电厂运行维护管理系统需求规格说明书v12.docx

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电厂运行维护管理系统需求规格说明书v12

技术文件

技术文件名称：

Sxxxx电厂运行维护管理系统

需求规格说明书

技术文件编号：

版本：

v1.2

共14页

（包括封面）

拟制任学良

审核

会签

标准化

批准

1.引言

1.1编写目的

为明确软件需求、安排项目规划与进度、组织软件开发与测试，撰写本文档。

编制本说明书的目的有：

●使读者学习电厂运行维护管理系统的概念和特点，了解电厂运行维护管理系统平台的意义。

●通过对电厂运行维护管理系统的需求分析和功能分解说明，使设计人员可以准确、迅速地完成电厂运行维护管理系统平台软件的设计工作。

●为测试人员了解电厂运行维护管理系统功能，制定相应的测试计划提供依据。

预期读者包括：

●参与电厂运行维护管理系统业务需求讨论的业务管理人员；

●电厂运行维护管理系统设计开发人员；

●电厂运行维护管理系统测试人员。

本文档供项目经理、设计人员、开发人员和测试人员参考。

1.2项目背景

该项目是由网络监控部主导开发的，初期主要用于节能业务线余热电厂运行维护管理业务的需要，后期可扩展应用至其它余热利用行业及硅铁节能业务。

我国的工业余热资源丰富，余热资源利用提升空间大。

工业余热资源约占其燃料总热量的17%-67%，其中可回收率达60%。

目前我国余热资源利用比例低，大型钢铁企业余热利用率约在30%-50%，其他企业则更低，未来余热资源利用提升空间大。

按照规划，到2015年，我国余热余压发电要实现新增装机2000万千瓦。

按每千瓦造价5000元计算，“十二五”期间余热余压发电将形成1000亿元市场。

余热电厂运行维护管理系统适用于全国工业领域炼钢、冶金、水泥等高耗能行业的余热电厂管理，市场前景非常广阔。

余热电厂运行维护管理系统，通过对电厂内各独立工作的DCS自动控制子系统进行综合管理，统一调度，这可以提高系统运行效率，有效降低企业使用成本，增强企业发展质量和效益，是实现企业生产过程中的资源节能和环境友好的系统工程。

1.3定义

1.4参考资料

2.任务概述

2.1任务目标

余热电厂运行维护管理系统是一个多元化的监测运营管理平台，其系统开发实现具有基本任务目标和扩展目标两阶段。

对于基本任务目标，首先是通过现代信息技术把企业现场的各系统、设备和装置等运行数据进行后台分布式采集，并在服务器上进行初步处理分析和存储，做到实时综合监控展示，为后期的大数据分析做准备。

其次在系统平台上建立起巡检工作流程，包括每天每次的巡检流程及巡检结果汇总，对电厂运营进行规范化精细化管理，提高电厂的信息化程度和运营效率，可以明显降低人力成本和提高企业设备运行安全。

在巡检系统中，对每次巡检过程中的设备故障问题进行汇总，建立起故障诊断专家系统，对故障现象和产生故障的原因进行分析和后台匹配，以期在巡检过程中及时准确地处理遇到的设备故障，提高巡检及维修效率。

再次是通过对系统设备运行参数的大数据进行横向纵向对比分析，建立系统数据分析模型，对设备状况、发电效率、节能空间等进行分析和预测。

系统运行数据模型的目标是通过对低温烟气、锅炉、汽机、水泵等环节的优化控制，提高设备运行效率，在提升总发电量的同时使电厂自用电比率降低，达到增加总体收益的目的。

除了以上现阶段的基本任务目标，还有近期的扩展目标。

其一是通过通信网络和软件技术建立起远程运行维护管理平台，在公司总部建立总运维中心，在各厂区建立分运维中心，实现资源统一配置和调度。

通过远程运行维护管理平台，一方面可以协调资源，互通有无，相互借鉴经验，提升运营效率；另一方面可以便于公司对各项目进行统一管理，加强掌控力度，实现公司最大收益。

其二是前端工厂的综合节能诊断和技术改造措施。

在对硅铁厂电炉工艺的学习和分析的同时，加装测量仪表等监测装置，在了解其工艺特点和能源消耗状况的基础上，进行节能诊断分析并出具诊断报告和技术改造建议方案，在具备条件时进行综合节能改造措施。

