日函魁曜蠲 丽 高新技术 基于ＤＣＳ的电厂自动化设计与实现 杨广东 （徐州华美坑口环保热电有限公司，江苏徐州２２１１４１） 摘要：自动化改造是电厂技术升级与安全生产保障的关键，也是近年来社会与经济发展趋势带来的必然。电厂的自动 化改造由来已久，并形成了基本的思路与规范。但是，从传统的继电器自动化体系向ＰＬＣ自动化体系再到当ＴＤＣＳ自 动化体系经过了漫长的发展时间。ＤＣＳ作为一种集散处理计算机，能够对电厂的生产与运营提供更为可靠的监管与控制 ，系统，为后续的电厂自动化的整体建设提供理论基础与可靠的实现方案。本文以电厂自动化建设为研究对象，对基于 ＤＣＳ系统的自动化设计与具体的实现过程进行分析与讨论，并结合当下的发展趋势对可能形成的技术优化进行探讨。希 望通过本文的研究能够为今后的相关体系建设与实现提供必要的理论基础与实践指导。 关键词：ＤＣＳ；电厂；自动化；设计；实现 中图分类号：ＴＭ６２１ 文献标识码：Ａ 一、引言 电厂生产环境恶劣，工艺复杂， 如果操作不当很容易形成生产事故。而 随着科技的进步，自动化生产以及运营 技术受到了广泛的青睐。在这样的背景 下，电厂纷纷进行一体化与自动化改 造，而其中ＤＣＳ作为一种先进的手段而被 广泛使用。ＤＣＳ系统作为集散处理器计算 机模式能够对具体的运营控制实现多级 管理，并随着网络体系的建立而形成网 络化管理体系，保障电厂体系的合理化 运营。本文以电厂为研究对象，以ＤＣＳ为 构建手段，对电厂自动化建设过程中的 ＤＣＳ系统设计与实现提供必要的理论基 础与实践指导。在具体的研究过程中主 要对电厂自动化的根本目标进行总结， 来为后续的实际建设提供必要的目标基 础，也为实现过程中的途径提供了必要 的基础；并为后续的实际自动化设计进 行分析，按照模块分析的方式对其功能 进行规划，同时总结在具体构建以及实 现的过程中可能存在的注意要点。希望 通过本文的研究能够为今后的相关体系 建设以及电厂自动化的具体构建步骤来 提供必要的理论基础与实践指导。 二、电厂自动化设计目标 电厂自动化设计是其后续改造的 必然，也是其实现自动化生产与安全运 营的必要条件。在这样的背景下，我们 有理由对电厂自动化设计的目标来进行 分析，进而使得后续基于目标实现的设 计更为严谨，也更为具有方向性。从其 根本目标而言主要可以分为如下几个方 面： 第一，监控目标。电厂自动化设 计的基础是对于各个生产环节以及设备 运营状态的掌握，只有在掌握的基础上 才能够做到对于各个环节的综合控制。 因此，控制目标的实现是电厂自动化的 根本目标，也是后续自动化建设体系中 的必然。就电厂自动化建设的实践我们 发现，电厂监控的自动化主要通过两种 方式来进行实现。一方面是通过数据化 建设将各项设备的运行指标进行数据化 建设，并通过数据化对其进行表征。另 方面，是采用视频系统对具体的运作 状态进行表征。二者相互协同，相互互 补，形成完整的监控体系。 第二，控制目标。控制目标是电厂 自动化设计的根本也是要完成的根本任 务。通过对不同设备的远程控制来达到 对电厂整体控制的效果。在具体的控制 层面则可以分为两个部分，一方面是对 下级机的控制，通过人机互动界面对相 关参数进行设定，而不同的工序环节涉 及到不同的下级机，只有完成对下级机 的通讯控制才能够完成从控制终端到设 备终端的转化。另一方面是对终端设备 的控制，利用二级机内的集成程序对相 关的参数设备控制来实现自动化管理体 系。具体则可以根据设备原理与设定参 数为主。 第三，统计目标。在实现了对电厂 的实时数据监控与设备控制的基础上， 我们还应该对电厂的运营数据进行统计 与分析。通过对统计数据的调用与具体 分析能够掌握电厂的运行参数以及运行 效率，为后续的电厂技术改造以及运营 管理提供必要的基础与决策依据。 三、基于ＤＣＳ电厂自动化设计方案 为了达到上述目的，电厂自动化设 计方案采用基于ＤＣＳ的设计思路来对其进 行构建。其具体构建为为模块分类的设 计原则并制定必要的技术流程，在具体 的设计过程中可以分为如下两个层面： 第一，通讯构建。