智慧水电企业建设与管理

【企业简介】

国家能源集团国电大渡河流域水电开发有限公司（以下简称“大渡河公司”）于2000年成立，是国家能源集团二级子公司，主要承担四川境内大渡河流域、西藏境内帕隆藏布流域水电开发，目前拥有水电资源约3000万千瓦，已发电投产约1200万千瓦，资产规模约1000亿，基层单位22家，职工人数近2000人，电站主要分布在四川境内约600公里的大渡河沿岸。

【案例内容】

一、构建智慧水电企业架构

大渡河公司在建设智慧企业的过程中，坚持系统工程思维和理论引领实践，以保障智慧企业建设过程中各模块目标的统一性。2014年开始逐步形成以智慧水电架构为核心的智慧企业发展理论体系，并提出了 “三化”、“三自”、“三层”和“三脑”，构成了智慧水电企业架构的内核。

“三化”，代表信息化、工业化和管理现代化的融合，是大渡河公司体系规划的理念，使大渡河公司在“社会组织系统”层面，将工业系统、企业组织、流程体系、人等要素有机组合而不断变革。

“三自”，代表自动预判、自主决策和自我演进，是大渡河公司建设智慧企业的目标，将整体人工智能分为企业风险识别自动化、企业决策管理智能化和企业纠偏升级自主化三个层面。

“三层”，代表感知、分析和洞察，是对水电业务进行智慧能力提升的三个维度，指导智慧水电企业架构的业务落地。

“三脑”，代表单元脑、专业脑和决策脑，既是大渡河公司智慧企业的组织形态，也是智慧水电企业架构的落地形式。智慧水电企业架构如图1所示。

图1 智慧水电企业架构

智慧水电企业架构是融合信息技术、工业技术和管理技术的智慧水电能力体系。通过“感知”、“分析”、“洞察”重塑每个业务板块的智慧能力（其中，单元脑更偏重技术手段、专业脑更偏重管理能力、决策脑更偏重风险管控能力），形成了完整的体系设计、工程建设、系统应用和管理变革。

二、单元脑以人机协同为核心

单元脑是面向电力生产单元的智慧化建设，是电力生产的实体。通过全面感知自然系统（气象、水循环系统、河道、湖泊、山体等）和人工系统（水电厂房、机电设备、泄洪闸门、船闸、鱼道等）的运行态势，应用先进的技术手段，以信息数字化、通信网络化、集成标准化、运营一体化、业务互动化为特征，大渡河公司形成了智慧工程、智慧电厂、智慧调度、智慧检修于一体的智慧水电生产业务能力。

1.实现工程全生命管控

智慧工程以“全生命周期管理、全方位风险预判、全要素智能调控”为目标，将信息技术与水电工程管理深度融合，通过打造围绕工程管理的大数据中心和覆盖工全过程、全要素的管控平台，实现以数据驱动的自动感知、自动预判、自主决策的工程管理模式。为此，大渡河公司构建了“一中心、二平台、三板块”，如图2所示。

图2 智慧工程架构

一中心（工程管控数据中心）是以工程建设全生命周期为主题的大数据中心，负责工程现场自动感知的海量数据存储、分析、查询和共享，实现统一的数据汇集区和数据获取区。同时，工程管控数据中心实现了与现有系统深度融合，实现了数据统一利用、应用系统统一维护。

二平台分别为工程管控平台和决策指挥平台。工程管控平台对工程的“五要素”（安全、质量、进度、投资、环保）进行管控，平台从三大业务板块各智能单元中将集成相关数据，结合分析计算模型、管控体系及知识库，进行风险预警及智能辅助决策（分级KPI管控、分析预测、分级预警、决策支持、绩效计算、数据统计），支持工程相关方对安全、质量、进度、投资、环保等信息的查询，并实现了PC端、移动端、大屏端等跨平台、多终端的应用方式。决策指挥平台是智慧工程的指挥中枢，能对重大工程节点、重大技术问题和重要事件进行集中会商决策，实现实时监控、自动分析、自动预警、互动决策。

三板块包括移民板块、枢纽板块和送出板块。移民板块旨在解决工程征地移民的方案与实施情况跟踪的问题，达到审定的移民安置方案可视化的目标，实现动态的更新、统计、查询与报告。枢纽板块能够自动感知大坝、厂房、机电等工程建设实时信息，实现“五要素”的智能、精细、精准管控，包含了智能前期管理、智能大坝工程、智能厂房泄洪、智能公共工程、智能机电工程等专业应用。送出板块实现了对水电站送出工程相关的过渡期工程、直流工程、送端配套工程、受端配套工程所涉及的水保、环评、用地预审、节能评估、选址意见、国土、林业等前期手续进度跟踪，以及施工工程进度跟踪。

