共探智慧水电技术与实践星环科技亮相2023发电企业数字化转型研讨会

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为加速实现“双碳”目标,3月9日,在华北电力大学的指导下,华北电力大学技术转移转化中心、四川省电力企业协会、中关村华电能源电力产业联盟等单位主办了“2023年发电企业数字化转型研讨会——智慧水电”,聚焦水电运行、设备管理、库坝管理、水电安全、水风光互补等方向,共同探讨我国水电站建设过程中的智慧化应用案例。星环科技受邀参加研讨会,电力行业解决方案专家分享了星环科技基于国产基础软件的水电数据底座方案与实践。

在包括水电在内的能源领域 “端”主要是指各种各样的设备传感器,“端”作为数据的生产者,其特点是数量众多(万级)、实时无峰谷的产生大量监测数据。发电的数据底座建设,也是围绕着设备数据进行的。设备侧及边缘侧:依赖边缘端能力实现设备数据的采集及控制;数据层:可以利用星环科技的实时数仓实现数据内容的实时在线分析;应用侧:通过构建业务智能决策大脑,通过数据底座,为不同的业务决策提供实时数据感知及指令下达。最终实现业务运营情况的实时在线监控,业务策略执行的实时支撑,业务操作指令的实时传递,最终为企业数字化转型建设提供强有力的数据支撑。

目前发电行业的数字化转型应用场景正处于集中探索期,大部分的数字化场景都发生在管理信息大区(Ⅲ区),即把安全生产大区(Ⅰ区)的大量的“端”数据同步到Ⅲ区,在Ⅲ区建设好大规模的存储空间、高效的算力、易用的开发接口,为数字化场景应用提供数据底座支撑。

在做数字化应用场景探索中,过去由于数据实效性差、同步频率以天为单位,无法支撑实时场景的数据需求,导致分析分析场景以日报表为主,很难形成真正的数字化生态。因此目前制约水电甚至发电数字化出成效的关键因素就是数据实时性,如果能做到Ⅲ区数据与Ⅰ区的“端”数据更新基本上无延迟,很多Ⅰ区不方便开展的大规模、复杂分析就可以在Ⅲ区做了,比如做实时复杂故障预警、实时决策、实时设备诊断等各类业务。因此我们在Ⅲ区要建立实时计算能力。

一是入库性能,随着端的数量规模不断扩大,数据接入需求也会增长,每秒钟会产生百万级别,甚至千万级别实时数据,所以要采取新的分布式技术,把海量的实时数据高效同步到数据底座里;二是需要大量存储空间;三是高效算力,即席查询、即使分析的业务诉求。此外能源企业多为国家重点战略企业,还要求具有国产化平台建设能力。

基于以上行业痛点和需求,星环科技凭借自身在大数据、人工智能等领域多年来积累的技术优势和实践经验,能够为水电行业打造基于国产基础软件的新一代数据底座,实现海量数据603138)实时接入及应用。

在方案中,所有时序数据通过实时接口统一接入星环科技分布式时序数据库Transwarp Timelyre,关系型数据接入关系型分析引擎Transwarp Inceptor关系库,非结构化数据接入对象存储平台。然后对时序数据、关系数据进行主题建模和维度建模,将建模结果直接写星环科技分布式分析型数据库入ArgoDB中,形成DWD和DWS层。并在ArogDB中,面向应用分析,构建数据指标宽表、应用主题数据等数据集市层。

这里有几个很关键的联合分析技术,一个是“序关分析”,举个例子,我们在做故障预警算法开发的过程中,需要提取故障特征,通过历史设备台账数据(一般存在关系型数据库),把所有设备的故障开始时间、故障结束时间,故障类型等拿出来,关联时序数据库找到设备故障时刻的测点值,这些值要提取出来,作为样本进行AI模型训练。

另外一个是流上机器学习与流批一体,按照上面的例子,训练完模型后,需要部署在实时计算引擎上,与离线库中的档案数据表等,构建实时故障预警模型,对同步到Ⅲ区的实时数据进行分析预警,一旦设备故障,能马上识别出来。

① 分布式时序数据库TimeLyre支持实时、批量等多种数据写入方式。实时写入具备多并发、每秒千万级数据点插入的性能,可以保证数据检索的实效性,满足水电实时数仓的海量实时同步性能要求。

②相较于Hadoop体系的Hive等分析库,TimeLyre采用列式存储,内置多种索引结构,时序数据的检索将达到毫秒级的低延迟响应。在基于时间范围的检索与统计分析场景中,有着很快的巨大优势。相较于传统时序库、Hbase等,Timelyre使用分布式向量化计算引擎,可使用标准SQL进行海量时序数据的计算与分析,可以支撑起海量工业时序数据的聚合、关联分析,可以和分布式分析型数据库ArgoDB跨库关联,满足多种业务场景的查询与分析。彻底解决传统时序库+大数据平台的“双数据湖”存储时序数据的困境。

③TimeLyre拥有超高的数据压缩率。无损数据压缩支持多种数据类型、多种编码方式、多种压缩算法,数据压缩率可以达到10-50倍;同时星环科技可以提供有损数据压缩的解决方案,数据将在一定精度内存储,进一步提升了压缩率。超高的数据压缩率将有效解决海量存储空间的需求。

④统一服务层:提供各类数据查询、分析的统一SQL接口,为前端BI、实时大屏、填报系统、设备预警系统等提供数据服务。

按照“统一规划、统一设计、统一建设”原则开展适应电力能源需求的“云-雾-端”多级、多云协同云计算架构设计。形成电力能源企业计算云、存储云、网络云、安全云等多云架构体系。打造包含智慧运营中心、设备状态诊断中心、安全应急中心、气象资源中心、智慧营销中心与智慧电厂的核心智慧化平台,实现数字化业务管控、智慧化企业经营和生态化商业服务的完整生态,实现企业的数字化转型。工业大数据生态云平台实施分为平台构建、数据资产治理实施与基础门户建设三个部分。

其中IaaS层提供计算资源、存储资源、网络资源等基础设施服务;PaaS层由容器云、微服务治理、DevOps、敏捷开发平台、大数据平台、数据资产管理、统一应用门户等组成,为上层智慧企业应用提供基础能力平台的支撑,未来可进一步扩展人工智能平台、元宇宙、区块链、数字孪生等新技术应用平台;SaaS层应用提供数字化业务管理、智慧化企业运营管控、生态化商业服务等应用,并基于统一应用门户为用户提供交互服务。

是实时数仓在新能源方面的应用,跟水电比较像,比如区域监控中心一体化大数据应用,实现集团、分子公司、区域公司、各厂站之间的管理、监视、控制信息纵向贯通,实现三个系统之间数据横向集成,集成到整个大数据底座上去,支撑集控中心层运行监控、生产管理、经营管控等各类业务。

工业互联网平台也是业务管理决策的神经中枢与基础底座,以大数据和系统融合为基础,将各个部门海量信息资源进行整合共享,让高价值情报信息快速传递,深度融合5G、大数据、云计算、AI等各方面前沿技术,可以将信息、技术、设备等进行有机结合,担当起监测中心、治理中心、指挥中心、决策中心、展示中心五大职责,最终实现智能感知、智能处置、智能考评、智能改进的场景。

星环科技致力于打造企业级大数据基础软件,是大数据基础软件国产化的重要推动者之一,经过多年自主研。


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