數(shù)字化電廠智能巡檢技術(shù)在風電場的應(yīng)用

史明亮

（國華能源投資有限公司，北京，100007）

1 數(shù)字化電廠的智能巡查技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 提升巡查管理效率

數(shù)字化電廠的智能巡查技術(shù)運用，通過數(shù)字設(shè)備的自主化管理及數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息內(nèi)容的一體化整合，基于終端設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，提升數(shù)字化電廠的巡查效率，有效解決數(shù)據(jù)化電廠的巡查誤差問題。正是由于智能巡查降低人工管理干預(yù)的頻次，使數(shù)字化電廠的運營可以更好實現(xiàn)多個平臺的數(shù)據(jù)互通。移動端、PC端及遠程控制端設(shè)備，均可對數(shù)字化電廠的巡查管理進行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)。改變傳統(tǒng)模式下電廠巡查的單元化管理模式，使電廠巡查可以更好滿足數(shù)據(jù)化電廠巡查管理的多元化需求。另外，智能巡查對傳統(tǒng)巡查方式進行簡化，通過傳感器的數(shù)據(jù)信息采集，即可實現(xiàn)對電廠內(nèi)部故障排查及問題分析，避免電廠設(shè)備長期停機，縮短電廠設(shè)備的維護、管理周期，充分提升數(shù)字化電廠的巡查效率，使數(shù)字化電廠的巡查管理工作水平能得到穩(wěn)步提升。

1.2 強化巡查管理安全性

數(shù)據(jù)存檔與數(shù)據(jù)分析，是數(shù)字化電廠巡查的重要工作內(nèi)容。傳統(tǒng)模式的電廠巡查大部分依賴人工數(shù)據(jù)存檔與數(shù)據(jù)分析。這其中，人工數(shù)據(jù)采集及信息核算難免產(chǎn)生數(shù)據(jù)誤差問題。一旦在巡查管理方面未能對相關(guān)數(shù)據(jù)信息內(nèi)容進行二次審核或誤差排除，則即可對設(shè)備運行的安全性構(gòu)成影響，提升電廠巡查管理成本及巡查管理工作難度，不利于電廠巡查管理工作的有序開展。除此之外，人工數(shù)據(jù)存檔及數(shù)據(jù)采集，不可避免要對部分設(shè)備機械系統(tǒng)進行接觸。若操作人員及技術(shù)人員未能按照標準化流程做好設(shè)備控制，則可能對技術(shù)人員的人身安全構(gòu)成影響。智能巡查技術(shù)的運用，則可有效的解決這一問題。通過對數(shù)字化電廠設(shè)備的數(shù)據(jù)終端及互聯(lián)網(wǎng)終端的更新，可以實現(xiàn)計算機及人工智能系統(tǒng)自主進行數(shù)據(jù)采集與分析，在有效降低數(shù)據(jù)誤差的同時，保障技術(shù)人員的個人安全。提升數(shù)字化電廠巡查管理的安全化水平。

1.3 加強電廠巡查的數(shù)字化管理

數(shù)字化管理，是數(shù)字化電廠運營體系構(gòu)建的重要基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的數(shù)字化電廠巡查管理，數(shù)字化管理體系與巡查系統(tǒng)分屬兩個獨立的系統(tǒng)模塊。電廠針對數(shù)據(jù)信息的錄入，需要通過設(shè)備的二次接入方能完成相關(guān)的數(shù)據(jù)整合。智能巡查技術(shù)的運用，則可有效省略這一環(huán)節(jié)。智能巡查技術(shù)的數(shù)字化管理是通過對各個設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)或區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的接入，實現(xiàn)在同一終端中對各個不同設(shè)備運行狀態(tài)的顯示。無需通過二次的設(shè)備接入進行數(shù)據(jù)處理。充分提升數(shù)字化電廠的數(shù)字化管理水平，使電廠的數(shù)字化管理能力得到充分提高。因此，智能巡查技術(shù)在數(shù)字化電廠的應(yīng)用勢在必行，對于解決傳統(tǒng)電廠巡查管理的部分問題提供幫助，使電廠的巡查管理有效性及實效性均得到充分保障，為后續(xù)階段電廠巡查管理工作的開展創(chuàng)造便利條件。