2.打造云端电厂新模式

智慧电厂是以“设备智能巡检、故障精准排查、系统协同联动”为目标，以自动控制为基础，以数据管理为核心，整合运行管理历史经验和人工智慧，引导管理系统自主管理、自我演进，谋求设备控制更加自主、生产管理更加智能、风险决策更加科学的全新电力生产组织形态与管理模式。为此，大渡河公司按照电站运行与管理的业务模板梳理，将智慧电厂的建设架构分为业务层、应用层、数据层和设备层四个层次，如图3所示。

图3 智慧电厂架构

智慧电厂设备层是电厂的运行实体，设备层包括：1）智能机房，以上位机和远端中心控室为核心的运行工作环境；2）通信传输联通三层三区，按地点覆盖水电站、电厂办公楼、营地、集控中心和公司成都本部的大网络传输环境；3）工业物联，采用物联网技术，充分应用IED、PLC、FPGA、RFID、无人机、无人车、无人船、智能机器人和智能安全工器具等，实现运行状态的全面感知、数据的实时采集上送、控制指令的逻辑性设计和快速自动化响应等目的。

智慧电厂数据层是智慧电厂的数据支撑，数据按照运行场景需七个方面：1）GIS+BIM厂房数据，用于可视化管理、巡回方案制订、作业单位定位和操作实施监控等场景；2）设备运行状态监控实时数据，用于7*24小时运行监控、运行操作、消缺、应急指挥等场景；3）电力生产数据，用于自动提交生产日报/月报/季报/年报，以及运行管理智能分析，支撑优化运行操作流程以及技术改造等场景；4）操作手续数据，用于审计作业安全和规范等场景；5）运行分析数据，用于制定更合理的运行管理方案；6）运行设备健康评价，用于制定更合理的运行管理方案，在发电运行过程中，更合理的分配运行负荷和调度运行设备，以及制定更合适的巡回和消缺方案；7）调度方案和检修计划，用于制定更合理的运行管理方案，在发电运行过程中，更合理的分配运行负荷和调度运行设备。

智慧电厂应用层是一系列电站的应用系统。除了作为生产运行基础的电气一次系统和电气二次系统外，大渡河公司还建设了业务集成联动系统来提高运行管理的自动化水平，建设了电站智能运行驾驶舱来提高智慧运行管理水平。

智慧电厂业务层，是智慧电厂单元脑的最终业务形态，构建无人化电站，实现“云端电厂”的智能化运行管理。

3.同步感知状态检修

智慧检修是以“同步监控、动态分析、智能诊断”为目标，聚焦机组大数据挖掘，努力实现机组风险预警预判、健康评价、智能决策，促使检修管理手段由计划性检修、事后检修向状态检修、改进型检修演进，实现水电设备检修工作由以计划检修为主向以状态检修为主的管理方式转变。为此，大渡河公司构建了一中心和三平台，如图4所示。

图4 智慧检修架构

智慧检修数据中心，负责水电站设备全生命周期海量数据集中处理、存储、分析和交换，实现数据到知识的转化。

设备监测平台解决设备是否需要修的问题。平台完成设备监测数据的汇集，实现了监测装置数据的实时接入、数据加工、数据服务及状态监测。

评价诊断平台解决设备何时需要修的问题。平台通过对设备的状态的实时评价，可掌握设备的当前运行状况，从而对运行良好的设备适当延长检修周期，减少人力和物力的浪费，避免设备的过度维修。同时，提供大数据可视化分析工具和算法模型诊断中心，诊断中心包含成熟算法模型、各厂家专业模型以及通过分析工具产生的模型，用户根据诊断模型，对设备进行诊断，最终给出相应的缺陷原因及处理措施。

检修管理平台解决设备如何修的问题。平台实现了对检修过程的管理，通过对历次检修相关工作记录的分析，对检修工作中的人、物、时间三个关键要素形成量化标准，从而自动形成检修方案。

4.基于模型精准调控

智慧调度是以“实时感知、精准预测、智能调控”为目标，将气象、水情、防洪、发电、市场等融为一体，全面收集、分析网负荷、水情雨情、设备工况等海量数据，以数据分析挖掘为基础的流域水电调度控制模式。为此，大渡河公司打造了基于“经济运行多维决策模型”的精准调控模式，如图5所示。

