20160524 水电厂智能化总体框架-中水科

水利水电行业智能化水利水电工程设计与施工方案第一章智能化水利水电工程设计概述 (2)1.1 设计理念与目标 (3)1.2 设计原则与方法 (3)第二章水利水电工程智能设计技术 (4)2.1 参数化设计技术 (4)2.1.1 技术概述 (4)2.1.2 技术原理 (4)2.1.3 技术应用 (4)2.2 信息化建模技术 (4)2.2.1 技术概述 (4)2.2.2 技术原理 (5)2.2.3 技术应用 (5)2.3 优化算法应用 (5)2.3.1 技术概述 (5)2.3.2 技术原理 (5)2.3.3 技术应用 (6)第三章水利水电工程智能施工方案 (6)3.1 施工组织设计 (6)3.2 施工工艺优化 (6)3.3 施工进度管理 (7)第四章智能监测与控制系统 (7)4.1 监测技术概述 (7)4.1.1 传感器技术 (7)4.1.2 数据采集与传输技术 (7)4.1.3 数据处理与分析技术 (7)4.2 控制系统设计 (7)4.2.1 控制策略制定 (8)4.2.2 控制算法实现 (8)4.2.3 控制系统硬件设计 (8)4.2.4 控制系统软件设计 (8)4.3 数据分析与处理 (8)4.3.1 数据清洗 (8)4.3.2 数据挖掘 (8)4.3.3 数据分析 (8)4.3.4 数据可视化 (8)第五章水利水电工程智能安全风险管理 (8)5.1 风险识别与评估 (8)5.1.1 风险识别 (8)5.1.2 风险评估 (9)5.2 安全防护措施 (9)5.2.1 设计阶段 (9)5.2.2 施工阶段 (9)5.3 应急预案制定 (9)第六章智能化施工设备与管理 (10)6.1 设备选型与配置 (10)6.2 设备智能化改造 (10)6.3 设备维护与管理 (11)第七章水利水电工程智能环保与节能 (11)7.1 环保措施设计 (11)7.1.1 设计原则 (11)7.1.2 环保措施 (11)7.2 节能技术应用 (12)7.2.1 节能技术概述 (12)7.2.2 节能技术应用 (12)7.3 环境监测与评估 (12)7.3.1 环境监测 (12)7.3.2 环境评估 (12)第八章智能化项目管理与协同 (13)8.1 项目管理理念与方法 (13)8.1.1 引言 (13)8.1.2 项目管理基本理念 (13)8.1.3 项目管理方法 (13)8.2 协同设计与施工 (13)8.2.1 引言 (13)8.2.2 协同设计 (13)8.2.3 协同施工 (14)8.3 项目信息平台建设 (14)8.3.1 引言 (14)8.3.2 项目信息平台功能 (14)8.3.3 项目信息平台建设策略 (14)第九章智能化培训与技能提升 (14)9.1 培训体系构建 (14)9.2 技能提升方法 (15)9.3 人才培养与选拔 (15)第十章智能化水利水电工程发展趋势与展望 (15)10.1 行业发展趋势 (15)10.2 技术创新方向 (16)10.3 未来展望 (16)第一章智能化水利水电工程设计概述1.1 设计理念与目标智能化水利水电工程设计秉承着高效、绿色、可持续发展的理念，旨在充分利用现代信息技术，提高工程设计质量与效率，降低工程成本，实现水利水电工程建设的智能化、数字化和自动化。

智能数字化水电站监控系统建设体系概述摘要：为了使水电站的运行更加安全可靠，能够为人们提供更加高质量的电力，在水电站中应用先进的智能数字化监控系统有着非常重要的意义。

本文首先介绍了水电站数字化监控系统的设计原则、结构，并在此基础上说明了水电站计算机监控体系构建的措施，从而能够让水力发电工程变得更加高效，能够充分体现出其应有的优势，为我国形成安全可靠、节能经济的水电站运行模式提供助力。

