一种智慧电厂的智慧运行平台的制作方法

1.本发明涉及智慧电厂领域，尤其涉及一种智慧电厂的智慧运行平台。


背景技术：

2.随着计算机科学、数据处理、人工智能等技术的飞速发展，电厂智慧化运行和管理的需求已经越来越迫切。采用各种智能仪表和设备采集和分析数据，将数据上传至数据平台进行处理，并在相应的应用中进行再加工以进一步利用，最终实现电厂的减员增效，提高电厂的运行和管理水平，是电厂智慧化发展的总体趋势。
3.目前的电厂运行管理平台仅仅起到监控电厂数据的作用，运行人员主要依靠经验结合电厂数据调整电厂的运行参数或者处置电厂故障，因此对运行人员的能力要求较高，且很容易因为运行人员判断错误而造成运行参数调整错误或者未能有效处置电厂故障，给电厂造成损失。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提供一种智慧电厂的智慧运行平台。
5.本发明提供的智慧运行平台，包括监盘助手模块、报警分析模块以及操作助手模块，其中：
6.监盘助手模块，与大数据平台以及报警分析模块连接，用于从大数据平台中实时获取电厂数据，根据预设的异常参数确定策略确定电厂数据中的异常参数，生成参数异常报警信息进行报警，电厂数据包括主设备运行参数数据、运行辅机设备运行参数数据；
7.报警分析模块，与dcs系统、巡检平台、数字孪生平台、故障诊断平台以及监盘助手模块连接，用于从dcs系统、巡检平台、数字孪生平台、故障诊断平台以及监盘助手模块中接收报警信息，根据预设的报警分析策略对报警信息进行分析，生成报警信息分析结果，以供运行人员查看并确认，报警信息分析结果包括一个或多个潜在故障原因以及每个潜在故障原因的可能性概率；
8.操作助手模块，与报警分析模块、监盘助手模块连接，用于接收突发事件信息或者报警分析模块发送的经过运行人员确认的故障原因，针对故障原因或者突发事件信息，根据预设的故障处置指导策略生成故障处置指导方案，以使运行人员根据故障处置指导方案进行运行操作，消除故障。
9.进一步的，操作助手模块，还与巡检平台、检修平台以及本安平台连接；操作助手模块，还用于从监盘助手模块获取备用辅机状态数据、从巡检平台获取电厂设备异常数据、从检修平台以及本安平台获取就地措施，根据备用辅机状态数据、电厂设备异常数据、就地措施以及预设的定期试验计划和吹灰计划，对定期试验计划和吹灰计划对应的执行设备进行可执行判定，并根据可执行判定结果生成定期工作提示，以提醒运行人员执行定期工作。
10.进一步的，智慧运行平台，还包括优化师模块，优化师模块与操作助手模块、数字孪生平台以及大数据平台连接；
11.优化师模块，用于从数字孪生平台获取孪生仿真结果，从大数据平台获取对应的历史最优操作工况的大数据分析结果，根据预设的参数调整指导策略、孪生仿真结果以及大数据平台历史最优操作工况的大数据分析结果，生成参数在线调整指导信息，并将参数在线调整指导信息发送至操作助手模块；
12.操作助手模块，还用于根据参数在线调整指导信息以及参数在线调整指导信息对应的执行设备的可执行判定结果，输出参数的优化调整指导信息，以在运行人员执行定期工作时，指导运行人员对执行设备的参数进行优化调整。
13.进一步的，智慧运行平台还包括评价师模块，评价师模块与优化师模块连接；
14.用于获取参数在线调整指导信息，将参数在线调整指导信息作为待调整参数的最佳运行操作调整方式，获取运行人员的对待调整参数的实际运行操作调整方式，将实际运行操作调整方式与最佳运行操作调整方式进行对比，实时跟踪评价实际运行操作调整方式与最佳运行操作调整方式的性能差异，生成并记录对比偏差结果，并将对比偏差结果发送给操作助手模块，以通过操作助手模块提示运行人员对比偏差结果，同时将对比偏差结果发送给优化师模块，由优化师模块发送至数字孪生平台以及大数据平台，以辅助数字孪生平台的孪生模型优化迭代以及大数据平台的分析样本更新。
15.进一步的，评价师模块，还与大数据平台连接；用于从大数据平台获取各个运行人员的运行操作分析结果，建立运行人员操作习性库，结合当前运行人员的实际运行操作调整方式，提出运行操作改进提升建议。
