蔣承峰，丁倫軍，江傳賓

（中國長江電力股份有限公司，湖北 宜昌 443002）

隨著大數(shù)據(jù)、云平臺、物聯(lián)網(wǎng)等技術發(fā)展，流域梯級水電廠建設大數(shù)據(jù)中心、數(shù)字孿生電廠是大勢所趨，為便于各技術之間的數(shù)據(jù)貫通，對設備、信號進行統(tǒng)一編碼是勢在必行的。KKS是現(xiàn)今電力行業(yè)最具代表性及應用最廣泛的設備標識體系，國家標準《水電廠標識系統(tǒng)編碼導則》（GB/T 35707-2017）在KKS編碼基礎上提出KKS信號標識并說明了相關規(guī)則，但是并不能很好的滿足實際需求。本文在已有信號標識結構基礎上提出一種優(yōu)化后的信號標識結構，并就相關應用作簡要闡述。

1 KKS信號標識設計

1.1 KKS信號標識結構

從 KKS 編碼體系的組成和邏輯結構可以看出，它適合作為基礎編碼供計算機處理，具有標識統(tǒng)一合理，結構層次分明，非基于語言和可擴充的特點，有足夠的容量和細節(jié)標識所有設備。設備是信號的載體，因此KKS信號標識結構是以工藝相關標識為載體并對其結構進行擴展應用。

對比圖1和圖2中KKS信號標識結構，優(yōu)化后的KKS信號標識共分為5級，其中2級、3級、4級編碼結構與KKS工藝相關標識結構一致，主要優(yōu)化在于：

（1）增加了廠級碼P，由兩位數(shù)字組成，廠級碼P可用于標識流域梯級電站所轄廠站，包括電廠和集控中心。

（2）為了保持編碼結構和長度統(tǒng)一，便于標識識別，全廠碼G取值為兩位數(shù)字或兩位字母，用于標識廠站中的不同機組或公用系統(tǒng)。

（3）對于系統(tǒng)故障、系統(tǒng)啟停、系統(tǒng)運行模式等信號，因無法用具體實際設備與之對應，同時為了保持編碼結構及長度統(tǒng)一，因此在4級設備碼中用兩種虛擬設備編碼作為此類信號的載體，一種是間接測量設備編碼，另一種是狀態(tài)與控制信號編碼，編碼起始字符分別為字母D和字母E，并補充完善了編碼取值。

（4）在實際需求中需從信號標識中識別出信號傳送路徑，便于信號追蹤和故障查找，因此在5級信號碼中增加B1B2B3B4B5字段用于標識信號的中轉地，且B1B2B3B4B5取值沿用系統(tǒng)碼（F1F2F3Fn）取值，減少額外人為定義避免識別困難，如果現(xiàn)地傳感器信號直接由監(jiān)控系統(tǒng)采集未經(jīng)任何信號中轉地中轉，此時采用缺省值，保證編碼結構和長度統(tǒng)一。

圖1 信號標識格式（GB/T 35707-2017）

圖2 優(yōu)化后信號標識結構

5級信號碼中增加B6字段用于標識信號的目的地，取值為一位字母。對于水電廠而言，現(xiàn)地設備上送信號目的地一般為監(jiān)控系統(tǒng)、保護系統(tǒng)（廠站層）、在線監(jiān)測系統(tǒng)（廠站層）。

5級信號碼中補充信號類型字段B7B8B9取值，增加了通信信號類型。

5級信號碼中增加B10字段用于標識信號數(shù)量，用以區(qū)分設備往外傳遞的多路信號。

5級信號碼中BN為信號的狀態(tài)，由1～5位大寫的英文字母構成，根據(jù)需求自行定義。

1.2 KKS信號標識說明

KKS信號標識范圍包括水電廠機械、電氣設備的信號，可根據(jù)管理需求確定所需編碼的系統(tǒng)及設備。KKS信號編碼要求如下：

（1）從KKS信號標識結構可以看出，產(chǎn)生信號源的設備必須編碼至4級設備碼，例如現(xiàn)地傳感器、電動閥門、空氣開關、接觸器等均歸屬設備層級編碼；無實際設備對應的信號其4級設備碼可以采用虛擬設備編碼。

（2）對于單一設備，信號可以是由設備本身產(chǎn)生（可稱為上送信號）也可以來自外部控制系統(tǒng)（可稱為下發(fā)信號），因而會導致一個設備存在上送信號和下發(fā)信號的信號源、信號目的地均不同，后期在對設備信號進行分析時數(shù)據(jù)抓取不易。因此為了解決上述問題，要求：上送信號編碼中“信號源”碼段（1-4級編碼）采用信號源的設備編碼，“信號目的地”碼段（B6）采用信號終點所屬系統(tǒng)的編碼；下發(fā)信號編碼中“信號源”碼段（1-4級編碼）采用信號終點的設備編碼，“信號目的地”碼段（B6）采用信號源所屬系統(tǒng)的編碼。

（3）信號編碼原則上只有一個信號中轉地。信號中轉地（B1B2B3B4B5）確認原則如下：上送信號的信號中轉地是指與產(chǎn)生信號設備的邏輯位置最近的系統(tǒng)，下發(fā)信號的信號中轉地是指與接收信號設備的邏輯位置最近的系統(tǒng)。

