智慧电厂三维可视化运维管理系统建设方案（21页-北京三维）

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北京三维直点科技有限公司北京市丰台区富丰路 4 号工商联大厦 23 层 www.3dvfa.com 第 1 页共 21 页智慧电厂三维可视化设备运维管理系统建设方案北京三维直点科技有限公司北京三维直点科技有限公司北京市丰台区富丰路 4 号工商联大厦 23 层 www.3dvfa.com 第 2 页共 21 页目录 1、建设背景 ............................................................................................................................. 3 1.1 智慧电厂的定义 ......................................................................................................... 3 1.2 智慧电厂设备结构化、分布式管理体系 ................................................................ 3 1.3 智慧电厂的设备管理特征 ........................................................................................ 4 1.4 智慧电厂的设备管理优势 ........................................................................................ 5 2、智慧电厂可视化设备运维管理系统建设 ......................................................................... 5 2.1 系统整体结构设计 ..................................................................................................... 6 2.2 系统应用设计 ............................................................................................................. 6 3、智慧电厂可视化设备运维管理系统功能 ......................................................................... 7 3.1 运行状态三维可视化管理子系统 ............................................................................. 7 3.2 三维可视化现场管理子系统 ................................................................................... 10 3.3 三维可视化设备维护培训子系统 ........................................................................... 13 4、智慧电厂可视化设备运维管理系统效益 ....................................................................... 16 4.1 解决火电厂现存问题 ....................................................................................................... 16 4.2 智慧电厂设备管理的发展趋势与展望 .......................................................................... 16 4.3 智慧电厂设备管理提升现场管理品质 ........................................................................... 17 4.4 可视化设备管理助力智慧电厂 ....................................................................................... 18 5、总结及远期规划 ............................................................................................................... 19 北京三维直点科技有限公司北京市丰台区富丰路 4 号工商联大厦 23 层 www.3dvfa.com 第 3 页共 21 页 1、建设背景 1.1 智慧电厂的定义中国多煤，贫油，少气。水电开发周期长，核电不稳定，新能源概念化。电能中火电依旧占比 60%以上，承担国内电力供应的重担依旧落在传统电厂发展步入新常态，两化要深度融合。电企迫切需要改变粗放型管理模式，推进制度、管理、科技创新，培育新成长优势，提升管控力度，降本增效，提高企业管理水平和核心竞争力中国政府要求环境与经济两手都要抓，两手都要硬。