智能安全防控系统在新能源电厂的应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 15 日 作者简介：刘瑞明（1990），男，汉族，内蒙古呼和浩特人，大学本科，工程师，研究方向为安全管理类。-13-智能安全防控系统在新能源电厂的应用 刘瑞明 国家能源集团国华投资广西公司，广西 钦州 535000 摘要：摘要：针对风电场现存的安全问题：机械锁易受恶劣环境影响，生锈后无法开锁；钥匙统一，随意开启存在极大的安全隐患；各风电场之间存在“信息孤岛”，造成运维人员无法实时了解风电场内各设备箱柜门的状态，更无法通过远程授权的方式管控下属站点设备。基于此，相关从业人员自主研发智能安全防控系统解决现存安全问题，通过分级分层授权操作智能锁及相关识别技术，有效管控运检作业全环节人、事及设备，确保生产现场安全可控，提高风电场设备防护能力，增强设备防护本质安全。关键词：关键词：新能源电厂；智能安全防控系统；电力；人工智能 中图分类号：中图分类号：TD76 0 引言 科学技术在互联网时代下发展飞速，智能电网背景下，新能源投入规模扩大的同时，对于电厂内部电网设计、安全系统平台的建设要求也随之提高。为了确保风电场内部运营的安全性与稳定性，智能安全防控系统的应用与升级必不可缺。结合某风电场项目，实际探讨如何构建智能安全防控系统。1 智能安全防控系统在新能源电厂的应用价值 人工智能、计算机信息技术等大数据技术影响下，新能源电厂的发展更倾向多元化和智能化。传统安全系统管理存在较多弊端，且与互联网时代产生脱节问题，容易阻碍风电场实际发展。新时代下，新能源应用逐渐广泛。其中，水电和风电应用面快速拓展，在此背景下，新能源行业人员也随之增加。提高智能安全防控系统在新能源电厂中的建设水平，既有利于全面发挥安全系统实际功能，也有利于促进从业人员达成高效工作目标。第二，面对风电场内存在的安全隐患问题，从业人员可以完成第一时间的勘测与抢救，保证现场各项环节运营正常，强化风电场安全性与高效性。第三，智能安全防控系统在新能源电厂中的应用也顺应了时代发展，可以避免与时代发生脱节，增强风电场企业在行业中的运营实力，促进整个行业向新向好。2 某风电场现状及问题 尽管风电场的风塔入口、端子箱、汇控柜、风机箱变门、升压站门“一匙通”锁具使用已经实现基本覆盖，但仍然存在以下问题：（1）现场用锁为传统机械锁，因较为特殊的工作环境，导致机械锁长期暴露在室外。经过阳光暴晒、风吹雨淋，锁孔极易受到腐蚀，生锈情况严重。现场运行较短时间后，机械锁出现无法开锁的情况。（2）机械锁钥匙统一，存在极大安全隐患。（3）风电场之间，存在“信息孤岛”，运维人员无法实时了解风电场内各设备箱柜门的状态，更无法通过远程授权的方式管控下属站点设备。4）在风电场升压站、继保室、箱变、塔筒等发电系统中,存在诸多实际问题：使用钥匙时，查找较为困难；携带钥匙不便；钥匙容易丢失；开锁操作较为复杂；钥匙使用记录统计较为困难；因记录不完全，造成钥匙丢失时，责任追踪难。上述这些问题存在极大安全隐患，可能会对生产产生一定影响。另外，风电场实施运维管理工作的集约化以及信息化降低，使得内部管理出现效率低、无法追责、杂乱等问题。3 智能安全防控系统在新能源电厂的应用 为了解决风电场现存管理问题，相关负责人决定安装智能安全防控系统，以提高安全防控管理水平。智能安全防控系统中融合了多项技术：物联网；信息安全；电力电子；材料加工及处理等。结合风电场工作票管理制度，通过分级分层授权操作智能中国科技期刊数据库 工业 A-14-锁及相关识别技术，实时有效管控运检作业全环节人、事及设备，以此来强化风电场现场安全管控，确保生产现场安全可控、能控、在控，提升风电场设备防护能力，提高风电场设备本质安全。一旦电力系统可靠性提高，新能源将会得到消纳1。3.1 系统建设目标 传统风电场安全管理模式通常为人工管理，这种管理存在以下问题：如人力、物力成本费用较高；动态评估预警存在缺失问题；信息共享以及信息利用率过低。而在人工智能发展环境下，人工管理无法满足智能化发展需求。为了提高管理水平，建立如下建设目标。（1）创新管理，保证管理协同力，提升科学决策水平。