CN213126080U - 设备远程监测与故障预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种设备远程监测与故障预警系统，所述系统包括：多个数据监测装置，用于实时采集水电机组设备运行状态的多个源监测数据；至少一个数据采集服务器，用于存储多个数据监测装置传输的源监测数据；数据管理服务器，用于对来自不同数据采集服务器中的源监测数据进行检查、清理和维护，得到目标监测数据；计算服务器，用于对数据管理服务器中的目标监测数据进行业务分析和运算，得到预警信息；展示服务器，用于通过表格和图形的方式展示目标监测数据和预警信息；其解决了现有技术对水电机组设备的管控不能实现在线监测的问题，有利于无人值守和集中管控方式在水电行业的推广，推动了水电行业的发展，满足了用户的需要。

Description

设备远程监测与故障预警系统

技术领域

本实用新型涉及在线监测技术领域，尤其涉及一种设备远程监测与故障预警系统。

背景技术

水电机组在电力系统中占有重要的比例，其安全稳定运行直接影响电力系统的稳定性，对社会经济和稳定有着重要的意义；目前，水电设施在选址上常建于条件偏远的山区，在水电机组中的设备老化、突发故障等因素的影响下，若缺少快速、准确的设备状态监测和故障预警手段，机组设备的安全性、可靠性将受到不同程度的影响，因此，为了确保水电机组设备的安全运行，对设备状态的实时在线监视，以及对设备的故障预警显得尤为重要。

但是，现有技术对水电机组设备的管控不能实现在线监测，不能达到无人值守和集中管控的目的，因此不利于水电行业的发展，不能满足用户的需要。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型的提供的一种设备远程监测与故障预警系统，其解决现有技术对水电机组设备的管控不能实现在线监测的问题，有利于无人值守和集中管控方式在水电行业的推广，推动了水电行业的发展，满足了用户的需要。

本实用新型提供一种设备远程监测与故障预警系统，所述系统包括：多个数据监测装置，用于实时采集水电机组设备运行状态的多个源监测数据；至少一个数据采集服务器，与所述多个数据监测装置相连，用于存储所述多个数据监测装置传输的源监测数据；数据管理服务器，与所述至少一个数据采集服务器相连，用于对来自不同数据采集服务器中的源监测数据进行检查、清理和维护，得到目标监测数据；计算服务器，与所述数据管理服务器相连，用于对所述数据管理服务器中的目标监测数据进行业务分析和运算，得到预警信息；展示服务器，与所述数据管理服务器和所述计算服务器相连，在所述展示服务器上运行可视化监视和预警平台，用于通过表格和图形的方式展示所述目标监测数据和所述预警信息。

可选地，所述系统还包括：至少一个单向隔离装置，与所述至少一个数据采集服务器相连，还与所述多个数据监测装置，用于数据传输方向为从所述多个数据监测装置到所述至少一个数据采集服务器。

可选地，所述多个数据监测装置包括：水轮机监测装置，用于采集水轮机的运行参数；发电机监测装置，用于采集发电机的运行参数；轴承监测装置，用于采集推力轴承的运行参数。

可选地，所述轴承监测装置包括：液位传感器，用于采集所述水电机组在运行时的第一轴承液位值和采集所述水电机组在停机时的第二轴承液位值；液位报警器，用于当所述第一轴承液位值或者所述第二轴承液位值超过相应的预设标准值时，发出告警信息。

可选地，所述预警信息包括：轴承漏水预警、振动区运行预警和顶盖漏水变大预警。

可选地，所述系统还包括：图像采集装置，用于实时采集多个预设监测点的多个源视频数据；图像管理服务器，与所述图像采集装置相连，用于对所述多个源视频数据进行压缩和存储，得到目标视频数据；所述展示服务器还与所述图像管理服务器相连，用于将所述目标视频数据在所述可视化监视和预警平台中进行展示。