在进行节能改造后，不断进行节能优化分析和持续改进，并推广至相关高耗能行业。

根据项目计划，在本系统软件开发的第一阶段主要实现基本任务目标，工作的重点在于和第三方DCS系统的接口技术开发、数据平台的展示分析及报表功能和巡检工作流程界面开发等。

电厂运行维护管理系统要求实时性，稳定性要高，同时数据点比较多，存储密集大，数据量较多，还需要与其它系统进行对接，获取相关数据，接口比较复杂。

为了达到统一监测、分析和展示全厂各工艺环节的大数据和信息化需求，实现综合监测运营平台的目的，根据实际需要，我们的系统可划分为数据服务层、中间接口层和现场采集层三层系统结构。

图1系统结构概览

2.2开发原则

电厂运行维护管理系统的开发遵循下列基本原则：

（a）标准化：

系统设计应符合我国现行有效的法律法规的规定，以及国际标准、国家标准的相关技术，为系统的扩展、升级以及与其他系统的互联提供良好的基础；

（b）先进性：

系统在总体规划时，应选择先进和成熟的技术作为系统的技术架构，符合电厂运行维护管理系统发展的要求；

（c）可靠性：

系统应能在海量数据分析处理、多业务系统并存、多客户端并发访问的复杂状态下正常运行；

（d）开放性：

系统应提供标准化的接口，保证系统的开放性，同时符合产品通用、互换的要求；

（e）实用性：

系统应满足各类用户电厂运行维护管理工作的要求，使用便捷；

（f）安全性：

系统应该在采集、传输和存储、数据分析以及运营管理等方面保障数据的安全。

2.3用户特点

本系统软件的最终用户包括电厂的值班操作人员和业务管理人员，都需经过软件使用说明培训。

值班操作人员主要关心系统的实时监控和巡检功能，其教育水平可能参差不齐，但具有一定的技术专长，需要提供详细的使用说明书和操作规范。

业务管理人员主要关心系统的数据分析功能，更关注一些宏观业务指标，可能缺乏具体的专业技术，但熟悉运营业务，同样是重要的用户。

2.4条件与限制

本系统软件的开发需和电厂建设同步进行，开发调试时间要求比较紧。

在系统实现时还需要和第三方DCS系统进行数据互联通信，需要协调接口技术调试，具有一定的不可预估性。

另外，运营系统的巡检流程和数据分析功能是持续开发完善的过程，可能需要根据后期用户需求进行调整，并不是一成不变的。

3.需求规定

3.1功能描述

基于项目基本任务目标，电厂运行维护管理系统的主要功能有实时监控、故障管理、运行分析、报表统计、视频监控、系统管理、值班管理、巡检管理、绩效考核和成本管理。

3.1.1实时监控

实时监控主要是通过现代信息技术对电厂中各工艺环节的设备运行数据进行采集和存储，包括低温烟气、余热锅炉、汽轮机、发电机和水泵等主要设备的运行数据。

实时监控的数据来源可分为DCS系统和现场采集设备。

系统主要数据从DCS系统中获取，针对DCS系统中缺少的重要数据可加装现场采集设备单独采集获取。

监测数据可用表格和图形形式展现。

3.1.2故障管理

3.1.2.1设备故障告警

设备告警是对电厂各设备运行过程中的故障等进行声光告警提示，要求告警及时和准确。

可根据需要提供短信外呼功能，通知相关值班人员及时处理。

3.1.2.2设备故障管理

设备故障产生告警后，生成故障单，记录故障发生的时间，值班的班组，并可以依据需要生成派工单，并通知派工人员处理，处理完成后填写回执单，记录故障产生的原因，处理手段，及处理结果。