16.进一步的，智慧运行平台还包括智能控制模块，智慧控制模块与操作助手模块连接，用于根据操作助手输出的参数在线调整指导信息，进行机组智能自启停控制、变工况少人值守过程控制、冷端智能变频控制、燃气轮机一次调频同源优化控制、热电负荷智能调度控制或智能化水岛控制中的一种或多种。
17.进一步的，预设的异常参数确定策略为：获取人工总结的设备习性以及大数据平台分析的设备习性，基于设备习性、电厂当前运行工况以及预设的电厂数据的正常运行区间，建立设备习性库，根据设备习性库判断电厂数据中是否存在异常参数。
18.进一步的，监盘助手模块，还用于根据设备习性确定安全性边界，获取大数据平台统计的经济性工况分布，绘制关键参数和关键设备工况的实时运行包络线或等高线图，以使运行人员掌握关键设备与关键参数的运行安全裕度及性能分布。
19.进一步的，监盘助手模块，还用于根据异常参数的的异常水平以及预设的异常水平
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报警信息等级对应关系，获取异常参数的报警信息等级，以实现对异常参数的分级报警提示。
20.进一步的，监盘助手模块，还用于将实时获取的电厂数据发送至监盘终端生成监盘画面予以显示，并生成监盘提醒信息发送至监盘终端，以提醒运行人员定期查看监盘画面。
21.本发明提供的智慧电厂的智慧运行平台，至少包括以下有益效果：智慧运行平台中的监盘助手模块，能够实时监测电厂数据，并且判断电厂数据中是否存在异常参数，当存在异常参数时，监盘助手模块能够及时生成参数异常报警信息进行报警，以提醒运行人员进行处理，无需运行人员根据经验判断是否存在异常参数。另外，平台中的报警分析模块能够对报警信息进行分析，得到故障原因，并将经运行人员确认的故障原因进行分析，生成故
障处置指导方案，以供运行人员参考，从而减少了运行人员的工作量，也避免因为运行人员判断错误而造成运行参数调整错误或者未能有效处置电厂故障，给电厂造成损失。进而能够实现电厂减员增效，提高电厂运行和管理水平。
附图说明
22.为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
23.图1为本发明一种实施例中的智慧运行平台的结构示意图；
24.图2为本发明一种实施例中的智慧运行平台与外部连接关系示意图；1
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智慧运行平台、101
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监盘助手模块、102
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报警分析模块、103
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操作助手模块、104
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优化师模块、105
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评价师模块、2
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大数据平台、3
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dcs系统、4
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巡检平台、5
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数字孪生平台、6
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故障诊断平台、7