双重压力下，聚焦现有电厂升级改造，智慧电厂的兴起既顺应时代发展，又是传统电力企业自我变革的必经之路。发电厂是电力生产的重要环节，随着智能化的深入发展，智慧电厂的建设势在必行。我国火力发电机组的信息化建设经历了分散控制阶段和网络化阶段，随着大量的现场设备、元器件等局部系统的信息无法自动启动，实现实时准确的上传，这些方面的因素严重制约可企业信息的发展，对于企业的过程监控，现代化管理、高效执行等十分不利，使得在电力市场竞争中处于不利地位。为了实现与智慧电网的同步发展没实现精细管理和高效管理，作为供电企业的发电厂，必须向着智能化、集约化、系统化的方向发展。智慧电厂是以物理电厂为基础，在现有的技术、管理水平的基础上，通过对局部或者是分系统的科技含量和管理内涵等资源进行深入挖掘和全面梳理后，采用系统性的理论和内部资源配置最优化的理念，重新对所有内部资源的应用价值的再认识、再整合，同时融入了现代先进管理和先进技术形成的新型电厂。智慧电厂使得准备更加可靠，技术更加先进，系统更加合理，管理更加柔性，发展更加持续，经济效益和社会效益更加提高。智慧电厂中对设备本体的健康性管理，是智能系统需要进一步发展的重中之重，即如何保障设备高效稳定的正常运行。将以信息收集、信息传递、人工结合、可视化管理为技术支撑，以创新的管理理念、专业化的管控体系、人性化的管理思想、一体化的管理平台为重点，具有数字化、信息化、可视化相结合的智能化等特点，实现安全、经济、高效、环保运行。 1.2 智慧电厂设备结构化、分布式管理体系智慧电厂与数字电厂并不具有相同的体系结构，智慧是在数字基础之上，升华后的成果。北京三维直点科技有限公司北京市丰台区富丰路 4 号工商联大厦 23 层 www.3dvfa.com 第 4 页共 21 页它打破了传统的以基础设备层、实时控制层、系统优化层、生产管理层和电厂决策层，这种相对独立的功能设计。智能化电厂在数字化电厂结构内容的基础上进行了不同程度的丰富和发展。在实时控制层，电厂的锅炉、汽机、电气、辅机等的控制系统，在保证基本数据采集的基础上，智慧电厂通过预测控制、模糊控制、神经网络控制、模糊神经网络控制和遗传算法等控制和算法，实现机组的优化控制，从而提高机组效率和安全性，达到节能降耗的目的。在系统优化层，智慧电厂相比数字电厂，更加倾向于将都监控信息系统、生产管理系统、设备管理系统，资产管理系统等内容的二次整合，从而形成根据生产过程进行监控数据，分析信息，完成优化控制和机组的性能，并对下层的实时控制层进行指导。同时，可结合移动互联网技术搭建移动信息管理平台，使火电厂的经营管理者可以随时随地获取电厂的相关信息，提高全厂的现代化管理水平。在人员管理层，数字化电厂是不考虑人为的干预和影响因素的，但是在智慧电厂里，人成为了不可或缺的主要动因。因为所有非传感器信息采集、离线维护维修、分析诊断、最终决策，这些活动都是人来完成的，所以智慧化电厂，人是主角。必须考虑如何保证人员队伍质量，人员素质和技能提升，人员流动和经验的冲突等要点。设备作为智慧电厂管理的核心对象，我们需要建立的是以设备为核心，以“人-机-信息” 为处理对象的结构体，在不同的需求模式下，提供对应的信息和指令，所以说：智慧电厂的设备管理，其具有强结构化和分布式的特征。 1.3 智慧电厂的设备管理特征智慧电厂的核心处理对象是“人-机-信息”结构体，这个结构体又具有分布式特征，所以信息单元闭环是其设备管理的首要满足条件。  结构化：“人-机-信息”结构体，根据内部子系统的结合，设备状态的变化、环境的具体要求等进行自身的一些调整以达到期望的特征。  分布式：结构体分散在不同的空间位置，按照时间次序排列，在运行中根据所获得的信息不断自行完善。  单元闭环：设备由于故障停止运行后，设备可以不依赖其它方面的帮助，在很少或者是不直接由人或者软件干预控制的情况下，使得信息收集完整。北京三维直点科技有限公司北京市丰台区富丰路 4 号工商联大厦 23 层 www.3dvfa.com 第 5 页共 21 页智慧电厂的设备可以通过预知维护系统、状态监测、遥视等措施，有效的预防风险，降低事故发生的概率，并且能够抵御物理和网络攻击，提高受攻击之后快速恢复的能力，从而加强系统的安全系数。 1.4 智慧电厂的设备管理优势通过智慧火电厂的建立，在设计阶段，电厂的设计数据通过三维模型详细化建立，作为运行期间显示在三维模型的信息载体，通过全面的三维可视化管理平台，进行生产期间的运行优化，故障预测，准确的分析全厂的运行状态，自动决策，以生产现场的设备为中心，不需要人为干预，提高发电企业的经济效益。智能电站主要具有智能化系统快速仿真与模拟、智能预警、状态检修、优化运行决策支持，预防控制技术（事故处理和事故恢复技术，如故障智能化辨识及其恢复；智能电站具有实时监视和分析系统目前状态的能力，既包括识别故障早期征兆的预测能力，也包括对己经发生的扰动做出响应的能力；智能数据挖掘，在机组容量不断增加，数据量庞大，满足现场对关键数据的分析整理的要求，进而指导生产。 2、智慧电厂可视化设备运维管理系统建设智能电厂是在广泛采用现代数字信息处理和通信技术基础上，集成智能传感与执行、智能控制和管理决策等技术，达到安全、高效、环保运行并与智能电网相互协调。智慧电厂可视化设备运维管理系统的建设，主要通过做三维数字化建模，收集实时数据、现场信息、人为信息，实现燃机系统诊断，完成三维数字化档案的建立。燃机系统诊断是标志性内容，通过三维模型与信息化系统、管理系统的集成，实现精准预测和分析诊断。智慧电厂可视化设备运维管理系统是集信息化、自动化、互动化于一体的新型火力发电设备运维管理系统，它对内、外部环境都具有很强的适应性，在信息不完整，不确定的情况下，依然能够自行对收集的信息进行判断推理，作出决策。在优化自身电站运行的同时，实现了电网的安全、可靠高效运行。