通讯体系的构 建是自动化设计体系能够顺利运行的根 本，也是整体设计有效性的基础保障。 在具体设计的过程中我们需要保障便捷 性、安全性以及有效性等三个方面。在 便捷性的保障层面需要各个固定ＩＰ连接 过程中采用无损与０延迟传输，即数据 搜集与非处理环节之间的数据同步率达 到最高；同时为了增加整体系统的调用 一范围，在该系统设计与实现过程中可以 匹配一定数量的移动终端，便于设备现 场检修过程中的数据支持；在安全性方 面则主要是对数据传输过程中的安全性 进行保障。一方面数据传输采用固定线 路，非联网的传输方式，及保障了数据 安全与可靠，同时也防止数据外泄与交 换过程中的不遵从现象而产生的危害； 另一方面在数据传输的过程中可以基于 协同协议的方式建立独特的密码体系， 对数据进行有效的加密，在不影响传输 效率的同时提高数据的安全性；在数据 的有效性方面：我们应该避免单ＤＣＳ控制 多个生产节点现象的产生，在具体的设 计环节采用网状结构来实现备用管理， 此种模式能够有效的防止由于单一设备 的故障而导致大范围的停产与生产安全 隐患。 第二，模块构建。模块构建是指在 具体的功能目的下通过不同的模块来加 以实现的设计方法。此种设计方法与原 则能够较好的支持特定功能的实现，并 便于软件的整体编辑。在具体的模块设 计过程中根据电厂自动化设计体系的要 求与目的主要可以分为如下几个方面： （１）数据采集模块：通过不同类型的传 感器以及视频采集系统获得电厂内各个 设备运行的基本数据，并采用集中传输 的模式向各级处理器汇总。（２）数据 处理模块：对于可以直接调取的数据则 存档等待上级机调用，对于需要处理的 数据则采用下级机中预制的函数来进行 相关的数据处理与计算，供上级机的直 接调用；（３）可视化人机模块：在该 模块的设计过程中主要以便捷性与可操 作性为主要的设计依据。建立完善的模 拟电厂或者３Ｄ电厂模型，并将各个设备 的运转情况以工序图的方式进行表征。 该模块的此种设计思路能够方便操作人 员对于相关数据的监控与管理。同时， 在可操作模块的规划过程中可以通过参 数按钮设置等方式来提供一键式控制范 一８一 中国新技术新产品 高新技术 Ｃ—ｈｉｎ—ａＮｅ—ｗＴｅ ｃｈｎ ｏｌｏｚｉ ｅｓ ａｎ ｄ Ｐ ｍｄｕｃｔｓ口匪 圈圈■■‘■ ■■ ■ ■ — ■■ 无人机输电线路巡检可见光拍摄方法研究 周辉 （国网四川省电力公司检修公司，四川成都６１００４１） 摘要：本文主要从计算机视觉技术及人工操作两方面阐述了可见光下无人机电力巡检拍摄方法。其中计算机视觉技术 采用ｃ ｍ—ｓｈｉｌｔ算法并去除复杂光照影响，人工方法提出一种伪像距概念，通过伪像距来获取无人机与输电线路的距离信 息。 关键词：无人机电力巡检；可见光；Ｃａｍ—ｓ￣ｆｉ；伪相距 中图分类号：ＴＭ７５５ 文献标识码：Ａ 杂的背景及各种光照下找出目标物，这 近年来，无人机在输电线路巡检中 首先在分析数字图像预处理方法的基础 是图像处理的的难点。此部分研究内容 得到了逐步应用，并在２０１５年得到了大 上，采用色彩空间的转换、图像灰度 是找出目标物和背景特征之间的不同，规模推广，在一定程度上弥补了传统人 化、对比度增强和图像去噪等方式对绝 然后进行背景剔除，找到目标物，而对 １引言 子等）进行跟踪定位，实现自动导航。 工巡检的不足，特别是在环境复杂地区 缘子图像进行预处理；然后在ＨＳＶ色彩 于光照的影响，不同光照条件下，背景 和对输电线路本体精细化巡检中显示出 空间提取Ｈ分量，并作出其直方图；最后 和目标物将出现不同的特征，研究光照 来不可比拟的优势。而在无人机巡检过 在Ｃａｍ—ｓｈｉｆｔ算法的基础上，使用颜色特 影响的目的是找出在不同光照条件下，程中，获得高质量的拍摄效果一直是线 征和角点特征相融合的方式，改进均值 路运维人员努力的方向。 目标物的特征会不会做太大的改变，这 漂移的反向投影图，使用均值漂移的思 样才能有效的分割出目标物。 