柴油發電機組智能運維架構與標準研究

歐陽輝 沈增明 王姝 劉璇 曾賽蘭

【摘要】本文充分考慮柴油發電機智能運維特點和現狀，結合智能運維標準要求，建立了柴油發電機智能運維框架對檢驗項目要求進行了系統性分析。

【關鍵詞】柴油發電機組；智能運維；標準研究

【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

基于數字化、智能化轉型背景，創新成為主旋律，眾多企業為實現效率提升、質量提高與動力增強，紛紛加入數智化行列。數智技術與企業業務深度融合，安全用電事關企業生存，應急電源配置成為安全保障的重要條件，各企業特別是專、精、特、新企業首選柴油發電機（組）備用應急電源，企業單獨運維成本高、集中人工運維難度大，依靠傳統運維方式不利于柴油發電機（組）推廣及有效使用，引入先進的工具和手段，已成新時期應對眾多挑戰的必然選擇。智能運維通過將新一代信息技術，尤其是人工智能技術應用到運維領域，可替代部分重復煩瑣的人工操作，減少人為因素影響設備運行，同時為管理角色賦能，在此背景下，固博創新柴油發電機運維模式，提出并拓展智能運維方式。為使企業規范有序發展，著手研制系統標準。

1.1智能運維概念

智能運維最早由Gartner提出，它是將人工智能科技融入運維系統中[2]，以大數據和機器學習為基礎，從多種數據源中采集海量數據（包括日志、業務數據、系統數據等）進行實時或離線分析，通過主動性、人性化和動態可視化，增強傳統運維的能力。智能運維能快速分析處理海量數據，并得出有效的運維決策，執行自動化腳本以實現對系統的整體運維，能有效運維大規模系統，解決傳統技術系統運維模式面臨的安全運行、人力緊缺及遠程運維難題。

1.2傳統運維的缺點

首先被動運維，各企業發電機組不同，系統不多，以被動運維為主，依靠人工巡檢來檢查設備是否正常運行，對設備的異常定位不準、判斷不準，處理效率低。其次人力緊缺，運維工作對人員的技術要求高，信息掌握要全面，但運維工作煩瑣、工作量大且責任重，崗位壓力大，加上近年來運維需求不斷演變升級，人力資源緊張。再有運維難度高：傳統運維的成本高、壓力大，對運維人員依賴高，著重于現場勘查，沒有充足的設備信息和運行數據，運維難度較高，無法快速確定設備異常。隨著大數據和人工智能技術的演進，智能運維已成為設備維護的新方式。通過固博云智能運維系統實現事前智能預警、事后快速定位的智能運維目標，減輕運維壓力，降低運維成本，提高發電機組運行穩定性。

1.3智能運維的價值

1）實時監測發電機組運行：通過發電機組聯網，實時采集設備數據，打破各發電機組和系統之間的數據壁壘，將發電機組信息和參數統一保存到一個平臺進行管理和維護。實時監測發電機組運行狀態，一旦發現異常，快速定位并通知運維人員處理，減少發電機組停機風險，保證發電機組安全持續運行。2）智能預警：固博云智能運維管理系統的自動化故障檢測和預警功能，自動判斷設備在運行過程中存在哪些隱患，快速定位異常點，將異常問題快速、及時通知運維人員，幫助其找到故障原因。3）提高運維水平：區別于傳統運維依賴人工巡檢和現場勘探，智能運維的優勢在于可以借助智能系統自動監測發電機組內部，輔助運維人員提前發現發電機組問題，甚至可以進行遠程運維服務，通過人工智能或VR手段進行交互工作。固博云智能運維管理系統通過點巡檢計劃、巡檢記錄、保養計劃、保養記錄、報修記錄審核、備件產品資源管理、設備自動報修等功能，實現巡檢服務從規劃、派工到完工的全程閉環管理。

