【文字实录】四川华能太平驿水电 唐振宇：偏远山区引水式水电站基于数据驱动的大坝智慧管理——2023年发电企业数字化转型研讨会（智慧水电）

主持人：

    大家也知道智慧电站还有重要的一块就是大坝的智慧管理，大坝在建设中是水电的一个枢纽，也是我们核心的设备，关于智慧大坝的管理和建设，大家还处于探索阶段，从我的认知来看，还没有成熟的经验。
    今天很荣幸请到四川华能太平驿水水电有限责任公司副总经理唐振宇，唐总跟我们分享“偏远山区引水式水电站基于数据驱动的大坝智慧管理”。
    
唐振宇：

    各位领导，各位专家，大家下午好！我先简单介绍一下我们公司，太平公司是华能管理的三级基层企业，我们管理一座水电站就是太平水电站，太平水电站是1991开工建设，是国家八五重点工程，1994年投产的，是一个老厂，装机28万，这是我们公司的基本情况。
    我今天汇报的题目是“偏远山区引水式电站基于数据驱动的大坝智慧管理”。近年来我国自然灾害频发，四川2008年开始出现很多地震、泥石流、洪流等很多自然灾害，以太平电站为例，太平电站是闽江上游映汶段，“5.12”后经历了2013年“7.10”2019年“8.20”特别大的灾害，造成我们人员的失联，经过“8.20”后我们组建了自己的团队开展大坝的研究，用科技手段进行创新。去年我们申报全国企业联合会的管理创新课题，获得第28届全国企业管理现代化创新成果二等奖，这是这个成果的基本情况。
    我汇报分为三部分，一是实施背景。
    自然灾害多发区域水电站实现防灾减灾的必然要求。目前中小水电站，刚刚听了很多专家讲了很多管理创新的东西，包括科技创新的东西。实际上大电站，或者说是大坝电站管理模式不一样，对于偏远山区水电站，特别是地质灾害高发区域管理难度很大，所以我们之前我们人员还要长期驻守在现场，这种情况下一旦发生灾害就会给企业带来严重的损失。我们来看看我们“8.20”灾害的图片，这是2019年“8.20”灾害情况，就在这个部位发生特大泥石流，这个特别有代表性。可能大家对泥石流灾害形成过程，这种案例大家可能没有了解，是什么情况呢？2019年8月20日凌晨一点多的时候，这个彻底关发生第一次泥石流灾害，当时大概30万方泥石流进入河道，在我们大坝下游形成了一个堰塞湖，大约过了半个小时之后，发生了第二次泥石流灾害，实际上第一次灾害并没有对我们造成太大损失，因为堰塞湖水位很低。第二次灾害的时候，泥石流进入堰塞湖形成了类似海啸一样的灾难，当时海啸相当于大浪，是超过大坝坝面，导致坝上两个人被冲走了，而且我们看4号泄洪闸，当时这个门从下游冲到库区70米。
    再来看一个照片，这是我们大坝上T型梁，就这个梁就把它冲翻了。这是国道213的公路桥，从右岸冲到左岸项目侧，所以说灾害给我们带来很大的损失。从“8.20”后我们就在研究如何就中小型电站进行灾害管理。现在国家在提倡数字化转型，国有企业包括华能也在做数字化转型，就是依托科技创新进行管理上的创新。
    二、主要做法。
    成立一个专业的团队，当然并且是公司领导重视加上我们专业，我们太平公司有一个特点，建得早，人员老化，很多员工50多岁，这种情况下老同志有经验，但是我们年轻同志比较少，年轻同志有新的理念，新的技术，新的思维。所以我们组建的时候，就组建了老代新的团队，依托经验和最新的科技做这项创新工作。二是依托实训基地做人才培养，太平公司建了一个华能集团集的实训基地，主要是水电运行管理的实训基地，我们依托先天的优势，依托实训基地开展人才培养。三是师带徒，老师傅带徒弟，把青年员工发掘出来参与其中。四是激励机制，我们在科技创新、管理创新这块都有激励机制，有管理办法，有单项奖，鼓励我们员工参与到管理创新当中去。所以这几年我们有一些小的成果，有科技攻关和五销活动的奖励。
    二是加强远视数据收集，掌握第一手资料。基于无人机及遥感卫星的大坝周边气候、地质数据收集。为了准确掌握大坝下游经常发生泥石流灾害的冲沟数据，公司利用无人机对冲沟内的堆积无聊、重构两侧山体情况进行航拍，获取泥石流灾害数据、气候分区图等，获取以准实时遥测降雨产品、由中国气象局国家气象信息中心研发的东亚区域大气驱动场再分析数据集，以及地面站的日降水数据，特别是已实施治理工程措施的小流域治理前后的资料。那个图就是大坝上下游，现在来看还有好几十万方的泥石流。