2 數(shù)字化電廠視角下智能巡查技術(shù)在風電廠的應(yīng)用影響因素

2.1 環(huán)境因素

風力發(fā)電是重要的清潔能源。不同于傳統(tǒng)意義火力發(fā)電、水力發(fā)電及核能發(fā)電。風力發(fā)電對于發(fā)電設(shè)備的管理具有嚴格要求，需要充分適應(yīng)各地區(qū)惡劣的地理環(huán)境，并能根據(jù)風力發(fā)電設(shè)備的管理需求，定期做好巡查管理工作。針對風電廠的智能巡查技術(shù)運用，要從設(shè)備的維護及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面，做好對設(shè)備使用需求的調(diào)整，使其能適用于風電廠的風力發(fā)電環(huán)境。譬如，在風力發(fā)電設(shè)備中按照智能巡查傳感器、終端控制器及信號發(fā)射器等。必須要基于提升設(shè)備耐腐蝕性能、防水性能及防靜電等，進行多個方面的技術(shù)優(yōu)勢，使智能巡查設(shè)備能在惡劣的環(huán)境下正常運行，避免環(huán)境因素的影響對智能巡查技術(shù)在風電廠中的運用形成阻礙，最大限度做好對智能巡查技術(shù)的功能拓展，確保智能巡查技術(shù)可以為風電廠巡查管理提供必要的支持。

2.2 技術(shù)因素

風力發(fā)電及常規(guī)電廠的發(fā)電在設(shè)備管理、設(shè)備優(yōu)化及設(shè)備控制要求等方面存在差異。智能巡查技術(shù)在風電廠的應(yīng)用，要根據(jù)風電廠的設(shè)備巡查管理需求、設(shè)備使用狀態(tài)及設(shè)備管理、維護規(guī)范等，科學的進行技術(shù)改進，保障智能巡查技術(shù)可以為風電廠巡查管理提供技術(shù)上的幫助。例如，夏季與冬季風電廠的發(fā)電效能有所下降。此時，風電廠智能巡查技術(shù)的運用，則可根據(jù)各個階段風電廠的發(fā)電需求，延長巡查周期或改變巡查方案，將巡查重點放置于做好設(shè)備溫度控制、環(huán)境濕度管理及內(nèi)部系統(tǒng)構(gòu)件故障排查等方面，保障冬季及夏季階段，風電廠的巡查管理，可以根據(jù)環(huán)境的變化適當做好技術(shù)調(diào)整。從而，一方面，降低智能巡查技術(shù)在風電廠的應(yīng)用成本，另一方面，亦可提升風電廠對智能巡查技術(shù)的應(yīng)用有效性。

2.3 管理因素

人工的管理干預(yù)，也是智能巡查技術(shù)在風電廠應(yīng)用所需考慮的問題。風電廠與常規(guī)電廠的發(fā)電模式不同。人工的管理干預(yù)涉及工作內(nèi)容相對寬泛。同時，由于各個階段風電廠的管理工作需求需要根據(jù)環(huán)境進行改變。所以，風電廠的人工管理干預(yù)，應(yīng)在充分做好智能巡查技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，做好管理工作內(nèi)容及管理方向的協(xié)調(diào)。例如，對風電廠發(fā)電設(shè)備的例行檢修。傳統(tǒng)的人工干預(yù)檢修時間成本較高，維護管理也相對困難。將智能巡查技術(shù)應(yīng)用于風電廠的巡查管理，則可基于智能巡查技術(shù)的運用，在有效做好前期數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，再對風力發(fā)電設(shè)備進行系統(tǒng)維護。確保技術(shù)人員能在最短的時間內(nèi)精準定位設(shè)備問題，并為后續(xù)階段設(shè)備運行做好科學的設(shè)備保養(yǎng)。這一方式，不僅有效避免人力資源的浪費，同時，也提高風電廠的巡查管理效率。