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检修平台、8
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本安平台。
具体实施方式
25.下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
26.在本发明的一种实施例中，如图1、图2所示，公开了一种智慧电厂的智慧运行平台，智慧运行平台1，包括监盘助手模块101、报警分析模块102以及操作助手模块103，其中：
27.监盘助手模块101，与大数据平台2以及报警分析模块102连接，用于从大数据平台2中实时获取电厂数据，根据预设的异常参数确定策略确定电厂数据中的异常参数，生成参数异常报警信息进行报警，电厂数据包括主设备运行参数数据、运行辅机设备运行参数数据、系统运行参数数据；
28.在本实施例中，大数据平台2用于实时采集、存储并分析电厂数据，并将获取到的电厂数据实时发送至监盘助手模块101。
29.具体的，主设备包括燃机、汽机、锅炉以及发电机，主设备运行参数数据包括燃机运行参数数据(例如燃机的振动、压力、温度、流量、转速等)、汽机运行参数数据(例如汽机的振动、压力、温度、流量、转速等)、锅炉运行参数数据(例如锅炉的振动、压力、温度、流量、转速等)以及发电机运行参数数据(例如发电机励磁电流、励磁电压、转子电流、转子电压、发电机有功功率、无功功率等)。
30.监盘助手模块101，通过监视主设备各项参数的数值是否在预设的正常参数值范围内，若不在正常范围内，则认定其属于异常参数，对异常参数及时生成参数报警信息进行参数异常报警。
31.运行辅机设备包括给水泵、循环水泵、凝结泵、闭式泵、真空泵等，运行辅机设备运行参数数据包括电流参数、转速参数、振动参数、轴承温度参数、冷却水温参数、油温参数、工质的流量参数、压力参数、温度参数等，同样的，可以预先为每个运行参数设置正常参数
值范围，若不在正常范围内，则认定其属于异常参数，对异常参数及时生成参数报警信息进行参数异常报警。
32.进一步的，在本实施例的又一种实现方式中，预设的异常参数确定策略为：获取人工总结的设备习性以及大数据平台分析的设备习性，基于设备习性、电厂当前运行工况以及预设的电厂数据的正常运行区间，建立设备习性库根据设备习性库判断电厂数据中是否存在异常参数。
33.具体的，在本实施例中，设备习性指的是设备的性能和特点，运行工况指电厂中的生产装置和设备生产运行的状态。设备习性库中存储有电厂中的各个设备在正常运行情况下的状态参数范围。应当可以理解的，电厂中各个设备在正常运行情况下，运行参数均在上述所提及的状态参数范围内。
34.更进一步的，在本实施例的又一种实现方式中，监盘助手模块101，还用于根据设备习性确定安全性边界，获取大数据平台统计的经济性工况分布，绘制关键参数和关键设备工况的实时运行包络线或等高线图，以使运行人员掌握关键设备与关键参数的运行安全裕度及性能分布。
35.具体的，安全性边界指的是运行参数在合理的运行范围，超出了合理参数的范围(即上文所以及的设备在正常运行情况下的状态参数范围)之外就不安全，安全性边界就是合理参数范围与不合理的参数范围的交界，经济性工况分布指的是发电设备是在最节约生产成本的情况下发出最多电量的运行方式。
36.其中，关键设备、关键参数由用户确定，本发明对此不作限制。
37.报警分析模块102，与dcs系统3、巡检平台4、数字孪生平台5、故障诊断平台6以及监盘助手模块101连接，用于从dcs系统3、巡检平台4、数字孪生平台5、故障诊断平台6以及监盘助手模块101中接收报警信息，根据预设的报警分析策略对报警信息进行分析，生成报警信息分析结果，以供运行人员查看并确认，报警信息分析结果包括一个或多个潜在故障原因以及每个潜在故障原因的可能性概率。报警信息分析结果中除了包括一个或多个潜在故障原因以外，还有每个潜在故障原因的可能性概率，从而使运行人员能够参考潜在原因的可能性概率，从而确认出最终的故障原因。
