CN115047841A - 一种基于云平台的风电机组远程故障诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云平台的风电机组远程故障诊断系统，包括：风电机组远程故障诊断云平台、现场运维模块、远程诊断模块、边缘计算服务模块；场运维模块、远程诊断模块、边缘计算服务模块分别与风电机组远程故障诊断云平台通信连接。优点：本发明实现了面向风电机组的远程故障诊断共享平台，通过建立故障模式库，记录故障诊断数据信息，并辅以现场运维模块、远程诊断模块实现远程故障支援，结合有效的管理规范，避免故障扩大和设备损坏，降低维护和保养的频次，提高设备维护效率。

Description

一种基于云平台的风电机组远程故障诊断系统

技术领域

本发明涉及一种基于云平台的风电机组远程故障诊断系统，属于风电机组故障诊断及运维技术领域。

背景技术

长期以来，设备监视、巡视和检修工作都无法集中监管。一方面是由于企业信息化程度较低，容易形成信息孤岛，各个部门衔接不顺利导致不及时、不到位；另一方面是由于企业本身对这些问题还没有应对之道。随着互联网+从国家政策层面的大力推动，越来越多的企业意识到互联网对传统场站运维与安全监管上的重要性，风电机组远程故障诊断共享平台开发与应用可以提高设备可靠性能和工作效率。

目前，风电机组故障诊断系统大多是基于设备现场分布的，由于种种客观条件限制，导致大部分系统是封闭的，而且实际应用过程中容易受到、地域环境、人为因素、技术条件限制，不能为用户提供故障诊断的实时服务。因此，当前风电机组故障诊断服务急需将云计算、音视频技术、远程通信技术、数据库技术与远程故障诊断业务有机结合，建立开放的、共享的、实时的故障诊断共享平台。

此外，远程故障诊断依赖于风电机组设备故障信息，只有根据信息反馈情况，才能采取相应解决办法，有效排除故障，也就是说，故障诊断是一种信息交换过程。所以，信息传播渠道、信息处理平台就显得十分重要。随着信息技术行业的不断发展，现在互联网已经成为信息传播的主要平台，网络技术开始应用于设备故障诊断中。通过网络平台来远程诊断现场设备故障，有利于降低成本，提高故障诊断效率。

现有技术中，缺乏风电机组远程故障诊断应该按照远程数据采集和监视、巡检、排查、整改、检查、总结等多个环节的无缝结合，没有完善的对隐患进行排查工作的闭环管理，无法有效解决现场的疑难故障和设备缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于云平台的风电机组远程故障诊断系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于云平台的风电机组远程故障诊断系统，包括：

风电机组远程故障诊断云平台、现场运维模块、远程诊断模块、边缘计算服务模块；

所述边缘计算服务模块，用于采集不同地域、不同风场机组的运行状态历史数据，根据运行状态历史数据确定风电机组故障历史诊断数据，并传输给风电机组远程故障诊断云平台；

所述现场运维模块，用于采集风机运维现场的运行状态数据，并传输给风电机组远程故障诊断云平台，以及通过风电机组远程故障诊断云平台获取远程诊断模块的诊断数据或者风电机组故障历史诊断数据进行现场运维；

所述远程诊断模块，用于通过风电机组远程故障诊断云平台获取风机运维现场的运行状态数据和风电机组故障诊断历史数据，并基于风机运维现场的运行状态数据和风电机组故障历史诊断数据进行远程专家诊断，将诊断数据传输至风电机组远程故障诊断云平台；

所述风电机组远程故障诊断云平台，用于对现场运维模块、远程诊断模块以及边缘计算服务模块工作所需要的的服务器资源和计算资源进行统一分配和调度管理，还用于对不同地域、不同风场机组的运行状态历史数据以及风电机组故障历史诊断数据进行统一存储和查询管理。