基于柴油發電機基本安全要求及結構復雜性，同時必須滿足智能、電子、數字化軟硬件具體安全需求，為加強用戶現場使用的柴油發電機組運維管理，通過數據采集、存儲、傳輸及數據分析，遠程實現運維對象運行狀態監測、停機狀態監測、故障診斷、故障預警、故障告警、運維管理、設備管理、實時定位、遠程視頻、遠程監控、預測性維護等功能，以此建立了固博云遠程智能運維系統，系統框圖見圖1。

3.1一般要求

1）數據采集：系統應能實現對運維對象的停機狀態、運行狀態、作業操作等數據的采集；同時應能進行數據清洗、數據壓縮、數據導出、數據備份。2）數據傳輸：系統應能通過公共網絡或專用網絡進行數據傳輸：也能通過有線或無線的方式進行數據傳輸；同時支持多種機組模塊進行通信的接口適配轉換：如R485、LINK、CAN接口、USB（Host）。3）數據存儲：系統應能實現多種類型數據的存儲及采用集中式或分布式的存儲方式；應具備冗余的數據存儲能力[1]。4）數據分析：系統應支持數據統計分析功能；支持運維對象運行狀態的評估；支持觸發報警數據顯示及提取。5）可視化顯示：系統應能顯示運維對象的運行統計在線數據、離線天數、運行時間、保養次數、保養時間、蓄電池健康狀態、運行實時數據、故障預警數、故障告警數的數據信息；支持使用曲線、指針、柱形、圖表顯示運維對象的運行狀態；應能數字化顯示：發電電壓、電流、頻率、功率、水溫、油壓、轉速、缸溫、發電機溫度、水箱液位、機油液位、燃油液位等運行數據信息：支持使用GPS、北斗定位地圖形式顯示運維對象的位置信息；支持通過顯示屏、個人計算機（PC）、移動終端等APP進行可視化顯示。

3.2功能要求

1）狀態監控：應能實現對用戶端發電機組運行狀態的監測，如電壓、電流、頻率、相序、功率、蓄電池電壓、水溫、油壓、轉速、缸溫、發電機溫度、水箱液位、機油液位、燃油、液位等參數；具備設置運維對象運行狀態的監測周期、運維次數、運維配件更換時間功能；可支持運維對象周圍環境的溫度、濕度、現場實時畫面監測。2）故障診斷：支持設置故障類型及觸發條件，如超速、欠速、速度信號丟失、發電過頻、發電欠頻、發電欠壓、發電過壓、發電過流、停機失敗、充電失敗、電池過壓、電池欠壓、逆功率、過功率、ECU通信失敗、發電缺相、發電逆相、發電開關失敗、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、機油液位傳感器開路、機油液位高、機油液位低、發電機溫度傳感器開路、發電機溫度高、接地故障、運維到期等，應能根據故障類型的觸發條件識別故障類型；支持設置故障預警和故障告警的觸發條件；支持識別故障預警和故障告警的故障診斷結果；支持兼容未知的故障類型；對于未知的故障類型，應設置相應的故障診斷提示信息，并且及時通過APP、短信、電話等形式推送至運維人員。3）故障預警：系統應能通過手機APP、固博云平臺提示、短信等形式將故障預警信息及時推送至運維人員和用戶；支持設置巡檢工單及觸發條件；支持根據巡檢工單的觸發條件自動生成巡檢工單。4）故障告警：支持設置故障級別及觸發條件，緊急故障時，及時停機保護；非緊急故障發出警告信息，并推送到固博云平臺及用戶手機和APP；支持根據故障級別設置相應的維修工單及觸發條件。5）運維管理：支持設置多種類型的運維工單，如維修工單、巡檢工單等；支持運維工單模板的自定義，如模板包括運維工單的類型、工單標題、工單內容、運維人員、處理時限等；支持多種運維工單的派發方式，如指定運維人員、運維人員主動認領的搶單模式等；支持運維工單的全流程記錄和跟蹤；支持運維人員處理運維工單的績效評價；支持客戶對運維結果的評價[1]。6）設備管理：支持建立運維對象的臺賬信息，固博云智能運維能記錄運維對象的名稱、類型、技術參數、技術手冊、出廠信息、維保周期、維保內容、過保日期、故障記錄、維修記錄等；支持瀏覽和查詢運維對象歷史數據，可根據時間、機組名稱、云貓ID、位置等關鍵字的查詢和顯示；支持運維對象備件信息的管理，可編輯、添加、刪除、新建檔案等；支持運維對象歷史數據的導出或打印；支持分組、分機組型號、分地區、多機、并機集中管理。7）遠程維護：支持運維對象的遠程控制操作并反饋操作結果，可記錄操作員開機、關機、修改機組信息、鎖機和解鎖等；支持運維對象參數的遠程調試和修改；支持運維對象的遠程固件升級。

