一种智慧电站无人值守监控方法及系统与流程

本发明涉及智慧电站领域，更具体地说，涉及所述一种智慧电站无人值守监控方法及系统。

背景技术：

1、传统的一种智慧电站无人值守监控方法通过使用自动化技术、传感器和远程监控系统，实现电站的实时监测、远程操作和故障诊断，提高了电站运行效率和可靠性。无人值守监控系统能够快速响应异常情况，减少人为操作错误的可能性，降低维护成本。远程监控还能提高电站的安全性，有效应对突发状况，确保电站的稳定运行。此外，通过数据分析和报告，操作员可以更好地了解电站性能，优化运营策略，从而最大程度地提高能源产出和经济效益。

2、但是，传统的一种智慧电站无人值守监控方法存在一些不足，如系统的复杂性和昂贵的部署成本，可能对小型电站不够经济实用。此外，系统对网络稳定性和安全性的依赖性较高，可能受到网络攻击的威胁。随着技术的进步，一些传统系统在实时数据处理和分析方面可能较为滞后，影响对电站状态的快速响应。因此，更新的智能监控方法更趋向于采用先进的数据处理、人工智能和物联网技术，以提高系统的可扩展性、灵活性和性能。

技术实现思路

1、要解决的技术问题：但是，传统的一种智慧电站无人值守监控方法存在一些不足，如系统的复杂性和昂贵的部署成本，可能对小型电站不够经济实用。此外，系统对网络稳定性和安全性的依赖性较高，可能受到网络攻击的威胁。随着技术的进步，一些传统系统在实时数据处理和分析方面可能较为滞后，影响对电站状态的快速响应。因此，更新的智能监控方法更趋向于采用先进的数据处理、人工智能和物联网技术，以提高系统的可扩展性、灵活性和性能。

2、技术方案：

3、所述一种智慧电站无人值守监控方法，包括以下步骤；

4、s1.需求分析与定义,确定电站规模、类型和特点；

5、定义无人值守监控的具体需求，包括安全管理、生产运行管理、远程监控方面的功能；

6、s2.系统架构设计,制定整体的系统架构，包括硬件和软件架构；

7、确定监控中心、远程控制中心、各个电站设备之间的通信方式和协议，包括101、103、104和modbustcp；

8、modbus：modbus是一种用于工业自动化的通信协议，它常用于监测和控制设备之间的通信。它可以通过串行通信(modbusrtu)或以太网通信(modbustcp)进行。

9、dnp3(distributednetworkprotocol)：dnp3是一种用于电力系统和自动化设备的协议，特别适用于电站和电网设备之间的通信。它支持远程监控和控制，以及在不同设备之间传输实时数据。

10、iec61850：iec61850是一种用于电力系统中设备间通信的国际标准。它定义了设备之间的数据模型和通信服务，支持对电站中的不同设备进行信息交换，以实现集成和协同操作。