可选地，所述可视化监视和预警平台包括：数据共享访问接口，用于与其它数据平台进行对接，获取其它数据平台中的过程数据和结果数据。

可选地，所述可视化监视和预警平台通过短信和电话的方式向相关人员发送所述预警信息。

可选地，所述系统还包括：多个交换机，所述数据采集服务器、所述数据管理服务器、所述计算服务器和所述展示服务器之间通过所述多个交换机进行连接。

可选地，所述系统还包括：防火墙。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型通过多个数据监测装置实时采集水电机组设备运行状态的多个源监测数据，再通过数据采集服务器、数据管理服务器和计算服务器对监测数据的存储、管理和处理后，在展示服务器中运行的可视化监测和预警平台上通过表格和图形的方式对监测数据和预警信息进行实时展示；其中，所述系统包括多个数据采集服务器，分别设置在不同的发电站，每个数据采集服务器与相应发电站中的多个数据监测装置相连，多个数据采集服务器通过交换机与数据管理服务器相连，因此一个数据管理服务器中存储有多个电站中多个水电机组设备的运行状态数据，再对所有的运行状态数据进行分析和处理后在同一个可视化监视和预警平台中进行展示和预警，因此实现了对设备状态的实时在线监视，以及对设备的故障预警，确保水电机组设备的安全运行，其解决了现有技术对水电机组设备的管控不能实现在线监测的问题，有利于无人值守和集中管控方式在水电行业的推广，推动了水电行业的发展，满足了用户的需要。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型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地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本实用新型实施例提供的一种设备远程监测与故障预警系统的结构示意图；

图2所示为本实用新型实施例提供一种设备远程监测与故障预警系统的功能架构示意图；

图3所示为本实用新型实施例提供一种水电机组设备运行状态监测示意图；

图4所示为本实用新型实施例提供一种水电机组设备故障预警示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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他实施例，都属于本申请保护的范围。本实用新型实例中相同标号的功能单元具有相同和相似的结构和功能。

实施例一

图1所示为本实用新型实施例提供的一种设备远程监测与故障预警系统的结构示意图，如图1所示，设备远程监测与故障预警系统包括：

多个数据监测装置，用于实时采集水电机组设备运行状态的多个源监测数据；

至少一个数据采集服务器，与所述多个数据监测装置相连，用于存储所述多个数据监测装置传输的源监测数据；

数据管理服务器，与所述至少一个数据采集服务器相连，用于对来自不同数据采集服务器中的源监测数据进行检查、清理和维护，得到目标监测数据；

计算服务器，与所述数据管理服务器相连，用于对所述数据管理服务器中的目标监测数据进行业务分析和运算，得到预警信息；

展示服务器，与所述数据管理服务器和所述计算服务器相连，在所述展示服务器上运行可视化监视和预警平台，用于通过表格和图形的方式展示所述目标监测数据和所述预警信息。

需要说明的是，本实用新型通过多个数据监测装置实时采集水电机组设备运行状态的多个源监测数据，再通过数据采集服务器、数据管理服务器和计算服务器对监测数据的存储、管理和处理后，在展示服务器中运行的可视化监测和预警平台上通过表格和图形的方式对监测数据和预警信息进行实时展示；其中，所述系统包括多个数据采集服务器，分别设置在不同的发电站，每个数据采集服务器与相应发电站中的多个数据监测装置相连，多个数据采集服务器通过交换机与数据管理服务器相连，因此一个数据管理服务器中存储有多个电站中多个水电机组设备的运行状态数据，再对所有的运行状态数据进行分析和处理后在同一个可视化监视和预警平台中进行展示和预警，因此实现了对设备状态的实时在线监视，以及对设备的故障预警，确保水电机组设备的安全运行，其解决了现有技术对水电机组设备的管控不能实现在线监测的问题，有利于无人值守和集中管控方式在水电行业的推广，推动了水电行业的发展，满足了用户的需要。

在本实施例中，所述系统还包括：至少一个单向隔离装置，与所述至少一个数据采集服务器相连，还与所述多个数据监测装置，用于数据传输方向为从所述多个数据监测装置到所述至少一个数据采集服务器。

进一步地，所述多个数据监测装置包括：水轮机监测装置，用于采集水轮机的运行参数；发电机监测装置，用于采集发电机的运行参数；轴承监测装置，用于采集推力轴承的运行参数。

进一步地，所述轴承监测装置包括：液位传感器，用于采集所述水电机组在运行时的第一轴承液位值和采集所述水电机组在停机时的第二轴承液位值；液位报警器，用于当所述第一轴承液位值或者所述第二轴承液位值超过相应的预设标准值时，发出告警信息。

进一步地，所述预警信息包括：轴承漏水预警、振动区运行预警和顶盖漏水变大预警。

进一步地，所述系统还包括：图像采集装置，用于实时采集多个预设监测点的多个源视频数据；图像管理服务器，与所述图像采集装置相连，用于对所述多个源视频数据进行压缩和存储，得到目标视频数据；所述展示服务器还与所述图像管理服务器相连，用于将所述目标视频数据在所述可视化监视和预警平台中进行展示。

