智能化管控技术在火电厂安全防护中的应用

李晓骞

（国能吉林龙华热电股份有限公司长春热电一厂）

随着智能技术的发展，火电厂的电机组作业正在向智能化阶段发展，且如今已经达到了很高的水平。但由于火电厂的作业相对复杂，比较依赖于火电厂装机容量、电气装置以及参数的设置等，很容易导致火电厂正常运行过程当中发生安全生产事故，甚至可能会对火电厂的正常运营造成严重的影响，如火电厂生产工作效率下降或者工作人员自身的安全等。同时，如果火电厂在运行过程当中可能还会造成火电站的电气机组设备损坏的现象，从而使火电厂的生产经营成本得到提升。因此，为能够解决上述问题，充分保障火电厂的安全生产，本文通过引入智能化管控技术，利用人工检查的模式，先对火电厂中存在的安全隐患问题进行排除，以此既可以降低其危险事件的发生，还能够使得其防护效率得到提高[1]。所以，本文对火电厂安全防护工作的研究，也为火电厂安全防护工作的实时提供相应的支撑。

现阶段数字计算机技术和智能化技术的不断发展，为有效解决火电厂的安全事故发生概率，保障电气机组设备的正常运行，本文对火电厂的安全防护工作建设展开了全面的分析。然后，将智能识别技术和火电厂的安全防护工作两者进行有效的结合，从而构建一条火电厂智能安全管控系统。而该系统的设计，利用摄像头、网络数据传输以及智能识别等先进的技术设计了一个先进的集设备、人员以及燃煤的安全监控系统。可以有效使得火电厂的安全管理效率得到提高。

针对火电厂的智能安全管控系统设计主要划分为四层：数据层、网络层以及应用层和现场层。其中，从网络层上来看，该层次的设计主要通过利用高清摄像机对火电厂的电气机组设备的现场工作进行实时监控并对视频信号进行采集之后，对接到相应的网络交换机当中。然后，将所采集的视频通过码流的状态，输入到智能系统终端，以此完成视频数据从现场到服务器之间的数据传输。针对应用层的设计，本文利用B/S架构来实现人机交互界面的设计。该界面主要由前后两个部分构成。从前台界面上来看，管理人员可以通过上位机对视频的监控画面进行实时浏览，然后结合自身工作的需要对系统的报警记录和回放进行查询操作[2]。

火电厂的安全管控系统主要由智能监控模块、人员管理模块、智能巡检模块、智能加密模块以及危险预警模块和人员定位模块等六个模块共同构成，具体见下图所示。

图 火电厂智能安全管控模块架构示意图

3.1 智能监控模块

在火电厂智能安全管控系统的设计，也是保障火电厂中设备安全运行的一种先进的手段。因此，针对该模块的设计，本文选择利用先进的智能安全系统和数字远程传输技术，以此实现对火电厂电气机组设备的现场工作情况进行多方面的观察和巡检，接着用网络传输图像以及数据挖掘，由工作人员通过远程的方式和智能分析算法，对所采集的数据进行处理、分析和自动关键信息提取。能够充分地明确指出火电厂中存在的安全问题，如入侵问题、烟雾火光监测等问题。同时，智能监控模块的设计在火电厂智能安全管控系统的重要需求，借助该模块能够让工作人员通过视频就可以清晰地认识和了解火电厂内部的运行情况，有效避免作业危险情况的发生[3]。

3.2 人员管理模块

由于火电厂中的布局相对复杂且环境封闭等因素，需要借助人工对火电厂进行管理。因此，本文选择了用UWB超宽带智能定位技术，对火电厂工作人员进行全面的管理。同时，该管理的方式，不仅智能且精度相对较高，还具有强穿透信号的优势。所以，在针对火电厂中的复杂布局当中具有较高的抗干扰性，然后结合火电厂的需求和后台管理系统，从而可以实现对工作人员的管理。在管理过程中，可以对人员异常监控、火灾发生以及人员搜救均有重要帮助作用。并且，还能够对外来的人员进行监控，以及对火电厂安全进行预警[4]。

