新型电力系统下园区热电企业智能化关键技术研究与应用
国能（泉州）热电有限公司
一、项目案例基本信息
二、项目案例详细内容
1.目案例简介
在国家“四个革命、一个合作”能源安全新战略及构建新型电力系统目标指导下，国能（泉州）热电有限公司响应国家能源集团数字化转型规划，聚焦园区热电企业面临的数据孤岛整合难、复杂环境感知弱、安全风险预警难三大挑战，于2022年启动本项目，旨在打造“区域一流智慧热电厂示范企业”。
国产化全信创智慧管理平台技术研究及应用
全链路自主可控平台构建
基于华为全国产ARM架构超融合服务器集群，实现软件、硬件及操作系统全链路自主安全可控。通过超融合技术整合计算、网络、安全资源，形成“资源池化”管理，构建泉州公司管理大区的数字底座、云网底座、平台底座三大核心基础，避免硬件重复投资，统一物理环境。
数据融合与效能提升
平台支持多种通讯协议接入，创新性整合厂内安防、点巡检、培训等十余个已建子系统，并集成集团ERP两票系统、气象平台等数据接口。实现用户统一登录及跨系统数据资源共享，消除生产与经营信息孤岛。
驾驶舱可视化决策支持
开发安全环保、生产、营销、供热、燃料、经营等6个数据驾驶舱，集中展示核心生产与经营指标。改变传统人工报送数据模式，实现关键数据一屏可视，提升管理决策效率。
全流程安全闭环管理
通过数字化手段实现外委单位、外委项目、外包人员的全过程管控。自动关联资质审核、安健环协议签订、消防协议签订、岗前三级培训、门禁授权等流程，对证件到期等异常实时预警，确保安全资料“全托管”和入厂流程一次办结。
移动端高效协同应用
APP支持现场隐患及违章“随手拍”功能，实现“上报-整改-验收”闭环处理；同步开发手写电子签名，确保审核流程唯一性及规范性。
5G工业物联网智能火电技术研究
5G智能物联网平台建设
建成福建省首个5G专网全覆盖火电厂，开发支持多源异构数据宽协议接入、融合治理的5G智能物联网平台。实现5G+点巡检终端、5G+仓储、5G+输煤机器人等十余种创新应用。
核心装备与知识产权
仪器仪表：研发防堵粉尘浓度监测仪，采用自清洁结构和气流导向设计，监测稳定性提升至99.5%（学科分类460）。
智能终端：开发集成5G通信、UWB定位、AI识别的移动采集终端，支持30余种设备参数自动采集，数据采集效率较华为工业终端提升40%（专利号2024207499058，学科510）。
通信技术：提出5G电力调控业务安全通信方法，采用多层加密机制，通信时延<20ms（专利号2024104524851，学科510）。
系统平台：基于5G+AI及UWB融合定位技术开发一体化智慧点巡检系统，实现厘米级定位精度，系统响应<1秒（软著2025SR0485201，学科520）。
智能装备应用成效
巡检机器人采用改进SLAM算法，复杂环境下定位误差<5cm。
高风险作业监控系统通过多模态感知技术，安全隐患识别准确率>95%。
安全培训创新应用技术研究
生成式AI培训体系
将生成式模型应用于企业培训，动态生成选择题、填空题、主观题等多元试题库，大幅降低人工成本。
VR沉浸式安全体验
深度应用VR技术模拟高仿真事故场景，实现员工多感官交互式培训，突破传统说教瓶颈；开发可复用VR模块，实现无纸化培训模式。
3.5G+AR智能运维协作
以AR眼镜为核心载体，支持现场人员实时调阅三维动态图纸；通过5G网络实现专家远程“第一视角”标注指导与协同会诊。
输煤栈桥燃料智能系统
机器人跨栈桥巡检技术
攻克60度极限坡度爬坡难题，实现机器人在不同栈桥间连续作业，覆盖全部输煤作业面。
多系统深度融合