3 數(shù)字化電廠視角下智能巡查技術(shù)在風電廠的應(yīng)用模塊

3.1 數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊是智能巡查技術(shù)最為基礎(chǔ)的組成部分。數(shù)據(jù)采集要求根據(jù)風電廠設(shè)備運行形態(tài)、運行數(shù)據(jù)等做好監(jiān)控，根據(jù)各個階段風電廠的巡查管理要求，定期的做好數(shù)據(jù)信息的分析與反饋。目前，智能巡查技術(shù)數(shù)據(jù)采集模塊的構(gòu)成主要包括傳感器、可編程計時器、振蕩器等基礎(chǔ)構(gòu)建。不同構(gòu)建的基礎(chǔ)功能存在較大差異，需要根據(jù)風電廠的巡查管理需求有針對性進行數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)備調(diào)整。根據(jù)現(xiàn)階段風電廠的設(shè)備運行環(huán)境來看，采用數(shù)據(jù)采集模塊的PCB電路一體化集成設(shè)計，能有效提升該設(shè)備的運行穩(wěn)定性，降低外部因素干擾對數(shù)據(jù)采集的影響。另外，考慮到風電廠的設(shè)備巡查具有一定的特殊性，在程序設(shè)計方面需要優(yōu)化糾錯程序，有效確保傳感器數(shù)據(jù)采集的準確性，降低傳感器數(shù)據(jù)采集的誤差。

3.2 數(shù)據(jù)分析模塊

數(shù)據(jù)分析模塊通常內(nèi)置于設(shè)備操作端或控制端。不同的智能巡查技術(shù)設(shè)計理念，其數(shù)據(jù)分析模塊的設(shè)計方案也存在一定的差別。根據(jù)國內(nèi)智能巡查技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，風電廠的智能巡查技術(shù)對于數(shù)據(jù)分析模塊的運用主要有兩個部分組成。第一部分是數(shù)據(jù)傳輸端的數(shù)據(jù)分析模塊。該部分的數(shù)據(jù)分析模塊，主要用于對數(shù)據(jù)信息內(nèi)容的整合及數(shù)據(jù)排序，結(jié)合風電廠設(shè)備運行的動態(tài)數(shù)據(jù)分析，對部分存在錯誤性內(nèi)容數(shù)據(jù)進行糾錯。第二部分則是計算機操作端或控制端的數(shù)據(jù)分析模塊。該部分主要負責對數(shù)據(jù)信息的比對，并生成三維數(shù)據(jù)模塊，使技術(shù)人員能更為直觀的對設(shè)備運行狀態(tài)進行了解，并基于數(shù)據(jù)分析對技術(shù)人員提供部分設(shè)備故障問題的解決意見，幫助技術(shù)人員更好進行風電廠設(shè)備故障的排查，使技術(shù)人員能合理的進行技術(shù)處理，提升風電廠的智能巡查技術(shù)應(yīng)用實效性。

3.3 數(shù)據(jù)傳輸模塊

智能巡查技術(shù)的數(shù)據(jù)通訊，主要采用網(wǎng)絡(luò)通訊、藍牙通訊及電信號通訊三種模式。其中，藍牙通訊技術(shù)的發(fā)展普及應(yīng)用相對較早，技術(shù)核心也相對成熟。但藍牙通訊受限于信號干擾問題，一般在短距離及常規(guī)環(huán)境的巡查通訊具有一定的優(yōu)勢。因此，在風電廠較為惡劣的基礎(chǔ)環(huán)境下，藍牙通訊技術(shù)并不適用。網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展普及雖相對較晚，但技術(shù)適用性較強，可以在多種不同通訊環(huán)境下有效控制通訊延遲。然而，風電廠的設(shè)備運行需要考慮復(fù)雜情況下設(shè)備通訊管理的兼容性問題，網(wǎng)絡(luò)通訊雖然具有良好環(huán)境適用性，卻無法有效對通訊功能進行延伸。所以，電信號通訊在風電廠的智能巡檢技術(shù)應(yīng)用較為普遍。電信號通訊采用的是線路通信的模式。該模式具有良好的抗干擾能力，并可以進一步進行通訊功能的拓展，保證數(shù)據(jù)通訊的穩(wěn)定性，避免數(shù)據(jù)傳輸過程中的數(shù)據(jù)丟失問題，對于提升智能巡查技術(shù)的應(yīng)用有效性提供幫助。

