01   河曲智慧电厂项目

所在地市：忻州市河曲县

参与单位：中国电信集团有限公司忻州分公司

技术特点：

5G作为新一代的移动通信技术为电厂带来了更广阔的创新空间。

1.支持智能电网建设：5G技术能够提供高速、低延迟和可靠的无线通信，为智能电网的建设和运行提供有力支持。通过5G网络，电厂可以实时监测电网设备的运行状态，实现智能化管理和优化调度，提高电网的稳定性、可靠性和能源利用效率。

2.提升设备监控和维护效率：电厂拥有各类设备和设施，包括发电设备、输电设备、变电设备等。使用5G网络进行设备监控和维护，可以实时采集和传输设备的运行数据，进行远程监控和故障诊断，提高设备的运行效率和可靠性，降低维护成本。

3.推动智能制造和自动化：电厂作为工业生产的重要环节，借助5G网络可以推动智能制造和自动化的发展。通过5G网络连接各类设备和机器人，实现实时数据传输和协同操作，提高生产效率和质量，降低能耗和人力成本。

4.支持能源管理和节能减排：5G网络的高速通信和大容量连接可以实现电厂与用户、能源系统之间的高效数据交互。通过智能计量和远程监控，实现对能源使用情况的实时监测和管理，为能源的调度和优化提供支持，推动节能减排和可持续发展。

应用成效：

1.提高了数据传输的速度和质量。5G网络以其更高的速度、更低的时延和更大的连接数量，为人工智能的数据处理和交互提供了强有力的支持。这使得一体化平台在处理大规模、高复杂度的数据时，能够迅速、准确地完成，从而提高了决策的效率和准确性。

2.增强了监察预警的实时性和准确性。5G网络的低时延特性使得一体化平台能够实时获取和分析数据，从而及时发现潜在的安全风险和问题。同时，人工智能的强大数据处理能力使得平台能够对风险进行精准判断和预测，为决策者提供有力的支持。

3.通过5G网络的建设和人工智能的应用，一体化平台能够为电厂管理提供智能化的解决方案，如智能管控、智能安防等，从而提高了电厂的效率和水平。

一、企业简介

国能河曲发电有限公司位于山西省西北部河曲县境内，是国家“西电东送”北通道的主要电源点之一，属煤电一体化项目，规划建设容量4×600MW和4×1000MW机组。

公司一期工程建设 2×600MW国产亚临界湿冷燃煤发电机组，2002年8月开工，2005年1月投产发电，投产以来创造了良好的经济效益和社会效益，机组各项指标始终处于国内同类型机组水平，两台机组连续六年在全国大机组竞赛中榜上有名。投产以来，累计完成发电量605.32亿千瓦时，实现工业总产值143.33亿元，上缴费24.97亿元。公司逐步成为山西电网北部最稳定、可靠的电源点之一，为地方经济发展作出了突出贡献。

二、案例背景

由于河曲电厂建设周期及原有设计各系统划分的原因，各系统之间关联度不大，数据独立未融合很难彻底打通，数据分析深度也很不够，影响了整体效益的发挥，安全隐患得不到及时有效发现，制约着电厂安全管控及设备管控的水平。本项目以人工智能应用为出发点，依托发电企业已有信息化系统数据为基础，构建基于人工智能的安全人机交互与监察预警决策一体化平台，借助人工智能、大数据、物联网、边缘计算等先进技术相互整合，构建设备、人、信息系统网络，建设具有“感知、预警、决策”能力的智能交互安全AI管理平台，实现对安全生产元素的全面透彻的感知、动态传输、实时分析、科学决策与智能控制，利用安全生产数据和信息的全面互联互通，完成生产过程中的安全风险分级管控和隐患排查的人机交互，实现对安全生产领域中人的不安全行为、物的不安全状态和不安全环境等因素，迅速、灵活和正确地预警和决策。