3.1.2.3派工管理

系统发生故障时，由运维人员填写派工单，派人去现场维修，当维修完成后，填写回执单，运维人员审核，故障消除经确认后，作为处理完结，完成闭环。

3.1.2.4故障诊断专家系统

在故障处理同时，系统后台对设备故障现象和故障产生原因及处理办法进行智能记录，建立专家诊断数据信息库。

在下次故障产生时，系统将根据历史故障记录和初步分析，给出故障可能的原因和解决办法，供巡检和维修人员参考。

3.1.3运行分析

运行分析主要是基于采集到的系统运行实时数据和历史数据经过内部计算，进行横向和纵向对比分析，建立系统模型，对设备状况、影响发电量的因素、发电效率、节能空间等进行分析和预测。

运行数据支持列表和曲线等多种形式展现。

3.1.3.1设备运行状况分析

（a）设备寿命预测

通过对锅炉、汽轮机重要部件关键参数的在线计算确定设备寿命损耗情况和老化状态，及时正确的制定检修维护计划，实现状态管理的目的。

（b）设备预警分析

依据设备运行过程中的参数，来预测设备将要产生的故障，以提前采取预防措施。

3.1.3.2发电运行指标分析

（a）发电量实际与预期对比

一年中每个月预测发电量与实际发电量的对比，可以包括预测中使用的参数计算及实际发电过程中的参数数据平均进行对比，以期获得可能影响发电量的参数。

支持列表和曲线等多种形式展现。

举例如下：

1月

2月

...

12月

合计

预计发电量

实际发电量

差值

（b）发电运行指标分析

一年中每个月的发电量、并网电量、站用电率、吨产品发电量、停机次数、运转时间、机组绝对运转率等发电运行指标进行横向纵向对比分析。

支持列表和曲线等多种形式展现。

举例如下：

月份

发电量

（万kWh）

并网量

（万kWh）

站用电率

吨产品发电量

停机次数

运转时间

机组绝对运转率

1

2

（c）发电量统计报表

一年中每个月的发电量、供电量、站用电量、站用电率、台时发电量、吨产品发电量等进行统计，并生成年度累计发电报表。

举例如下：

月份

汽轮机

发电量

供电量

站用电量

站用电率

台时发电量

吨产品发电量

运转时间

运转率

1

2

合计

3.1.3.3工艺环节运行分析

（a）锅炉系统工艺分析

一年中每个月的余热锅炉系统（包括炉膛，烟道，汽包等）中重要工艺参数的数据统计分析对比，包括余热锅炉汽包水位、压力、温度、给水流量、给水温度、给水压力、余热锅炉入口烟气温度及负压等。

