吳宇，陳媛媛

（內(nèi)蒙古電力科學研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

0 引言

傳統(tǒng)的環(huán)保管理工作需要大量人力，成本高，監(jiān)督效果差，也無法實現(xiàn)實時監(jiān)控的作用。智能電廠、智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，電力云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)順勢而生，為進一步優(yōu)化電力監(jiān)測管控環(huán)境和完善電力環(huán)保管理模型，響應國家節(jié)能減排政策及促進生態(tài)文明建設，實現(xiàn)電力企業(yè)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展帶來新的發(fā)展契機。以此，建立完整規(guī)范的實時監(jiān)測管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對電力環(huán)境保護的管控和數(shù)據(jù)的深入分析，確保電力環(huán)保工作得以全面的展開尤為重要。

1 電力環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺開發(fā)構(gòu)建

電力環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺是由數(shù)據(jù)采集、分析應用和計算組成。在數(shù)據(jù)采集部分，通過電力發(fā)電環(huán)保系統(tǒng)應用到真實的位置來采集現(xiàn)場相應數(shù)據(jù)，以及存儲數(shù)據(jù)庫中收集到的數(shù)據(jù)的所有信息，并且還具有二次數(shù)據(jù)的統(tǒng)計工作，直接關(guān)系到能否構(gòu)成數(shù)據(jù)庫中平臺的最終數(shù)據(jù)源。分布式計算環(huán)境由計算平臺搭建，其主要功能是將遠程數(shù)據(jù)采集到系統(tǒng)中，將數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，對數(shù)據(jù)進行分布式計算。智能分析應用系統(tǒng)主要功能由若干模塊組成，模塊的運行由環(huán)保運行機制定義。機械系統(tǒng)學習和向量機等多項算法可用于構(gòu)建系統(tǒng)大數(shù)據(jù)，分析計算機模型，使用平臺進行大數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)計算得到數(shù)據(jù)信息結(jié)果，如優(yōu)化、自動響應和故障報告診斷等[1]。

2 電力環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺應用特點

電力環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺通過對所有采集的數(shù)據(jù)進行標準化處理，采集的環(huán)保數(shù)據(jù)持續(xù)進行，以保證數(shù)據(jù)的可靠性和完整性，為未來的電力發(fā)展貢獻必要的數(shù)據(jù)支持。電力環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺的開發(fā)，從復合結(jié)構(gòu)、多結(jié)構(gòu)和高可用等多方面為不同的業(yè)務提供保障，保證環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺不間斷運行。任何一個計算的故障都不會影響整體運行。電力大數(shù)據(jù)平臺可擴展性強，在信息時代發(fā)展的今天，大數(shù)據(jù)只需幾臺服務器就可以完成信息的擴展，通過更換硬件或軟件，可有效實現(xiàn)靈活擴展，保障投資目標。大數(shù)據(jù)平臺具有開放性，可以分析任何相關(guān)數(shù)據(jù)，為模塊化應用提供匹配精度[2]。

3 電力環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺開發(fā)設計

電力環(huán)保大數(shù)據(jù)管理是進行環(huán)境綜合評價的依據(jù)和標準。因此，構(gòu)建靈活的指標體系，提高指標的完整性和可操作性，對于加強環(huán)境管理具有重要的意義。動態(tài)評價指標體系，應以評價為目標。完成電力環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺建設研究，了解環(huán)保建設使用的指標，構(gòu)建相應的大數(shù)據(jù)平臺，將各層級的指標分解，形成配置指標所需的字段，配置電力環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺。在“互聯(lián)網(wǎng)”及動態(tài)環(huán)境管理指標體系設計中，應遵循環(huán)境管理空間指標可擴展的原則。從靈活性來看，大數(shù)據(jù)建設是一項系統(tǒng)工程。在選擇評價指標中，既要全面地反映創(chuàng)建環(huán)境大數(shù)據(jù)的發(fā)展水平，又要創(chuàng)建各種業(yè)務應用，如統(tǒng)計分析和數(shù)據(jù)分析等。為各業(yè)務提供更便捷的服務，電力環(huán)保大數(shù)據(jù)的定義和總體結(jié)構(gòu)也在不斷更新。指標體系和數(shù)據(jù)也將擴大，涵蓋的內(nèi)容也將擴大更新[3]。因此，指標體系要全面地反映環(huán)保方面，又要根據(jù)環(huán)保發(fā)展進行增減修改。