11、s3.电站安全管理模块设计，实施访问控制，确保只有授权人员能够访问系统；

12、部署安全防护措施，防范网络攻击和恶意操作；

13、设计紧急应对方案，包括紧急停机程序和报警系统；

14、s4.生产运行管理模块设计，实施实时数据采集和监测，包括电站的发电效率、电量产出指标；

15、设计生产计划与调度系统，优化电站运行效率；

16、实施设备健康状态监测，确保设备正常运行；

17、s5.远程实时监控模块设计，部署传感器网络，实时监测电站各个部分的状态；

18、开发远程监控界面，可视化显示电站运行情况；

19、实现远程控制功能，允许远程操作和调整电站设备；

20、s6.远程视频监控模块设计，部署摄像头系统，覆盖电站关键区域；

21、设计视频流传输和存储方案；

22、集成智能视频分析技术，实现异常事件检测和报警；

23、s7.智能故障诊断及预警模块设计，开发故障诊断算法，实现对电站设备故障的自动检测；

24、设计预警系统，及时通知相关人员；

25、整合数据分析工具，提供历史数据分析和故障趋势预测；

26、s8.系统集成与测试，将各个模块集成到整体系统中；

27、进行系统测试，包括功能测试、性能测试和安全性测试；

28、s9.部署与维护，部署系统到电站现场；

29、制定定期维护计划，确保系统持续稳定运行；

30、提供培训，使操作人员能够熟练使用系统；

31、s10.持续优化与升级，定期收集用户反馈，进行系统优化；

32、跟踪技术发展，定期升级系统，确保系统具备最新的安全性和性能。

33、优选的，所述s1确定电站规模、类型和特点如下；

34、所述电站规模为小规模；

35、所述电站类型为低压机组水电站；

36、所述电站特点是无人值班、少人值守、产品自动化水平达到国内先进水平。

37、优选的，所述s2制定整体的系统架构，包括硬件和软件架构如下：

38、所述硬件架构包括处理器和服务器配置、存储系统、网络结构和设备接口；

39、所述处理器和服务器配置确定系统所需的处理器、服务器和计算资源。这包括确定是否使用单一服务器还是分布式服务器，并选择适当的处理器性能。

40、所述存储系统设计存储系统，包括数据库、文件系统和其他数据存储设备。选择合适的存储技术和配置，以确保系统对数据的高效访问。

41、所述网络结构设计系统的网络结构，包括内部和外部网络连接。确定服务器之间的通信方式、网络拓扑和协议，以满足性能和安全性需求。

42、所述设备接口确定与外部设备的接口，包括传感器、执行器和其他硬件

43、所述软件架构包括应用层、数据称、业务逻辑层、接口和通信、安全和权限以及分布式和微服务。

44、应用层：定义系统中的应用程序和服务，包括用户界面、业务逻辑和数据处理。选择适当的编程语言和开发框架，确保应用程序的高效性和可维护性。

45、数据层：设计数据库结构和数据访问层，确保对数据的高效管理和存取。选择适当的数据库管理系统(dbms)和数据存储方案。

46、业务逻辑层：定义系统的核心业务逻辑，包括流程控制、决策逻辑和业务规则。确保业务逻辑的模块化和可重用性。

47、接口和通信：确定不同软件模块之间的接口和通信协议。这包括内部模块之间的通信和外部系统集成的接口设计。

48、安全和权限：设计系统的安全架构，包括身份验证、授权、加密和安全协议。确保系统对潜在威胁具有足够的保护机制。

49、分布式和微服务：考虑系统的分布式特性和微服务架构，以便实现模块化、可伸缩和容错的系统设计。

50、优选的，所述s4引入水位传感器数据，建立水位与发电效率之间的关联模型；通过实时监测水位变化，自动调整发电参数以适应不同水位条件，包括优化水流速度、水轮机转速的参数，以最大化发电效益。

51、优选的，所述s4引入包括模型预测控制算法的控制算法和数据分析技术，实时监测电站的运行状况和外部环境因素，通过智能地调整发电参数，包括水轮机转速、发电机负载，最大化发电功率。

52、优选的，所述模型预测控制算法计算公式分为以下步骤：

53、s1.系统模型：

54、定义系统状态：x(t)，表示电站各个部分的状态；

55、定义系统输入：u(t),表示控制输入，即调整的参数；

56、定义系统输入：y(t)，表示电站的输出；

57、s2.系统动态模型：

58、建立系统的动态模型，表示系统状态x(t+1)如何取决于当前状态x(t)和控制输入u(t)，是差分方程、微分方程和其他数学表达；

59、s3.目标函数：

60、定义目标函数j，即优化的性能指标；目标函数通常包括系统输出的期望值、控制输入的变化率；最小化以下形式的目标函数：

61、

62、其中，n使与v车的时域长度，r(t+k)是期望的输出值，q和r是权重矩阵；

63、s4；优化问题；

64、将目标函数和系统模型纳入一个优化问题：

65、minuj(u)