图5 智慧调度架构

数据感知预测中心覆盖了水情气象预报、设备状态感知和电力市场分析，通过实时感知、收集、挖掘和预测水情、气象、设备、市场等海量数据，形成了调度指挥智慧化的“数据仓库”。

调度决策指挥中心能够充分利用精准预测的各生产要素数据，通过经济运行多维决策模型自动计算、自动匹配，快速生成最优调度决策方案，自动滚动识别调度过程中的偏差和风险，实现决策方案的迭代优化，形成了智慧调度的“中枢大脑”。

经济运行多维决策模型主要以中长期、短期优化调度和实时经济运行校核为主要模型，实现流域气象与水情耦合、预报与调控耦合的双耦合模式，使调度决策向实质“多维化”迈进。多业主、多库联合优化调度技术研究是中长期优化调度模型的典型代表，以统筹发电与水库综合利用关系，充分发挥流域梯级水电潜力，减少弃水，最大限度地利用流域梯级水电站水能及水资源，适应电力市场改革的要求，共同面对市场竞争，提高梯级水电站群联合运行效益。

智能调控应用中心是数据驱动的智能协同中心，需实现调度方案自动生成、负荷自动分配和闸门自动调度，形成了智慧调度人机交互的“智能管家”。

三、专业脑以数据驱动为基础

专业脑是面向专业化管理的智慧化建设。根据水电运营与管理链条，从资源集约化管控与业务协同的角度出发，构建和提升企业生产与经营、资源配置、内控与综合服务的能力。

——生产与经营：对流域电厂进行集中的专业化监控和电力经营，包括库坝监测中心、环保监测中心、安全管控中心和市场营销中心。

——资源配置：对企业人财物的资源集约化管理，包括人力资源中心、财务共享中心、物资与计划合同中心。

——内控管理：对企业进行全面内控，包括法律与风险管控中心、审计管控中心、纪检监督中心和党群管理中心。

——企业服务：对企业整体提供公共的综合服务，包括办公服务中心、后勤服务中心和科研与IT服务中心。

1.实现精准要素管控

库坝监测中心，是以“状态全面感知、安全风险预判、分层递进响应”为目标，以海量的库坝的监测点为基础，实现库坝安全信息集成集中、远程采集、评价分析、数字巡检，能够实现由分散型单站库坝管理向梯级电站群集中管控升级。其架构如图6所示。

图6 库坝监测中心架构

环保监测中心，是以“全程监控、科学预判、专业管控”为目标，以生产现场的环境的监测点为基础，建立生态环境空间信息库和预测预警模型，在环保（水保）状态实时监测的基础上，实现由计划性检查向定向专题调查转变。其架构如图7所示。

图7 环保监测中心架构

安全管控中心，以“对象智能化监控、风险自动化评估、资源集中化调度”为目标，通过智能设备，全面感知电力生产单元的安全状态，通过建立全面的安全风险管控体系，实现安全日常的实时监控、安全异常的提前预判、安全事件的及时响应以及安全管控能力的迭代提升。其架构如图8所示。

图8 安全管控中心架构

市场营销中心，以“科学经营、综合拓展”为目标，通过建立营销大数据辅助决策，提升传统电力营销的能力；同过多种方式开拓营销场景，打破传统营销模式，实现市场营销的转型升级。其架构如图9所示。

图9 市场营销中心架构

2.集中调度优化资源配置

人力资源管理中心，以“服务员工、优化结构、升级组织”为目标，实现人力资源的统筹管理，通过分析模型、化人员结构、提升人员价值，始终满足在新环境下不断变动的人力资源需求。其架构如图10所示。

图10 人力资源管理中心架构

财务共享中心，以“业财融合、智能管控、灵活共享”为目标，实现财务资源的有效整合、提升效率，同时强化管控，防控风险，提升财务管理在企业中的价值地位。其架构如图11所示。

图11 财务共享中心架构

物资与计划合同中心，以“集中管控、数据驱动、风险预警、科学决策”为目标，通过构建“物资与计划合同”的大数据中心，将深度关联的物资管理、采购管理、计划与合同管理业务统一起来，打造“物”和“资”两个层面的协同管理。其架构如图12所示。