集成巡检机器人、皮带撕裂识别、煤流量识别、安全帽识别等子系统，采用模块化设计，支持任务自动规划与智能决策。
AI视觉识别与预测维护
基于人工智能视觉识别算法，全天候精准监控人员行为（准确率>98%）。皮带跑偏通过图像数据量化检测与趋势预判；托辊故障通过声谱分析定位，实现主动告警。
物联网智慧仓储技术
5G+智能盘点机器人
融合5G工业物联网、视觉AI、射频识别技术，实现库存物资自动视频采集、特征学习及实时盘点，自动生成表单并与ERP台账比对，实现物资自动出库配送至领料人员，全自动盘点解决保管人力不足问题。
锅炉受热面数字孪生预警系统
蒸汽侧与设备侧监测
通过水动力计算实时监测低负荷下工质流量不均问题。
结合煤灰熔点、烟气温度预判结焦特性，基于动态许用壁温模型预警管材超温风险。
三维数字孪生体构建
集成锅炉蒸汽侧、设备侧5000+监测点数据，在三维空间映射形成数字孪生体。
3.智能预警与运维支持
分析管材超温频次、幅度，指导定向检修；预警氧化皮剥落风险；采用可视化组态技术降低模型开发门槛，加速故障预警模型部署。
2.主要创新点概述
创新点1：国产全信创智慧管理平台架构（核心支撑技术）
立项背景：传统能源系统存在硬件堆叠重复投资、数据孤岛等问题，难以满足新型电力系统下实时决策需求。
创新内容：
全自主可控底座
基于华为ARM超融合服务器构建“资源池化”数字底座（计算/网络/安全三资源池整合），实现软硬件100%国产化（专利支撑：CN1133268473B、CN113260813B）。
打通集团ERP两票系统、缺陷系统等10余个子系统接口，消除数据壁垒（应用证明：入厂审批-培训-门禁流程闭环，效率提升90%）。
智能决策引擎
集成DeepSeek大模型技术，开发6大驾驶舱（安全、生产、营销等），支持350+功能模块实时分析（论文支撑：《智慧电厂数据中台架构研究》）。
移动端实现隐患“随手拍”闭环处理及电子签名（效益证明：年节约纸质流程成本135.2万元）。
国内外对比：
创新点2：5G+多模态感知工业物联网系统（关键技术突破）
立项背景：火电复杂环境下通信时延高、定位精度低，制约设备状态实时感知。
创新内容：
5G-UWB/AI融合定位
提出多层加密通信协议（专利CN2024104524851），时延<20ms；
开发厘米级定位系统（软著2025SR0485201），响应<1秒（应用成效：高风险作业预警准确率95%）。
智能装备创新
防堵粉尘监测仪：自清洁气流设计，稳定性99.5%（专利CN2024207499058）；
输煤巡检机器人：攻克60°坡度爬坡（专利支撑：CN114229434B），替代10名人工；
AI视觉识别：人员行为监控准确率>98%（验收报告：福建省工信厅现场测试）。
国内外对比
创新点3：锅炉数字孪生无代码预警平台（垂直领域首创）
立项背景：锅炉氧化皮剥落等隐性风险难监测，传统方法依赖人工经验，滞后性强。创新内容：
多源数据三维融合
集成蒸汽侧/设备侧5000+监测点构建锅炉三维模型（专利支撑：CN113418176B）。
机理-数据双驱动预警
结合专家模型与深度学习，实时预警氧化皮剥落风险；
无代码组态平台：拖拽式建模降低开发门槛（应用证明：2023年应用于300MW+670MW机组）。
动态控制技术
管壁温变率控制±5℃/min（行业标准：DL/T2527-2022修订建议），避免超临界机组非停。
国内外对比：
创新性总结：
架构革新：国产超融合平台破解“数据孤岛”难题；
技术代差：5G-UWB/AI融合定位精度领先行业10倍；
垂直突破：锅炉数字孪生实现隐性风险主动防控
3.技术实现路径及方法
