柴油發(fā)電機(jī)組智能運(yùn)維架構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)研究

歐陽輝 沈增明 王姝 劉璇 曾賽蘭

【摘要】本文充分考慮柴油發(fā)電機(jī)智能運(yùn)維特點(diǎn)和現(xiàn)狀，結(jié)合智能運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)要求，建立了柴油發(fā)電機(jī)智能運(yùn)維框架對(duì)檢驗(yàn)項(xiàng)目要求進(jìn)行了系統(tǒng)性分析。

【關(guān)鍵詞】柴油發(fā)電機(jī)組；智能運(yùn)維；標(biāo)準(zhǔn)研究

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.06.059

Research on Intelligent Operation and Maintenance Architecture and Standards for Diesel Generator Sets

OUYANG Hui1， SHEN Zengming1， WANG Shu2， LIU Xuan3， ZENG Sailan4

（1.Hunan Gubo Electromechanical Co.， Ltd.， Xiangtan 411100， China； 2.Xiangtan City Market Supervision andAdministration Bureau， Xiangtan 411100， China； 3.Xiangtan Industrial and Mining Electric Transmission Vehicle Quality Inspection Center， Xiangtan 411100， China； 4.Xiangtan Electrochemical Technology Co.， Ltd.， Xiangtan 411100， China）

Abstract： This article fully considers the characteristics and current situation of intelligent operation and maintenance of diesel generators， and combines the requirements of intelligent operation and maintenance standards to establish an intelligent operation and maintenance framework for diesel generators.Asystematic analysis is conducted on the inspection project requirements.

Key words： diesel generator set； intelligent operation and maintenance； standard research

基于數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型背景，創(chuàng)新成為主旋律，眾多企業(yè)為實(shí)現(xiàn)效率提升、質(zhì)量提高與動(dòng)力增強(qiáng)，紛紛加入數(shù)智化行列。數(shù)智技術(shù)與企業(yè)業(yè)務(wù)深度融合，安全用電事關(guān)企業(yè)生存，應(yīng)急電源配置成為安全保障的重要條件，各企業(yè)特別是專、精、特、新企業(yè)首選柴油發(fā)電機(jī)（組）備用應(yīng)急電源，企業(yè)單獨(dú)運(yùn)維成本高、集中人工運(yùn)維難度大，依靠傳統(tǒng)運(yùn)維方式不利于柴油發(fā)電機(jī)（組）推廣及有效使用，引入先進(jìn)的工具和手段，已成新時(shí)期應(yīng)對(duì)眾多挑戰(zhàn)的必然選擇。智能運(yùn)維通過將新一代信息技術(shù)，尤其是人工智能技術(shù)應(yīng)用到運(yùn)維領(lǐng)域，可替代部分重復(fù)煩瑣的人工操作，減少人為因素影響設(shè)備運(yùn)行，同時(shí)為管理角色賦能，在此背景下，固博創(chuàng)新柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)維模式，提出并拓展智能運(yùn)維方式。為使企業(yè)規(guī)范有序發(fā)展，著手研制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。

1.1智能運(yùn)維概念

智能運(yùn)維最早由Gartner提出，它是將人工智能科技融入運(yùn)維系統(tǒng)中[2]，以大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，從多種數(shù)據(jù)源中采集海量數(shù)據(jù)（包括日志、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)等）進(jìn)行實(shí)時(shí)或離線分析，通過主動(dòng)性、人性化和動(dòng)態(tài)可視化，增強(qiáng)傳統(tǒng)運(yùn)維的能力。智能運(yùn)維能快速分析處理海量數(shù)據(jù)，并得出有效的運(yùn)維決策，執(zhí)行自動(dòng)化腳本以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的整體運(yùn)維，能有效運(yùn)維大規(guī)模系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)維模式面臨的安全運(yùn)行、人力緊缺及遠(yuǎn)程運(yùn)維難題。

1.2傳統(tǒng)運(yùn)維的缺點(diǎn)

首先被動(dòng)運(yùn)維，各企業(yè)發(fā)電機(jī)組不同，系統(tǒng)不多，以被動(dòng)運(yùn)維為主，依靠人工巡檢來檢查設(shè)備是否正常運(yùn)行，對(duì)設(shè)備的異常定位不準(zhǔn)、判斷不準(zhǔn)，處理效率低。其次人力緊缺，運(yùn)維工作對(duì)人員的技術(shù)要求高，信息掌握要全面，但運(yùn)維工作煩瑣、工作量大且責(zé)任重，崗位壓力大，加上近年來運(yùn)維需求不斷演變升級(jí)，人力資源緊張。再有運(yùn)維難度高：傳統(tǒng)運(yùn)維的成本高、壓力大，對(duì)運(yùn)維人員依賴高，著重于現(xiàn)場(chǎng)勘查，沒有充足的設(shè)備信息和運(yùn)行數(shù)據(jù)，運(yùn)維難度較高，無法快速確定設(shè)備異常。隨著大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的演進(jìn)，智能運(yùn)維已成為設(shè)備維護(hù)的新方式。通過固博云智能運(yùn)維系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)事前智能預(yù)警、事后快速定位的智能運(yùn)維目標(biāo)，減輕運(yùn)維壓力，降低運(yùn)維成本，提高發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性。