图12 物资与计划合同中心架构

3.多维监督保障内控管理

法律与风险管控中心，以“全面监控、分级管控、协同响应”为目标，以风险管理体系为基础，基于内控/绩效的制度保障，在全企业构建风险管控的组织文化，通过对全企业范围内的风险进行实时监控，实现风险分级预警与管控，同时归口综合法律服务，专业防范法律风险。其架构如图13所示。

图13 法律与风险管控中心架构

审计管控中心，以“管理集中、覆盖全面、分工合作、反应灵敏”为目标，基于一体化审计平台和审计大数据中心，实现审计工作与被审计业务的互联互通，提升审计工作的自动化水平和审计结果的有效性。其架构如图14所示。

图14 审计管控中心架构

纪检监督中心，以“泛在监督、智能评估”为目标，在IT环境的支撑下，构建一站式的线上执纪平台，实现在全企业范围内对所有纪检监督风险点的实时监督，并对纪检监督工作实现专业化、智能化的支持，不仅最大化防止违纪违规行为发生、确保法规章制度在企业的贯彻落实，还能让员工主动参与纪检监督过程，维护职工权利和企业利益。其架构如图15所示。

图15 纪检监督中心架构

党群管理中心，以“模块化管理、动态化管控、自动化考评”为目标，基于一体化的党建平台，将分散化的基层党建工作集成起来，“管党员、管组织、管决策”，提高基层党建工作的质量和实效。其架构如图16所示。

图16 党群管理中心架构

4.打造统一服务

办公服务中心，实现对文档/公文、会议、电子印章、外事活动、以及审批与流程的集中管理，提升办公效率。其架构如图17所示。

图17 办公服务中心架构

后勤服务中心，实现对企业楼宇、物业、车辆、安保/安防、接待服务等集中管理，提升员工幸福感。其架构如图18所示。

图18 后勤服务中心架构

科研与IT服务中心，统筹企业课题研究、对企业专项技术与核心技术集中管理、统一申报奖项，同时对信息化项目、信息资产、知识资产集中管控，提供全生命周期的IT管控与运维服务，提升企业科技能力。其架构如图19所示。

图19 科研与IT服务中心架构

四、决策脑以风险管控为目标

大渡河公司构建了决策指挥中枢，从决策模型和决策脑系统两个层面，提升了战略与规划、综合经营与管控、重大风险监控、应急指挥与决策四个方面的能力。

战略规划与规划：在充分感知水电行业发展趋势、地区经济发展、电力市场交易、企业运营状况和集团发展战的基础上，逐步构建了战略态势分析的能力，支撑企业战略的制定。大渡河公司短、中、长期计划，向上承接战略规划；向下基于综合经营情况分析，实现计划的迭代优化。

综合经营与管控：对全企业的综合经营情况进行监控，通过决策脑的建设，能实现经营数据的综合展示、实时监控、向下挖掘，随时从宏观和微观角度掌握企业的经营状态。同时，决策脑系统实现了对重大事件、重要流程（如“三重一大”流程）的可视化管控。

重大风险监控：建立了全面风险的分级管控体系，对企业的最高等级的重大风险实时监控。

应急指挥与决策：基于决策脑系统实现了企业级的应急指挥，具有远程、实时、互动的应急指挥能力，能够在企业级范围决策会商、调度资源。

图20 决策脑系统

五、新一轮基础设施建设加强技术支撑

在实现智慧水电企业架构的过程中，大渡河公司始终坚持充分吸收和应用新兴技术，以新一轮基础设施来为智慧水电统一提供技术支撑，架构如图21所示。

图21 智慧水电企业架构的技术支撑

大渡河公司把云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能（简称“云大物移智”）作为企业新一代基础设施。

通过业务量化，进行数字化改造。通过信息系统实现业务流程的数字化、通过控制系统实现生产过程的数字化、通过数字工程/3D厂等手段实现物理对象的数字化，最后通过爬虫、传感等实现社会环境和自然环境的数字化。

通过集成集中，推进信息化建设。在布局数据传输网络的基础上，构建集成集中的云数据中心，为“以数据为中心”的信息化建设提供统一服务的能力。

通过统一平台，实施模块化赋能。建立统一的人工智能平台，以业务场景需求为导向，研究智能算法，实现模块化的场景赋能。。

通过智能协同，实现智能化运用。通过单元脑、专业脑、决策脑建设，实现整体规划、系统整合、数据集中、集成运行。

大渡河公司智慧水电企业架构的建设成果，最终以人机交互模式呈现，体现为数据驱动的管理大屏、移动终端、VR/AR虚拟空间、数字化门户等。