（4）信號類型（B7B8B9）是由信號屬性（數(shù)字量、模擬量、溫度量等）和信號目的地（B6）決定。

（5）信號數(shù)量（B10）是由信號目的地（B6）決定。

2 KKS信號標識應用

國內(nèi)從20世紀90年代開始逐步在電廠中進行KKS編碼體系建設，到目前已有不少電廠建成該體系，并將KKS編碼成功應用于設備全生命周期管理。

而對于KKS信號標識的應用，還未深度開發(fā)，目前該KKS信號標識體系正在三峽集團內(nèi)多個水電廠積極推進建設，筆者認為可以從以下幾個方面進行應用：

（1）將KKS信號標識作為控制系統(tǒng)程序中的變量名使用，可以清晰地表明變量與主設備之間的關系，使監(jiān)控程序更具有可讀性。

（2）建設電廠物聯(lián)網(wǎng)。伴隨著科技的進步，無線傳感器網(wǎng)絡已逐步被實際應用于工業(yè)自動化控制當中。對于應用KKS編碼體系的水電廠，無線傳感器可將KKS編碼作為自身設備ID，以KKS信號標識作為信號ID，既使得信號編碼唯一便于程序應用，也使得相對于采用其他信號編碼體系，可讓設備編碼與信號編碼體系相結合，增加程序可讀性；同時也是一個編碼體系的多種應用，也是信息化與工業(yè)化深度融合的體現(xiàn)。

（3）隨著智能機器人巡檢、圖形識別技術發(fā)展，利用智能機器人現(xiàn)場識別KKS編碼定位設備及運行顯示數(shù)據(jù)，并與通過KKS信號標識獲取的監(jiān)控系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)進行對比，快速判別誤差或故障。

（4）利用設備KKS編碼和KKS信號標識實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與圖像監(jiān)控聯(lián)動。當監(jiān)控系統(tǒng)中出現(xiàn)某設備信號異?；蚬收?，以KKS信號標識為索引確認故障設備，與現(xiàn)場攝像頭聯(lián)動定位故障設備，可快速便捷查看現(xiàn)場設備實際狀況。對于火災信號報警、水淹廠房信號報警等重要信號報警的處理，快速確認現(xiàn)場情況既是下達正確處理對策的前提，也是快速響應減少損失的保障，具有重大意義。

（5）建設集團或公司大數(shù)據(jù)中心，標準統(tǒng)一的數(shù)據(jù)更具備可讀性及分析價值。大數(shù)據(jù)中心要求數(shù)據(jù)標準統(tǒng)一，使用KKS信號標識規(guī)范各電廠上送數(shù)據(jù)格式，便于大數(shù)據(jù)中心集中處理和數(shù)據(jù)展示；消除數(shù)據(jù)孤島，大數(shù)據(jù)中心可以便捷對比不同電廠同一設備運行參數(shù)，研究設備運行規(guī)律，為設備運維管理提供科學依據(jù)；專家知識庫不再局限于單一電廠，在大數(shù)據(jù)中心平臺集中專家力量，提供更好更優(yōu)的決策。

（6）建設數(shù)字孿生電廠。數(shù)據(jù)是驅動數(shù)字孿生系統(tǒng)運行的根本。孿生數(shù)據(jù)是數(shù)字孿生的核心驅動力，為虛擬實體與物理實體融合提供準確全面的信息源[7]。在近期數(shù)字孿生研究提出的數(shù)字孿生五維（物理實體、虛擬實體、連接、孿生數(shù)據(jù)、連接服務）模型中，KKS信號標識可以作為孿生數(shù)據(jù)來源之一。結合KKS設備編碼、KKS信號標識以及其他類型數(shù)據(jù)，建立數(shù)字孿生電廠，利用數(shù)字孿生電廠可以遠程進行設備監(jiān)控、培訓學習、模擬設備運行或技術改造，降低風險和成本。目前，已有相關單位開發(fā)了基于數(shù)字孿生的電廠智能管控系統(tǒng)。基于數(shù)字孿生的電廠智能管控系統(tǒng)實現(xiàn)了對關鍵設備的透視化監(jiān)測、故障精密遠程診斷、可視化管理及員工作業(yè)精準模擬等，能夠滿足設備的狀態(tài)監(jiān)測、遠程診斷、運維等的各項需求，并實現(xiàn)了與用戶之間直觀的可視化交互。

3 結語

隨著工業(yè)化逐步從信息化向智能化邁進，數(shù)據(jù)的重要性日益凸顯，不同電廠不同廠家的設備類型多、雜，導致數(shù)據(jù)格式多樣化，對于數(shù)據(jù)利用是不利的，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)價值。本文介紹的KKS信號標識可以解決數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一問題，標識結構中增加了信號流向、信號數(shù)量等內(nèi)容，標識涵蓋信息更豐富，滿足實際生產(chǎn)需求，并且該標識是基于KKS編碼結構的信號標識，與國際接軌，也便于對外交流和輸出。本文同時提出了KKS信號標識的后續(xù)應用場景，為流域梯級水電廠建設物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)中心、數(shù)字孿生電廠等新型工程提供思路。