基于大數(shù)據(jù)分析和知識庫的電廠設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測診斷對比研究

賈磊

摘要：隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，對于電廠設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測手段也有了不同的思路。在此背景上，本文分別針對基于大數(shù)據(jù)分析和基于知識庫的電廠設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測診斷系統(tǒng)進(jìn)行了分析研究，發(fā)現(xiàn)二者各有特色，知識庫系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)故障信息的實(shí)時診斷，大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)故障信息的提前預(yù)警。通過研究，為電廠設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測診斷提供了一定的借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)分析;知識庫;狀態(tài)監(jiān)測

1 前言

電廠設(shè)備的安全健康平穩(wěn)運(yùn)行直接影響著電廠的經(jīng)濟(jì)效益與生產(chǎn)經(jīng)營情況[1-2]。特別的，電廠作為居民生活、工業(yè)生產(chǎn)的保障系統(tǒng)[3]，必須時刻掌握其設(shè)備狀態(tài)，對于設(shè)備異常情況要及時反映，提前對其進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，避免突發(fā)的設(shè)備故障造成巨大的生產(chǎn)損失[4]。

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，電廠設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測與維護(hù)系統(tǒng)的不斷完善[5]，現(xiàn)階段，主流的電廠設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)主要有兩類，一類是基于知識庫系統(tǒng)，一類基于大數(shù)據(jù)分析。二者均采用了大數(shù)據(jù)技術(shù)，其特點(diǎn)各不相同。

2 基于知識庫的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測診斷系統(tǒng)

大數(shù)據(jù)技術(shù)的核心在于數(shù)據(jù)，電廠在運(yùn)行維護(hù)中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)從大數(shù)據(jù)的角度講，是電廠系統(tǒng)寶貴的資源。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷成熟，機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等手段層出不窮，通過海量的數(shù)據(jù)資源作為訓(xùn)練素材，通過算法的不斷學(xué)習(xí)優(yōu)化，由大數(shù)據(jù)在復(fù)雜的設(shè)備運(yùn)行維護(hù)信息中挖掘出其中隱藏的規(guī)律，提前發(fā)現(xiàn)故障信息特征，以便于建立起專屬的故障診斷知識庫。通過設(shè)置專屬的故障診斷規(guī)則，可以輕松的確定各種故障的原因，實(shí)現(xiàn)故障的快速解決。其具體工作流程如圖1所示。

觀察圖1，在通過監(jiān)測的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，建立好故障診斷知識庫的前提下，通過在各設(shè)備處安裝大量的傳感器，對設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，考慮到各設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)維度、數(shù)據(jù)采集方式、數(shù)據(jù)形式與內(nèi)容各不相同，因此為了確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性與可識別性，同時剔除誤差較大的數(shù)據(jù)，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理以及特征提取，對有效數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選。通過故障預(yù)測診斷模型，可以得到故障的監(jiān)測結(jié)果。再將得到的結(jié)果與故障診斷知識庫進(jìn)行對比，數(shù)據(jù)庫內(nèi)已經(jīng)有的故障信息將會被直接檢索出來，即可直截了當(dāng)?shù)拇_定故障原因，并根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)給出建議與決策。故障診斷知識庫也不是包羅萬象的，一旦遇到了新的突發(fā)故障，即得到的故障監(jiān)測結(jié)果無法與故障診斷知識庫進(jìn)行對比，則可以對二者進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，深入的分析故障產(chǎn)生的原因，同時根據(jù)故障的后續(xù)處置情況，對故障診斷知識庫進(jìn)行更新迭代，使其更加完善。該系統(tǒng)屬于成長型系統(tǒng)，隨著機(jī)組運(yùn)行時間的不斷加長，系統(tǒng)出現(xiàn)的故障越多，其故障信息庫則越完善，系統(tǒng)的診斷就愈發(fā)迅速，響應(yīng)速度更快。

3 基于運(yùn)行大數(shù)據(jù)分析的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

基于知識庫的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測診斷系統(tǒng)其優(yōu)勢在于實(shí)施監(jiān)測、實(shí)時診斷，可以在故障發(fā)生的第一時間發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。而基于運(yùn)行大數(shù)據(jù)分析的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)則更傾向于提前預(yù)警，其系統(tǒng)流程圖如圖2所示。

大數(shù)據(jù)分析手段同樣的也是根據(jù)歷史故障信息，挖掘故障發(fā)生時各設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，尋找故障發(fā)生時各項參數(shù)的內(nèi)在邏輯與規(guī)律，等到設(shè)備再次出現(xiàn)類似參數(shù)時，可以達(dá)到對故障的識別及預(yù)警。觀察圖2，可以發(fā)現(xiàn)，在獲取到監(jiān)測數(shù)據(jù)之后，直接使用大數(shù)據(jù)分析手段對其進(jìn)行狀態(tài)識別，一旦識別完畢，即可進(jìn)入專家系統(tǒng)，對設(shè)備故障進(jìn)行診斷，通過大數(shù)據(jù)分析，?可以對故障進(jìn)行定位，顯示故障的原因，進(jìn)行失效模式與失效機(jī)理的分析，完成設(shè)備健康狀態(tài)的故障診斷記錄，最終提供一套完整的故障解決方案。

基于運(yùn)行大數(shù)據(jù)分析的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)與基于知識庫的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測診斷系統(tǒng)相比，其更加具備主動性，可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備即將發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)警報備，將事故消滅于無形。條件允許的電力生產(chǎn)企業(yè)，可以考慮將兩個系統(tǒng)相結(jié)合，對故障信息進(jìn)行綜合判別，確保電力生產(chǎn)安全平穩(wěn)高效運(yùn)行。

4 結(jié)論

及時有效的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測對電力生產(chǎn)企業(yè)的安全平穩(wěn)運(yùn)行有著直接影響。本文依托大數(shù)據(jù)技術(shù)，分別研究了基于知識庫和基于運(yùn)行大數(shù)據(jù)分析的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)基于知識庫的系統(tǒng)屬于成長型系統(tǒng)，隨著機(jī)組運(yùn)行時間的不斷加長，系統(tǒng)出現(xiàn)的故障越多，其故障信息庫則越完善，系統(tǒng)的診斷就愈發(fā)迅速，響應(yīng)速度更快;基于運(yùn)行大數(shù)據(jù)分析的系統(tǒng)屬于主動預(yù)測型系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備即將發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)警報備。二者各有優(yōu)點(diǎn)，條件允許的電力生產(chǎn)企業(yè)，可以考慮將兩個系統(tǒng)相結(jié)合，對故障信息進(jìn)行綜合判別，確保電力生產(chǎn)安全平穩(wěn)高效運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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