进一步的，所述边缘计算服务模块包括：

采集模块，用于通过数据协议转换与边缘处理技术对不同地域、不同风场机组的运行状态历史数据进行采集。

进一步的，所述采集模块包括：

接入模块，用于通过各类通信协议接入不同地域、不同风场机组的不同设备、系统和产品，采集风电机组运行数据；

预处理模块，用于对各种非线性、多维、异构数据进行预处理，得到过滤和融合后的预警数据；

模型构建模块，用于利用边缘计算设备对运行状态历史数据进行汇聚处理，建立异构数据关系映射模型。

进一步的，所述风机运维现场的运行状态数据包括风机运维现场的音频、视频、图像、工作情况信息。

进一步的，还包括视频及语音通信模块，用于通过现场运维模块的前方运维人员的移动终端和远程诊断模块的后方支援人员的视频通信设备或者语音通信设备建立视频或语音通信连接。

进一步的，还包括信息显示模块，用于通过现场运维模块的前方运维人员的移动终端将前方运维人员所需的风机各项数据和信息推送到移动终端的显示屏上或通过AR技术将各项数据和信息与真实场景相结合，与远程诊断模块的后方支援人员进行数据交互。

进一步的，还包括远程协助模块，用于在远程诊断模块的后方支援人员与前方运维人员连线授权后，后方支援人员直接控制现场运维模块的前方运维人员的移动终端。

进一步的，还包括会诊模块，用于在远程诊断模块的后方支援人员遇到疑难故障时，在线邀请其他外援加入会诊、讨论，共同制订解决方案并指导现场运维模块的前方运维人员完成运维工作。

进一步的，还包括同步模块，用于远程诊断模块的后方支援人员通过电脑桌面的运维信息同步到现场运维模块的前方运维人员的移动终端的屏幕上。

进一步的，还包括案例存储模块，用于将现场运维模块的前方运维人员和远程诊断模块的后方支援人员的双方连线的全部通信数据自动储存到风电机组远程故障诊断云平台。

本发明所达到的有益效果：

本发明实现了面向风电机组的远程故障诊断共享平台，通过建立故障模式库，记录故障诊断数据信息，并辅以现场运维模块、远程诊断模块实现远程故障支援，结合有效的管理规范，避免故障扩大和设备损坏，降低维护和保养的频次，提高设备维护效率。

附图说明

图1是本系统的总体框架；

图2是本系统的网络构架；

图3是专家远程协助示意图；

图4是多方会诊示意图；

图5是桌面信息同步示意图；

图6是专题案例示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例中，公开了一种基于云平台的风电机组远程故障诊断系统，包括：

风电机组远程故障诊断云平台、现场运维模块、远程诊断模块、边缘计算服务模块；

所述边缘计算服务模块，用于采集不同地域、不同风场机组的运行状态历史数据，根据运行状态历史确定风电机组故障历史诊断数据，并传输给风电机组远程故障诊断云平台；

所述现场运维模块，用于采集风机运维现场的运行状态数据，并传输给风电机组远程故障诊断云平台，以及通过风电机组远程故障诊断云平台获取远程诊断模块的诊断数据或者风电机组故障历史诊断数据进行现场运维；

所述远程诊断模块，用于通过风电机组远程故障诊断云平台获取风机运维现场的运行状态数据和风电机组故障诊断历史数据，并基于风机运维现场的运行状态数据和风电机组故障历史诊断数据进行远程专家诊断，将诊断数据传输至风电机组远程故障诊断云平台；

所述风电机组远程故障诊断云平台，用于对现场运维模块、远程诊断模块以及边缘计算服务模块工作所需要的的服务器资源和计算资源进行统一分配和调度管理，还用于对不同地域、不同风场机组的运行状态历史数据以及风电机组故障历史诊断数据进行统一存储和查询管理。

本发明的一种基于云平台的风电机组远程故障诊断系统带来的优点：

1、实现实时数据采集，平台从PLC等各类数据源中实时采集数据，并将数据送入实时/历史数据库加以归档存储。

2、实现运行过程监视，对产状况进行实时监视，通过生产流程监视图、趋势图、棒状图和参数分类表等多种监视方式实时显示各电网各设备单元的主要运行参数和设备状态，为故障诊断提供数据基础。