关键词：智能数字化；水电站；监控系统体系建设引言因为水力发电有着其他发电形式没有的优势，因为水力是可再生资源，且不会对环境造成污染，因此，我国水力发电站的数量变得越来越多，而水力发电站的运行需要高强度的监控系统进行监控才能确保稳定安全，因此，相关的研究人员要充分认识到提高水电站监控系统水平的重要性，构建无人值班的高度集成自动化水电站监控系统，为水电站的运行提供高质量的监控。

将数字化技术与水电站监控系统结合在一起，大力推动水电站的发展和进步。

1水电站计算机监控系统设计原则在对水电站进行计算机监控系统设计的过程中，要想使监控系统充分地发挥出其应有的作用，就要遵守以下几个原则：第一，对水电站中的主要一次、二次和辅机设备进行监控，从而确保其不影响正常供电，能够及时发现问题，并能够采取相应措施进行维修。

第二，利用计算机进行运算分析，计算机的计算分析能够比人力的计算分析更加精确快速，能够为维修、调控等提供可靠的数据支持。

第三，加强监控系统的运行维护管理，使计算机监控系统的作用能够充分发挥出来。

第四，充分引入先进的技术和设备，提高监控系统的自动化、智能化，大大提高监控效率，为水电站的稳定安全运行奠定基础。

2水电站计算机监控系统整体结构体系在智能计算机监控系统的整体结构当中，相关的负责人人员要选择高质量的硬件设备，为水电站监控系统的运行提供可靠的基础，确保监控的质量和水准，能够为后续地运行和使用提供可靠的数据支持。

除此之外，为了能够实现水电站运行数据的实时反馈，还要应用实时多任务可视化操作系统，能够通过多窗口的同步显示对水电站进行更加有效地监控，实现智能数字化人机互通的界面，从而能够使水电站动态调控管理的需求得到充分满足。

新一代智能化水电站构想摘要：现阶段我国水电事业发展迅速，在十三五期间建成并投运大批水电站，目前我国新建或改造的水电站普遍实现“无人值班，少人值守” 模式。

大部分电站设备已经基本实现数字化，在线监测系统已经可以通过网络实现远程监测、分析，甚至是云端分析。

某些电厂在已经实现智能巡检，这些电站已经具备智能化的部分特征和特点，各生产运行环节积累了大量的知识储备和经验。

这些技术的发展和积累，是进行智能化建设的优势基础。

很多水电站也在不断利用新技术、利用互联网技术等努力向智能化水电站方向发展，智能化水电站是当今水电站发展的一个趋势，本文就智能化电站的认识、需具备的技术条件、及应用作一个简单的概述。

关键词：水电站；智能；IEC61850；发展随着水电站自动化系统的提高，在推动水电厂计算机监控系统、机组状态检修、经济运行等方面智能化研究的同时，各种新设备、新技术、新思路的应用，以及涉及到生产管理全过程的“风险识别自动化、管理决策智能化，纠偏升级自动化”的应用，必将成为下一阶段电厂的主要研究和发展方向。

1智能化水电站的概念智能化水电是站在整个电厂的角度，通过智能硬件、物联网、定位技术、大数据分析、人工智能应用等技术手段，以设备泛在感知、系统协调联动、数据驱动决策、整体智能形态等为目标，将工业技术、信息技术、定位技术与电池经营管理深度融合，重构人员、设备、环境、管理要素，打造云端电厂，实现具备运行自主可靠、风险自动管控、管理决策智慧、能力可持续演进的新型电厂形态。

分析在生产各环节的应用以及面向对象的电厂建模和通讯，侧重于调节控制、防洪、状态监测等应用领域，同时具备可以利用定位技术实现人员和设备、物资的定位及安全管理，利用三维技术、AR、VR等技术，实现三维厂房、设备的动态模拟和可是化管理。

