某火力发电站企业“新旧”信息孤岛解决措施和思路

所谓信息孤岛,指的是一个个内容相对独立，类型却不相同的数字资源系统。由于各系统相互封闭、无法进行正常的信息交流,犹如一个个分散、独立的岛屿，如图1所示。信息孤岛的问题,实质上就是数字资源的问题，信息孤岛的存在直接导致各个系统的物理信息隔绝。除了效率低下，还导致无法从整体上实现有用信息挖掘，不利于进行决策支持，如：同一信息的多次重复导致了资源环境的严重污染,降低了有用信息的浓度,给日后信息垃圾的清理和信息的获取带来了意想不到的麻烦。部分重要信息丢失会把后继的诊断及决策带到错误的方向。信息关联度低,部分信息链接不到,易导致重要信息漏检。基于此，了解数字化电站建设过程中信息孤岛现状并提出相应解决方案是非常重要的。

图1信息孤岛现象示意图

结合数字化电站发展历程，提出“新、旧”信息孤岛两个概念，信息“旧孤岛”指的是2006年以前火电厂信息化建设过程中存在的孤岛问题。信息“新孤岛”指的是2007年起，因全寿期概念提出而存在的信息孤岛问题。

一

旧信息孤岛现象

由于过去电力信息化建设缺乏整体规划，多采用自由开发模式，这导致了各个系统间无法实现有效地信息共享，从而使系统间相互独立，协同工作能力差。在当时，电厂信息管理系统主要由MIS（厂级管理信息系统）和DCS（分散控制系统）组成。

MIS以管理信息为目的，数据通信负荷一般具有不可测性和突发性的特点，对安全可靠性要求不高。DCS主要针对生产过程数据，生产过程信息和通信负荷均具有相对连续稳定的特点，对安全可靠性要求较高。倘若MIS突发大量数据请求，便无法保证生产过程信息传输有效，从而形成“信息孤岛”。本文把因此种原因形成的孤岛问题称为旧信息孤岛。

旧信息孤岛在技术上带来的不良影响较为严重，可以分为以下几个方面：

1)数据的一致性无法保证。MIS中生产过程信息实时性差、可靠性低，无法准确记录动态数据过程；DCS封闭性强，无法实现负荷分配。DCS不允许频繁的模型修改和数据调试，历史数据库局限性较大，而MIS需要根据实际情况对数据进行频繁调试。二者数据直接对接会存在数据特性不同的矛盾，从而引起数据交流混乱。

2)每个电厂均存在多个DCS系统，不同DCS系统含有数据相互孤立，测出的数据难以共享，从而很难实现信息的连接。

3)由于DCS和MIS间信息交换难，从而运行数据难以及时反馈给管理层，而管理层的指导意见也很难及时的反馈给运行层人员。导致运行层和管理层之间形成一面信息“阻隔墙”，造成信息交流困难。

4)信息实时性难以得到统一，且同一信息需要重复输入，增加了工作量的同时增加了人为输入误差导致数据失真的问题。

二

旧信息孤岛解决措施

要整合资源，要联系信息孤岛，特别是DCS和MIS之间的孤岛，就需要建立一个中间数据的过渡系统，此系统需建立信息孤岛之间的通信标准。基于此，人们开发了SIS系统，即厂级信息监控系统。

火电厂厂级监控信息系统是集过程实时监测、优化控制及生产过程管理为一体的厂级自动化信息系统。该系统通过对火电厂生产过程的实时监测和分析,实现对全厂生产过程的优化控制和负荷经济分配,在整个电厂范围内充分发挥主辅机设备的潜力,达到整个电厂生产系统运行在最佳工况的目的;同时该系统提供全厂完整的生产过程历史/实时数据信息, 可作为电力集团公司信息网络化的可靠生产信息资源, 使集团公司管理人员能够实时掌握各发电企业生产信息及辅助决策信息, 充分利用和共享信息资源, 提高决策科学性。