三、实施方案

1.整体架构

基于5G的智能穿戴主要研究电力生产过程中，一线工作人员的智能化管理技术和设备方面问题。同时引入了5G、物联网、脑机交互、集成AI算法芯片等新兴信息技术到智能穿戴系统架构和生产制造的全过程管理中，分析设计出智能穿戴系统和支持其模型运转的关键技术，在功能定位的过程中，充分尊重设计的人本主义和功能应用需求为主要出发点，聚焦智慧电厂的系统架构，采取从易到难，循序渐进，逐步推广的策略。佩戴人员可使用智能人机交互装备终端，进行信息采集和上报，管理员可通过后端管理平台，实现佩戴人员物联信息的获取和调控。

2.主要功能

本工程采用室外+室内的方式，对河曲电厂区域进行5G覆盖，室外采用BBU+AAU分布式基站覆盖，室内1-4号锅炉房采用BBU+PADRRRU微站覆盖，室内1-2号蒸汽机房采用BBU+PADRRRU微站解决室内信号的方式覆盖，实现5G大带宽、低延时、大连接、高可靠的技术特点，以建立一个可靠、安全、高质量的工业网络。

UPF部署模式（独享新建）满足客户生产需求，部署一套UPF下沉到客户机房，在河曲电厂机房内部署，采用自研UPF设备（10G容量），后期在出口处配置防火墙，对内外网流量进行隔离。

智能穿戴的通信模块是5G+网络集成通信和音视频通话中的重要一环。基于音视频及数据采集和无线传输功能的智能安全帽产品，在完成传统安全帽防护功能的同时，利用5G无线通道与后台进行视音频数据实时交互，实现作业现场情况实时上报、多人语音会议、远程作业指导与协助、通过脑电识别技术监测人员疲劳度、危险预警等功能，现场作业人员可边操作边与后台交互。研发脑电识别算法芯片，可识别作业人员疲劳程度予以判断，基于该算法芯片研制并生产电力智能穿戴。

3.设计理念

首先，安全是电厂运行的首要任务，因此一体化平台系统的设计必须始终坚持安全第一的原则。通过采用先进的安全技术和方法，确保平台系统能够及时发现潜在的安全隐患，并采取相应的措施进行防范和处置，从而最大限度地保障电厂的安全稳定运行。

其次，人机交互的效率也是一体化平台系统设计的重要考虑因素。平台系统需要实现与操作人员的高效互动，提供直观、易用的操作界面和便捷的数据展示方式，使操作人员能够迅速了解电厂的运行状况，快速做出决策和响应。同时，平台系统还应具备智能化的辅助功能，如自动提醒、智能分析等，以减轻操作人员的负担，提高工作效率。

最后，监察预警决策流程的优化也是一体化平台系统设计的重要目标。平台能够实现对电厂运行数据的实时监控和预警，通过大数据分析和机器学习等技术手段，对潜在的安全风险进行精准预测和判断。同时，平台系统还应提供科学、合理的决策支持，帮助操作人员快速制定有效的应对措施，降低安全风险的发生概率和影响程度。

综上所述，电厂安全人机交互与监察预警决策一体化平台系统的设计理念是确保电厂安全稳定运行、提高人机交互效率以及优化监察预警决策流程。通过实现这些目标，平台系统将能够为电厂的安全管理和运行提供有力支持。

4.项目方案

本工程采用室外+室内的方式，对河曲电厂区域进行5G覆盖，室外采用BBU+AAU分布式基站覆盖，室内1-4号锅炉房采用BBU+PADRRRU微站覆盖，室内1-2号蒸汽机房采用BBU+PADRRRU微站解决室内信号的方式覆盖，实现5G大带宽、低延时、大连接、高可靠的技术特点，以建立一个可靠、安全、高质量的工业网络。

具体网络结构如下图所示：

安全人机交互与监察预警决策一体化平台系统

高清智能安全帽，集高清视频、音频、麦克风、照明及外部实时通信无线传输功能可与后端管理平台实时交互于一体，可广泛应用于电力、铁路、施工建筑、燃气、采矿等特殊行业的基建施工、安全监察、运维巡检、应急抢修等应用场景，以及户外施工作业需佩戴安全帽的场景。产品按照通信模块分为 WiFi 版和5G 版。本项目依据实际使用情况，建议选择5G版。