1.3智能運(yùn)維的價(jià)值

1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行：通過發(fā)電機(jī)組聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)采集設(shè)備數(shù)據(jù)，打破各發(fā)電機(jī)組和系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)壁壘，將發(fā)電機(jī)組信息和參數(shù)統(tǒng)一保存到一個(gè)平臺(tái)進(jìn)行管理和維護(hù)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，快速定位并通知運(yùn)維人員處理，減少發(fā)電機(jī)組停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)，保證發(fā)電機(jī)組安全持續(xù)運(yùn)行。2）智能預(yù)警：固博云智能運(yùn)維管理系統(tǒng)的自動(dòng)化故障檢測(cè)和預(yù)警功能，自動(dòng)判斷設(shè)備在運(yùn)行過程中存在哪些隱患，快速定位異常點(diǎn)，將異常問題快速、及時(shí)通知運(yùn)維人員，幫助其找到故障原因。3）提高運(yùn)維水平：區(qū)別于傳統(tǒng)運(yùn)維依賴人工巡檢和現(xiàn)場(chǎng)勘探，智能運(yùn)維的優(yōu)勢(shì)在于可以借助智能系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)組內(nèi)部，輔助運(yùn)維人員提前發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組問題，甚至可以進(jìn)行遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)，通過人工智能或VR手段進(jìn)行交互工作。固博云智能運(yùn)維管理系統(tǒng)通過點(diǎn)巡檢計(jì)劃、巡檢記錄、保養(yǎng)計(jì)劃、保養(yǎng)記錄、報(bào)修記錄審核、備件產(chǎn)品資源管理、設(shè)備自動(dòng)報(bào)修等功能，實(shí)現(xiàn)巡檢服務(wù)從規(guī)劃、派工到完工的全程閉環(huán)管理。

基于柴油發(fā)電機(jī)基本安全要求及結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，同時(shí)必須滿足智能、電子、數(shù)字化軟硬件具體安全需求，為加強(qiáng)用戶現(xiàn)場(chǎng)使用的柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)維管理，通過數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、傳輸及數(shù)據(jù)分析，遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)運(yùn)維對(duì)象運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、停機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、故障預(yù)警、故障告警、運(yùn)維管理、設(shè)備管理、實(shí)時(shí)定位、遠(yuǎn)程視頻、遠(yuǎn)程監(jiān)控、預(yù)測(cè)性維護(hù)等功能，以此建立了固博云遠(yuǎn)程智能運(yùn)維系統(tǒng)，系統(tǒng)框圖見圖1。

3.1一般要求

1）數(shù)據(jù)采集：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)維對(duì)象的停機(jī)狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、作業(yè)操作等數(shù)據(jù)的采集；同時(shí)應(yīng)能進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)備份。2）數(shù)據(jù)傳輸：系統(tǒng)應(yīng)能通過公共網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸：也能通過有線或無線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；同時(shí)支持多種機(jī)組模塊進(jìn)行通信的接口適配轉(zhuǎn)換：如R485、LINK、CAN接口、USB（Host）。3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)多種類型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及采用集中式或分布式的存儲(chǔ)方式；應(yīng)具備冗余的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力[1]。4）數(shù)據(jù)分析：系統(tǒng)應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能；支持運(yùn)維對(duì)象運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估；支持觸發(fā)報(bào)警數(shù)據(jù)顯示及提取。5）可視化顯示：系統(tǒng)應(yīng)能顯示運(yùn)維對(duì)象的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)在線數(shù)據(jù)、離線天數(shù)、運(yùn)行時(shí)間、保養(yǎng)次數(shù)、保養(yǎng)時(shí)間、蓄電池健康狀態(tài)、運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、故障預(yù)警數(shù)、故障告警數(shù)的數(shù)據(jù)信息；支持使用曲線、指針、柱形、圖表顯示運(yùn)維對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)；應(yīng)能數(shù)字化顯示：發(fā)電電壓、電流、頻率、功率、水溫、油壓、轉(zhuǎn)速、缸溫、發(fā)電機(jī)溫度、水箱液位、機(jī)油液位、燃油液位等運(yùn)行數(shù)據(jù)信息：支持使用GPS、北斗定位地圖形式顯示運(yùn)維對(duì)象的位置信息；支持通過顯示屏、個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）、移動(dòng)終端等APP進(jìn)行可視化顯示。

