數字化電廠智能巡檢技術在風電場的應用

史明亮

（國華能源投資有限公司，北京，100007）

1 數字化電廠的智能巡查技術應用優勢

1.1 提升巡查管理效率

數字化電廠的智能巡查技術運用，通過數字設備的自主化管理及數據采集，實現對數據信息內容的一體化整合，基于終端設備的數據傳輸，提升數字化電廠的巡查效率，有效解決數據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的頻次，使數字化電廠的運營可以更好實現多個平臺的數據互通。移動端、PC端及遠程控制端設備，均可對數字化電廠的巡查管理進行統一的協調。改變傳統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據化電廠巡查管理的多元化需求。另外，智能巡查對傳統巡查方式進行簡化，通過傳感器的數據信息采集，即可實現對電廠內部故障排查及問題分析，避免電廠設備長期停機，縮短電廠設備的維護、管理周期，充分提升數字化電廠的巡查效率，使數字化電廠的巡查管理工作水平能得到穩步提升。

1.2 強化巡查管理安全性

數據存檔與數據分析，是數字化電廠巡查的重要工作內容。傳統模式的電廠巡查大部分依賴人工數據存檔與數據分析。這其中，人工數據采集及信息核算難免產生數據誤差問題。一旦在巡查管理方面未能對相關數據信息內容進行二次審核或誤差排除，則即可對設備運行的安全性構成影響，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，人工數據存檔及數據采集，不可避免要對部分設備機械系統進行接觸。若操作人員及技術人員未能按照標準化流程做好設備控制，則可能對技術人員的人身安全構成影響。智能巡查技術的運用，則可有效的解決這一問題。通過對數字化電廠設備的數據終端及互聯網終端的更新，可以實現計算機及人工智能系統自主進行數據采集與分析，在有效降低數據誤差的同時，保障技術人員的個人安全。提升數字化電廠巡查管理的安全化水平。

1.3 加強電廠巡查的數字化管理

數字化管理，是數字化電廠運營體系構建的重要基礎。傳統的數字化電廠巡查管理，數字化管理體系與巡查系統分屬兩個獨立的系統模塊。電廠針對數據信息的錄入，需要通過設備的二次接入方能完成相關的數據整合。智能巡查技術的運用，則可有效省略這一環節。智能巡查技術的數字化管理是通過對各個設備互聯網、局域網或區塊鏈網絡的接入，實現在同一終端中對各個不同設備運行狀態的顯示。無需通過二次的設備接入進行數據處理。充分提升數字化電廠的數字化管理水平，使電廠的數字化管理能力得到充分提高。因此，智能巡查技術在數字化電廠的應用勢在必行，對于解決傳統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，為后續階段電廠巡查管理工作的開展創造便利條件。

2 數字化電廠視角下智能巡查技術在風電廠的應用影響因素

2.1 環境因素

風力發電是重要的清潔能源。不同于傳統意義火力發電、水力發電及核能發電。風力發電對于發電設備的管理具有嚴格要求，需要充分適應各地區惡劣的地理環境，并能根據風力發電設備的管理需求，定期做好巡查管理工作。針對風電廠的智能巡查技術運用，要從設備的維護及結構優化等方面，做好對設備使用需求的調整，使其能適用于風電廠的風力發電環境。譬如，在風力發電設備中按照智能巡查傳感器、終端控制器及信號發射器等。必須要基于提升設備耐腐蝕性能、防水性能及防靜電等，進行多個方面的技術優勢，使智能巡查設備能在惡劣的環境下正常運行，避免環境因素的影響對智能巡查技術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的功能拓展，確保智能巡查技術可以為風電廠巡查管理提供必要的支持。

2.2 技術因素

風力發電及常規電廠的發電在設備管理、設備優化及設備控制要求等方面存在差異。智能巡查技術在風電廠的應用，要根據風電廠的設備巡查管理需求、設備使用狀態及設備管理、維護規范等，科學的進行技術改進，保障智能巡查技術可以為風電廠巡查管理提供技術上的幫助。例如，夏季與冬季風電廠的發電效能有所下降。此時，風電廠智能巡查技術的運用，則可根據各個階段風電廠的發電需求，延長巡查周期或改變巡查方案，將巡查重點放置于做好設備溫度控制、環境濕度管理及內部系統構件故障排查等方面，保障冬季及夏季階段，風電廠的巡查管理，可以根據環境的變化適當做好技術調整。從而，一方面，降低智能巡查技術在風電廠的應用成本，另一方面，亦可提升風電廠對智能巡查技術的應用有效性。