在对绝缘子及输电线路识别过程 本文主要从技术和人工两个方面研 想预测绝缘子在视频序列下一帧图像中 究多在可见光下多旋翼无人机电力巡检 的位置，将全局搜索问题转化为局部搜 中，克服环境光照及复杂背景影响的方 索问题，提高处理的速度和跟踪的实时 法有很多，主要可分为颜色恒常性方法 拍摄技术。 ２计算机视觉技术在电力巡检无人 性。 和提取光照不变量方法两大类。 机中的研究 ２．２克服复杂光照影响 （１）颜色常恒温方法基于人类视觉 为提高跟踪准确性，需研究复杂光 系统（Ｈｕｍａｎ ｖｉｓｕａｌ ｓｙｓｔｅｍ，ＨＶＳ）的颜 ２．１目标跟踪技术 该技术即在无人机电力巡检中采用 照对目标跟踪的影响。对目标绝缘子和 色恒常性而来。基于这一思维理论，人 视频跟踪技术对特定的电力目标（绝缘 输电线的识别必须要经过的一步是从复 们提出了许多不同的颜色恒常性算法， 式，进一步提高电厂自动化建设水平； 数据传输延迟与隐患，在具体的工程中 获取较高的施工质量。同时，根据电厂 （４）分级控制模块：在电厂的控制体系 应该通过适当的手段予以避免。的实际情况尽量避免第三方外包工程的 第二，电气施工质量问题。任何 参与，或者在外包的过程中采用材料统 中，我们对各个设备应该采用分级控制 的理念来进行设计。下级机负责对相关 施工均需要从各个方面保障其质量，才 具体的开关、继电、电流等设备的具体 控制；中级机负责对单个设备的整体调 节；上级机负责对电厂整体生产与运行 工序的控制。在分级管理的思想下，构 建整体的自动化管控体系。 四、自动化设计实现分析及其技术 要点 上文对电厂自动化体系的设计进行 采买的方式来保障物资的质量，为后 能够在后续的应用过程中更为合规。在 续的自动化管理体系提供必要的保障。 电厂自动化体系建设的过程中，电气施 结语 工质量是必不可少的环节。其中需要注 电厂自动化建设是现阶段电厂技术 意如下几点：首先，电气设备的供电需 改造的必然，也是保障生产与安全运营 要进行保障，电子元件尤其是基于计算 的基础。本文以ＤＣＳ为核心技术，讨论了 机的电子元件对于电压较为敏感，在其 其在具体的电厂自动化建设过程中的意 电气供电支持体系的施工过程中应该加 义与要求，并对具体的目的实现模块以 装稳压器；其次，在自动化构建体系过 及实现过程中的注意事项进行了讨论， 一了系统的分析，探讨了包括通讯体系以 程中，包括计算机、通讯通道等在内的 在实际的实现过程中我们还需要对具体 试。以避免由于后续维修而产生的施工 旨在为后续的电厂自动化设计以及施工 参考文献 及功能体系的具体设计目的与原则，而 硬件设施的质量标准应该通过严格的测 提供必要的理论基础与实践指导。 的实现过程加以注意，来保障电厂自动 损耗；最后，电气施工的布线体系应该 ［１】温泉．基于ＤＣＳ的数据采集接口及实 化整体的有效性。在具体的实现技术要 合理并科学。在实际的施工过程中电厂 时数据库研究与应用［Ｄ】．北京化工大学， 点方面则可以从如下几个方面来加以注 自动化建设体系需要的电气配套多种多 ２００９． 意： 样，布线的合理决定了后续设备维护与 【２】张颢．基于ＤＣＳ的菏泽电厂生产运行 第一，构建模式的选择问题。在电 检修的便捷度，此方面内容在设计的过 管理系统的设计与实现『Ｄ１．吉林大学， 厂自动化体系设计与构建的过程中有多 程中应该有所涉及。 ２０１１． 种模式，其中基于ＤＣＳ的构建模式是当下 第三，物资质量问题。要做到工程 【３】杨波．基于ＤＣＳ系统的数据压缩与数 较为先进的模式之一，其采用分散集中 质量的保障，我们需要从物资质量方面 据解压缩的算法设计与应用『Ｄ１．东华大 处理器对相关数据进行分级处理，能够 下手。电厂在电气设备进场的过程中应 学，２００９． 有效的提高运算速率，并降低上级机的 该严格检验流程、明确检验标准、评价 ［４】杨耀峰．基于ＤＣＳ的焦化冷鼓控制系 负荷。同样，此种模式也会带来一定的 检验结果。通过一系列质量保障体系来 统设计 ］．太原科技大学，２０１３． 中国新技术新产品 一９一