66、限制条件包括系统动态模型和输入的约束：

67、x(t+k+1|t)＝f(x(t＝k|t),u(t＝k|t))

68、xmin≤x(t＝k|t)≤xmac

69、umin≤u(t+k|t)≤umac

70、其中，u是控制输入序列，f是系统动态模型，xmin，umin，xmac，umac是状态和输入。

71、优选的，一种智慧电站无人值守监控系统涉及权利要求1-6中任意一种智慧电站无人值守监控方法，其特征在于，所述一种智慧电站无人值守监控系统，根据一种智慧电站无人值守监控方法设计得到，分为传感器模块、通信模块、监控中心模块、数据分析与分析模块、智能决策模块、安全与隐私模块、能源管理模块和用户界面模块。

72、优选的，所述一种智慧电站无人值守监控系统为针对小水电站设计制造的智能化屏，所述智能化屏配合智能调速器、折向器、励磁、刹车和主阀的控制；

73、所述智能化屏的主要特点是简单、方便、集成度高，具有励磁、保护、手自动准同期、水机控制、负荷调节、电参数测量、温度测量、水位监测显示、开度显示及电参数显示功能；

74、所述智能化屏主要用于额定电压400v、点击容量800kw及以下的水轮发电机组。

75、优选的，所述传感器模块包括环境传感器和图像传感器；

76、所述环境传感器包括包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器，监测环境条件；

77、所述图像传感器包括摄像头、红外相机，实时监测设备和场景；

78、所述传感器模块在智慧电站中通过感知环境和设备参数，将感知到的物理量转换为电信号，进行放大、数字化处理，并输出至电站监控系统；

79、通过转换技术、信号处理、数字化处理的步骤，最终实现对电站各项参数的实时监测和数据采集。

80、优选的，所述监控中心模块实时数据处理，接收、处理和分析传感器采集的实时数据；

81、所述监控中心模块远程操控，提供远程操作界面，允许操作员实时监控和操控系统；

82、所述监控中心模块告警和异常处理，在监测到异常和安全问题时生成警报，并提供相应的应对措施。

83、与现有技术相比，本发明的优点在于：

84、(1)智能决策与优化：引入智能算法和数据分析技术，实现实时决策和优化。这包括对历史数据的深度学习、实时数据处理和模型预测等，使系统能够更精准地做出决策，并优化电站的运行策略，提高发电效率。

85、相对于传统的基于规则和手动干预的方法，能够更灵活地适应不同的运行条件和环境变化，最大化电站的性能。

86、(2)实时监控与远程操作：利用先进的通信技术和实时监控模块，实现对电站设备的高频率、实时的监测。引入远程操控模块，操作员可以远程调整电站参数，改变运行策略。

87、相对于传统周期性的巡检和手动操作，实时监控和远程操作提供了更快速的响应能力，有助于快速解决问题，减少停机时间。

88、(3)数据分析与预测维护：利用数据挖掘和机器学习技术，对设备状态进行实时监测和预测。实现对潜在故障的早期诊断，提前采取维护措施，减少设备损坏风险。

89、相较于传统的定期维护，能够降低维护成本，延长设备寿命，提高电站的可靠性和稳定性。

90、(4)灵活的能源管理：引入先进的能源管理模块，对电站的能源利用进行智能化的优化。这包括对电池状态的实时监测、能效优化策略的实施等。

91、相较于传统的能源管理方法，能够更灵活地适应电力市场的变化，提高电站在不同条件下的能源利用效率。

92、(5)全面的图像识别与处理：引入图像识别和处理模块，实现对电站设备和环境的全面监测。通过视觉传感器，识别和处理图像数据，提取关键信息，帮助发现问题和异常。

93、相较于传统的仅基于传感器数据的监控方法，能够提供更全面、直观的信息，对问题的诊断更具深度