3.2功能要求

1）狀態(tài)監(jiān)控：應(yīng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶端發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，如電壓、電流、頻率、相序、功率、蓄電池電壓、水溫、油壓、轉(zhuǎn)速、缸溫、發(fā)電機(jī)溫度、水箱液位、機(jī)油液位、燃油、液位等參數(shù)；具備設(shè)置運(yùn)維對(duì)象運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)周期、運(yùn)維次數(shù)、運(yùn)維配件更換時(shí)間功能；可支持運(yùn)維對(duì)象周圍環(huán)境的溫度、濕度、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)畫面監(jiān)測(cè)。2）故障診斷：支持設(shè)置故障類型及觸發(fā)條件，如超速、欠速、速度信號(hào)丟失、發(fā)電過頻、發(fā)電欠頻、發(fā)電欠壓、發(fā)電過壓、發(fā)電過流、停機(jī)失敗、充電失敗、電池過壓、電池欠壓、逆功率、過功率、ECU通信失敗、發(fā)電缺相、發(fā)電逆相、發(fā)電開關(guān)失敗、溫度傳感器開路、溫度高、溫度低、油壓傳感器開路、油壓低、液位傳感器開路、液位低、水位傳感器開路、水位低、機(jī)油液位傳感器開路、機(jī)油液位高、機(jī)油液位低、發(fā)電機(jī)溫度傳感器開路、發(fā)電機(jī)溫度高、接地故障、運(yùn)維到期等，應(yīng)能根據(jù)故障類型的觸發(fā)條件識(shí)別故障類型；支持設(shè)置故障預(yù)警和故障告警的觸發(fā)條件；支持識(shí)別故障預(yù)警和故障告警的故障診斷結(jié)果；支持兼容未知的故障類型；對(duì)于未知的故障類型，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的故障診斷提示信息，并且及時(shí)通過APP、短信、電話等形式推送至運(yùn)維人員。3）故障預(yù)警：系統(tǒng)應(yīng)能通過手機(jī)APP、固博云平臺(tái)提示、短信等形式將故障預(yù)警信息及時(shí)推送至運(yùn)維人員和用戶；支持設(shè)置巡檢工單及觸發(fā)條件；支持根據(jù)巡檢工單的觸發(fā)條件自動(dòng)生成巡檢工單。4）故障告警：支持設(shè)置故障級(jí)別及觸發(fā)條件，緊急故障時(shí)，及時(shí)停機(jī)保護(hù)；非緊急故障發(fā)出警告信息，并推送到固博云平臺(tái)及用戶手機(jī)和APP；支持根據(jù)故障級(jí)別設(shè)置相應(yīng)的維修工單及觸發(fā)條件。5）運(yùn)維管理：支持設(shè)置多種類型的運(yùn)維工單，如維修工單、巡檢工單等；支持運(yùn)維工單模板的自定義，如模板包括運(yùn)維工單的類型、工單標(biāo)題、工單內(nèi)容、運(yùn)維人員、處理時(shí)限等；支持多種運(yùn)維工單的派發(fā)方式，如指定運(yùn)維人員、運(yùn)維人員主動(dòng)認(rèn)領(lǐng)的搶單模式等；支持運(yùn)維工單的全流程記錄和跟蹤；支持運(yùn)維人員處理運(yùn)維工單的績效評(píng)價(jià)；支持客戶對(duì)運(yùn)維結(jié)果的評(píng)價(jià)[1]。6）設(shè)備管理：支持建立運(yùn)維對(duì)象的臺(tái)賬信息，固博云智能運(yùn)維能記錄運(yùn)維對(duì)象的名稱、類型、技術(shù)參數(shù)、技術(shù)手冊(cè)、出廠信息、維保周期、維保內(nèi)容、過保日期、故障記錄、維修記錄等；支持瀏覽和查詢運(yùn)維對(duì)象歷史數(shù)據(jù)，可根據(jù)時(shí)間、機(jī)組名稱、云貓ID、位置等關(guān)鍵字的查詢和顯示；支持運(yùn)維對(duì)象備件信息的管理，可編輯、添加、刪除、新建檔案等；支持運(yùn)維對(duì)象歷史數(shù)據(jù)的導(dǎo)出或打?。恢С址纸M、分機(jī)組型號(hào)、分地區(qū)、多機(jī)、并機(jī)集中管理。7）遠(yuǎn)程維護(hù)：支持運(yùn)維對(duì)象的遠(yuǎn)程控制操作并反饋操作結(jié)果，可記錄操作員開機(jī)、關(guān)機(jī)、修改機(jī)組信息、鎖機(jī)和解鎖等；支持運(yùn)維對(duì)象參數(shù)的遠(yuǎn)程調(diào)試和修改；支持運(yùn)維對(duì)象的遠(yuǎn)程固件升級(jí)。