3.3安全要求

1）權限管理：支持用戶類型的設置，固博云平臺權限分為：管理人員、云平臺操作人員、運維人員、普通用戶等；支持根據用戶類型設置不同的權限，管理員：可管理所屬層級以及下級云貓、機組、成員；也可設置他人為子管理員；云平臺操作人員：只有云平臺使用權限；運維人員：只能管理分配給自己的機組，可修改控制器配置；普通用戶：只能管理自己添加的機組，不能修改控制器配置。支持對固博云遠程智能運維系統的用戶進行身份鑒別、人臉認識或驗證碼認證等。2）數據安全：支持信息完整性校驗機制確保數據傳輸的完整性；支持密碼技術對于鑒別信息、重要數據等敏感信息確保數據傳輸的保密性；采用標準化時間戳機制等技術確保數據傳輸的可用性。3）安全審批：審批范圍應支持覆蓋固博云遠程智能運維系統的所有用戶；應包括重要用戶行為、系統操作異常和重要系統命令的使用等重要安全事件；審批記錄應得到保護，避免受到非系統授權的修改或刪除等；審計記錄可根據系統使用的實際需求，按照指定的有效期保存。4）備份恢復：支持對數據的手動備份和自動備份；支持對數據的全備份和增量備份；支持對數據的異步備份和同步備份；支持對數據的本地備份和異地備份；支持卷鏡像的方式提供數據的備份與恢復功能。

基于電子、智能技術運維模型，建立與傳統設備上不同于傳統電機電控設備、檢測、鑒定以傳統方法檢測確定設備安全參數；各硬件設施、結構及連接電纜均以產品標準要求驗收確定；用數據采集儀、功率分析儀采集傳感器信號確認感應參數準確可靠；逐步模擬設定場景、故障信號、運行參數確認讀數準確性、故障報警、告警、預警可靠及時性；可視化效果與實場一致性確認；安全、備份、權限以實際操作比較判定。

模型已建立，后期依據傳感器感知信號，采集、傳輸數據，將分析決策中得到的運維判斷與各個工具、平臺、流程有效聯動，智能化和運維工作結合起來智能地去判斷告警，這離不開強大的自動控制能力、設備閾值設定以及感知信號準確性。智能運維當下還是一個初步探索的階段，特別是企業創新發展該模式試驗推廣階段，雖然在該傳統行業已有相當長時間實踐經驗，但智能、大數據時代，數據積累不足，需要在實施過程中加強數據收集，將不同運維場景與共同用到的數據、技術等進行整合和沉淀，以算法優化閾值選定，完善標準要求，真正達到智能化、高效運維效果。

【參考文獻】

[1]智能制造遠程運維系統通用要求：GB/T42136—2022[S].

[2]信息技術服務智能運維通用要求：T/CESA 1172—2021[S].

【作者簡介】

歐陽輝，男，1989年出生，工程師，研究方向為發電機節能、靜音、穩定、安全及智能化。

沈增明，男，1971年出生，工程師，研究方向為機電產品智能運維管理。

（編輯：于淼）