38.具体的，dcs系统3(distributedcontrolsystem，分布式控制系统)，是微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统，在智慧电厂中，dcs系统3用于发电机组的远程控制，巡检平台4用于电厂设备的巡视和检查，数字孪生平台5用于于模拟仿真，故障诊断平台6用于查找设备或系统的故障。
39.在本实施例中，报警分析模块102接收智慧电厂中的各个方面的报警信息例如dcs系统3发送的dcs报警信息，巡检平台4、数字孪生平台5和故障诊断平台6发来的需要运行紧急处置的报警信息以及监盘助手模块101发送的参数报警信息，根据预设的报警分析策略对报警信息进行异常与故障分析，给出潜在可能的故障原因，以及故障原因对应的可能性概率，以供运行人员查看和确认。
40.具体的，预设的报警分析策略可以以电厂中的传感器、设备和系统的操作习性为核心进行报警分析，操作习性包括传感器、设备与系统潜在可能发生的故障范围以及各种故障的判定条件。
41.其中在报警分析模块102中预先建立操作习性库，一方面操作习性库存储人工总结的操作习性，一方面操作习性库存储大数据平台根据电厂数据进行分析统计出的操作习性。报警分析模块102实时根据传感器、设备与系统的操作习性对报警信息中的潜在异常和故障进行原因分析，给出潜在可能的故障原因，并按可能性概率排序，供运行人员人工查看和确认。
42.例如：给水系统在额定工况下，给水泵出口流量跟给水流量一致，若给水流量与给水泵出口流量不一致，则可能是再循环门内漏，给水系统阀门状态不正常等。同样的，可以预先为每个运行参数设置正常参数值范围，若不在正常范围内，则认定其属于异常参数，对异常参数及时生成参数报警信息进行参数异常报警。
43.进一步的，运行人员可以确认提示的故障，或选择非提示的“其它故障”，运行人员的确认结果将被发送至大数据平台2，用于在线搜集样本，通过大数据建模，完善操作习性模型。
44.具体的，操作习性是正常运行人员按照运行规程进行的运行操作，特别是很多相同的工况，调整的方式基本是相同的，将相同工况的基本相同的运行操作调整方式作为该工况所对应的操作习性模型。
45.另一方面，运行人员的确认结果(故障原因信号)被发送至操作助手模块103，以指导运行人员完成故障的处置。
46.操作助手模块103，与报警分析模块102、监盘助手模块101连接，用于接收突发事件信息或者报警分析模块102发送的经过运行人员确认的故障原因。具体的，突发事件由巡检平台4等平台发出，具体包括电厂中的机组、设备突然跳闸(失电)，加热器泄漏(水位高)退出运行，调节阀门异常卡涩无法动作等等。
47.针对故障原因或者突发事件信息，根据预设的故障处置指导策略生成故障处置指导方案，以使运行人员根据故障处置指导方案进行运行操作，消除故障。
48.具体的，预设的故障处置指导策略为：根据报警分析模块102确认的故障原因，或巡检平台等触发的突发事件，根据运行规程，对故障、事故的操作步骤给予指导。进一步的，操作助手模块会实时获取故障处置时需要调整的运行参数的参数变化情况，自动进行参数监视，并将参数变化情况以曲线形式进行显示，提示需要调整的运行参数的控制范围、相关保护及其动作值(相关保护及其动作值即保护性定值参数。为确保设备不超出允许范围工作，而设定的保护动作启动所对应的数值参数)。
49.更具体的，在本实施例中，运行规程是指导电厂运行人员对机组系统进行各种操作和监护、处理系统和设备故障及各种事故的书面文件。运行规程必须在电厂投产前就事先编写好，经过一定的审批程序批准后方能实施。是电厂运行的基础性文件，使电厂的一切操作有章可循，对保证机组的安全运行具有十分重要的意义。
50.本发明提供的智慧电厂的智慧运行平台，智慧运行平台中的监盘助手模块，能够实时监测电厂数据，并且判断电厂数据中是否存在异常参数，当存在异常参数时，监盘助手模块能够及时生成参数异常报警信息进行报警，以提醒运行人员进行处理，无需运行人员根据经验判断是否存在异常参数。另外，平台中的报警分析模块能够对报警信息进行分析，得到故障原因，并将经运行人员确认的故障原因进行分析，生成故障处置指导方案，以供运行人员参考，从而减少了运行人员的工作量，也避免因为运行人员判断错误而造成运行参