4 電力環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺智能運用措施

4.1 數(shù)據(jù)采集

電力環(huán)保大數(shù)據(jù)處理分析可分為實時數(shù)據(jù)和非實時數(shù)據(jù)。非實時數(shù)據(jù)如環(huán)境敏感數(shù)據(jù)、工程數(shù)據(jù)和環(huán)保法律法規(guī)數(shù)據(jù)等。實時數(shù)據(jù)采集基于內(nèi)置的數(shù)據(jù)采集模塊，其功能是對量傳感器進行定時巡檢，將采集到的數(shù)據(jù)進行緩存，并以特定的格式傳輸?shù)綗o限自組網(wǎng)中進行處理。對于遠程傳輸，也可以直接與計算機通信。數(shù)據(jù)采集模塊采用工業(yè)級單片機，外圍電路包括開關(guān)量輸入通道、數(shù)字通道、USB和電源電路等。配置數(shù)據(jù)采集模塊的關(guān)鍵是配置實時，根據(jù)實際數(shù)據(jù)需要，與溫度、濕度、工頻電場、工頻磁場和噪聲有關(guān)，并且對應傳感器的數(shù)據(jù)采集時間不同。

4.2 數(shù)據(jù)存儲技術(shù)

電力環(huán)保大數(shù)據(jù)種類繁多，格式各異，數(shù)據(jù)量也在不斷增加。因此，通過處理各種類型的數(shù)據(jù)進行分布式存儲，分布式數(shù)據(jù)存儲的優(yōu)勢在于數(shù)據(jù)管理的實際工作效率、安全性和可擴展性。通過對工程數(shù)據(jù)、施工數(shù)據(jù)、環(huán)保數(shù)據(jù)及相關(guān)數(shù)據(jù)的分類，經(jīng)過處理分布在多臺機器上的管理，形成統(tǒng)一規(guī)范的存儲管理體系。環(huán)保生態(tài)大數(shù)據(jù)存儲格式，可支持平臺數(shù)據(jù)分析計算。通過環(huán)保數(shù)據(jù)處理和分析，制定標準化的存儲方案，形成完整的數(shù)據(jù)采集、處理和存儲流程。在數(shù)據(jù)存儲中，除了對歷史數(shù)據(jù)的存儲，還要從整體上考慮增量數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)的采集、傳輸和格式化，以及實時的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。通過數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)增量數(shù)據(jù)存儲位置、結(jié)構(gòu)和方式的自動匹配，物理存儲容量可根據(jù)管理自由擴展，對于相關(guān)軟硬件統(tǒng)一安裝，滿足電力環(huán)保大數(shù)據(jù)存儲要求[4]。

4.3 加強電力環(huán)保大數(shù)據(jù)安全運營管理及故障檢測應用

應用信息技術(shù)的優(yōu)勢在于降低管理壓力和設備操作的難度。由于電力的高需求，在進行發(fā)電工作時一般不間斷運行。為了保證設備的穩(wěn)定運行，避免出現(xiàn)安全隱患，電力環(huán)保大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)發(fā)揮了重要的控制和監(jiān)督作用，這使得電力企業(yè)在應用的大數(shù)據(jù)管理平臺的同時，實現(xiàn)了在環(huán)保方面的智能化管理，提高了設備的運行管理效率，通過實時的數(shù)據(jù)收集分析和處理，增加了電力環(huán)保大數(shù)據(jù)的安全管理。同時還能全面分析設備功能是否滿足基本需求，做好電力環(huán)保大數(shù)據(jù)運行管理工作。為了保證供電的穩(wěn)定性，對運行中的設備進行相應的檢查非常重要?？梢詫σ恍╇[患設備進行早期預警，也可以對有問題的設備進行告警，進而記錄健康狀態(tài)報告。采取相應的措施來保證設備的安全運行，通過引入大數(shù)據(jù)平臺，以準確有效的數(shù)據(jù)解決不足。通過有效地記錄設備的運行參數(shù)診斷故障，通過環(huán)保大數(shù)據(jù)平臺根據(jù)設備型號將設備分類，然后從歷史數(shù)據(jù)中找出相應設備的運行情況。

