云计算技术在火电机组振动管理专家系统平台的应用

引言

云计算技术是一种专门处理海量数据的新技术,其具有虚拟化、动态可扩展、灵活性高、可靠性好、性价比高等特点,可以有效解决专家系统平台数据集成和应用中面临的海量数据集成、功能整合和数据存储、管理、检索以及面向第三方的应用扩展等难题。随着工业互联网建设的不断深入,云计算技术在电力行业也得到了越来越多的应用,其相关的研究和产品开发发展迅速。

本文以云计算技术在xx发电有限责任公司机组振动管理专家系统平台(简称"专家系统平台")集成的应用为案例,围绕数据集成、数据存储管理和分布式计算平台建立等难点,针对多机组、大容量系统云平台开发的实际问题,对关键技术进行了分析和研究,最后给出了基于云计算技术的振动管理专家系统平台的设计方案与实现方法。

1云计算技术

云计算技术提供的服务类型分为三类,即基础服务层(1nfrastructureasaservice,1aas)、平台服务层(platformasaservice,paas)和软件服务层(softmareasaservice,saas)。

1aas基础服务层主要通过网络向用户提供虚拟化的计算机、存储设备和网络等物理设施,用户可以在自己提供的基础设施上进行操作系统等软件的部署和应用。

paas平台服务层为用户提供了软件开发平台和测试环境,在计算机集群的基础上,开展云计算应用的开发与测试工作。

saas软件服务层为用户提供了满足特殊需求的软件,用户不需要配置、部署软件系统的硬件环境,只需要获得软件的授权即可使用。

2振动管理专家系统平台

专家系统平台监测对象包括汽轮发电机组、汽泵给水泵组、引风机组、送风机组、一次风机组和空冷岛风机组等旋转设备的相关工况参数。专家系统平台由数据采集层、数据集成接口层和数据中心层三部分构成,用以实现数据采集、数据传输、数据接收、数据存储、数据发布和数据对外接口等功能,其结构示意图如图1所示。

数据采集层(wataDollect):负责采集不同物理位置的数据监测设备的监测数据,不同监测对象的数据采样标准和精度要求不尽相同。

数据集成接口层(wata1nterface):针对数据采集层的数据制定统一的接口标准,通过硬件设备将数据集成至接口层,形成统一标准的数据后发送到数据中心层。

数据中心层(wataDenter):负责数据集中存储、集中发布和集中应用。提供对外标准的数据接口,以确保系统的开放性:提供二次开发平台,以确保系统功能的扩展性:提供统一的对外交互窗口、统一的用户安全认证机制等服务。

3基于云计算的火电机组振动数据集成

专家系统平台在数据集成方面面临着较大的技术难度。首先是设备众多,其次是需要处理的数据量大,第三是计算量大。为解决以上问题,本系统将云计算技术应用在振动数据集成、存储和应用方面。

3.l数据的整合与集成

云计算技术能够将不同的设备和服务协同在一起,通过特有的虚拟化技术,从不同架构、不同平台、不同接口的设备和服务中抽象出统一架构、统一平台和统一接口的虚拟应用资源和服务。

3.2海量数据存储管理

云计算虚拟技术能够将不同的数据库归一到统一的数据库接口,采用分布式冗余存储策略实时映像和备份,保证数据的完整性和可靠性。针对毫秒级的振动数据,云计算分布式压缩算法能够高效地压缩振动数据,使其对存储空间的占有率达到最小。

3.3数据应用分析

专家系统平台涉及两个层面的数据应用,一方面是对机组数据的监测和分析:另一方面是对数据的高级应用计算、智能趋势预测、历史数据统计、典型特征数据提取、监督报表生成等等。云计算技术采用分布式计算方法,通过任务分解中枢,将计算任务分解为多个计算单元后分配给相应的计算节点执行计算,并列执行,提高计算效率。

4基于PaaS的云平台的设计

Paas是云计算提供的一种服务类型,为专家系统平台应用提供服务器平台和开发环境。基于Paas的火电机组振动管理专家系统云平台总体架构如图2所示。

4.1数据存储中心

数据存储中心具备分布式数据存储的能力,数据采集层提供数据通信规约和接口软件,采集机组数据,并根据数据存储策略以分布式存储方式将数据存储在数据存储层,同时以数据仓库、数据集市等公共数据服务方式向数据应用中心提供数据服务。

以xx发电有限责任公司为例,TN8000振动监测系统作为数据采集层设备,负责获取振动数据,通过接口软件将数据写入生产Ⅱ区的专家系统数据集成中心的数据库,数据库集中存储全厂10台机组主辅机的振动数据和DCs数据。Ⅱ区数据库集成的数据经过处理后通过安全隔离网闸和软件接口存储到Ⅲ区的数据仓库中,再通过数据集市对外响应数据服务请求,并提供后续数据服务。

4.2数据应用中心

数据应用中心具有分散数据并行计算能力。应用中心提供统一标准的应用开发环境、数据组态工具、移动开发环境、数据分析环境和应用管理平台,并以桌面应用和移动端应用方式发布数据应用。Paas平台的数据应用服务为系统应用的二次开发提供了开放、统一、便利的开发环境,实现了应用软件的一体化设计、模块化开发和轻量化部署,经过整合的服务器资源和数据资源大大简化了开发步骤,提高了开发效率。

4.3云平台部署

在xx发电有限责任公司实施的专家系统平台项目中,云平台的数据存储中心与数据应用中心分别部署在生产Ⅱ区和Ⅲ区。其中振动数据采集设备和DCs数据采集软件部署在生产Ⅱ区,数据存储中心部署在生产Ⅱ区,数据仓库/集市、公共数据服务、应用中心运行环境、管理平台、公共服务组件部署在生产Ⅲ区。数据应用中心层集中对外提供数据应用服务,通过防火墙接入电厂生产办公网络,响应客户端用户的数据请求,并与第三方应用系统发生数据的横向交互。

5结语

云计算技术具有很强的适应性、扩展性和可靠性,可适用于电力行业等工业生产数据应用领域,具有强大的资源整合能力和海量数据处理能力,将会成为工业现场数据集成应用的主要技术手段。云平台的架构设计、服务构建和实施部署必须结合项目实际情况综合考虑,制定符合现实情况的实施方案,务必要在项目设计初期对数据接口、数据存储和数据计算等方面做统一规划和整体设计,以确保整体平台设计得科学合理。

云计算技术在火电机组振动管理专家系统平台的应用只是云计算技术在电力行业专业监测领域的一次尝试,随着工业互联网建设的不断深入,云计算技术将在智慧电厂和智能电网建设中发挥更大、更突出的作用。