2智能水电站建设的必要性2.1本质安全的需要将全部生产管理要素纳入智能电厂的要求，通过统一的管理平台了解所用设备的运行状况、每个工作人员的任务和所处位置，提示修正不规范行为，客观上强制落实责任，规范人的行为和设备状态，是提升安全管理水平的重要保障2.2经济运行的的需要通过高精度气象和水情测报，合理调配流域水资源，提高流域水资源利用率，实现最优经济运行，充分提升节能、增效、减排等社会效益，实现企业防洪、发电、节能减排等效益的有机统一，有利于提高经济运行能力2.3智能管理的需要将信息化建设作为贯彻执行管理思想的有效工具，通过有效变革和优化现有体系、流程、人、技术等企业要素，自动判别生产和管理各环节风险，全面提升管理者智慧能力，从而驱动管理组织变革。

中小水电站智能化调研报告1、调研背景概述随着技术进步和全球新能源、分布式能源的发展，智能电网已成为未来世界电力系统发展的方向，为满足未来能源发展的需要，2009 年国家电网公司专门制定了“统一坚强智能电网关键设备（系统）研制规划”，提出了智能电网发电、输电、变电、配电、用电、调度环节及通信信息平台的关键设备分阶段研制目标，南方电网也在制定有关智能电网的研发计划，研制智能电网关键设备已成为当前电力系统技术发展的热点和新方向。

结合所从事的水利水电自动化专业领域和当前水电厂智能化建设的实际需求，本项目将水电厂智能化技术发展动态作为跟踪调研的重点。

根据电力系统智能化发展趋势，目前正在开展智能化水电厂建设方面的研究工作，着重反映研究方向、研发内容、主要观点和重点课题/项目的进展及成果等。

以反映学科发展动向和新技术信息。

通过调研分析，归纳总结智能化水电厂建设方面的主要进展和成果，指出当前国际具有创新性、前沿性及前瞻性的成果和值得关注的新动向等，并分析在我国深入（推广）研究及应用的前景，同时对新技术要进行适当的市场分析。

2、调研的原因、必要性及意义水电厂智能化建设，代表了当前国际水利水电自动化技术的发展方向。

由于国内外在智能化水电厂自动化技术方面的研究刚刚起步，智能水电厂的概念、目标、功能、系统配置及系统间互动等方面均亟需进一步研究，目前开展水电厂智能化技术发展动态跟踪调研，有利于推动水电厂计算机监控系统、机组状态检修、经济运行等方面智能化研究的展开。

智能水电厂是智能电网的重要组成部分，但又与智能电网关注的重点不同，智能水电厂的总体目标应该是通过智能化建设，进一步提高水电厂生产管理和设备的安全运行水平，实现全厂各系统之间的无缝连接与互操作，进一步提高机组的可观性、可控性和可调性，提升电网与电厂之间的智能协调水平，提高全厂设备故障诊断与优化运行的智能化水平，并最终提高水电厂的经济效益。

另外，随着智能电网关键设备研制工作的展开，国内部分研究机构、设计院和水电厂已开始智能水电厂建设的前期规划设计和研究工作，但在智能化水电站建设方面还缺乏共识，因此有必要开展智能水电厂自动化技术调研，选择智能水电厂自动化技术作为重点专题进行调研主要意义包括：（1）通过开展智能水电厂自动化技术发展中热点和重点问题的专题调研，可以跟踪并全面、系统了解和掌握相关学科技术的国际发展态势，对我国水利水电行业未来的发展和增长点进行分析，为各级领导和相关部门提供具有前瞻性的咨询意见或技术支撑。