数调整错误或者未能有效处置电厂故障，给电厂造成损失。进而能够实现电厂减员增效，提高电厂运行和管理水平。
51.在本发明的又一种实施例中，操作助手模块103，还与巡检平台4、检修平台7以及本安平台8连接；
52.其中检修平台7用于以“同步监控，动态分析，智能诊断，自主决策”为目标，聚焦设备状态参数大数据挖掘，实时评价设备健康状态预警预判设备运行风险，智能决策设备检修方案，自我配置“人、机、料、法、环”等生产要素，实现检修管理手段由计划检修、事后检修向精准检修、预测检修演进。本安平台8用于电厂安全生产标准化，提升安全管理水平，解决人员、环境、设备风险主动预控，规范人员行为，杜绝人员事故发生。
53.操作助手模块103，还用于从监盘助手模块101获取备用辅机状态数据、从巡检平台4获取电厂设备异常数据、从检修平台7以及本安平台8获取就地措施(就地措施指的是无法通过远程操作，需要就地去操作才能完成的安全措施)，根据备用辅机状态数据、电厂设备异常数据、就地措施以及预设的定期试验计划和吹灰计划，对定期试验计划和吹灰计划对应的执行设备进行可执行判定，并根据可执行判定结果生成定期工作提示，以提醒运行人员执行定期工作。
54.具体的，在本实施例中，定期试验计划为做好设备的定期工作，可及时发现设备的故障和隐患，及时处理或制定防范措施，从而保证备用设备的正常备用和运行设备的长期安全可靠运行。可以根据电厂运行工况和定期工作的执行情况，实时修订定期试验计划，吹灰计划为：燃用固体燃料的锅炉在运行过程中，定期吹除受热面的积灰以改善传热效率、保持锅炉原有出力的措施。
55.对定期试验计划或吹灰计划对应的执行设备进行可执行判定，即判断执行设备是否满足预设的可执行条件，若满足可执行条件，则形成定期试验计划定期工作提示，提醒运行人员在允许的条件下(指符合运行规程的条件下)，执行定期工作。
56.在本发明的又一种实施例中，智慧运行平台，还包括优化师模块104，优化师模块104与操作助手模块103、数字孪生平台5以及大数据平台2连接；
57.优化师模块104，用于从数字孪生平台5获取孪生仿真结果从大数据平台2获取对应的历史最优操作工况的大数据分析结果，根据孪生仿真结果以及大数据平台历史最优操作工况的大数据分析结果，生成参数在线调整指导信息，并将参数在线调整指导信息发送至操作助手模块103；
58.具体的，孪生仿真结果数字孪生平台模拟真实情况得出来的结果，数字孪生平台是利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。
59.历史最优操作工况的大数据分析结果指在以往的相同的操作中提取最佳的操作数据作为历史最优操作工况。具体的，大数据平台2中存储了历史操作数据，优化师模块104从中提取出最佳的操作数据作为历史最优操作工况的大数据分析结果。
60.参数在线调整指导信息中包括了各个需要调整的运行参数的具体的调整方式。
61.操作助手模块103，还用于根据参数在线调整指导信息以及参数在线调整指导信息对应的执行设备的可执行判定结果(可执行判定结果根据定期工作、设备状态结合可执行条件判定生成)，输出参数的优化调整指导信息，以在运行人员执行定期工作时，指导运
行人员对执行设备的参数进行优化调整，实现安全、经济、环保最优。
62.进一步的，在本实施例中，可以由用户预设需要进行优化调整的关键参数，例如汽温、壁温、nox排放浓度等等，优化师模块104仅针对关键参数生成参数在线调整指导信息，从而使操作助手模块103根据关键参数的参数在线调整指导信息以及其对应的执行设备的可执行判定结果，输出关键参数的优化调整指导信息。预先设置关键参数，使优化师模块104仅对关键参数进行分析，能够减少对优化师模块104资源的占用，提高优化师模块104的分析效率，提高分析速度。
63.在本发明的又一种实施例中，如图1所示，智慧运行平台还包括评价师模块105，评价师模块与优化师模块105连接；