3.4 操作管理模塊

操作管理模塊主要包括操作端的計算機設(shè)備及顯示設(shè)備兩個方面。操作管理模塊不僅承擔操作管理功能，同時也具備一定的數(shù)據(jù)分析、風險預(yù)警功能。根據(jù)現(xiàn)有的智能巡查技術(shù)操作管理模塊的設(shè)計，一般主要涵蓋LDAP、JDBC及Wed service接口三個部分。LDAP主要負責分布式目錄的瀏覽及信息查閱等。JDBC則主要負責構(gòu)建客戶端、服務(wù)器端等不同端口的鏈接，基于Java數(shù)據(jù)庫的技術(shù)運用，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息內(nèi)容的提取與傳輸。Wed service接口則主要負責實現(xiàn)部分數(shù)據(jù)交換的功能，豐富智能巡檢技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容。因此，操作管理模塊是智能巡檢技術(shù)的應(yīng)用核心，對于技術(shù)人員的巡查管理提供數(shù)據(jù)信息查閱及數(shù)據(jù)整合等多方面幫助。顯示設(shè)備則主要技術(shù)數(shù)字成像技術(shù)，對部分技術(shù)信息轉(zhuǎn)化為通俗易懂的模型，使技術(shù)人員無需進行二次數(shù)據(jù)計算，即可對設(shè)備的運行狀態(tài)及運行問題進行充分的了解，極大的提升智能巡查技術(shù)在風電廠的應(yīng)用便捷性。

4 數(shù)字化電廠視角下智能巡查技術(shù)在風電廠應(yīng)用中的構(gòu)架設(shè)計

4.1 遠程控制

遠程控制是智能巡查技術(shù)具備的基本功能。該功能充分契合風電廠對智能巡查技術(shù)的應(yīng)用需求。部分風電廠的風力發(fā)電設(shè)施的布置采用跨區(qū)域的設(shè)計方案，為盡可能在短時間內(nèi)做好對多個區(qū)域不同設(shè)備的數(shù)據(jù)信息采集。風電廠應(yīng)根據(jù)自身地理條件及電力設(shè)備的使用環(huán)境等，設(shè)計多套遠程控制技術(shù)應(yīng)用方案，確保智能巡查技術(shù)能充分縮短智能巡查管理周期，提高巡查管理的時效性。除此之外，遠程控制技術(shù)，亦可在遠程故障排查、遠程設(shè)備操控等方面發(fā)揮優(yōu)勢，避免技術(shù)人員多次往返增加巡查管理成本，使風電廠的智能巡查技術(shù)運用，可以更好做好時間成本及人力資源成本的控制，進一步提升風電廠智能巡查技術(shù)應(yīng)用水平。

4.2 離線故障診斷

在線故障診斷在數(shù)字化電廠的智能巡查方面應(yīng)用較為普遍。通過數(shù)據(jù)的云端傳輸及云數(shù)據(jù)分析，為電廠設(shè)備故障的處理提供技術(shù)支持。然而，在極端環(huán)境下智能巡查技術(shù)的運用，需要考慮數(shù)據(jù)通訊或網(wǎng)絡(luò)通訊中斷對于智能巡查技術(shù)應(yīng)用的影響。此時，做好離線的設(shè)備故障診斷則至關(guān)重要。風電廠的離線故障診斷設(shè)計，可以將微型計算機設(shè)備植入傳感器終端的系統(tǒng)構(gòu)件，由傳感器中斷為風電廠的故障排查提供離線故障故障診斷的支持。以此，促使智能巡查技術(shù)的運用，能在極端環(huán)境下做好對故障問題的數(shù)字化處理及排查。另外，離線故障診斷的系統(tǒng)設(shè)計，需要保證故障診斷的時效性，應(yīng)在設(shè)備數(shù)據(jù)采集方面預(yù)設(shè)系統(tǒng)參數(shù)的理論閾值。一旦傳感器所采集的數(shù)據(jù)超過系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定的理論閾值，即可啟動離線故障診斷程序。進而，提升智能巡查技術(shù)對風電廠設(shè)備故障處理的時效性。