3.3 危险预警模块

针对该预警模块的设计，在火电厂安全管控过程中，能够有效解决火电厂潜藏的危险源，实现对火电厂的电气机电设备的故障诊断和预警。其中，从故障诊断方面来看，该部分主要是利用大数据技术和信息处理技术来对火电厂设备中的故障进行定位分析和故障分析。从预警功能方面来看，该功能的设计，主要是结合了火电厂的发展趋势和故障分析结果等方面分析，通过在火电厂的主控制台上构建一个智能模型，以此实现对火电厂的整体数据进行充分地挖掘和采集，然后根据历史数据以及火电厂设备中存在的故障信息进行有效识别，若是在智能识别的过程当中发生存在异常的参数行为，这时就可以清楚地认识到火电厂中存在的故障问题。根据故障问题构建相应的危险预警模块。并且，该模块也是火电厂智能安全管控系统中的常见功能，能够对火电厂的安全进行定期的汇报与检测，以此做到及时地对火电厂中的危险事件进行预案处理，构建其安全管理体系[5]。

3.4 智能巡检模块

该模块的设计主要是利用人工智能技术和非接触监测技术、传感器技术等多种技术，借助人工AI机器人在火电厂的电气机组设备中进行智能巡检。并且，在巡检过程当中可以利用智能识别技术和定位技术、通信反馈功能等，为远程工作人员提供相应的巡检信息。而工作人员可以利用智能化系统，针对火电厂中的具体情况进行相应的监控和调制，以及利用机器人上配置的声音提取功能和摄像头等对现场的实际情况进行提取和反馈。最终将所提取到的相关信息通过无线扩频网络将其传送到总控制台上对其进行分析。由工作人员对其信息进行有效的处理和分析，从而对火电厂中的现场环境当中是否存在故障进行判断，然后通过安全防护系统进行自动报警，及时对故障问题进行处理。

3.5 人员定位模块

该模块的设计主要是实现对人员的移动进行管理。因此，此功能可以与火电厂中的单温图形建模、WiFi通信模块和设备技术等之间进行有效的结合，从而展现出来火电厂设备的重要性。而在以往的工作过程之中，管理人员无法直接通过火电厂中的相关移动进行记录，只有利用固定摄像头进行监控。所以，当工作人员在火电厂中当中发现危险源时，现场又没有摄像头，这时就会对工作人员的人身安全造成严重的影响。利用人员定位功能，就可以对工作人员的移动状况进行监控，从而对其进行指挥，使得火电厂的工作效率更加智能化，效率化。

3.6 加密模块

该加密模块的设计，能够实现对火电厂的设备锁和门禁等进行有效管理。在5G通信技术和智能化技术的有机结合下，能够实现对火电厂中的机电设备配电柜、门禁以及控制柜等存在门锁的地方进行智能化管理。同时，也可以利用远程控制的方式，实现对上述设备的锁具进行远程开锁和关锁。而UWB技术和RFID技术的应用，可以对火电厂中的工作人员进智能识别与记录，有效防止工作人员进入到危险源较多的区域或者危险区域当中，以此为火电厂工作人员的人身安全提供相应的保障[6]。

4.1 约束条件设计

想要保障火电厂的电气机组设备的运行安全，离不开火电厂安全防护系统的支持。因此，本文根据火电厂的机组设备运行安全方面的需求，通过引入先进的智能化管控技术，以此实现对电气机组设备的运行情况进行有效管控。而该技术的应用，主要依赖于约束条件和管控函数等来实现对电气机组的智能化管控。同时，只有保障智能化管控技术的参数运行误差数值为零时，火电厂的电气机组设备的运行才处于安全状态。所以，针对机组设备运存参数的误差最小值为目标，以此构建相应的管控函数，具体公式为：