64.用于获取参数在线调整指导信息，将参数在线调整指导信息作为待调整参数的最佳运行操作调整方式，获取运行人员的对待调整参数的实际运行操作调整方式，将实际运行操作调整方式与最佳运行操作调整方式进行对比，实时跟踪评价实际运行操作调整方式与最佳运行操作调整方式的性能差异，生成并记录对比偏差结果，并将对比偏差结果发送给操作助手模块，以通过操作助手模块提示运行人员对比偏差结果，同时将对比偏差结果发送给优化师模块，由优化师模块发送至数字孪生平台以及大数据平台，以辅助数字孪生平台的孪生模型优化迭代以及大数据平台的分析样本更新。
65.在本发明的又一种实施例中，评价师模块105，如图2所示，还与大数据平台2连接；用于从大数据平台2获取各个运行人员的运行操作分析结果。
66.例如，分析运行人员实际操作多、结果偏差大(指的是实际运行操作调整方式与最佳运行操作调整方式的性能差异大)以及重要(例如影响安全、经济、环保)的操作行为。
67.具体的分析过程为对比相同的操作，提取最佳的操作参数，对最佳的操作参数进行分析，得出安全性、经济性以及环保性分析结果。
68.基于运行操作分析结果，建立运行人员操作习性库，结合当前运行人员的实际运行操作调整方式，提出运行操作改进提升建议。
69.具体的，通过将运行操作数据保存到大数据平台，由大数据平台对运行操作数据进行分析，生成运行操作分析结果(操作习性)，从而建立操作习性库，操作习性库中存储有操作习性，操作习性包括正常运行调整、定期工作、机组启停、事故异常处理的最佳运行操作。
70.评价师模块105将实际运行操作调整方式与运行人员操作习性库中的最佳运行操作调整方式进行对比，反馈到操作助手模块和优化师模块，由操作助手模块和优化师模块给出优化操作调整建议。
71.例如：余热锅炉在额定工况时，建议运行人员通过减温水调整到既定的流量来控制主蒸汽温度以达到额定温度。
72.在本发明的又一种实施例中，智慧运行平台还包括智能控制模块106，智慧控制模块106与操作助手模块103连接，用于根据操作助手模块103输出的参数在线调整指导信息，进行机组智能自启停控制、变工况少人值守过程控制、冷端智能变频控制、燃气轮机一次调频同源优化控制、热电负荷智能调度控制或智能化水岛控制中的一种或多种。
73.本发明提供的智慧运行平台，通过智能控制模块106，实现机组智能自启停控制、变工况少人值守过程控制、冷端智能变频控制、燃气轮机一次调频同源优化控制、热电负荷
智能调度控制以及智能化水岛控制，使智慧运行平台更加智能化，进一步提高电厂运行管理水平，减少运行人员的工作，提高运行人员工作效率。
74.在本发明的又一种实施例中，监盘助手模块101，还用于根据异常参数的异常水平以及预设的异常水平
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报警信息等级对应关系，获取异常参数的报警信息等级，以实现对异常参数的分级报警提示。进一步的，监盘助手模块101还依据系统和设备对异常参数的报警信息进行汇总并进行安全性量化评分。
75.在本发明的又一种实施例中，监盘助手模块101，还用于将实时获取的电厂数据发送至监盘终端生成监盘画面予以显示，并生成监盘提醒信息发送至监盘终端，以提醒运行人员定期查看监盘画面。在本实施例中，监盘助手模块101替代原有运行记录表纸抄录工作提醒运行人员(运行人员)定期翻阅各系统画面，能够使运行人员(运行人员)及时发现参数异常。进一步的，监盘画面中还显示有预设的重要参数的变动速率、变化幅值、波动频率等参数指标分析，令运行人员及时发现参数异常趋势。更进一步的，监盘助手模块101会将电厂参数按照时间顺序进行存储，使用户能够通过监盘终端随时调用、分析历史参数异常情况。
76.本发明说明书中使用的术语和措辞仅仅为了举例说明，并不意味构成限定。本领域技术人员应当理解，在不脱离所公开的实施方式的基本原理的前提下，对上述实施方式中的各细节可进行各种变化。因此，本发明的范围只由权利要求确定，在权利要求中，除非另有说明，所有的术语应按最宽泛合理的意思进行理解。