地的基础平台，智慧工地的相关应用模块在此基础上开发、实施，今后生产期智慧电厂的基础硬件和数据平台在此基础上扩充完善。在这种建设模式下，从一开始就要对项目需要配置的机柜、服务器、网络设备、数据库容量等基础设施进行了统一的规划，基建期结束后无需对智慧工地平台中的数据进行迁移，已建好的硬件设施也能最大化地保留和利用，例如塔吊监控、升降机监控、高支模监测、智慧仓储、环境监控、移动办公等相关设备。在基建期，全厂智慧管控平台可以通过数据接口获取已有的基建MIS平台中的数据，丰富智慧工地相关应用模块。当基建期结束后，再将基建MIS平台中的数据和相关设备移交到生产期的全厂智慧管控平台中去。

上述3种模式的优缺点如表1所示。从表1对3种智慧工地建设模式的比较可以看出，采用基于全厂智慧管控平台的智慧工地建设模式，平台数据统一性、功能易扩展性最好，基建期结束后不需要将智慧工地相关应用模块产生的数据向生产期迁移，开发实施难度小，全生命周期投资费用低，总体性能最优。

表1 3种智慧工地建设模式优缺点对比

2 智慧工地规划与建设架构体系

2.1 智慧工地建设总体架构

智慧工地系统应用复杂、业务交互频繁、应用数据量大、网络情况复杂，这些情况都对系统程序的结构提出了较高的要求，保证系统能够弹性且健壮的运行。基于全厂智慧管控平台的智慧工地建设模式分为4层：工地设备层、工地边缘层、智慧平台层和智慧应用层，总体架构如图1所示。

图1 智慧工地总体架构

（1）工地设备层：包括前端设备，如摄像头、各种传感器、定位基站、定位标签、门禁道闸、扫描仪等。

（2）工地边缘层：包括前端设备的智能计算及接口网关，如边缘人脸识别、视频门禁网关等。

（3）智慧平台层：包括数据和服务两大部分，数据是指由结构化数据、实时数据、视频数据组成的数据资源池，为各种应用和服务提供支持；服务是指对原始数据进行挖掘和加工的内部处理机制，为各种应用提供支持，如文字识别、人员定位处理、人员姿态检测等。

（4）智慧应用层：通过人机界面为使用者提供的各项应用功能，如智慧人员管理、智慧安全管理、智慧信息发布等。

2.2 智慧工地建设预期成果

智慧工地系统面向代表投资方进行建设管理的业主或总承包方、参加建设工作的施工监理、设计监理及施工单位的管理人员。他们通过利用这样一个智慧工作平台对电厂建设初期的工地规划、设备管理、人员管理、施工进度、施工质量、施工安全、仓储管理、信息分布、移动办公等任务进行资源整合、流程优化、信息共享、节约投资。具体体现在以下方面。

（1）以计算机网络为支撑，数据库为核心，将基建视频监控、人脸识别、门禁安防等高科技技术集成到一个管理思想先进、信息共享化程度高的平台上，通过一张图实时显示现场各类生产要素数据，使施工现场实现数字化、系统化。

（2）实现视频高清化、模块智能化、系统集成化、全程互联化、数据可视化的智慧工地管理。

（3）通过本项目建设，进一步落实安全监管责任，提高对工程现场安全监管水平，加快对工程现场安全隐患处理的速度。

（4）通过信息感知技术保证信息的完整性、及时性和准确性，为工程竣工决算及资产移交提供数据支撑；同时服务于达标投产，向生产管理和智慧电厂系统模块化扩展。

3 结束语

基于全厂智慧管控平台的智慧工地将基建MIS平台与智慧工地模块统一规划至全厂智慧管控平台，本文提出的建设模式保证了基建和生产运行阶段平台数据统一性与完整性，平台应用功能易扩展，基建期结束后不需要将智慧工地相关应用模块产生的数据向生产期迁移，基建期和生产期需要的硬件设备（如视频监控、门禁安防等设备）可以统一招标采购，后期硬件设备迁移费用低，项目建设周期短，全生命周期投资费用低。