电力发电企业安全生产全过程信息化监控方法研究

张向东

（国电科技环保集团有限责任公司）

0 引言

在电力工业中， 发电企业的安全运行和生产过程中的信息化监控是至关重要的。通过信息技术的运用， 可以提高电力生产的安全性和效率， 降低设备的故障率， 减少事故的发生。因此， 研究电力发电企业安全生产全过程信息化监控方法具有重要的现实意义。电力发电企业的安全生产不仅关系到企业的经济效益， 还关系到广大人民群众的生命财产安全和社会稳定。电力设备的故障和事故往往会给企业和用户带来重大的经济损失和安全隐患[1］。因此， 电力发电企业的安全生产是至关重要的。为全面落实并推进此项工作， 电力发电企业在开展了大量研究后， 明确了信息化监控在电力发电企业安全生产中应用的重要意义。并提出了通过信息化监控， 可以实时监测发电设备的运行状态， 对设备的故障进行早期诊断和预警，从而及时采取措施进行维修和更换， 避免设备损坏和事故的发生。利用信息技术可以对发电生产过程进行模拟和优化， 提高生产效率和能源利用率， 降低生产成本， 同时也可以对生产过程中的数据进行实时采集和分析， 发现和解决问题[2］。总之， 信息化可以对发电企业的安全管理提供有力的支持。为发挥信息化监控更高的商业价值， 本文将在此次研究中， 以某电力发电企业为例， 开展企业安全生产全过程信息化监控方法的设计研究， 旨在通过此次设计， 通过对发电企业的实时监控和数据分析， 实现对其运营管理安全水平的全面提升。

1 电力发电企业安全生产全过程监控布置

为满足电力发电企业安全生产全过程信息化监控需求， 设计方法前， 根据企业生产设备的数量、 规格、覆盖范围， 做好对监控范围的布置[3］。在此过程中，引进现场总线技术， 对接电力发电企业中的工厂级管理系统， 在企业安全生产现象进行传感器、 变送器、执行器、 生产作业设备、 机械设备的接入。为确保设备接入后能够与监控终端保持良好的通信状态， 可利用现场总线技术中的开发性系统互联模型， 进行现场通信协议模式的设定。

按照规范在现场布置宽带、 基带， 设计装置在低速总线条件下的通信速度为30Kbps~35Kbps， 装置在高速总线条件下的通信速度为2.5Mbps、 1Mbps。完成基础参数的设计后， 对监控布置现场上的装置数量、 总线长度、 监控通信响应时间等进行设计[4］。按照上述方式， 实现对监控参数的设计后， 进行电力发电企业安全生产全过程监控设备的调试与试运行， 确保监控工作满足需求且设备之间可以保持良好通信状态后， 实现电力发电企业安全生产全过程监控布置。

2 企业安全生产信息追溯

在上述内容的基础上， 为确保监控全过程的信息化， 应先进行企业安全生产信息的编码， 通过对信息的编码， 实现对企业安全生产全过程的不安全信息或隐患信息的追溯[5］。其中企业安全生产信息编码过程如图1所示。

图1 企业安全生产信息编码过程

电力发电企业信息管理部门可以对前端系统收集到的数据信息进行分类、 标记、 汇总。此过程如下计算公式所示[6］。

式中，X表示企业安全生产信息编码与标记；μ1、μ2表示编码参数；x1、x2表示标记条件 （标记类别）；t表示数据采样时刻。在此基础上， 信息部门可以将电力发电企业内部的局域网与全国范围内的各个地区进行联网， 甚至是国际上的互联网等联网， 能够实时掌握不同类型生产机械与设备科学研究的最新进展和结果[7］。同时信息部门也要对由系统自动记录的生产信息进行管理， 将往年的产品资料进行汇总， 并将其装入专用的文件存储系统， 以免占用过多的存储空间而影响系统的正常运转。将这些信息进行整理和汇总，即可实现标记信息的追溯。

3 信息化监控与管理

完成上述设计后， 为实现对监控数据与标记信息的规范化与信息化管理， 可以采用建立数据库的方式， 进行电力发电企业安全生产全过程信息化监控与管理[8］。在计算机中， 按照规范与标准生成监控数据表， 对接数据表与监控终端， 确保录入信息均为统一格式后， 定期进行数据表的更新， 以此种方式， 实现对录入信息的即时管理。数据表格格式如表1所示。

表1 电力发电企业安全生产全过程信息化监控数据管理

按照上述方式， 实现对监控信息的规范化录入，通过对数据信息的更新， 掌握企业安全生产全过程是否存在违规行为， 以此完成电力发电企业安全生产全过程信息化监控方法设计。