2.3 管理因素

人工的管理干預，也是智能巡查技術在風電廠應用所需考慮的問題。風電廠與常規電廠的發電模式不同。人工的管理干預涉及工作內容相對寬泛。同時，由于各個階段風電廠的管理工作需求需要根據環境進行改變。所以，風電廠的人工管理干預，應在充分做好智能巡查技術分析的基礎上，做好管理工作內容及管理方向的協調。例如，對風電廠發電設備的例行檢修。傳統的人工干預檢修時間成本較高，維護管理也相對困難。將智能巡查技術應用于風電廠的巡查管理，則可基于智能巡查技術的運用，在有效做好前期數據采集與數據分析的基礎上，再對風力發電設備進行系統維護。確保技術人員能在最短的時間內精準定位設備問題，并為后續階段設備運行做好科學的設備保養。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 數字化電廠視角下智能巡查技術在風電廠的應用模塊

3.1 數據采集模塊

數據采集模塊是智能巡查技術最為基礎的組成部分。數據采集要求根據風電廠設備運行形態、運行數據等做好監控，根據各個階段風電廠的巡查管理要求，定期的做好數據信息的分析與反饋。目前，智能巡查技術數據采集模塊的構成主要包括傳感器、可編程計時器、振蕩器等基礎構建。不同構建的基礎功能存在較大差異，需要根據風電廠的巡查管理需求有針對性進行數據采集模塊設備調整。根據現階段風電廠的設備運行環境來看，采用數據采集模塊的PCB電路一體化集成設計，能有效提升該設備的運行穩定性，降低外部因素干擾對數據采集的影響。另外，考慮到風電廠的設備巡查具有一定的特殊性，在程序設計方面需要優化糾錯程序，有效確保傳感器數據采集的準確性，降低傳感器數據采集的誤差。

3.2 數據分析模塊

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

3.3 數據傳輸模塊

智能巡查技術的數據通訊，主要采用網絡通訊、藍牙通訊及電信號通訊三種模式。其中，藍牙通訊技術的發展普及應用相對較早，技術核心也相對成熟。但藍牙通訊受限于信號干擾問題，一般在短距離及常規環境的巡查通訊具有一定的優勢。因此，在風電廠較為惡劣的基礎環境下，藍牙通訊技術并不適用。網絡通訊技術的發展普及雖相對較晚，但技術適用性較強，可以在多種不同通訊環境下有效控制通訊延遲。然而，風電廠的設備運行需要考慮復雜情況下設備通訊管理的兼容性問題，網絡通訊雖然具有良好環境適用性，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應用較為普遍。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，保證數據通訊的穩定性，避免數據傳輸過程中的數據丟失問題，對于提升智能巡查技術的應用有效性提供幫助。

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備及顯示設備兩個方面。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據分析、風險預警功能。根據現有的智能巡查技術操作管理模塊的設計，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則主要負責構建客戶端、服務器端等不同端口的鏈接，基于Java數據庫的技術運用，實現對數據信息內容的提取與傳輸。Wed service接口則主要負責實現部分數據交換的功能，豐富智能巡檢技術的應用內容。因此，操作管理模塊是智能巡檢技術的應用核心，對于技術人員的巡查管理提供數據信息查閱及數據整合等多方面幫助。顯示設備則主要技術數字成像技術，對部分技術信息轉化為通俗易懂的模型，使技術人員無需進行二次數據計算，即可對設備的運行狀態及運行問題進行充分的了解，極大的提升智能巡查技術在風電廠的應用便捷性。

4 數字化電廠視角下智能巡查技術在風電廠應用中的構架設計

4.1 遠程控制

遠程控制是智能巡查技術具備的基本功能。該功能充分契合風電廠對智能巡查技術的應用需求。部分風電廠的風力發電設施的布置采用跨區域的設計方案，為盡可能在短時間內做好對多個區域不同設備的數據信息采集。風電廠應根據自身地理條件及電力設備的使用環境等，設計多套遠程控制技術應用方案，確保智能巡查技術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，亦可在遠程故障排查、遠程設備操控等方面發揮優勢，避免技術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應用水平。