3、实现实时趋势显示，从数据库系统获取实时及历史数据，可以根据标签号、标签描述等进行精确查询（模糊查询）实现方便快捷的参数趋势调用，为故障诊断分析提供有力支持。

4、实现故障预警功能，平台按照预设规则定期自动判断预警触发条件，当符合条件时生成预警信息，通过不同的方式提示用户，将实时/历史数据转化为运行预警信息

5、远程故障诊断，充分利用平台现有的故障数据库、诊断知识库、故障趋势预测和实时故障信息，各专业专家结合上述信息指导现场技术人员快速、准确的判断设备故障原因和给出故障处理解决建议。

本发明的系统设计方案主要基于智能化、便携式移动设备，实现机务维修的可视化远程协助，减少数字化维修设备过大、过多而带来的不便，解放风电机组运维人员双手，提高风电机组运维作业数字化程度。系统总体架构如图1所示。

前方运维人员通过内置数字化故障诊断程序的移动终端将风机运维现场的音频、视频、图像、工作情况等信息实时发送给风机运维专家。专家经过远程诊断将风机运维的相关信息以音频、视频、图像、文字等形式反馈给前方运维人员。前方运维人员和远程协助专家通过风电机组远程故障诊断云平台实现实时协同作业。

基于云服务的远程诊断系统的网络框架如图2所示。它利用云服务、边缘计算服务（EC Agent）和大数据技术将分布于不同地域、不同风场机组的运行状态数据（设备监控数据、设备运维数据）进行集中采集和存储，建立远程诊断数据和服务中心，并通过虚拟化技术对云架构中的服务器资源和计算资源进行统一分配和调度管理。

EC Agent通过数据协议转换与边缘处理技术实现风电机组运行数据采集。主要完成3个方面内容：1）通过各类通信协议接入不同设备、系统和产品，采集海量数据；2）依托协议转换实现对各种非线性、多维、异构数据进行预处理（过滤和融合）；3）利用边缘计算设备实现底层数据的汇聚处理，建立异构数据关系映射模型，便于云端平台的统一存储和查询管理。

该网络构架实现不同等级故障的厂级一对一诊断和集中式多对一诊断，同时也实现了风电机组故障诊断数据的共享，提升了故障诊断的质量和效率。

（3）系统功能

１）视频连线：前方运维人员可移动终端利用无线通信网络与后方技术人员或专家建立视频连线，通过移动终端将风机运维的全过程视频传送至后方支援，实现技术监督或“现场指导”。

２）语音通话：前方运维人员可与后方技术人员或专家实时语音对话，可以直接指导或处理现场问题。

３）信息显示：通过移动终端可将前方运维人员所需的风机各项数据和信息推送到显示屏上，还可以通过AR技术将信息与真实场景相结合，实现数据交互体验。

４）远程协助：除了后方支援能够为前方运维人员提供技术指导和必要信息之外，在前方运维人员连线授权后，后方支援人员也可以直接指挥前方运维人员的移动终端摄像头进行对焦、缩放等操作，实现远程监视和协助。设计方案如图3所示。

５）多方会诊：若后方支援遇到疑难故障时，可在线邀请其他外援加入会诊、讨论，共同制订解决方案并指导前方运维人员完成工作。多方会诊通过实时音视频技术实现现场与后方互联互通，模块由音视频云平台、故障现场端、推流服务器、流媒体分发系统、后方端等部分组成。其中，故障现场端集成“推流端SDK”、服务器接入云平台、后方端集成“播放端SDK”，其架构及流程示意图如图4所示。

６）桌面同步：后方支援可以通过电脑桌面的运维信息同步到前方移动终端的屏幕上，便于前后双方的信息同步。设计方案如图5所示。

７）专题案例：前后双方全部连线的视频、音频、图片等资料都会自动储存，便于日后随时查阅、整理。

本发明设计并实现了面向风电机组的远程故障诊断共享平台。通过建立故障模式库，记录故障诊断数据信息，并辅以智能终端实现远程故障会诊，结合有效的管理规范，避免故障扩大和设备损坏，降低维护和保养的频次，提高设备维护效率。面向风电机组的远程故障诊断共享平台具有以下特点：

（1）通过实时音视频技术，将维护场景与远端技术支持互联互通，大大缩短设备维修时间，减少成本消耗，有利于提高服务质量。

（2）风电设备故障诊断维修人员与技术专家形成关于一对一、一对多的技术小组，有利于相互之间的技术交流与合作。

（3）通过故障模式库收集各种设备故障信息，从而更好分析解决设备故障问题。

（4）维护人员能够随时查询设备的故障相关信息，为进一步提高生产技术水平打好基础。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于云平台的风电机组远程故障诊断系统，其特征在于，包括：