从上述公式当中来看，其中火电厂的电气机组设备运行参数的管控函数、参数误差等分别由X和g来表示；
而火电厂当中的所有电气机组设备集合则由S来代表。hij和dij二者分别代表了火电厂中的某个电气机组设备在运行过程单重，从时间i到时间j的参数值和标准参数值。

因此，当火电厂的电气机组管控函数成功建立之后，又对其优化控制策略的多重性进行考虑，还需要对其函数进行相应的约束，并从中选择一种最优的控制策略，这样一来才可以得到合理的约束控制函数值。最后，通过约束条件对其管控函数进行约束，并求得最佳的管控对策，以此可以为火电厂的安全防护措施执行提供相应的依据支持。

4.2 最优化安全防护对策

在火电厂安全防护中，智能化管控技术的应用主要是借助管控函数对电气机组设备的优化以及运行的误差控制对策进行计算，然后借助D5000系统传输到火电厂的电气机组设备的运行控制装置上，以此实现设备和火电厂的电气机组设备控制系统两者之间的数据通信。同时，借助火电厂原有的电气机组设备控制装置，对其电气机组设备的运行误差控制策略进行优化，以此实现了对火电厂安全防护。具体步骤：

首先，通过约束条件和管控函数对火电厂电气机组设备的状态、所有电气设备运行参数误差值等进行全面预算。接着，利用自动化控制装置，构建出无功电压控制单元结构，并利用气约束条件和函数，对所提供参数数值进行具体参数属性和存在故障的电气机组设备进行查找。其次，对火电厂中的电气机组设备的自动化控制装置中所有的机组设备可增加或者可减少的无功功率进行统计分析。并将其和智能化管控技术应用后，优化之后的管控函数计算值之间进行对比分析，利用其结果对无功功率的控制单元结构中的故障机组设备运行参数进行有效的调整优化，从而使得其能够满足火电厂机组设备的运行参数需要[7]。这样一来，既可以有效降低火电厂的危险事件的发生次数，还能够使其安全防护质量得到进一步的提高。

5.1 结果论证

为了进一步验证智能化管控技术在火电厂安全防护中的应用，本文以某个火电厂的安全防护系统为例，展开相应的试验。首先，该火电厂中包含20个电气机组设备。因此，针对本文所提出的方法进行试验时，以传统的方法为对象，对火电站的安全防护结果进行对比分析。其中，设本文设计的方法为试验组，那么对照组就是传统的方法。当试验开始时，自动化管控的对象就是火电厂中的20个电气机组。这时，根据本文所提出的火电厂智能化管控函数和控制约束的条件，对火电厂进行自动化的管控和最优化安全防护对策实施。此次试验防护时间设置为15天，并选择两种不同的方法，分别对智能化管控技术在火电厂安全生产过程中存在的安全事故数量为此次试验的结果。通过对其结果分析发现，本文设计的火电厂安全防护过程中，火电厂的安全事故发生概率降低，且传统的防护效果质量较低，所以证明了本文智能化管控技术在火电厂安全防护作业中的应用更加重要[8]。

5.2 应用价值

首先智能化管控技术在火电厂安全防护工作中的有效应用，不仅是国内工业向智能化、自动化发展的需要，同时也是火电厂升级的需要。因此，在5G技术的支持下，使火电厂的安全管理功能和防护能力得到进一步的提升。

综上所述，针对火电厂的安全生产问题，本文先是对当前火电厂安全防护工作的需求进行分析，然后通过引进先进的智能化管控技术，在火电厂电气机组设备的运行过程当中对其设备进行有效的控制和管理，从而提出一种新的火电厂安全防护方法，并构建了新的火电厂智能安全管控系统，以此实现对火电厂的智能化管理，促进其安全防护能力得到进一步的提升。而该研究对促进火电厂的生产效率提高有着重要的作用，还有效地保障了火电厂的安全顺利生产。