4.4 大數(shù)據(jù)平臺智能化應用

為了能夠利用來自多個分散和多樣的環(huán)境數(shù)據(jù)源的服務形式，環(huán)境目標管理支持系統(tǒng)必須能夠整合相關(guān)的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)集成是指標準化的數(shù)據(jù)處理。具體來說，數(shù)據(jù)集成包括按行和列排列陣列中的數(shù)據(jù)，并將矢量、圖像數(shù)據(jù)和環(huán)境指標光柵化，形成計算和分析基礎。數(shù)據(jù)標準化后，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，通過類型、索引和擴展屬性進行描述，具體數(shù)據(jù)通過描述定位。動態(tài)環(huán)境管理空間指標體系的構(gòu)建基于多樣的地理處理框架，通用工具集、可視化建模和腳本擴展包，通過建模定義多個數(shù)據(jù)的計算關(guān)系，實現(xiàn)指標計算[5]。

4.5 可視化人工交互技術(shù)

人工交互技術(shù)是指對采集到的數(shù)據(jù)、屬性和遙感影像數(shù)據(jù)進行處理和整合，在可視化上進行集成可視化，研究不同數(shù)據(jù)的交互查詢、修改和更新的方法。為驅(qū)動良好的數(shù)據(jù)可視化，構(gòu)建交互處理平臺和多個異構(gòu)源的大數(shù)據(jù)展示，形成滿足工程環(huán)保數(shù)據(jù)組合可視化需求的新架構(gòu)。在可視化交互屏上，配置展示平臺和數(shù)據(jù)調(diào)用操作界面，將數(shù)據(jù)調(diào)用指令界面連接到數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，配置多層數(shù)據(jù)在展示平臺上的堆疊展示，以及不同的展示界面對應不同層次的界面。交互視覺顯示時，根據(jù)關(guān)聯(lián)的界面顯示界面層，數(shù)據(jù)調(diào)用可視化通過顯示屏呈現(xiàn)多維數(shù)據(jù)，底層屏幕是一條信息穩(wěn)定的實體消息，通過屏幕界面隨時調(diào)用相關(guān)的群消息體來顯示界面，屏幕內(nèi)容采用多層疊加的方式。

4.6 優(yōu)化電力材料消耗的應用

電力企業(yè)在大力宣傳節(jié)能環(huán)保的新時代背景下，在節(jié)能降耗方面為大數(shù)據(jù)平臺提供重要的信息依據(jù)。比如通過優(yōu)化脫硫料消耗，降低石灰石消耗。脫硫裝置的化學反應具有復雜性，因此通過大數(shù)據(jù)平臺進行自動控制有重要意義。在過去的數(shù)據(jù)平臺中，采用DCS進行自動調(diào)整，但如今已不能滿足正常生產(chǎn)作業(yè)需求。在現(xiàn)場，吸收塔的pH值和出口處的二氧化硫濃度一般是根據(jù)實時數(shù)據(jù)人工控制和調(diào)節(jié)的。在這種情況下，應通過相應的設計值來實現(xiàn)有效的管理。此外，為了優(yōu)化脫硫材料的消耗，從脫硫裝置中提取供應流量參數(shù)，進行相關(guān)消耗優(yōu)化措施。包括清除耗電情況下的數(shù)據(jù)，清除一些異常數(shù)據(jù)并將有效數(shù)據(jù)導入平臺。大數(shù)據(jù)分類算法經(jīng)過細化后，大致可分為輸入輸出二氧化硫濃度、機組負荷值數(shù)據(jù)和相應設備的工況等。并且應用圖表顯示最佳參考反應效率，通過應用智能機器算法，及時高效地更新優(yōu)化。在數(shù)據(jù)錄入中，還必須更新曲線，相應地顯示并參考曲線進行優(yōu)化，必須對曲線進行控制，以提供對場景的有效參考。

5 結(jié)語

綜上所述，我國經(jīng)濟發(fā)展的趨勢，推動了大數(shù)據(jù)電力環(huán)保平臺的發(fā)展和智能化開發(fā)利用。利用大數(shù)據(jù)平臺，可以實現(xiàn)電廠環(huán)保設施運行狀態(tài)實時監(jiān)測，分析設備運行參數(shù)、波動、異常情況，實現(xiàn)設備運行維護的檢修管理、實現(xiàn)全生命周期管理，為企業(yè)制定安全管理策略提供科學依據(jù)。根據(jù)實際環(huán)境做好電力環(huán)保大數(shù)據(jù)應用，促進電力領域的可持續(xù)發(fā)展。