北京三维直点科技有限公司北京市丰台区富丰路 4 号工商联大厦 23 层 www.3dvfa.com 第 6 页共 21 页 2.1 系统整体结构设计智慧电厂可视化设备运维管理系统是一个对生产设备生产线的可视化的、科学的精益设备管理系统，不仅能快速提升员工认知水平和技术能力，还将帮助企业快速走向智能化精益生产的标志性进阶，预示着信息可视化阶段的来临，并基于此向智能化运营方向迈进。该系统主要应用于行业生产设备生产线。利用三维虚拟可视化技术，实现设备状态动态可视化管理、全线可视技术培训、动态全员维保、压力容器及管道安全管理，故障可视化描述与诊断、合理润滑管理、备件分级管理，及可集成企业现有的 MES、MIS、EAM、ERP 等信息管理系统和 SCADA、DCS 等控制系统，实现设备评估管理的决策支持系统。作为信息系统和控制系统的统一平台，形成最大效能的有效信息采集、信息处理整理和信息检索呈现表达的完整体系，为管理者和执行者提供直观快捷和有效的决策依据，及时下达生产调度指令，合理控制生产，实现企业精益管理。 2.2 系统应用设计为实现生产设备生产线全生命周期的全员参与的精益生产及设备管理，系统利用三维虚拟可视化技术以建立各系统集成的统一的管理平台为目标。设备是生产正常运行的根本，设北京三维直点科技有限公司北京市丰台区富丰路 4 号工商联大厦 23 层 www.3dvfa.com 第 7 页共 21 页备管理是保障其稳定正常运行的基础保障。从设备的初期建设实施以及交付管理，设备使用前期培训管理，设备使用期间的运行管理，到设备使用过程中对设备的维护、维修和保养的运维管理，设备损耗产生的零备件及耗材管理，每一个环节都是设备稳定正常运行的掌握关键，也都是系统需要管理的范畴。 3、智慧电厂可视化设备运维管理系统功能《三维可视化设备管理系统》是由平台、功能模块和功能子项组成的。其中作为底层支持的自主研发的“3DVFA 可视化交互场景平台-VizArena”，综合了计算机三维图形图像显示、三维空间中虚拟场景的操控与管理、三维立体模型及企业现有应用的数据库与信息系统接口于一身，集成化管理。因为拥有自主知识产权，所以在此基础之上，可以灵活掌控功能模块应用， 3.1 运行状态三维可视化管理子系统实现对生产设备生产线，工艺段的生产工艺流程的三维可交互式模拟与流程完整演示，包括在过程中的设备动作及物料流向。并可以利用历史 PLC 信号，等效模拟历史实际生产工艺流程，便于日后的工艺分析。北京三维直点科技有限公司北京市丰台区富丰路 4 号工商联大厦 23 层 www.3dvfa.com 第 8 页共 21 页 3.1.1 三维可视化生产工艺流程实现对电厂站内各工艺环节及生产流程实现三维可交互式展示演示，包括在过程中的设备、容器、动作、状态，管道及流体流向等。 3.1.2 三维可视化现场监测数据实时显示基于三维可视化工艺流程及现场监测数据，在三维界面上显示实时数据和各类状态信息（报警信息、开度信息、启停信息等）。北京三维直点科技有限公司北京市丰台区富丰路 4 号工商联大厦 23 层 www.3dvfa.com 第 9 页共 21 页 3.1.3 三维可视化工艺及设备模拟巡查信息管理设定各工艺环节、设备的巡查点，按预定顺序模拟巡查，过程中可提示相关的安全及操作信息，以及调取讲解音频。在生产设备生产线三维虚拟现实场景中，对设备进行维护保养和维修过程中，可视化记录整个过程，通过增加文字性描述标签和标记特定的标识符号。以此实现设备的维护、保养及维修的工艺操作流程的动态记录说明，便于作业追溯和后续计划及标准的制定。北京三维直点科技有限公司北京市丰台区富丰路 4 号工商联大厦 23 层 www.3dvfa.com 第 10 页共 21 页 3.2 三维可视化现场管理子系统现场管理就是指运用科学的管理思想、管理方法和管理手段，对现场的各种生产要素，如人（操作者、管理者）、机（设备）、料（原材料）、环（环境）、资（资金）、能（能源）、信（信息）等，进行合理配置和优化组合，通过计划、组织、控制、协调、激励等管理职能，保证现场按预定的目标，实现优质、高效、低耗、均衡、安全、文明的生产作业。系统旨在优化现场管理环节。从现场生产服务，纪律，检查和人员素质整体提高考虑，加强现场管理，是提高企业素质，实现企业管理整体优化。帮助企业完成现场管理基础工作：  现场基础作业信息完整化工作：原始凭证、台账、统计分析。  现场维护质量管控和追溯：维护维修，点检巡检，统计分析。  现场作业指导培训即时派送：计量工作，责任制度、技术标准和技术规程。  做好生产现场管理：安全管理，定置管理，设备管理，生产车间管理，现场文明生产和 7S。 3.2.1 三维可视化仪表定期整定预警管理结合标准，定点(位置与方法)，定质(油品与类型)，定量(代号与剂量)，定期(周期或频率)，定人。快速的、准确的找到各个仪器仪表和阀件的定期送检信息，分布位置。掌握送北京三维直点科技有限公司北京市丰台区富丰路 4 号工商联大厦 23 层 www.3dvfa.com 第 11 页共 21 页检状态。 3.2.2 三维可视化设备现场维护跟踪管理现场任务工单即时派送，派送的内容及对应具体执行人员的，一一对应，持续跟踪管理。将设备划分为“一般通用设备，关键主要设备”两类，对每一类设备设定其巡检、点检和维修实现可视化管理，包含作业工单、作业提醒、作业指导和作业记录，及作业追溯分析。可视化设备点巡检作业点，集合作业十二要素，作业人员，作业周期的设定。北京三维直点科技有限公司北京市丰台区富丰路 4 号工商联大厦 23 层 www.3dvfa.com 第 12 页共 21 页 3.2.3 三维可视化与视频监控结合应用系统与现场监控视频结合应用，将监控摄像头分布与三维系统对接，实现监控实际布局，与现实相