进一步地，所述可视化监视和预警平台包括：数据共享访问接口，用于与其它数据平台进行对接，获取其它数据平台中的过程数据和结果数据。

进一步地，所述可视化监视和预警平台通过短信和电话的方式向相关人员发送所述预警信息。

进一步地，所述系统还包括：多个交换机，所述数据采集服务器、所述数据管理服务器、所述计算服务器和所述展示服务器之间通过所述多个交换机进行连接。

进一步地，所述系统还包括：防火墙。

实施例二

图2所示为本实用新型实施例提供一种设备远程监测与故障预警系统的功能架构示意图，如图2所示，本实施例中的设备远程监测与故障预警系统主要包括数据采集、数据管理、远程监测和故障预警四大功能模块。

(1)数据采集：所述设备远程监测与故障预警系统的数据源包括但不限于机组状态在线监测数据、计算机监控数据、设备台账数据和设备模型数据，其中机组状态在线监测数据可以通过各个数据传感器进实时监测；系统具备完备的数据采集功能以保证系统能够全面准确地记录机组暂态运行和稳态运行的数据，提供事故追忆功能，并保证机组发生事故时能够提供全面完整的数据以供事故分析。其中，在线监测系统数据由标准通讯协议规约进行数据传输，将原在线监测系统振动、摆度点值数据及高密度波形数据通讯至数据管理平台中；计算机监控系统数据，采用IEC104通讯协议；电能计量系统的数据接入遵循101/104规约完成数据接口定制实现，实现对关口表读数、机组表读数、厂变、地区变表读数等数据的接入。

(2)数据管理：通过数采集服务器、数据计算服务器和数据展示服务器对书进行如下管理：1)数据库采用高效数据压缩技术，存储容量满足保留最近3个月内的所有原始数据以及近5年内经过压缩的原始数据，存储间隔为不间断存储，应最大限度地保证机组所有历史信息不丢失；2)数据库能自动管理数据，对数据进行检查、清理和维护；能实时监测硬盘的容量信息，当其容量不够时自动在本系统发出警告信息，同时向电站信息管理系统发出警告信息；能自动和手工备份数据；3)数据库具备自动检索功能，用户可通过输入检索工况快速获得满足条件的数据；应提供回放功能，能对历史数据进行回放。

(3)远程监测：远程监测提供交互可视化的数据分析与展示平台，能快速地搭建数据指标分析仪表板，可以表格、趋势图等方式展示部分或全部监测数据，可对任意信号设定阈值，展示的数据内容包括数值，报警状态，数据属性等。其中，系统实时监测范围：可视化监视模块可按水轮机、发电机、轴系、主变等分别监视；通过设备导航，可以迅速定位需要实时监视的相关设备；其中，可视化监视平台具体监测的内容如图3所示，包括但不限于对水电机组能量与空蚀、主机稳定性、发电机运行性能、推力轴承运行性能、调速器系统状态、励磁调压系统状态、变压器运行状态和GIS开关状态的监测，其每个运行状态下的具体监测参数见附图3，此处就不再赘述。

(4)故障预警：本系统预警数据采用机组设备状态监测及监控系统数据作为数据源，按照设备故障机理进行故障指标体系的设计。机组设备主要涉及的故障预警部件如图4所示。具体的故障预警类型包括：1)轴承漏水智能预警：①根据机组运行时，机组轴承液位信号与前一周机组运行时轴承液位信号平均值比较，当超过某范围时，进行告警；②根据机组运行时，机组轴承液位信号与前一周机组停机时轴承液位值比较，当超过某范围时，进行告警；③根据机组停机时，机组轴承液位信号与前一周机组停机时轴承液位值比较，当超过某范围时，进行告警；④油混水装置报警，暂未有判断逻辑。2)机组进入振动区报警：①根据机组水头、负荷上导、下导、水导摆度值，判断变化值范围，根据范围发出振动区运行预警；②其余水头对应的负荷及摆度值需要对数据进行分析性，各台机组可根据机组历史情况设定范围值。3)机组顶盖漏水变大报警：通过顶盖液位变化及顶盖排水泵启动频次进行判断，判断方法：①根据顶盖液位最大值，最小值，计算液位斜率，根据三次平均值，进行比较，发出机组顶盖漏水变大报警；②根据顶盖排水泵运行间隔时间，判断其是否超出范围值，根据超过值，发出机组顶盖漏水变大报警；③根据机组的不同，判定的过程和规则可调整设定。