4 对比实验

随着科技的不断发展， 信息化技术已经广泛应用于各个领域， 而在电力发电企业中， 安全生产是至关重要的。为了保证电力生产过程的安全， 提高电力设备的可靠性， 本文研究了电力发电企业安全生产全过程信息化监控方法。为证明信息化监控方法在电力发电企业安全生产中的有效性， 下述将选择某地区大型电力发电企业作为试点单位， 设计对比实验展开如下文所示的研究。

实验前， 根据电力发电企业的安全生产与运营管理需求， 进行企业生产运营管理终端监控方法测试环境的布置。在此过程中， 由工程资源所有者自行搭建的一套完善的服务器系统， 可作为专门的数据库终端使用， 配备平板计算机、 专业制图设计者的笔记本、100m 的独立无线电缆等软硬件， 通过此种方式， 保证整个系统的顺利运行。以此为依据， 按照表2 进行测试环境的硬件配置设计。

表2 企业安全生产全过程信息化监控测试环境硬件配置

按照上述方式， 完成对比实验的前期准备工作，以此为参照， 搭建对比实验测试环境。在此过程中应明确， 电力工业是关系到国计民生的关键行业， 其安全生产问题一直以来备受关注。随着信息化技术的发展， 各种信息化监控方法逐渐应用于电力发电企业的安全生产管理中。为更直观地感知本文设计监控方法应用效果， 按照规范进行本文方法在测试环境中的应用。在此过程中， 先进行电力发电企业安全生产全过程监控布置， 同时， 对每个供电设备、 生产作业机械标注标签， 以便于对电力发电企业安全生产信息的追溯， 最后， 通过对企业安全生产全过程的信息化监控与管理， 完成本文方法在测试环境中的应用。

在此基础上， 引进基于多系统融合的监控方法、基于5G 边缘计算的监控方法， 将其作为传统方法1、2， 将传统方法按照规范布置在测试环境中后， 使用三种方法， 进行电力发电企业安全生产全过程信息化监控。

将监控终端接入测试机， 持续增加监控终端发电设备、 电力生产设备的数量， 检验在高压工作强度下， 三种方法反馈的监控频率。在此过程中应明确，当终端监控的设备、 机械数量或范围呈现增加趋势时， 对应的监控终端反馈信号频率也应当呈现增加趋势， 只有两者呈现正比例关系， 才能说明监控方法在实际应用中发挥了预期效果。当终端监控的设备、 机械数量或范围呈现增加趋势， 而监控终端反馈信号频率呈现下降趋势时 （两者呈现反比例关系时）， 说明监控终端在运行中出现了负载现象， 无法实现对电力发电企业安全生产中设备与机械运行工况的及时感知。以此为依据， 统计实验结果， 如图2所示。

图2 电力发电企业安全生产全过程信息化监控终端反馈信号频率

从图2 可以看出， 随着监控终端接入电力生产设备数量的增加， 传统方法1与本文方法在实际应用后，全过程信息化监控终端反馈信号频率均呈现下降趋势， 当监控终端接入电力生产设备数量达到35 台时，传统方法1 的反馈信号频率已从不足700Hz 下降至了不足300Hz， 但对比传统方法， 本文方法的反馈信号频率并未发生大幅度的下降， 仅从不足700Hz 下降至了不足600Hz。说明相比传统方法1， 本文方法的全过程信息化监控效果更优。在此基础上， 对传统方法2在应用后的全过程信息化监控终端反馈效果进行分析， 根据上图中折线变化趋势可以看出， 在监控终端接入电力生产设备数量增加到25台时， 监控终端反馈信号频率下降至100Hz， 并在接入设备持续增加的条件下， 发生了监控终端反馈信号频率中断的现象， 说明设备的接入数量已经超出了其负载， 导致监控行为发生了异常。

5 结束语

电力工业是国家经济发展的重要支柱， 同时也是关系到人民生活和工业生产的重要行业。为发挥电力发电企业在市场内更高的商业价值， 提高企业经济效益， 本文以某电力发电企业为例， 通过安全生产全过程监控布置、 企业安全生产信息追溯、 信息化监控与管理， 开展了企业安全生产全过程信息化监控方法的设计研究。通过本次研究， 明确了电力发电企业安全生产全过程信息化监控方法的研究对于提高企业的安全生产水平具有重要的意义。通过物联网技术、 大数据分析和人工智能等信息技术手段的综合运用， 可以实现电力发电企业安全生产的全面监控和优化， 提高企业的经济效益和社会效益。相比传统方法， 本文设计的电力发电企业安全生产全过程信息化监控方法应用效果良好， 按照规范使用该方法进行企业安全生产监控， 可以提高终端接入电力生产设备的数量， 以此种方式， 拓宽信息化监控范围， 保证监控过程的连续性、 稳定性。未来随着信息技术的发展和应用， 电力发电企业安全生产全过程信息化监控方法将会有更加广阔的应用前景和发展空间。