发电设计技术的智能化发展探究

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　　摘  要：文章分析了发电设计行业数字化、智能化的现状，结合行业特点和实际情况提出了从数字化设计高阶发展和人工智能技术应用两个方面努力发展发电设计技术的智能化，并对不同方面的发展方向进行了详细的分析和论述，并对数字化设计技术对整个发电建设行业的作用进行了分析阐述，说明了智能化设计发展的必要性和必然性。
　　关键词：发电设计;设计技术;数字化;智能化
　　中图分类号：TP391.7       文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）25-0155-02
　　Abstract： This paper analyzes the present situation of digitization and intelligence in power generation design industry， and puts forward the development of intelligent power generation design technology from two aspects： the high-order development of digital design and the application of artificial intelligence technology. In addition， the development directions of different aspects are analyzed and discussed in detail， the effect of digital design technology on the whole power generation construction industry is analyzed and expounded， and the necessity and necessity of intelligent design development are explained.
　　Keywords： power generation design; design technology; digitization; intelligence
　　1 概述
　　 近年来随着云技术、大数据、物联网、移动互联网和人工智能技术地不断成熟，智能化已经渗入到我们日常生活的各个层面，智能化已成为社会发展的必然趋势。特别是“中国制造2025”战略的提出，国内开始全面推广应用以绿色、智能、协同为特征的先进设计技术，把制造业的智能化设计技术发展推向了一个新的高潮。对发电设计行业来说也迎来了一个新的发展周期，发电设计技术的智能化就在前方。
　　2 发电设计现状分析
　　 发电设计行业也在历史的潮流中不断发展，经历了图板画图到电脑制图再到数字化设计的发展之路，但目前三维数字化协同设计技术仍在不断发展和完善的过程中，仍处于数字化设计的初级阶段。经过近20年的探索和发展，目前发电数字化设计技术成果显著，三维建模、协同设计、软件分析计算、快速出图都大大简化了发电工程设计的工作量，带来了极大的效率和质量收益。但手动建模，人工布置，计算、分析、出图每一样工作都以人为中心，不同专业数字化程度不一，不同软件间数据交互困难，无法形成一个完整的数字化链条，这些都是急需我们不断努力解决的问题，也再次印证了我们仍处于数字化设计技术发展的初级阶段。
　　 那如何实现发电设计技术的智能化发展？我们要在数字化设计的高阶发展和人工智能技术应用两个方面不断实现技术突破，才能实现智能化设计的目标。
　　3 数字化设计的高阶发展
　　 在数字化设计的高级阶段，我们要解决初级阶段遇到的全部问题，通过协调全面发展、多专业一体化、设计标准规则数据化、设计过程自动化，实现真正的数字化设计。
　　3.1 协调全面发展
　　 发电数字化设计包含十几个不同的专业，而不同专业数字化设计发展的不平衡已成为制约发电数字化设计技术发展的突出问题。虽然工艺系统及电控系统数字化设计平台和三维布置数字化设计平台已基本成熟，但运煤、除灰、暖通、建筑、结构、总图等专业仍处在电脑绘图的阶段;另外专业内的数字化设计发展也不平衡，工艺专业系统设计、分析计算、提资配合等方面的数字化发展相对滞后，无法形成一个整体的发电数字化设计技术解决方案。
　　 因此要实现高阶的数字化设计，首先必须要协调各专业全面发展自己的数字化设计技术，不断补齐各专业的空白和短板，形成一个全面发展、有机协调的数字化设计技术整体方案。
　　3.2 多专业一体化
　　 上面提到了要实现全面的数字化设计协调发展，分散独立的模式就带来了信息孤岛的问题，一个完善的、良好的设计技术方案不会是一个零散的、毫无组织的结构。为此在高级阶段我们要打造一个组织紧密、数据贯通的数字化设计体系，打通不同专业、不同流程、不同功能之间的信息壁垒，实现数据在体系内的自由流通和灵活处理，从而真正实现多专业一体化的数字化设计，全面提高数字化设计的数据利用效率。
　　3.3 标准、规范数据化