4.2 離線故障診斷

在線故障診斷在數字化電廠的智能巡查方面應用較為普遍。通過數據的云端傳輸及云數據分析，為電廠設備故障的處理提供技術支持。然而，在極端環境下智能巡查技術的運用，需要考慮數據通訊或網絡通訊中斷對于智能巡查技術應用的影響。此時，做好離線的設備故障診斷則至關重要。風電廠的離線故障診斷設計，可以將微型計算機設備植入傳感器終端的系統構件，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，促使智能巡查技術的運用，能在極端環境下做好對故障問題的數字化處理及排查。另外，離線故障診斷的系統設計，需要保證故障診斷的時效性，應在設備數據采集方面預設系統參數的理論閾值。一旦傳感器所采集的數據超過系統參數設定的理論閾值，即可啟動離線故障診斷程序。進而，提升智能巡查技術對風電廠設備故障處理的時效性。

4.3 智能設備拓展終端

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

4.4 系統預警與風險預警終端

風力發電設備的運行異常問題，通常是由外部因素干擾所致。由于風力發電設備結構相對復雜，加之風力發電設備建設區域交通環境相對惡劣。針對風力發電設備運行風險預警及系統預警尤為重要，是在故障發生前做好風險控制的關鍵。通過系統預警與風險預警，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，針對智能巡檢技術在風電廠中的運用，要將系統預警及風險預警終端設計，作為系統構成的重要部分。這其中，風電廠的智能巡檢技術優化，要從數據分析、運行異常警示及風險評估三個方面進行布局。幫助技術人員提前對可能產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電設備穩定運行的影響。

5 數字化電廠視角下智能巡查技術在風電廠的應用路徑及所需注意的問題

5.1 技術人員的智能巡查技術應用培訓

智能巡查技術的發展，是基于計算機系統優化衍生而來。熟練的操作各類智能巡檢技術設備，并能充分為智能巡查技術問題的處理提供幫助，是風電廠技術人員培訓的關鍵，對于幫助技術人員有效掌握智能巡檢技術應用技巧及提升技術應用水平具有重要意義。為此，風電廠應在充分做好技術優化的基礎上，定期開展面向技術人員的培訓考核。對于未能通過技術考核的技術人員，則應為其安排相關教育學習課程，提升技術人員對智能巡查技術的了解，使技術人員能在短期內加強自身的智能巡查技術應用能力，降低人為因素對智能巡查技術在風電廠有效應用的影響，使技術人員能基于智能巡查技術特點，有效做好相關設備的操作與控制。

5.2 智能巡查技術的應用開發與技術創新

智能巡檢技術的運用不能單方面依賴傳統技術模式，要從自身技術應用需求的角度，做好技術創新與技術開發，科學的進行技術內核的優化，使智能巡查技術的運用能適用于風電廠不同的作業環境。對此，風電廠應組建專業的智能巡查技術開發團隊，并面向部分技術型企業做好合作，加強對外部技術資源的引入。通過風電廠對智能巡查技術細節及技術內容的改進，使其能更好為風電費的巡查管理提供技術服務。另外，智能巡查技術的應用創新及技術開發，必須建立在完善技術應用體系之上，保證相關技術的優化能有效在部分技術實踐方面得到正面反饋，最大限度發揮智能巡查技術的核心技術優勢，使智能巡查技術能更好為風電廠巡查管理工作的推進提供技術支撐。

5.3 智能巡查技術應用體系及管理體系的構建

建立完備的技術應用與技術管理體系，也是智能巡查技術在風電廠有效應用的重要基礎。針對智能巡查技術應用體系的構建，要從技術反饋、技術改進及技術拓展三個方面進行布局。技術反饋是指根據技術人員遇到的技術問題，及時的對智能巡檢技術的應用方案進行調整，提升智能巡查技術穩定性。技術改進，則是以技術開發和技術創新為基礎要素，對現有的智能巡檢技術的系統程序、軟件程序及硬件設備等進行優化，使智能巡檢技術的運用能滿足風電廠巡查管理工作的多方面需求。技術拓展則是以加強智能設備多元化銜接為基礎，有計劃的進行智能巡查技術功能拓展，使智能巡查技術在風電廠巡查管理的多個方面均能發揮積極的管理作用。智能巡查技術管理體系的構建，則要考慮智能巡檢技術在風電廠中適用條件。例如，惡劣環境下如何對智能巡查技術的應用進行調整，并定期進行智能巡查技術程序的優化，保障智能巡查技術中相關系統的穩定運行。

6 結語

智能巡查技術在風電廠的應用，將圍繞數字化電廠的建設開展布局。風電廠要基于自身的巡查管理需求，做個對智能巡查技術的充分優化，充分發揮智能巡檢技術多方面技術優勢，使智能巡查技術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資源夯實基礎。