智能安全防控系统可以促进人工管理转为智能管理，以此来缓解传统管理带来的成本负担。系统设计与应用可以实现以下功能：及时分析现场安全状态；科学预测现场安全现状；合理评估数据信息；及时更新信息内容；实现现场安全预警警报。（2）构建大数据平台，平台应为远程集控状态，以此来保证系统信息管理规范性、有效性以及高效性。信息管理期间，应注意避免“信息孤岛”发生，增强多源信息管理标准规范化、集中融合化2。多源信息下，实现智能信息采集、智能分析、智能识别以及智能交互，确保风电场安全管理在线监控与评估的数据真实性以及可靠性。（3）若想加强风电场安全管理系统的稳定性、提升管理系统智能化水平，应主动强化三个方面的建设：算法；算力；算据。建设过程中，首先应融合多项智能化技术：人工智能技术；安全工程技术；现代信息管理技术；管理科学与理论技术；信息智能感知技术；安全在线监控技术；大数据挖掘技术；现场模拟技术；现场动态评估技术。其次应积极构建不同数据库：模型库；方法库；算法库，通过提供运行安全性专业分析功能，促使安全管理系统的在线监控能力以及动态评估能力得到显著提升，实现数形结合以及可视化功能，从而提供更为科学的理论性以及技术性支撑。3.2 系统架构设计 3.2.1 系统模式 为了促进网络资源可以最大化分配，实现远程集控共享功能，完成多人协同工作内容，将系统研发模式选择为 B/S。结合风电场现有运营特点以及安全防护现状，遵照“三原则”：安全性；实用化；高标准，应用结构化以及模块化的构建理念，建构多元多层结构，融入模块与管理，结合模块内容合理分配从业人员，高度融合人力资源与系统资源。3.2.2 信息管理与分析 构建智能安全防控系统，需要注重信息管理与分析。从信息处理模块来讲，可以将其分为三个版块：信息采集功能。其主要是对风电场现场数据、图像、监控视频内容等信息。采集方式可以选择两种，一种为系统自动采集，采集过程中，需要通过系统访问权限才可与智能检测设备存储的数据进行连接，从而获取更新的数据内容；另外一种为人工直接录入，借助键盘以及表格模板导入最新信息。信息查询功能。在系统中设置不同查询条件，以此来过滤掉其他信息。查询的信息结果可以导出后以文件形式存储，长期保存，以便后续查阅。查阅内容如智能锁使用记录、现场安全隐患问题等。信息分析功能。分析功能主要是用来识别数据，对异常数据进行实时分析，保证现场存在的安全问题可以及时被发现。异常数据识别功能可根据风电场内的安全监测数据序列特性构建，如通过使用异常识别模型簇，自动辨识受监测仪器是否发生异常现象，是否需要及时更换监测仪器，是否发生监测误差。上述可见，数据异常分析功能有利于提高数据可靠性，在信息构建功能中极为重要。除了数据异常识别，数据分析也需要整编资料，在系统中自动生成不同图形和报表，相关从业人员可以根据图形以及报表信息提高决策力和判断力。3.3 系统模块与管理 智能安全防控系统中，主要可分为九大模块：安全目标模块；安全生产投入模块；职业健康性模块；应急管理措施模块；组织机构与职责模块；作业安全模块；法律法规以及管理制度模块；安全事故模块；安全教育培训模块。九大模块可采取逐渐设置方式，通过采集数据信息，对现场安全进行实时预警，从而完全实现动态化监控管理，提高安全管理考评水平3。其次，需要注重五个模块与关键数据信息的对接与融合，使得安全管理系统模块管理数据信息实现融合，摈弃“信息孤岛”，完成实时性以中国科技期刊数据库 工业 A-15-及高效性的安全管理与监控。五大模块包含：排查及处理现场安全隐患模块；管理现场相关施工设备模块；有效监控现场重大危险源模块；绩效评定模块；持续改进现有系统管理模式模块。深度融合不仅可以实现规范化管理安全管理系统，也可以对参建单位出现的安全管理短板或问题提供预警以及分析，保证在有效时期内单位以及各级人员可以全面量化、客观处理现场发生的安全问题。安全生产标准化系统平台建设下，需要设计科学合理的管理制度与管理模式，以促进系统应用高效性、准确性、实时性、稳定性以及安全性。管理可从积分机制入手，也即在企业运营期间，建立安全积分管理机制。主要内容：一为安全生产标准化达标评级得分；二为奖励加分机制。