智能水电知识点总结随着智能技术的不断发展，智能水电系统已经成为了现代建筑中的重要组成部分。

智能水电系统能够通过传感器和控制器实时监控和控制建筑物内的水电设备，从而实现节能、安全、舒适和智能化管理。

本文将对智能水电系统的基本知识点进行总结，包括智能水电系统基本原理、智能水电系统的优势、智能水电系统的应用领域以及智能水电系统的发展趋势等内容。

一、智能水电系统的基本原理智能水电系统是利用现代传感器、控制器和通信技术，实现对建筑物内水电设备实时监控和控制的系统。

智能水电系统的基本原理包括以下几个方面：1. 传感器监测：智能水电系统通过安装各种传感器来实时监测建筑物内的水电设备的工作状态，包括水泵、阀门、管道等。

传感器可以监测设备的运行状态、水压、水流量、温度等参数，通过这些数据来对设备进行实时监控。

2. 控制器控制：智能水电系统通过控制器对水电设备进行实时控制。

控制器可以根据传感器监测到的数据对水泵、阀门等设备进行开关控制、调节水流量、水压等操作，从而实现对水电设备的智能化控制。

3. 数据通信：智能水电系统可以通过各种通信技术将传感器监测到的数据传输到中央控制系统中，中央控制系统可以实时获取建筑物内水电设备的工作状态，并进行集中监控和控制。

同时，智能水电系统还可以通过通信技术实现远程监控和控制，使得用户可以随时随地对建筑物内的水电设备进行监控和控制。

二、智能水电系统的优势智能水电系统相比传统的水电系统具有以下几个优势：1. 节能环保：智能水电系统可以根据实时监测到的水电设备工作状态进行智能化控制，实现对设备的精确控制和调节，从而实现节能和降低能源消耗。

2. 安全可靠：智能水电系统可以实时监测建筑物内水电设备的工作状态，一旦发生异常情况可以及时报警并采取相应的措施，保障建筑物内的水电设备的安全可靠运行。

3. 舒适度提升：智能水电系统可以根据用户的需求和建筑物内的环境条件实时调节水电设备的工作状态，从而实现对建筑物内的环境舒适度的提升。

才智水务架构及建设内容才智水务的本质是一种具有综合性、整体性的行业信息化进展过程，也可以指符合才智化特点的一个详细的城市或区域的水务系统。

才智水务是指把新兴的信息技术充分运用于城市水务综合管理，把传感器嵌入和装备到自然水和社会水循环系统中，并通过普遍连接形成“感知物联网”；然后通过超级计算机和云计算将“水务物联网”整合起来，以多源耦合的二元水循环模拟、水资源调控、水务虚拟现实平台等为支撑，完成数字城市水务设施与物理城市水务设施的无缝集成。

依托机制创新，整合共享气象水文、水务环境、市容绿化、建设交通等涉水领域的信息，构建基于数据中心的应用系统，为电子政务、水务业务管理、涉水事务跨行业协调管理、社会公众服务等各个领域及需求供应智能化的支持，从而能以更加精细、动态、敏捷、高效的方式对城市水务进行规划，设计和管理，达到“才智水务”的状态。

才智水务建设内容：＞监测体系：围绕防汛抗旱、水资源、水环境和水生态管理4类核心业务，完善水务监测体系。

›掌握体系：洪水掌握体系、水源掌握体系、城市供水掌握体系、城市排水掌握体系、生态河湖掌握体系。

＞业务应用体系：在共性业务上使用统一的通用模块，针对共性业务可以开发共性模块。

通过管理平台实现模块的共享、升级和管理。

形成上下贯穿、左右协同的业务应用链条，为社会公众、水务各级管理部门供应在线服务和决策支持。

＞水务数据中心：通过元数据库结合数据资源名目的方式实现数据的标准化管理，并在现有综合库的基础上建设数据仓库，为分析、统计、决策等过程供应数据支撑。

建设水信息基础平台，建立形式多样、使用敏捷、便利快捷的资源共享服务系统。

才智水务建设目标:总体目标：增加城市整体的防汛抗洪抗旱、水资源开发采用、水生态环境保障、城乡供水排水以及对公众服务的力量，提高水务建设管理和服务水平；促进取水、供水、排水等相关涉水资源整合，为建立和完善城市防洪防台抗旱减灾体系、水资源合理配置和高效采用体系、水资源爱护和河湖健康保障体系，城乡供水和排水保障体系供应〃才智保障〃。