    基于监控机组运行数据收集，我们大坝到厂房距离较远，一般采用线路通讯将大坝水位信息传送到电站控制中心，而在发生泥石流灾害时，大坝与控制中心的通讯极有可能终端，控制中心操作人员无法实时掌握大坝水位信息，数据很重要，我们收集大坝水位基准运行参数，包括压力钢管压力、水轮机出力、尾水水位等，这些数据可以通过远控通道向厂房输送参数。
    通过监控系统提取整理了不同机组、不同负荷段、不同大坝水位、不同调压井水位、不同尾水位等近1年的几十万条数据形成神经网络资料。基于高分辨率摄象头的水位数据收集，这个很简单，现在电视都是高精度的，通过一个图像识别就可以获得水位数据，并将数据进行人工标注，得到基于机器学习水位识别的数据，，掌握关键算法，自主开展数据处理，大坝周围孕灾地区数据处理，，大坝水位与厂房运行参数处理，主要是在神经网络学习上，公司团队通过对各种神经网络学习的研究，采用前项传播算法、梯度下降学习方法进行学习，最终得到大坝水位与厂房运行参数的数据模型，在计算大坝水位时，只需要输入相应的几个参数，就可以算术大坝水位，完全不依赖于大坝水位传感器做到这一点。
    大坝工业电视摄象头数据处理，基于图像识别得到水位数据，作为企业的参考，这个比较简单。泥石流预警算法实施泥石流提前预警，通过泥石流流域内的部署雨量站、泥位监测站、泥石流地声监测站、视频监测站、雷达监测等专业监测设备，形成泥石流全过程监测网络，再由监控中心和现场站点采用分布式架构搭建系统监测预警平台，监控中心实现对各现场站点的管理、数据库存储、监测数据的分析、预警模型的管理和发布等功能。
    这是我们一个小的实用新型专利，动态纠偏算法，调节成功率，它是防止大坝蔓坝最后一个防线，高、低水位两个节点直接进入控制单元，，深度学习算法辅助闸门控制，通过数据自主采集处理，算法自主开发的大坝水位图像识别算法、大坝水位厂房运行参数神经网络模型等，实现对大坝闸门的辅助调节，闸门控制、水位调节过程中，运行人员不仅可以通过传统水位传感器掌握水位数据，还可以通过水位图像识别、大坝水位、厂房运行参数神经网络模型得到水位数据综合判断，提高可靠性和安全性。
    基于北斗通讯的柴油发电机远方控制，前面老师讲了基于北斗的一些应用，我们通过采购设备实现了所有电源终端情况下，柴油发电机不能自动启动，我们电源是四套电源，可以通过远程北斗远程启动电源，电源对大坝非常重要。2008年“5.12”时太平大坝也是电源终端，闸门不能全部提起来，当时国家能源局大坝中心专家到现场提出第一方案是炸掉大坝，第二方案就是用空军运送的柴油发电机将我们的门提起来，所以最终采用第二套方案。所以说电源重要性非常重要，对于我们这种大坝而言。
    这也是比较常见的技术，基于人脸识别的智能门禁管理系统，实现大坝的无人化管理，智能门禁通过人脸识别、指纹识别等实现对大坝的安全管理，，建立大坝数据智能管理中心，全面接入智能控制系统，依托工业电视检控系统、智能门禁系统等，在大坝现场建立大坝数据智能管理中心，将大坝上下游水情数据、水位数据、各设备运行参数接入，通过算法实现大坝和远方控制中心失联时可以自动接管大坝管理，尤其是灾害时，通过无人控制闸门的自动启动将我们闸门有序提起，避免大坝蔓坝、溃坝的风险。
    项目的实施效果，以前设备检修次数比较多，以前统计了一下，年平均大概11次，包括闸门发卡8次，从项目实施之后，近几都没有发生检修的情况，也没有造成弃水等不良影响。第二职工认同感和幸福感得到了提升，二十大报告也提到人们对美好生活的需求，我们太平电站也是这样，之前我们人在现场，距离城市比较远，长期在现场暴露在高风险区域，现在我们大坝没有人了，全部没有人，撤人了。以前在现场巡检，现在在天气好的时候去现场巡检一次就够了。如果天气状况不好，我们可以通过工业电视巡检都没问题。人才队伍增强，管理创新方面，有一些青年员工都得到了很好的锻炼。大坝抗灾能力明显增强，我们通过24小时对地质灾害的监测，通过APP可以将预警信息推送到我们手机，能够实现一些信息共享，一旦发生灾害的时候可以多方联动，保障人们生命财产安全。
    践行社会责任，企业形象持续提升。在我们管理创新实施之后，国家大坝中心，地方政府多次到我们现场进行调研，给予了太平电站大坝智慧管理高度的认可。
    总的来说，我们项目比较小，也是我们自主开展的创新课题，主要是针对偏远、多自然灾害、中小、引水式条件下，希望能给我们同类水电站，我们四川水电很多，中小水电引水式也很多，希望能给大家提供一个参考。
    我的汇报就到这里，不当之处请大家批评指正，谢谢大家！

 

 

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