另外，需要统计甩炉次数、甩炉时间、月均入炉温度、月均锅炉蒸发量等。

（b）汽轮机系统工艺分析

一年中每个月的汽轮机系统中重要工艺参数的数据统计分析对比，包括汽机振动、转速、入口温度、出口温度、真空度、排汽温度等。

（c）汽水系统工艺分析

一年中每个月的汽水系统中重要工艺参数的数据统计分析对比，包括凝汽、除氧、给水、加热器等。

（d）化水系统工艺分析

一年中每个月的化水系统重要工艺参数的数据统计分析对比，包括水质控制情况、使用的药品等。

3.1.3.4机组性能优化分析指导

机组性能优化分析指导主要是基于对发电运行工艺的分析，通过对发电量指标有关键影响的参数进行评估，制订出机组优化建议措施，形成系统改进方案。

3.1.4报表统计

报表统计主要是电厂设备历史运行数据和告警内容等进行报表查询和数据导出等，用于后期设备分析和数据备份等。

包括发电运行报表、锅炉运行报表、汽轮机运行报表、化水报表等几大类。

3.1.5视频监控

通过安装视频监控设备，对电厂的锅炉、汽轮机、发电机、配电室和化水池等重要设备进行视频监控，以此来提高系统运行安全性和防止人员破坏，同时也能规范值班人员操作流程。

3.1.6系统管理

系统管理主要是针对电厂运行管理系统的功能和对象进行配置和管理。

（a）权限管理

系统需要根据不同的用户对象分配不同的使用权限，分为管理员权限、操作员权限和浏览权限等。

管理员权限能够对系统进行全面配置管理，查看高级别的信息；操作员权限能够进行设备管理及巡检数据记录，设备实时曲线及数据查看和报表数据查看导出等；浏览权限仅能查看设备实时数据曲线、故障信息、巡检流程和实时视频等基本运行数据。