安全积分累积主要根据风电场工作人员日常行为与责任体现完成：安全行为积分；“四个责任体系”，涵盖工作责任、工作实施、专业技术以及日常监督；现场工作人员奖励；作业安全，涵盖现场出现的安全隐患，如机械锁是否生锈等；现场工作人员工作行为是否规范。各单位管理人员以及主要负责人可以依照安全积分制度对现场进行高效管理，通过责任机制奖惩实施，确保安全生产标准化系统平台应用有序有效。其中，安全奖励可以利用奖励加分制推进，加分项目包含如下内容：现场安全问题发生时，相关人员是否及时应急抢救；工作人员是否在安全基础上，做出有利企业发展的创新项目；对于现场存在的危险源，相关人员是否做出合理措施管理与管控；对于现场各个区域的安全隐患排查是否到位，遇到安全隐患问题提出创新性整改措施。依照上述管理模式，企业可利用安全生产标准化系统平台对项目参与人员以及现场相关从业人员的安全管理内容进行自动统计与考评，针对所有从业人员工作行为合理使用安全奖励、安全积分机制。如场内从业人员安全积分评定较低，则应考虑是否组织安全培训、是否更换积分较低的管理人员。3.4 系统内容与管理 3.4.1 风电场门禁管控 风电场门禁管控主要针对风电场内主控楼或主控室门，风电场相关的监控电脑、解锁钥匙等都放置在主控室内，除了风电场大门外主控室门成为风电场的第二道门。风电场门禁管控利用员工唯一的工牌二维码结合人脸识别技术，通过安装在门上的人脸识别模块读取工牌二维码信息以及获取人脸信息，与后台数据库中被授权人的信息进行比对，确认无误后，后台下发开锁命令到人脸识别模块开启门禁。如场内临时人员需进入主控室时，可利用系统后台，通过两种方式完成安全性操作：临时录入人员信息；发放临时工牌卡。这两种方式既可解决临时工作需求，也可实现主控室安全管理目标。3.4.2 风电场智能锁具管控 风电场内采用智能锁管控的入口如下：继保室二次屏柜门；备品备件室门；端子箱；汇控柜；风机入口；安全围栏通道门等。运维值班人员根据工作票，通过主控室后台系统录入工作范围对应的智能锁、操作时限，授权智能钥匙，保证每一个智能锁配备一个智能钥匙。工作结束后，工作人员需将智能钥匙放回钥匙底座，钥匙使用操作记录会自动上传至后台系统。此时，运维值班人员可以通过后台系统查看各设备门是否恢复，确定无问题后再办理工作终结手续。3.4.3 智能锁现场安装与改造 所有智能锁均采用无源设计。待有工作需要时，由智能钥匙对其短暂供电，提供智能锁开关锁操作电源。每把智能锁具有唯一 MAC 地址，安装到现场后，可一一注册智能锁，并完成信息绑定，信息内容如下：设备名称；分布位置；设备归属，实现智能锁资产化管理。3.4.4 应急开锁 风电场工作争分夺秒，对于紧急情况，设有二级应急开锁预案：一级开锁预案：发生两种紧急情况时（内网网络故障、网络中断无法完成授权），站内工作人员可启用一级应急开锁预案。网络出现问题时，相关人员需要第一时间向运维班班长获取应急开锁密码，登录应急开锁软件，即可在无网络的情况下，应急开启智能锁工作。此应急开锁密码可通过超级管理员登录后台系统，进行重新设置，在设置时还可设置成一次性有效，使用过后需重新设置新应急开锁密码。这种设置具有更高的使用安全性。二级开锁预案：智能锁出现机械故障时，站内工作人员可启用二级应急开锁预案，在每个站内配有一套应急破锁工具箱，利用指定的破拆工具打开故障锁。中国科技期刊数据库 工业 A-16-一旦采用了破拆工具开锁，智能锁将无法再正常使用。4 结论 互联网以及人工智能飞速发展下，智能安全防控系统在新能源电厂的应用必不可缺。企业应重视智能安全防控系统平台的建设与创新，根据实际运营内容创建智能安全管理，构建合理系统架构，高效应用安全奖励以及安全积分制度，有序管控场内从业人员，促进人力资源与智能资源的高度融合，推动新能源产业实现智能化发展。参考文献 1 梁露,李佳 承,韩长江 等.运 行风 险与 资源随 机 波动 影响 下的 虚拟电 厂 优化 调度 方法 J.供 用电,2023,40(12):22-31.2代礼红.龙溪口航电枢纽防护区运行安全智能管控系统研究J.水运工程,2023(10):170-175.3 彭 远 川,彭 显 国,杨 亚 刚.基 于 积 分 制 管 理 的 智 能 安 全 标 准 化 系 统 研 发 与 应 用 J.人 民 黄河,2023,45(2):195-196.