引入SIS可解决“数据不完整”问题，即DCS和MIS之间分别设置交换标准，三者特性及关系如表1所示：

表1：火电厂SIS、MIS、DCS特性及关系列表

通过与二者的分别交换达到良好的过渡。SIS系统还具备以下特点：

1)SIS系统内置的实时数据库可直接与DCS通过接口进行对接；SIS内历史数据库可长时间保存数据，并与MIS系统通过专用接口进行连接。

2)SIS系统处理生产过程的数据，其数据流远大于MIS。

3)SIS更侧重于数据分析，无MIS中“管理流程”概念。SIS涵盖历史数据库，且每执行一次任务都需要大量的历史数据。

上文指出，2006后各发电集团通过建立厂级信息监控系统，使火电厂MIS与DCS系统之间，不同DCS系统之间的旧信息孤岛问题得以解决。但是在实际应用过程中，信息间交换又出现了新问题，并延续至今，本文把建立SIS后信息交换过程产生的数据孤岛问题称为“新信息孤岛”问题。

三

全寿期概念

关于数字化电站全寿期的概念，目前缺少一个统一的定义。本文在对数字化电站进行研究的时候，认为其全寿期的概念应该指的是数字化电站从无到有再到无的一个全过程，具体来说，如图2所示。即从电站的设计、制造、采购、安装、建设、调试、试验再到运行、监测、检修、维护直至最终被拆除的全过程。

四

基于全寿期的孤岛问题及成因

新信息孤岛在运行和管理上带来诸多不良影响，具体表现为以下几个方面：

1)对于电厂基建而言，不同参与单位之间存在信息孤岛。即电厂与设计院之间存在孤岛，具体表现为设计院设计的数字化电站服务器并未移交给电厂，导致电厂能用到的数据很少，无法对运行期的运行和维修起实质性的指导作用。电厂与设备/零件厂商之间也存在孤岛，制造厂的设计图纸难以与电厂的施工图进行无缝对接，一般需要电厂根据设计图纸绘制施工图纸，加大了工作量的同时会因为人为因素产生设计和施工间的偏差。电厂与电网间（维修）存在孤岛，具体表现为即使判断出最佳维修时期，受到电网调峰限制，也不能随意停机检修，导致错过很多最佳维修时期，使得维修决策难以智能化。

图2数字化电站全寿期概念示意图

2)近年来，由于大量优化软件的开发和引入，导致一些优化软件功能上存在重合区，由相近系统返回的优化数据会造成信息混乱的问题，从而形成有效信息传递不到位的孤岛问题。比如神华ERP中内置财务管理模块，神华BFS++中也含有财务管理模块，二者在未整合前存在信息重合问题。

3)随着DCS的发展，SIS部分功能已经逐步被引入到DCS之中，二者之间既没有明确的划分，也没有明确的规范，二则之间功能模块存在孤岛问题。同时，SIS内部责任制不明导致SIS传输的部分有效信息得不到有效利用，从而形成孤岛问题。

4)随着全寿期管理概念的提出，电厂设备寿命管理也显得越来越重要，可是当前的SIS系统中无法实现寿命管理功能。探究其原因，恰好在于部分设备/部件基础信息遗失，而遗失的根本原因在于现有编码存在漏洞。

5)数字化移交过程存在信息孤岛问题。本文将数字化移交过程数据移交分为“明数据流”和“暗数据流”。“明数据流”指可视度较高，并且与电厂运行直接相关的数据信息流动如三维图纸结构及设备基本运行参数等。“暗数据流”指与电厂运行间接相关，且易被忽略的数据信息流动如设备具体部件相关信息，设备材料相关信息等。移交过程中，明数据流基本可实现完全移交，可是暗数据流因为易被忽略而经常存在仅有部分信息有效移交的问题。