（b）人员管理

人员分系统管理人员和普通用户。

系统管理员负责对人员进行管理，包括添加，修改，删除普通用户信息，为普通用户分配管理的区域或者分厂。

普通用户可以对自己的用户信息，密码，备注等信息进行修改。

（c）监测对象管理

监测对象管理主要是对各系统中的逻辑组、监测设备和监测参量进行添加、修改、删除等配置管理操作，包括是否告警和告警上下限等。

（d）设备档案管理

包括

（1）设备档案录入、

（2）设备档案管理、（3）设备档案查询、（4）设备检修预告、（5）设备检修记录、（6）设备试验记录、（7）设备故障维修记录

3.1.7值班管理

建立值班制度，进行值班人员分配和管理，制订轮值表，完成值班安排。

3.1.7.1值班制度

建立基本的值班规定和交接班规定，规定值班内容及注意事项等。

3.1.7.2班组管理

在系统中建立班组，指定各值班班长，分配值班人员和系统权限。

3.1.7.3轮值表

根据实际排班需要，在系统中建立轮值表，明确各值班时间及人员。

3.1.8巡检管理

建立电厂巡检工作流程，制订巡检计划，对巡检数据进行记录和汇总，提高电厂管理的规范性和信息化水平。

3.1.8.1巡检流程

根据实际需要，建立电厂各个巡检工作流程，每个巡检流程包含若干个巡检单元，每个巡检单元需要现场检查若干个监测点，形成巡检数据。

3.1.8.2巡检计划

根据既定的巡检流程产生巡检计划，包括月计划、周计划、日计划等，不同类型的计划巡检内容有所不同。

3.1.8.3巡检任务

根据系统配置的巡检计划，定期生成巡检任务，提醒并指派给巡检人员。

巡检人员配备手持巡检终端设备，通过手持终端上的巡检软件进行巡检任务领取和数据记录及上传。

3.1.8.4巡检结果

巡检人员收到巡检任务后，进行现场巡检，通过手持终端等录入指定的巡检数据，实时上传到管理系统中，或在现场进行书面记录（终端条件不允许时）。

3.1.9绩效考核

3.1.9.1考核办法

考核办法主要从产量指标、经济技术指标、综合管理指标等方面进行制订。

举例如下：

序号

分类

考核项目

考核指标

权重

考核办法（每项考核扣完权重分为止）

完成指标

得分

1

产量指标

发电量

2

经济指标

吨产品发电量

运转率

站用电率

临停次数

3

综合管理指标

安全生产

职场卫生

对标降本

班组建设

考核月度

被考核人

考核员

考核得分

3.1.9.2班组考核

运行班组

产量考核得分

经济指标考核得分

综合管理得分

考核成绩

名次

3.1.9.3岗位考核

对岗位工的绩效考核，采取出勤工时加工作得分两个考核指标。

由各班组的值班长负责统计考核。

工作得分是各工段根据岗位考核细则，由各班组长进行考核打分。

3.1.10成本管理

3.1.10.1物料成本

物料成本管理是指对电厂购入的各种生产物料进行的成本管理，包括设备购置、设备备件、生产用水、药品等。

3.1.10.2运行维护成本

运行维护成本管理是指电厂的日常运维及综合管理的成本进行管理。

3.1.10.3自耗电成本

自耗电成本管理是指对电厂自身消耗的电进行管理。

3.2性能描述

3.2.1系统性能

（a）可靠性

系统应能长期稳定运行，系统平均故障时间MTBF>2000h，系统硬件的平均故障间隔时间MTBF>10000h，平均故障修复时间MTBF<0.5h。

系统具有自诊断功能，能够自动检测软件异常，快速进行软件恢复，保持系统连接运行。

软件系统应具备一定的容错纠错能力和异常数据过滤功能。

（b）同步与实时性

实现分布式数据的同步采集与实时传输，实现异构平台数据分析，具备海量数据处理能力，具有按照需求进行数据采集、传输、储存、分析、发布，提供网络化信息发布的功能。

（c）灵活性

作为运营管理软件，必须具备普遍的适用性，支持多种操作系统和浏览器使用。

在系统构建时，仍要注意一些细节问题。

比如：

应用服务器和数据库管理系统的产品选型都要充分考虑到行业应用的实际情况，软件功能实现应尽可能采取灵活的配置方式，支持多种系统数据接入，以保证系统的广泛适应性。

（d）可扩展性

作为平台化的软件产品，系统应具备可扩展性，预留和其它第三方系统的数据接口，具备系统容量扩容能力。

（e）并发要求

系统平台软件在开发时应考虑部署应用的实际情况，应支持50个以上客户端并发连接。

数据采集应支持10000个以上测点的数据。

3.2.2时间特性

对该软件的时间特性要求如下：

分类

性能指标

适用功能

事务响应类

响应时间≤3秒

系统登录、界面切换等

数据查询类

响应时间≤5秒

查询实时数据，发电用电曲线等信息

统计分析类

响应时间≤10秒

日月年发电报表，自耗电量占比等

设备告警类

响应时间≤30秒

设备故障告警提示

3.3数据管理要求

对系统的数据管理有以下要求：

（a）系统数据应有备份机制，防止意外事故导致的数据损失。

（b）系统重要运行数据应保存5年以上的记录，以建立数据模型和进行数据分析预测。

（c）系统配置管理和设备控制类应保存操作记录，为系统运行事故提供辅助分析功能。

（d）系统设备运行数据模拟量输入精度优于0.5%，保留两位以上小数，数据记录时间精确到秒。

4.运行需求

4.1系统环境

数据平台采用商用服务器，硬件配置为主频2.8GHz以上双核处理器，4GB以上内存，1TB以上硬盘，带鼠标键盘光驱显示器等外围设备。

服务器安装Linux操作系统，运行mysql、java、tomcat等软件。

业务台采用普通商用机，硬件配置为主频2.0GHz以上双核处理器，2GB以上内存，500GB以上硬盘，带鼠标键盘音箱等外围设备，显示器需为22寸以上液晶显示器。

业务浏览机可安装Windows操作系统。

前端采集设备采用智能监控单元IBSU，硬件配置为主频为400MHz以上arm处理器，NandFlash存储器64MB，运行arm-linux嵌入式操作系统。

手持巡检终端采用基于Android系统的平台，硬件配置为双核以上处理器，512MB以上内存，4GB以上容量，4寸以上显示屏，200万像素以上摄像头，具备无线局域网WIFI、二维码扫描及射频识别RFID功能，支持安卓平台应用程序的安装使用，具备IP67等级以上三防功能。

4.2用户界面

系统要保证界面设计简便，色调统一，内容清晰，名称格式规范，界面基本元素风格一致，操作流程统一简便等。

4.3软件接口

通过标准接口实现与其他业务应用系统连接。

接口设计时应遵循安全性、共享性、兼容性和可扩展性等原则。