數(shù)據(jù)采集全息監(jiān)測 開啟葛洲壩水電站數(shù)字化蛻變

被譽(yù)為“萬里長江第一壩”的葛洲壩，是新中國成立后長江干流上修建的第一座大型水利樞紐，也是世界上最大的低水頭大流量、徑流式水電站，在規(guī)劃設(shè)計、施工建設(shè)、裝備制造、運(yùn)行維護(hù)等方面屢屢突破，開啟了我國水電科技完全自主創(chuàng)新時代，我國也由此躋身世界水電強(qiáng)國之列。

自主創(chuàng)新不僅是葛洲壩水電站的自然基因，也是其先天使命。在運(yùn)營的30多年間，葛洲壩電站不斷進(jìn)行硬件和軟件的更新升級，為電力安全、資源優(yōu)化配置、生產(chǎn)效益、當(dāng)?shù)丨h(huán)境和經(jīng)濟(jì)做出新的貢獻(xiàn)。在信息科技賦能產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，葛洲壩水電站率先采用數(shù)字化全息監(jiān)測系統(tǒng)布局?jǐn)?shù)字化戰(zhàn)略，開啟國產(chǎn)化數(shù)字運(yùn)維的新一輪變革。

水電站是重資產(chǎn)運(yùn)行模式，主要設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)、調(diào)速器、輔助系統(tǒng)、主變壓器等，設(shè)備種類多，安全性要求高，SCADA系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)已經(jīng)無法滿足其數(shù)字化運(yùn)維需求，全息監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

葛洲壩全息監(jiān)測系統(tǒng)包括現(xiàn)地采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)服務(wù)中心兩部分，利用紅外熱成像、光纖測溫等多類型傳感器和高速采集卡、通訊和控制設(shè)備組成，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、傳輸、分析及呈現(xiàn)。

促成水電機(jī)組實(shí)時工作狀態(tài)監(jiān)測、實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)存儲及共享、利用實(shí)時狀態(tài)監(jiān)測和大數(shù)據(jù)分析進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，在現(xiàn)有控制及信息系統(tǒng)下，實(shí)現(xiàn)全面感知、共享整合、智慧管理和智能展示。顯而易見，客戶的殷切希望正在變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。金老師卻對全息監(jiān)測系統(tǒng)有著更深遠(yuǎn)的期望：“全息監(jiān)測系統(tǒng)為大數(shù)據(jù)、分布式存儲、云計算、5G等各類先進(jìn)科技解決方案提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，幫助葛洲壩智能水電站實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理，將為智慧能源平臺構(gòu)建和相互協(xié)同提供支撐?！?/p>

我國水電站的數(shù)字化升級挑戰(zhàn)來源自“國產(chǎn)化”，優(yōu)勢同樣源自“國產(chǎn)化”。中國崛起面臨重重封鎖，尤其是高端制造和控制技術(shù)等領(lǐng)域更是如此。作為我國能源產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，水電站的數(shù)字化升級必須實(shí)現(xiàn)完全自主，在功能安全、信息安全和網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)字賦能。這個項目，是一個承諾，更是一份責(zé)任。面對系統(tǒng)對接挑戰(zhàn)，以研華工控機(jī)為核心，基于國產(chǎn)操作系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，所有底層驅(qū)動具半開源性質(zhì)，擺脫對國外插件的依賴，也為之后的升級供保障。

國產(chǎn)化水電站全息檢測系統(tǒng)示意圖（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

全息監(jiān)測系統(tǒng)不僅對操作系統(tǒng)有極高要求，7*24兆級高速連續(xù)數(shù)據(jù)采集高強(qiáng)度作業(yè)，也對系統(tǒng)中的國產(chǎn)產(chǎn)品尤其是工控機(jī)的性能提出了嚴(yán)苛的要求，防水/塵/振動的防護(hù)力、穩(wěn)定的產(chǎn)品性能、數(shù)據(jù)分析/存儲/傳輸能力都是必須達(dá)到的“硬指標(biāo)”。

同時，全息監(jiān)測系統(tǒng)涵蓋產(chǎn)品種類多，項目實(shí)施參與方眾多，對項目管理及每位參與者都提出了極大考驗(yàn)?！昂献鞣蕉际菄鴥?nèi)廠家，項目中多線并行，在極短時間內(nèi)圓滿完成了任務(wù)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，真正體現(xiàn)了中國品質(zhì)、中國效率和中國速度。”金老師這樣評價。機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，正是由于諸多嚴(yán)苛要求，才造就了國內(nèi)水電完全自主的控制系統(tǒng)，成為“中國制造”的有力注釋。

數(shù)字化時代，數(shù)據(jù)采集是“能量”汲取和傳輸?shù)闹匾ǖ篮突A(chǔ)保障。大型水電站現(xiàn)場非常復(fù)雜，因此數(shù)據(jù)采集的方式和種類相應(yīng)大幅度增加，且整體信號處理非常復(fù)雜，并且要求完成連續(xù)高速率數(shù)據(jù)采集。

除利用數(shù)據(jù)采集板卡實(shí)現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)采集外，研華嵌入式工控機(jī)的硬件資源還可對應(yīng)板卡多樣性，通過多線程、異步回調(diào)、文件寫入等操作，保障數(shù)據(jù)處理時平穩(wěn)順暢。金老師認(rèn)為，數(shù)字化時代，邊緣計算對于減輕存儲壓力、保持通訊通道暢通、系統(tǒng)輕量化運(yùn)行具有重要作用，經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗保證數(shù)據(jù)品質(zhì)，再通過專家模型和算法，根據(jù)傳感器的原理針對不同信號進(jìn)行處理。

金老師還將工控機(jī)類比為“智能容器”，其具有開放的接口，兼容各種應(yīng)用方案，在深厚的行業(yè)知識和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)積累下，工控機(jī)作為數(shù)據(jù)和算法的承接平臺，將為智能水電站的國產(chǎn)化釋放出更強(qiáng)勁的推動力。

在葛洲壩全息監(jiān)測項目中，研華作為核心部件供應(yīng)商，從備貨運(yùn)輸，到現(xiàn)場安裝及調(diào)試，對接人員都是7*24小時待命。“全息監(jiān)測項目全部是定制化需求，需要及時的技術(shù)支持和現(xiàn)場服務(wù)。這次項目中一個板卡驅(qū)動出現(xiàn)問題，研華臺灣和北京的技術(shù)支持同時研究，48小時之內(nèi)發(fā)現(xiàn)了癥結(jié)所在，并及時解決了這一難題。這種專業(yè)、主動、持續(xù)的服務(wù)，是我們長久合作的基礎(chǔ)。”

然而，全息監(jiān)測系統(tǒng)的作用遠(yuǎn)不止于此?！爸悄芑娬靖采w前期數(shù)據(jù)采集、中期存儲、后期平臺管理，全息監(jiān)測系統(tǒng)幫助我們搭建了涵蓋采集、控制和呈現(xiàn)于一體的系統(tǒng)，數(shù)字化平臺初具規(guī)模。未來，我們需要依托平臺功能，為智能化水電站提供高性能、全場景一體化聯(lián)合的解決方案?！苯鹄蠋熤赋隽怂娬緮?shù)字化升級的關(guān)鍵及研華打造WISE-PaaS平臺的戰(zhàn)略意圖正在于此，通過支持多種云端解決方案和設(shè)備的無縫集成，協(xié)同合作伙伴進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，為客戶提供定制化解決方案，為智能水電站、智慧能源，乃至智慧產(chǎn)業(yè)營造數(shù)字化新生態(tài)。