3.3安全要求

1）權(quán)限管理：支持用戶類型的設(shè)置，固博云平臺(tái)權(quán)限分為：管理人員、云平臺(tái)操作人員、運(yùn)維人員、普通用戶等；支持根據(jù)用戶類型設(shè)置不同的權(quán)限，管理員：可管理所屬層級(jí)以及下級(jí)云貓、機(jī)組、成員；也可設(shè)置他人為子管理員；云平臺(tái)操作人員：只有云平臺(tái)使用權(quán)限；運(yùn)維人員：只能管理分配給自己的機(jī)組，可修改控制器配置；普通用戶：只能管理自己添加的機(jī)組，不能修改控制器配置。支持對(duì)固博云遠(yuǎn)程智能運(yùn)維系統(tǒng)的用戶進(jìn)行身份鑒別、人臉認(rèn)識(shí)或驗(yàn)證碼認(rèn)證等。2）數(shù)據(jù)安全：支持信息完整性校驗(yàn)機(jī)制確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?；支持密碼技術(shù)對(duì)于鑒別信息、重要數(shù)據(jù)等敏感信息確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｃ苄裕徊捎脴?biāo)準(zhǔn)化時(shí)間戳機(jī)制等技術(shù)確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目捎眯浴?）安全審批：審批范圍應(yīng)支持覆蓋固博云遠(yuǎn)程智能運(yùn)維系統(tǒng)的所有用戶；應(yīng)包括重要用戶行為、系統(tǒng)操作異常和重要系統(tǒng)命令的使用等重要安全事件；審批記錄應(yīng)得到保護(hù)，避免受到非系統(tǒng)授權(quán)的修改或刪除等；審計(jì)記錄可根據(jù)系統(tǒng)使用的實(shí)際需求，按照指定的有效期保存。4）備份恢復(fù)：支持對(duì)數(shù)據(jù)的手動(dòng)備份和自動(dòng)備份；支持對(duì)數(shù)據(jù)的全備份和增量備份；支持對(duì)數(shù)據(jù)的異步備份和同步備份；支持對(duì)數(shù)據(jù)的本地備份和異地備份；支持卷鏡像的方式提供數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)功能。

基于電子、智能技術(shù)運(yùn)維模型，建立與傳統(tǒng)設(shè)備上不同于傳統(tǒng)電機(jī)電控設(shè)備、檢測(cè)、鑒定以傳統(tǒng)方法檢測(cè)確定設(shè)備安全參數(shù)；各硬件設(shè)施、結(jié)構(gòu)及連接電纜均以產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求驗(yàn)收確定；用數(shù)據(jù)采集儀、功率分析儀采集傳感器信號(hào)確認(rèn)感應(yīng)參數(shù)準(zhǔn)確可靠；逐步模擬設(shè)定場(chǎng)景、故障信號(hào)、運(yùn)行參數(shù)確認(rèn)讀數(shù)準(zhǔn)確性、故障報(bào)警、告警、預(yù)警可靠及時(shí)性；可視化效果與實(shí)場(chǎng)一致性確認(rèn)；安全、備份、權(quán)限以實(shí)際操作比較判定。

模型已建立，后期依據(jù)傳感器感知信號(hào)，采集、傳輸數(shù)據(jù)，將分析決策中得到的運(yùn)維判斷與各個(gè)工具、平臺(tái)、流程有效聯(lián)動(dòng)，智能化和運(yùn)維工作結(jié)合起來智能地去判斷告警，這離不開強(qiáng)大的自動(dòng)控制能力、設(shè)備閾值設(shè)定以及感知信號(hào)準(zhǔn)確性。智能運(yùn)維當(dāng)下還是一個(gè)初步探索的階段，特別是企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展該模式試驗(yàn)推廣階段，雖然在該傳統(tǒng)行業(yè)已有相當(dāng)長時(shí)間實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但智能、大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)積累不足，需要在實(shí)施過程中加強(qiáng)數(shù)據(jù)收集，將不同運(yùn)維場(chǎng)景與共同用到的數(shù)據(jù)、技術(shù)等進(jìn)行整合和沉淀，以算法優(yōu)化閾值選定，完善標(biāo)準(zhǔn)要求，真正達(dá)到智能化、高效運(yùn)維效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]智能制造遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)通用要求：GB/T42136—2022[S].

[2]信息技術(shù)服務(wù)智能運(yùn)維通用要求：T/CESA 1172—2021[S].

【作者簡介】

歐陽輝，男，1989年出生，工程師，研究方向?yàn)榘l(fā)電機(jī)節(jié)能、靜音、穩(wěn)定、安全及智能化。

沈增明，男，1971年出生，工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)電產(chǎn)品智能運(yùn)維管理。

（編輯：于淼）