6)国外软件引进后，涉及到产权和涉密的问题，国内企业缺乏专业人员对国外软件进行消化吸收，导致软件在使用过程中难以发挥应有作用。如国华集团引入西门子公司的Profi软件，可减少再热汽温滞后变化问题及控制滞后问题，但是每次机组调峰或是维修之后，都需要支付高昂费用以对软件进行重新整定。电厂维修后的更换信息，亦无法更改原三维数据模型，形成前后数据不统一的问题。

五

新信息孤岛解决措施

针对上文提出的六个新信息孤岛，本节内容提出相应解决措施。

针对第一个新孤岛：

1)电厂在设计期就应做好基于全寿期的数字化电站建设规划，在规划中应明确电厂与设计院进行移交时涉及全部内容，建议与设计院达成协议，将数字化电站服务器一并移交给电站，设计院数据进行表单化移交。同时，基建期数据要及时保存，做到正式运行期也能实现数据共享。

2)建立信息规范，编码规范，编码要求编到部件级，由设计和制造单位提供至部件级的编码系统和三维数字化移交，并做好知识产权的保护工作。建议新开发编码技术，使编码可实现设备的动态数据存储，如可用ISO15926编码。

3)在移交设计图纸时建议提出移交的明确规范，即基于施工的设计图纸，避免二次重复进行设计施工图纸。

针对第二个新孤岛：

对功能相近的软件/系统进行整合，如BFS++系统和ERP系统及物资供应链系统SCM进行整合，既保留了BFS++系统中工单管理的高效，又保留ERP系统财务核算信息与预算管理信息高度集成，还解决了物流网无法实现从BFS++内自动导入物资需求的问题。集成后较好地连接了生产、物资、财务三方，实现了“统一集中管理、统一组织实施，集中运行管理模式”。其结构图如图3所示：

图3生产-物资-财务连接结构图

针对第三个新孤岛至第五个新孤岛：

明确划分SIS与DCS功能模块，对于经济性调节实现SIS中关键参数的闭环控制，特别是大机组参与调峰时，有必要在宽负荷范围内实现闭环控制。逐步完善SIS寿命管理功能，并有针对性的找出所有所需数据，并根据所需数据完善编码部件级化工作。

针对第六个新孤岛：

在引入新软件/系统前，建议派专业人员进行基础学习，对软件有了综合认识后，再决定是否引入。引入后组建相应进行专题学习，确保不会出现软件无法调控，前后数据衔接不上的问题。

六

“新旧”信息孤岛现象分析及讨论

结合前文，现总结“新旧”信息孤岛联系与异同。旧信息孤岛问题较为突出，信息间传输障碍大，造成后果较为严重。新信息孤岛较旧孤岛问题较轻，多为解决旧孤岛问题时不曾关注的细节。此外，新信息孤岛还出现了数据冗杂，数据重复覆盖的问题。

“新旧”信息孤岛成因之一均有电力信息化建设缺乏整体规划。可见，在解决旧信息孤岛问题时，数字化建设的规划问题没有得到重视，现在再去解决新孤岛问题时应提起重视，不然还会因同一原因在数字化后继发展过程中出现信息孤岛问题。“新旧”信息孤岛均有数据断层的问题和数据不完整问题，解决旧孤岛问题时旨在解决厂内运行期数据不完整和数据连接断层的问题；新孤岛由于时间跨度大，数据断层问题则出现在不同时期交接过程。旧孤岛数据不完整更多偏向运行经济性问题，新孤岛数据不完整更多偏向设备寿命管理的问题上。“新旧”信息孤岛均存在DCS边界划分不明确的问题，旧孤岛是DCS和MIS直接对接产生，导致边界划分不明确，从而巨大数据交换问题；新孤岛是DCS逐步取代SIS中部分功能模块，导致出现了SIS与DCS边界划分不清的问题。由此可见，想要建设数字化电站，就必须明确MIS、SIS和DCS之间的边界规范。

总结新旧孤岛共性及特性，列出对比分析表，如表2所示：

表2：新旧信息孤岛共性/特性分析表

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