风电机组远程故障诊断云平台、现场运维模块、远程诊断模块、边缘计算服务模块；

所述边缘计算服务模块，用于采集不同地域、不同风场机组的运行状态历史数据，根据运行状态历史数据确定风电机组故障历史诊断数据，并传输给风电机组远程故障诊断云平台；

所述现场运维模块，用于采集风机运维现场的运行状态数据，并传输给风电机组远程故障诊断云平台，以及通过风电机组远程故障诊断云平台获取远程诊断模块的诊断数据或者风电机组故障历史诊断数据进行现场运维；

所述远程诊断模块，用于通过风电机组远程故障诊断云平台获取风机运维现场的运行状态数据和风电机组故障诊断历史数据，并基于风机运维现场的运行状态数据和风电机组故障历史诊断数据进行远程专家诊断，将诊断数据传输至风电机组远程故障诊断云平台；

所述风电机组远程故障诊断云平台，用于对现场运维模块、远程诊断模块以及边缘计算服务模块工作所需要的的服务器资源和计算资源进行统一分配和调度管理，还用于对不同地域、不同风场机组的运行状态历史数据以及风电机组故障历史诊断数据进行统一存储和查询管理。

2.根据权利要求1所述的基于云平台的风电机组远程故障诊断系统，其特征在于，所述边缘计算服务模块包括：

采集模块，用于通过数据协议转换与边缘处理技术对不同地域、不同风场机组的运行状态历史数据进行采集。

3.根据权利要求2所述的基于云平台的风电机组远程故障诊断系统，其特征在于，所述采集模块包括：

接入模块，用于通过各类通信协议接入不同地域、不同风场机组的不同设备、系统和产品，采集风电机组运行数据；

预处理模块，用于对各种非线性、多维、异构数据进行预处理，得到过滤和融合后的预警数据；

模型构建模块，用于利用边缘计算设备对运行状态历史数据进行汇聚处理，建立异构数据关系映射模型。

4.根据权利要求1所述的基于云平台的风电机组远程故障诊断系统，其特征在于，所述风机运维现场的运行状态数据包括风机运维现场的音频、视频、图像、工作情况信息。

5.根据权利要求1所述的基于云平台的风电机组远程故障诊断系统，其特征在于，还包括视频及语音通信模块，用于通过现场运维模块的前方运维人员的移动终端和远程诊断模块的后方支援人员的视频通信设备或者语音通信设备建立视频或语音通信连接。

6.根据权利要求1所述的基于云平台的风电机组远程故障诊断系统，其特征在于，还包括信息显示模块，用于通过现场运维模块的前方运维人员的移动终端将前方运维人员所需的风机各项数据和信息推送到移动终端的显示屏上或通过AR技术将各项数据和信息与真实场景相结合，与远程诊断模块的后方支援人员进行数据交互。

7.根据权利要求1所述的基于云平台的风电机组远程故障诊断系统，其特征在于，还包括远程协助模块，用于在远程诊断模块的后方支援人员与前方运维人员连线授权后，后方支援人员直接控制现场运维模块的前方运维人员的移动终端。

8.根据权利要求1所述的基于云平台的风电机组远程故障诊断系统，其特征在于，还包括会诊模块，用于在远程诊断模块的后方支援人员遇到疑难故障时，在线邀请其他外援加入会诊、讨论，共同制订解决方案并指导现场运维模块的前方运维人员完成运维工作。

9.根据权利要求1所述的基于云平台的风电机组远程故障诊断系统，其特征在于，还包括同步模块，用于远程诊断模块的后方支援人员通过电脑桌面的运维信息同步到现场运维模块的前方运维人员的移动终端的屏幕上。

10.根据权利要求5-9任意一项所述的基于云平台的风电机组远程故障诊断系统，其特征在于，还包括案例存储模块，用于将现场运维模块的前方运维人员和远程诊断模块的后方支援人员的双方连线的全部通信数据自动储存到风电机组远程故障诊断云平台。

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