国产化全信创智慧管理平台
全链路自主可控底座
采用华为ARM架构超融合服务器集群，整合计算、网络、安全资源，实现硬件、软件、操作系统100%国产化（依赖华为TaiShan服务器、麒麟信安操作系统、人大金仓数据库）。
通过超融合技术构建“资源池化”管理，统一物理环境，避免硬件重复投资。
数据融合与治理
支持OPC、Modbus、MQTT等十余种通信协议接入，整合厂内安防、点巡检、培训等15个子系统数据。
开发统一身份认证与权限管理，打通集团ERP两票系统、气象平台等外部接口，消除生产与经营数据孤岛。
智能决策引擎
集成DeepSeek大模型技术，构建安全环保、生产、营销等6大驾驶舱，支持350+功能模块实时分析。
移动端部署“随手拍”隐患闭环处理功能，结合电子签名实现审批流程标准化。
5G工业物联网智能火电技术
5G智能物联网平台
建成福建省首个5G专网全覆盖火电厂，开发多源异构数据宽协议接入与融合治理平台。
部署5G+点巡检终端、5G+仓储、5G+输煤机器人等十余种应用场景。
核心装备与技术突破
防堵粉尘监测仪：自清洁气流导向设计，监测稳定性达99.5%（专利CN2024207499058）。
输煤巡检机器人：改进SLAM算法实现60°极限坡度爬坡，替代人工巡检（专利CN114229434B）。
5G融合定位技术：提出多层加密通信协议，定位精度达厘米级，响应时间<1秒（专利CN2024104524851）。
智能应用成效
高风险作业监控系统通过多模态感知技术，安全隐患识别准确率>95%。
AI视觉识别实现人员行为监控准确率>98%，皮带跑偏、托辊故障预测性维护。
安全培训创新应用
生成式AI培训体系
动态生成选择题、填空题、主观题库，降低人工出题成本80%。
结合考试结果分析，智能推荐薄弱知识点强化训练。
VR沉浸式安全体验
开发高仿真事故场景模块（如高处坠落、火灾），实现多感官交互式培训。
可复用VR模块支持无纸化培训，覆盖5000人次/年。
5G+AR远程协作
AR眼镜实时调阅三维动态图纸，专家通过5G网络实现“第一视角”标注指导。
故障诊断效率提升40%，减少现场人员滞留时间。
输煤栈桥燃料智能系统
机器人跨栈桥巡检
攻克60°极限坡度爬坡技术，实现不同栈桥间连续作业，覆盖全部输煤作业面。
集成粉尘浓度、皮带撕裂、煤流量识别等子系统，全天候监控设备状态。
多系统深度融合
采用模块化设计，支持任务自动规划与智能决策。
AI视觉识别算法实现人员行为监控（准确率>98%）、皮带跑偏量化检测与托辊故障声谱定位。
物联网智慧仓储技术
5G+智能盘点机器人
融合5G工业物联网、视觉AI、射频识别技术，实现库存物资自动视频采集与实时盘点。
自动生成表单并与ERP台账比对，物资拣选效率提升50%。
全自动出入库管理
电子显示大屏实时展示库存KPI（如库容比变化曲线），优化物资调度流程。
备品备件溯源管理，积累设备更换数据支持全寿命周期分析。
锅炉受热面数字孪生预警系统
三维数字孪生体构建
集成蒸汽侧（水动力计算）、设备侧（5000+监测点）数据，映射锅炉三维模型。
结合煤灰熔点、烟气温度预判结焦特性，动态预警管材超温风险。
智能预警与运维支持
基于机理-数据双驱动模型，实时分析管壁温变率（控制±5℃/min）。
无代码组态平台降低模型开发门槛，部署周期从3个月缩短至1周。
技术突破
全球首个实现锅炉氧化皮剥落实时预警，减少非停事故率100%（专利CN114880855B）。
动态控制技术避免超临界机组汽温偏差，提升锅炉效率0.5%。
4.应用情况及可推广前景简述
应用情况
核心成果落地
国能（泉州）热电有限公司：