在本实用新型的另一个实施例中，系统部署方式：设备远程监测与故障预警系统用分层分布式集散型体系结构，以满足水电设备诊断及状态评估系统的业务要求。其中，集控中心作为数据汇集和应用的中心节点，实现数据汇集、智能计算和智能应用三个主要功能，需要在集控中心增加数据管理平台及服务器1台，智能计算平台及服务器1台，应用分析平台及服务器1台，电厂端根据电站的数量安装数据采集服务器，完成数据的采集和传输。

综上所述，本实用新型提供的设备远程监测和故障预警系统具有以下优点：

第一、预警时效性：与传统的、离线的设备故障预警方法方法比较，在线监测设备可以实时掌握电厂机组设备的运行状态，将预警结果可视化呈现，并通知设备管理及维护人员，时效性较好。

第二、D-S证据融合：由于设备的故障原因复杂多样，仅靠单一的故障诊断方法很难满足故障诊断要求，因此，设备远程监测与故障预警系统在算法层面具有可扩展性，能够对数据挖掘、人工智能等算法进行集成。同时，本系统在对多个算法的结果进行融合时，引入证据理论D-S对判据进行融合计算，提高了辨识结果的准确性。

第三、定制化数据展示：系统具备良好的可交互性，提供交互可视化的数据分析与展示平台，能快速地搭建数据指标分析仪表板。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种设备远程监测与故障预警系统，其特征在于，所述系统包括：

多个数据监测装置，用于实时采集水电机组设备运行状态的多个源监测数据；

至少一个数据采集服务器，与所述多个数据监测装置相连，用于存储所述多个数据监测装置传输的源监测数据；

数据管理服务器，与所述至少一个数据采集服务器相连，用于对来自不同数据采集服务器中的源监测数据进行检查、清理和维护，得到目标监测数据；

计算服务器，与所述数据管理服务器相连，用于对所述数据管理服务器中的目标监测数据进行业务分析和运算，得到预警信息；

展示服务器，与所述数据管理服务器和所述计算服务器相连，在所述展示服务器上运行可视化监视和预警平台，用于通过表格和图形的方式展示所述目标监测数据和所述预警信息。

2.如权利要求1所述的设备远程监测与故障预警系统，其特征在于，所述系统还包括：

至少一个单向隔离装置，与所述至少一个数据采集服务器相连，还与所述多个数据监测装置，用于数据传输方向为从所述多个数据监测装置到所述至少一个数据采集服务器。

3.如权利要求1所述的设备远程监测与故障预警系统，其特征在于，所述多个数据监测装置包括：

水轮机监测装置，用于采集水轮机的运行参数；

发电机监测装置，用于采集发电机的运行参数；

轴承监测装置，用于采集推力轴承的运行参数。

4.如权利要求3所述的设备远程监测与故障预警系统，其特征在于，所述轴承监测装置包括：

液位传感器，用于采集所述水电机组在运行时的第一轴承液位值和采集所述水电机组在停机时的第二轴承液位值；

液位报警器，用于当所述第一轴承液位值或者所述第二轴承液位值超过相应的预设标准值时，发出告警信息。

5.如权利要求1所述的设备远程监测与故障预警系统，其特征在于，所述预警信息包括：轴承漏水预警、振动区运行预警和顶盖漏水变大预警。

6.如权利要求1所述的设备远程监测与故障预警系统，其特征在于，所述系统还包括：

图像采集装置，用于实时采集多个预设监测点的多个源视频数据；

图像管理服务器，与所述图像采集装置相连，用于对所述多个源视频数据进行压缩和存储，得到目标视频数据；

所述展示服务器还与所述图像管理服务器相连，用于将所述目标视频数据在所述可视化监视和预警平台中进行展示。

7.如权利要求6所述的设备远程监测与故障预警系统，其特征在于，所述可视化监视和预警平台包括：数据共享访问接口，用于与其它数据平台进行对接，获取其它数据平台中的过程数据和结果数据。

8.如权利要求7所述的设备远程监测与故障预警系统，其特征在于，所述可视化监视和预警平台通过短信和电话的方式向相关人员发送所述预警信息。

9.如权利要求1所述的设备远程监测与故障预警系统，其特征在于，所述系统还包括：

多个交换机，所述数据采集服务器、所述数据管理服务器、所述计算服务器和所述展示服务器之间通过所述多个交换机进行连接。

10.如权利要求9所述的设备远程监测与故障预警系统，其特征在于，所述系统还包括：防火墙。

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