北京中水科水电科技开发有限公司(简称“中水科技”)成立于2004年底，系中国水利水电科学研究院与中国长江三峡集团有限公司共同出资兴办的高新技术企业，以中国水利水电科学研究院自动化研究所、水力机电研究所为基础转制组建，是专门从事水利、水电及新能源机电及自动化系统和装置设计、制造及服务的骨干企业之一。

公司主要业务包括水利、水电及新能源领域的计算机监控与集控、信息化、主设备在线监测与故障诊断、虚拟现实与培训仿真、水情测报与水调自动化、水力机械、水轮机调速器、水力机械试验等相关技术的研究、开发、制造及系统成套、工程总承包、咨询与服务等。

中水科技取得了质量、环境、职业健康安全管理体系证书，获得了计算机信息系统集成贰级资质证书、全国水利市场主体信用评价供货类AAA 资质、软件企业认定等，拥有近60项发明专利，多次获得国家和省部级科技进步奖，其中2010年以来获国家科技进步二等奖一项，计算机监控系统获省部级科技进步一等奖两项。

“求实、创新、团结、奉献”作为中水科技的核心价值观，是企业文化与核心竞争力的保证。

经过多年发规划设计研究院、中冶赛迪集团有限公司建立战略合作关系，以EPC 模式承接忠县乌杨公用码头、秀山茨竹水库、万州滩边河综合治理工程，渝中区两江消落区环境综合整治工程；以代建制管理模式承接西藏昌都扎仓嘎水库项目。

公司总结提炼的项目管理“六化”标准（基础管理规范化、现场管理精细化、质量管理体系化、安全管理标准化、环境打造优美化、后勤保障人性化）在全市广泛推广。

凤升、青杉水库项目被评为“全国水利建设工程文明工地”。

公司多次被评为“水利水电系统先进企业”“安全生产先进单位”“守合同重信用企业” “重庆市文明单位”“水利建设市场主体信用评价施工类AAA 级企业”。

诚信塑品牌 开拓新时代——北京中水科水电科技开发有限公司。

附录A（资料性）智能巡检系统典型架构图厂站层 巡检系统管理与服务..I*∕a e-lI 日”⅝¾~li⅛⅛⅜⅞~~1**w ∙l∣i¾¾M -llBWHIl∙η⅞⅜I .......................................................................... 富发.口Ht¾HT¾^11WMT¾"H¾WHΓ~1理也”域'm⅛中G11τ・上报.献计分析一1 .. (1)*三三*ι~∣I⅝⅝⅝⅜~11⅞⅛>w -l*yra lr~¾mr¾~ιr~三ι⅞~ιιMWι ..........................................INTERNET防火墙通信总线(WebService,REStfuI)IWEB 统一发布单元层过程层其他监视系统! 防火墙通信总线DL/T86(HMMS)厂站级数据交互平台（厂站级数据中心）通信总线DL/T860(ΛiNlS) 物理隔智能传感器H业电视系统」闸门监测-油色谱监测.振摆监测无人机及其管理平台机器人及其管理平台墙火防-图像识别系统F_________ ..通信总线 DL/T860(MMS) 通信总线WebService/RESTful 计算机监控系统传感器附录B（资料性）大中型水电站智能巡检系统典型测点配置表CI宜设置（对存在高速转动、振动部件的机组内部，若安装巡检设备应进行必要性和特殊安装方式的安全性论证，以保证机组安全运行；对重要等级较低的设备处可酌情考虑配置巡检设备）。