智慧管理平台（2024年投运）：覆盖生产、经营、安全等6大驾驶舱，实现数据“一屏统管”，审批效率提升90%。
锅炉受热面数字孪生预警系统（2022-2023年投运）：实时监测#1（300MW）、#3（670MW）机组管壁温，预警氧化皮剥落风险，减少非停事故率100%。
5G+智能巡检系统（2023年投运）：部署输煤机器人、AI视觉识别，皮带跑偏检测准确率>98%，托辊故障定位精度达厘米级。
跨区域推广
福建省内：技术应用于3家火电厂，包括5G专网建设、智能仓储系统、VR安全培训等。
国家能源集团内部：推广至多家热电企业，输出智慧电厂建设标准，形成区域标杆效应。
行业辐射
跨领域应用：VR培训、生成式AI平台适配电力、化工、制造等行业；5G+UWB定位技术被纳入福建省工业互联网典型案例。
社会效益：单台670MW机组年减碳7300吨，无纸化办公降低能耗70%，获评“福建省数字化标杆企业”。
可推广前景
技术优势
全信创架构：华为ARM服务器+麒麟操作系统+人大金仓数据库，满足国产化替代需求，适配央企、国企数字化转型。
5G+AI融合：厘米级定位、智能预警等核心技术国际领先，获“绽放杯”5G应用一等奖。
垂直领域突破：锅炉数字孪生预警为全球首创，可直接复制至火电、核电等高温高压场景。
商业模式
模块化输出：智慧管理平台、智能仓储等子系统可单独部署，适配不同规模企业需求。
服务延伸：提供“硬件+软件+运维”一体化解决方案，支持能源企业从传统管理向智能化升级。
政策契合
响应国家“新型电力系统”“智能制造”战略，符合《“十四五”能源领域科技创新规划》中“工业互联网+安全生产”方向。
获工信部、福建省工信厅等权威机构认可，政策支持力度强。
经济与社会价值
降本增效：年节约成本超1400万元（泉州公司案例），设备运维效率提升30%以上。
安全环保：事故率下降40%，碳排放降低显著，助力“双碳”目标实现。
5.经济效益及社会效益情况
经济效益
社会效益
安全提升：事故率下降40%，UWB定位高危行为预警准确率>95%；
环保减排：单台670MW机组年减碳7300吨，无纸化办公降低能耗70%；
行业推动：输煤机器人60°爬坡技术；
获评福建省数字化标杆企业，建成省内首个5G智能火电厂。
6.项目案例获专利及奖励情况：
主要知识产权证明目录（不超过10项）
7.申报单位内部评审结论意见：
针对新型电力系统下园区热电企业面临的多源异构数据处理难、复杂场景定位识别难、运行风险精准预警难等挑战，项目团队从平台构建—智能巡检—风险预控三个方面协同攻关，开展了新型电力系统下传统火电智能化、智慧化管理系统关键技术研究。发明创新点包括（1）构建云边端融合的超算集群平台，形成支撑全息感知场的数据中枢与算力底座，实现多源异构数据的统一接入、高效处理与分布式协同计算；（2）研发基于UWB/AI融合定位的电力设备智能巡检系统，融合多源环境感知数据，引入深度学习模型与自适应校准机制，实现复杂工业场景下人员与设备的精准定位与状态识别；（3）应用数字孪生技术构建锅炉三维映射模型，融合专家机理与深度学习算法，依托张量拓扑诊断技术开发无代码预警平台，实现对锅炉氧化皮剥落等运行风险的实时精准监测、预警与故障溯源。
项目成果包括授权发明专利12件，其他知识产权33件，发表论文21篇，相关成果完成了示范验证及项目应用。一体化智慧点巡检系统已部署于各个设备场地、基于5G+智能物联网平台已在相关厂区投入使用，相关成果在行业内实现了良好的示范应用和产业化推广，取得了可观的经济效益。
情况属实，申请上报。
京公网安备 11011502004515号 