　　 现阶段我们的数字化设计技术手段仍然和CAD一样，只是一种缺乏灵魂的设计出图工具，其关键就是缺少数据化标准和规范地驱动。设计標准和规范是设计的根本，是我们所有设计过程都要遵循的原则，我们可以将设计标准和规范进行数据化解读，形成一个结构化的标准规范数据库，这样通过软件程序就可以自动解读设计的理念和标准，实现设计过程的自动化。
　　3.4 设计过程自动化
　　 标准和规范的数据化给我们提供了设计过程自动化的基础条件，原来需要人来完成的管道布置、模型建立和计算分析，在数据化规则库地驱动下，再配合专业的知识库，软件程序就可以判断设计要素、分析计算结果、掌控空间布局，从而实现程序自动布置、建模和计算。当然这一过程不会一蹴而就，需要从点到面逐步开展，先从局部的管道自动布置、自动建模开始，慢慢扩大使用范围和深度，最终实现全面的设计过程自动化。 　　4 前沿智能技术的应用
　　 智能化的发展取决于对设计本质的理解和模拟，而人工智能、大数据、云计算等前沿智能技术为我们提供了模拟的最佳工具。
　　4.1 人工智能技术实现设计过程自动化
　　 人工智能是用于模拟、延伸和扩展人的智能的技术，通过人工神经网络、机器深度学习技术，借助专家系统技术在知识上的强大处理能力，可以较好的支持自动化处理功能，实现设计过程自动化;可以模拟人的设计思维，实现设计过程智能化;可以提供强大的人机交互功能，实现人与人工智能的完美结合。
　　4.2 机器深度学习和大数据技术实现智能化方案分析
　　 发电设计技术是一门需要案例分析的学科，除了标准、规则的驱动外，丰富的案例经验也是设计中必不可少的思想源泉。电力设计院经过几十年的发展，积累了成百上千的工程案例，这是一个巨大的宝藏，等待着我们去开发利用。机器深度学习和大数据技术的发展给了我们一把打开这一宝藏的钥匙，大数据可以把海量的工程案例按需求进行整理分析，为机器深度学习提供源源不断的素材，机器深度学习技术则把这些案例逐一进行深度剖析，学习其中的原则、方式、特点、优势、劣势等原来需要设计人员学习的内容。通过深度学习的人工智能可以掌握成千上万工程案例的精髓，其远超人类的存储和分析能力，可以轻松实现智能化的工程方案分析，实现智能方案创造、智能方案分析、智能方案评价、智能方案调整。
　　4.3 云计算技术提供强大算力
　　上面提到的无论是以人工智能为基础的设计过程自动化还是以机器深度学习和大数据技术为基础的智能化方案分析，都需要巨大计算能力为前提，而云计算就能提供很好的解决方案。云计算拥有时间、空间和资源层面上的极度灵活性，可以随时随地获得大规模的运算能力，能够很好地解决未来智能化设计所需要的算力问题，因此未来无论是采用公有云、私有云或者是混合云，云平台的打造都将成为智能化设计不可缺少的一环。
　　5 数字化技术的机遇分析
　　随着发电行业不断的深入发展，数字化设计是其发展的必然，同时也得到了行业普遍的认可。基于设计院的角度来分析，数字化设计未来发展的前景，并不可能充分体现在设计自身。主要以数字化设计成果为依托，为电厂的全生命周期提供增值服务。随着数字化设计的快速发展，此时设计院的业务也将会发生变化，其业务范围将会延伸到设计两端去。基于当前的发展形势来看，数字化技术将会被应用于电厂数字化运维、以及EPC总承包项目领域，并在此领域发挥着重要的作用。数字化设计在EPC项目中的运用，为其提供了精细化的设计，以及其他方面的业务，例如信息化管理、数据模型分析等，极大的提高了工程的效率，同时对于降低其生产成本发挥着重要的作用。但是在实际的应用过程中，仍然存在需要解决和提高的问题，集中体现在以下方面内容：其一，当各方面需求不够明确的情况下，致使其在实际的应用过程中，不能够有针对性的开展工作。因此，设计者在设计之前，需要对EPC中的每个模块进行综合方面的考虑，必须做好全方位的统筹规划。根据其各个模块的所需数据类型、内容等信息，做好设计前期的准备工作，可预先在管理平台上进行部署，将当前这些相关数据信息进行完整保存，以此来提供后续的服务。其二，流水线各方技术分布不均匀，由于该技术存在这一方面的瑕疵，致使其工作难以顺利的推进。例如，如若设备厂家仅仅是单纯的将设备图纸信息提供给设计院，但是沒有提供详细而具有兼容接口的设备三维模型。此时设计院的工作量将会大幅度增加，并且需要承担当前这部分工作。同时，随着设备数量的增加，设计院的工作量也将会呈现几何级增长。基于此情况下，设计院要根据当前的实际情况，积极带动流水线上各方，顺应数字化设计的发展，建立完善的数字化管理体制。
　　6 结束语
　　综上所述，随着科学技术快速的发展，新兴的人工智能技术、数字化技术、云技术的出现，为发电设计技术的发展注入了全新的发展动力。基于诸多先进的技术支持，发电设计技术必然会实现智能化发展。但当前这一目标的实现不是一蹴而就的，需要漫长的道路进行探索和钻研。在发电设计技术的发展过程中，要不断进行探索，汲取国外先进的技术及经验，善于总结历来研究的成果，全面深化数字化设计技术。并在此基础上，高效结合前沿智能技术，进而实现发电设计技术的智能化发展目标。
　　参考文献：
　　[1]李建平，徐林林，腾启.智能设计技术[J].起重运输机械，2003（5）：1-3.
　　[2]黄永军.电力设计的智能化发展研究[J].工程建设与设计，2018（397）：172-174.
　　[3]钟崴，童水光.锅炉智能CAD的技术和方法研究[J].浙江大学学报（工学版），2006，40（4）：572-576.
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