基于工业分布式体系的边缘侧数据平台设计.pdf
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1、中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术 84 基于工业分布式体系的边缘侧数据平台设计 刘宏生 重庆大唐国际彭水水电开发有限公司,重庆 409600 摘要:摘要:随着科技化发展速度越来越快,近几年我国工业发展质量在不断提升,为了完成调速器油压设备运行状态和常见故障机理研究等工作,加强对工业分布式体系的边缘侧数据平台设计能够满足当前工业发展的需求,支持多种设备数字化改造数据接入和开放式的数据应用计算,并基于此框架实现水轮机调速器油压装置运行状态监测与故障预警子系统示范建设。本文的主要目的就是分析工业分布式体系的边缘侧数据平台设计方式。关键词:关键词:工业分布式体系;边缘侧数据;平台设计 中图分类号:
2、中图分类号:TM81 基于工业分布式体系的边缘侧数据平台是基于成熟数据平台技术及开放式算法框架技术,建设基于标准物理信息系统(CPS 体系)的边缘侧数据平台,构建电站智能化设备故障检测系统的框架体系,数据标准,通信模式等,实现厂站端的电机电流、无线测温、顶盖螺栓应力等数据汇集、边缘智能计算、数据场景展示等功能。1 基于工业分布式体系的边缘侧数据平台设计的要求 系统基于智慧电厂已建设系统,将监控系统、在线监测系统及新增感知设备数据接入边缘数据资产站,通过边缘数据资产站获取各系统数据,同时提供数据访问接口,接口可方便地为第三方业务系统提供数据。为此,在进行平台设计的过程中需要明确其设计要求包括以下
3、几点:(1)开放性要求 采用稳定成熟的软件平台作为实施平台,具备良好的可移植性,采用标准开放接口,支持与其他系统的数据共享。(2)标准化要求 所有各项软件开发工具、系统平台及软件系统实施应符合我国国家标准、行业标准、大唐集团和大唐国际相关技术规范和要求。(3)参数化要求 按模块化实现软件系统实施,支持参数化配置,支持组件及组件的动态加载。(4)可靠性要求 系统设计和编制保证系统可靠运行,并为系统故障诊断和排除提供快捷方便的技术手段。(5)易用性要求 采用先进的展示技术展现数据和管理信息,具有友好、美观的人机界面,便于系统维护管理,便于人员查询、修改有关数据和信息,同时设计时应充分考虑软件系统的
4、可维护性。(6)多级管理要求 在业务实现上支持多级多组织管理模式,各级在业务上实现上下贯通;数据在不同组织之间横向隔离,纵向共享。(7)扩展性要求 系统的设计确保运行的高效性、可靠性及安全性,同时简化系统的运行管理及维护工作,系统具备相应的扩展能力,并且所提供的扩展方式不影响系统工作效率。(8)系统性能要求 系统满足如下性能参数要求,并符合稳定性和可靠性、可扩展性、安全性等要求,具体内容如下:系统对用户注册授权数量不限制,并发用户200 人;保证 724 小时正常运行;平均无故障时间10000h;非统计性查询响应时间2 秒;统计性查询响应时间十万条记录响应时间30 秒;系统数据平均保存响应时间
5、2 秒;高峰时6 秒;系统在线数据存储时间应10年。系统页面平均显示响应时间2秒;高峰时6秒;系统登录平均响应时间2 秒;高峰时5 秒;系统中的点击、选中操作响应时间3 秒,不能出现卡、等待的现象;可按采购人实施时的实际要求,将系统开放在内网或外网上,并灵活设置权限,通过权限控制任中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术 85 意地点可以访问权限内的任意系统;局域网测试环境下,从点击链接到完整呈现在客户端所需时间,无数据统计的页面不大于 2 秒,有少量数据统计(1000 条)的页面不大于 3 秒。2 平台设计内容以及功能(1)设计内容 在设计的过程中,其包括了设备端感知系统实现:安装新的感知元件,
6、并将感知数据的前端采集和上送。完成站内智能数据应用平台化软件系统搭建,包括数据汇集系统,智能计算系统和场景展示系统的搭建。完成调速器油压设备运行状态和常见故障机理研究,进行故障产生机理研究和运行状态监测手段及方法的研究。数据工程研究和实现:包括纳管数据接入,智能算法的开发测试部署,综合展示页面设计开发等。建设水轮机调速器油压装置新增感知元件,包括电流传感器和智能边缘采集模块等,完成现地端子箱的安装及相关配件的安装和调试。站内数据汇集平台系统建设:部署专用的数据汇集平台设备,将设备部署在电厂的三区,设备实现数据的协议采集,数据的编码标准化,数据的质量过滤筛选,数据实时存储,数据报警配置及相关的数
7、据展示,同时利用标准通信协议接入站内的监控系统数据、监测系统、电机电流、无线测温、顶盖螺栓应力等数据,使用系统算法流程编辑模块来实现所接数据的趋势预警和故障诊断功能,并具有 30%以上的备用容量,满足电站数字化改造需求。站内智能计算平台系统建设:部署专用的数据智能计算平台设备,将设备部署在电厂的三区,设备实现可组态化的,开放式的算法流程编辑,同时支持多种算子单元,包括实时数据的滤波,波形的预处理和人工智能学习算法等,利用该设备,完成调速器相关应用算法的设计和开发实现站内场景展示平台系统建设:部署专用的场景展示平台设备,将设备部署在电厂的三区,设备实现全组态化的应用场景的设计和编辑实现,同时支持
8、自定义的展示控件的扩展,可以实现彭水及其余电站数据在同一画面集中展示功能,并完成调速器相关应用界面的设计,实现运行监视、趋势预警和故障预测等功能。(2)设计的重点与难点 由于水电站具有运行工况复杂、工况间转换频繁及不同工况运行时外特性差异大的特点,导致运行监测数据涉及水轮发电机组、辅助设备、变电设备、水工设备等,来源广泛、监测数据量大,如何实现不同系统使用多种协议和网络部署方式通讯,多源异构数据的分布式集散采集,是本项目的边缘数据资产站建设的一个重点。同时应与现场多种业务系统协调配合,如何依据数据资产站获取的机组多工况实时运行数据,利用人工智能算法,结合设备的机理模型,利用设备的运行数据,实现
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