4.3 智能設(shè)備拓展終端

智能設(shè)備的終端拓展，是指基于對智能巡查技術(shù)系統(tǒng)功能的延伸，將更多智能設(shè)備集成到智能巡查系統(tǒng)，使風電廠對于智能巡查技術(shù)的運用，可以適用于多種不同的環(huán)境。例如，將無人機設(shè)備接入智能巡查的系統(tǒng)，通過無人機的數(shù)據(jù)采集及圖像數(shù)據(jù)分析，針對風電廠設(shè)備運行狀態(tài)進行分析，幫助技術(shù)人員更好在低風險環(huán)境下進行設(shè)備操作，提升設(shè)備操作管理效率。例如，在部分海洋環(huán)境下及群山高地環(huán)境下的風力發(fā)電設(shè)備數(shù)據(jù)采集與故障分析，需要利用無人機設(shè)備通過遠程控制，對部分風力發(fā)電設(shè)備的運行情況進行分析，確保風力發(fā)電的相關(guān)設(shè)備運行問題能在第一時間內(nèi)予以解決。因此，面向風電廠的智能巡查技術(shù)運用，做好對智能設(shè)備拓展終端的設(shè)計，有助于豐富智能巡查技術(shù)的系統(tǒng)功能，提升風電廠對設(shè)備動態(tài)運行狀態(tài)的掌握能力，解決風電廠對智能巡查技術(shù)應(yīng)用存在的滯后性問題，為風電廠惡劣環(huán)境及極端環(huán)境下的智能巡查技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)造良好條件，有效彌補風電廠對智能巡查技術(shù)應(yīng)用的部分技術(shù)不足。

4.4 系統(tǒng)預(yù)警與風險預(yù)警終端

風力發(fā)電設(shè)備的運行異常問題，通常是由外部因素干擾所致。由于風力發(fā)電設(shè)備結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，加之風力發(fā)電設(shè)備建設(shè)區(qū)域交通環(huán)境相對惡劣。針對風力發(fā)電設(shè)備運行風險預(yù)警及系統(tǒng)預(yù)警尤為重要，是在故障發(fā)生前做好風險控制的關(guān)鍵。通過系統(tǒng)預(yù)警與風險預(yù)警，可以基于遠程控制對部分故障問題進行處理，并有效避免故障問題的擴散。所以，針對智能巡檢技術(shù)在風電廠中的運用，要將系統(tǒng)預(yù)警及風險預(yù)警終端設(shè)計，作為系統(tǒng)構(gòu)成的重要部分。這其中，風電廠的智能巡檢技術(shù)優(yōu)化，要從數(shù)據(jù)分析、運行異常警示及風險評估三個方面進行布局。幫助技術(shù)人員提前對可能產(chǎn)生故障問題進行判斷，最大限度降低外部因素干擾對于風力發(fā)電設(shè)備穩(wěn)定運行的影響。

5 數(shù)字化電廠視角下智能巡查技術(shù)在風電廠的應(yīng)用路徑及所需注意的問題

5.1 技術(shù)人員的智能巡查技術(shù)應(yīng)用培訓

智能巡查技術(shù)的發(fā)展，是基于計算機系統(tǒng)優(yōu)化衍生而來。熟練的操作各類智能巡檢技術(shù)設(shè)備，并能充分為智能巡查技術(shù)問題的處理提供幫助，是風電廠技術(shù)人員培訓的關(guān)鍵，對于幫助技術(shù)人員有效掌握智能巡檢技術(shù)應(yīng)用技巧及提升技術(shù)應(yīng)用水平具有重要意義。為此，風電廠應(yīng)在充分做好技術(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，定期開展面向技術(shù)人員的培訓考核。對于未能通過技術(shù)考核的技術(shù)人員，則應(yīng)為其安排相關(guān)教育學習課程，提升技術(shù)人員對智能巡查技術(shù)的了解，使技術(shù)人員能在短期內(nèi)加強自身的智能巡查技術(shù)應(yīng)用能力，降低人為因素對智能巡查技術(shù)在風電廠有效應(yīng)用的影響，使技術(shù)人員能基于智能巡查技術(shù)特點，有效做好相關(guān)設(shè)備的操作與控制。