该设备可实现高清视频采集，支持H.264视频压缩和解压缩技术。内置高清晰度麦克风和扬声器，支持接入对讲耳机，可实现双向语音通讯，支持单呼、组呼、群呼等功能，结合软件可实现一对一语音通信及语音电话会议。

平台建设：3D数字孪生定位系统。结合BIM模型及现场部署基站反馈的人员定位数据，实现人员3D数字孪生定位可视化。

依据现场推进情况可视化配置不同颜色，直观反馈施工进度

四、实施成效

首先，在安全性提升方面，该一体化平台系统通过实时监控和预警功能，能够及时发现潜在的安全隐患，并采取有效措施进行防范和处置。这大大降低了电厂运行过程中的安全风险，提高了整体安全水平。同时，系统还提供了丰富的安全数据分析和报告功能，有助于电厂管理人员更全面地了解安全状况，制定更科学的安全管理策略。

其次，在人机交互效率方面，一体化平台系统采用了直观、易用的操作界面和便捷的数据展示方式，使得操作人员能够迅速了解电厂的运行状况。此外，系统还具备智能化的辅助功能，如自动提醒、智能分析等，进一步减轻了操作人员的负担，提高了工作效率。这种高效的人机交互方式有助于操作人员更快速地做出决策和响应，提升了电厂的运行效率。

再者，在监察预警决策流程优化方面，一体化平台系统通过大数据分析和机器学习等技术手段，实现了对电厂运行数据的实时监控和精准预警。这使得电厂管理人员能够更准确地判断潜在的安全风险，并制定更有效的应对措施。同时，系统还提供了科学、合理的决策支持，帮助管理人员快速制定决策方案，降低了决策的风险和成本。

最后，在整体运营效率提升方面，一体化平台系统的实施使得电厂的各个环节能够更加紧密地协作和配合，提高了整体运营效率。通过优化资源配置和减少不必要的浪费，电厂的运营成本也得到了有效降低。

综上所述，电厂安全人机交互与监察预警决策一体化平台系统的实施成效显著，不仅提升了电厂的安全性，还提高了人机交互效率和监察预警决策流程的优化水平，为电厂的稳定运行和持续发展提供了有力支持。

五、创新亮点

1.先进的人机交互设计

平台系统采用了先进的人机交互设计理念，通过直观、友好的操作界面和智能化的辅助功能，实现了操作人员与系统的无缝对接。操作人员可以通过简单的操作，快速获取电厂运行数据、监控设备状态以及接收预警信息，大大提高了工作效率和准确性。

2.高度集成的监察预警功能

一体化平台系统将监察预警功能进行了高度集成，实现了对电厂运行数据的实时监控、异常检测和预警发布。通过大数据分析和机器学习算法，系统能够精准识别潜在的安全风险，并自动触发预警机制，及时通知操作人员采取相应措施，有效避免了安全事故的发生。

3.智能化的决策支持

平台系统不仅提供了丰富的数据分析和可视化工具，还通过智能算法和模型，为操作人员提供科学、合理的决策支持。系统能够根据实时数据和历史经验，自动生成优化建议和应对策略，帮助操作人员快速制定决策方案，降低了决策的难度和风险。

4.高效的资源整合与利用

一体化平台系统实现了电厂内各项资源和信息的有效整合，打破了信息孤岛，提高了资源利用效率。通过集中管理和统一调度，系统能够优化资源配置，减少不必要的浪费，降低运营成本，提高电厂的整体经济效益。

5.可扩展性与灵活性

平台系统在设计时充分考虑了未来的扩展性和灵活性，能够适应电厂规模的不断扩大和业务需求的不断变化。系统支持模块化配置和定制化开发，可以根据用户的实际需求进行灵活调整和扩展，满足不同电厂的个性化需求。

综上所述，电厂安全人机交互与监察预警决策一体化平台系统的创新亮点在于其先进的人机交互设计、高度集成的监察预警功能、智能化的决策支持、高效的资源整合与利用以及可扩展性与灵活性。这些创新亮点使得平台系统能够更好地服务于电厂的安全运行和管理，提升电厂的整体运营效率和市场竞争力。

六、案例图片