附录C。

水利水电行业智能化水利工程建设与管理方案第一章智能化水利工程建设概述 (3)1.1 智能化水利工程建设的背景与意义 (3)1.2 智能化水利工程建设的现状与发展趋势 (3)1.2.1 现状 (3)1.2.2 发展趋势 (4)第二章智能化水利工程规划与设计 (4)2.1 智能化规划与设计的基本原则 (4)2.2 智能化规划与设计的关键技术 (5)2.3 智能化规划与设计的实施策略 (5)第三章智能化水利工程建设与管理体系 (5)3.1 智能化管理体系的构建 (5)3.1.1 管理体系框架设计 (5)3.1.2 技术支撑体系 (6)3.1.3 组织管理体系 (6)3.2 智能化管理体系的运行机制 (6)3.2.1 数据采集与传输机制 (6)3.2.2 数据处理与分析机制 (6)3.2.3 决策支持与执行机制 (7)3.3 智能化管理体系的实施保障 (7)3.3.1 政策保障 (7)3.3.2 技术保障 (7)3.3.3 资金保障 (7)第四章智能化水利工程建设过程管理 (7)4.1 智能化建设过程的监控与调度 (7)4.2 智能化建设过程的质量与安全管理 (8)4.3 智能化建设过程的成本控制 (8)第五章智能化水利工程运行管理 (8)5.1 智能化运行管理的核心内容 (8)5.2 智能化运行管理的实施策略 (9)5.3 智能化运行管理的效益分析 (9)第六章智能化水利工程安全监测与预警 (10)6.1 智能化安全监测系统的构建 (10)6.1.1 系统概述 (10)6.1.2 系统架构 (10)6.1.3 关键技术 (10)6.2 智能化预警系统的设计与实施 (10)6.2.1 系统设计 (10)6.2.2 系统实施 (11)6.3 智能化安全监测与预警的案例分析 (11)6.3.2 智能化安全监测与预警系统实施 (11)6.3.3 应用效果 (12)第七章智能化水利工程信息化建设 (12)7.1 信息化建设的基本框架 (12)7.1.1 框架概述 (12)7.1.2 信息化基础设施建设 (12)7.1.3 信息资源整合与共享 (12)7.1.4 业务流程优化与重构 (12)7.1.5 信息安全保障 (12)7.1.6 运维管理 (12)7.2 信息化建设的关键技术 (13)7.2.1 数据采集与传输技术 (13)7.2.2 数据存储与管理技术 (13)7.2.3 数据处理与分析技术 (13)7.2.4 云计算与边缘计算技术 (13)7.2.5 信息安全技术 (13)7.3 信息化建设的实施步骤 (13)7.3.1 需求分析 (13)7.3.2 设计方案 (13)7.3.3 系统开发与实施 (13)7.3.4 系统集成与测试 (14)7.3.5 培训与推广 (14)7.3.6 运维管理 (14)第八章智能化水利工程环境保护与生态修复 (14)8.1 智能化环境保护与生态修复的原理 (14)8.2 智能化环境保护与生态修复的关键技术 (14)8.3 智能化环境保护与生态修复的案例分析 (15)第九章智能化水利工程投资与融资 (15)9.1 智能化水利工程投资与融资政策 (15)9.2 智能化水利工程投资与融资模式 (15)9.3 智能化水利工程投资与融资风险控制 (16)第十章智能化水利工程人才培养与技术创新 (16)10.1 智能化水利工程人才培养体系 (16)10.1.1 人才培养目标定位 (16)10.1.2 人才培养模式 (16)10.1.3 人才培养保障措施 (17)10.2 智能化水利工程技术创新策略 (17)10.2.1 技术创新方向 (17)10.2.2 技术创新模式 (17)10.2.3 技术创新保障措施 (17)10.3 智能化水利工程人才队伍建设的保障措施 (17)10.3.1 政策保障 (17)10.3.2 组织保障 (18)第一章智能化水利工程建设概述1.1 智能化水利工程建设的背景与意义我国社会经济的快速发展，水利工程建设在保障国家水安全、促进经济社会发展、改善生态环境等方面发挥着越来越重要的作用。