5.2 智能巡查技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新

智能巡檢技術(shù)的運用不能單方面依賴傳統(tǒng)技術(shù)模式，要從自身技術(shù)應(yīng)用需求的角度，做好技術(shù)創(chuàng)新與技術(shù)開發(fā)，科學的進行技術(shù)內(nèi)核的優(yōu)化，使智能巡查技術(shù)的運用能適用于風電廠不同的作業(yè)環(huán)境。對此，風電廠應(yīng)組建專業(yè)的智能巡查技術(shù)開發(fā)團隊，并面向部分技術(shù)型企業(yè)做好合作，加強對外部技術(shù)資源的引入。通過風電廠對智能巡查技術(shù)細節(jié)及技術(shù)內(nèi)容的改進，使其能更好為風電費的巡查管理提供技術(shù)服務(wù)。另外，智能巡查技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)新及技術(shù)開發(fā)，必須建立在完善技術(shù)應(yīng)用體系之上，保證相關(guān)技術(shù)的優(yōu)化能有效在部分技術(shù)實踐方面得到正面反饋，最大限度發(fā)揮智能巡查技術(shù)的核心技術(shù)優(yōu)勢，使智能巡查技術(shù)能更好為風電廠巡查管理工作的推進提供技術(shù)支撐。

5.3 智能巡查技術(shù)應(yīng)用體系及管理體系的構(gòu)建

建立完備的技術(shù)應(yīng)用與技術(shù)管理體系，也是智能巡查技術(shù)在風電廠有效應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。針對智能巡查技術(shù)應(yīng)用體系的構(gòu)建，要從技術(shù)反饋、技術(shù)改進及技術(shù)拓展三個方面進行布局。技術(shù)反饋是指根據(jù)技術(shù)人員遇到的技術(shù)問題，及時的對智能巡檢技術(shù)的應(yīng)用方案進行調(diào)整，提升智能巡查技術(shù)穩(wěn)定性。技術(shù)改進，則是以技術(shù)開發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新為基礎(chǔ)要素，對現(xiàn)有的智能巡檢技術(shù)的系統(tǒng)程序、軟件程序及硬件設(shè)備等進行優(yōu)化，使智能巡檢技術(shù)的運用能滿足風電廠巡查管理工作的多方面需求。技術(shù)拓展則是以加強智能設(shè)備多元化銜接為基礎(chǔ)，有計劃的進行智能巡查技術(shù)功能拓展，使智能巡查技術(shù)在風電廠巡查管理的多個方面均能發(fā)揮積極的管理作用。智能巡查技術(shù)管理體系的構(gòu)建，則要考慮智能巡檢技術(shù)在風電廠中適用條件。例如，惡劣環(huán)境下如何對智能巡查技術(shù)的應(yīng)用進行調(diào)整，并定期進行智能巡查技術(shù)程序的優(yōu)化，保障智能巡查技術(shù)中相關(guān)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

6 結(jié)語

智能巡查技術(shù)在風電廠的應(yīng)用，將圍繞數(shù)字化電廠的建設(shè)開展布局。風電廠要基于自身的巡查管理需求，做個對智能巡查技術(shù)的充分優(yōu)化，充分發(fā)揮智能巡檢技術(shù)多方面技術(shù)優(yōu)勢，使智能巡查技術(shù)的運用能有效提升風電廠巡查管理的工作效率，進一步解決傳統(tǒng)巡查管理模式下風電廠存在的巡查管理時效性不足問題，為未來階段風電廠更好配置管理資源及技術(shù)資源夯實基礎(chǔ)。