本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)維，具體涉及一種風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)控與指導(dǎo)系統(tǒng)及使用方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，運(yùn)維管理面臨著設(shè)備故障頻發(fā)、人力成本高昂、數(shù)據(jù)利用率低諸多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維主要依賴人工定期巡檢和事后維修，存在檢修效率低、故障響應(yīng)慢、運(yùn)維成本高問(wèn)題。然而，現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在以下不足：一是多源異構(gòu)數(shù)據(jù)難以有效融合，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部的設(shè)備、環(huán)境、運(yùn)行數(shù)據(jù)尚未形成互聯(lián)互通；二是風(fēng)電專業(yè)知識(shí)難以系統(tǒng)化管理，缺乏將故障診斷、預(yù)測(cè)性維護(hù)經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為可計(jì)算的知識(shí)庫(kù)；三是人機(jī)交互方式單一，難以實(shí)現(xiàn)運(yùn)維人員與智能系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化；四是安全與隱私難以保障，多方數(shù)據(jù)共享面臨數(shù)據(jù)竊取與篡改風(fēng)險(xiǎn)。

2、中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)為cn106295992a，名稱為基于全息影像的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控與運(yùn)維指導(dǎo)系統(tǒng)的專利申請(qǐng)，包括n個(gè)現(xiàn)場(chǎng)工作站、監(jiān)控中心工作站和通信網(wǎng)絡(luò)組，其中，n為自然數(shù)且n≥1。設(shè)置于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維端的現(xiàn)場(chǎng)工作站，發(fā)送風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)信息和運(yùn)維現(xiàn)場(chǎng)全息化影像至設(shè)置于遠(yuǎn)程運(yùn)維端的監(jiān)控中心工作站，監(jiān)控中心工作站生成全息化的運(yùn)維指導(dǎo)信息并將該指導(dǎo)信息發(fā)送回現(xiàn)場(chǎng)工作站，用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維。該系統(tǒng)還包括n個(gè)現(xiàn)場(chǎng)工作站之間的信息交互。該專利申請(qǐng)雖然能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控與運(yùn)維指導(dǎo)，但端側(cè)采集數(shù)據(jù)類(lèi)型單一，且無(wú)邊側(cè)進(jìn)行參與計(jì)算，端側(cè)大量采集數(shù)據(jù)時(shí)難以實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)控與指導(dǎo)系統(tǒng)及使用方法，通過(guò)構(gòu)建了端-邊-云協(xié)同的運(yùn)維架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場(chǎng)全生命周期管理的自動(dòng)化、精細(xì)化和可視化，能夠通過(guò)對(duì)協(xié)同運(yùn)算對(duì)風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和健康評(píng)估，降低風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維成本。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)控與指導(dǎo)系統(tǒng)，包括端側(cè)設(shè)備、邊側(cè)設(shè)備和云側(cè)設(shè)備；所述端側(cè)設(shè)備通過(guò)邊側(cè)設(shè)備與云側(cè)設(shè)備相通信；所述端側(cè)設(shè)備包括ar眼鏡、多模態(tài)傳感器和無(wú)人機(jī)，所述邊側(cè)設(shè)備包括邊緣計(jì)算設(shè)備，所述云側(cè)設(shè)備包括中央服務(wù)器；所述ar眼鏡分別與多模態(tài)傳感器、無(wú)人機(jī)、邊緣計(jì)算設(shè)備和中央服務(wù)器相通信；其中，所述邊緣計(jì)算設(shè)備包括工控機(jī)，用于對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、本地建模和實(shí)時(shí)決策；所述工控機(jī)包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、本地診斷模塊和ar交互引擎；所述中央服務(wù)器包括gpu集群，通過(guò)知識(shí)圖譜模塊進(jìn)行云存儲(chǔ)，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)模塊進(jìn)行云訓(xùn)練。

4、可選的，所述ar眼鏡內(nèi)置有攝像頭、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、顯示屏和腦機(jī)接口傳感器；所述多模態(tài)傳感器安裝在風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵部件上，用于采集所述關(guān)鍵部件的振動(dòng)、油品、溫度和濕度信息；所述無(wú)人機(jī)搭載有攝像頭和紅外熱成像儀，用于對(duì)風(fēng)電機(jī)組表面和熱缺陷進(jìn)行檢測(cè)。

5、可選的，所述數(shù)據(jù)采集模塊支持包括plc和modbus的工業(yè)總線協(xié)議和包括mqtt和coap的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，用于采集多源異構(gòu)數(shù)據(jù)。

6、可選的，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊用于進(jìn)行包括數(shù)據(jù)降噪、特征提取和數(shù)據(jù)壓縮在內(nèi)的數(shù)據(jù)處理。

7、可選的，所述機(jī)器學(xué)習(xí)模塊用于構(gòu)建故障診斷、剩余壽命預(yù)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。

8、可選的，所述知識(shí)圖譜模塊采用本體構(gòu)建方法融合結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，構(gòu)建風(fēng)電機(jī)組和運(yùn)維知識(shí)圖譜。

9、可選的，所述云側(cè)還包括區(qū)塊鏈模塊，所述區(qū)塊鏈模塊采用超級(jí)賬本fabric部署智能合約，用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)維數(shù)據(jù)存證、審計(jì)追蹤和多方信任協(xié)作。

10、可選的，所述ar眼鏡通信連接有eeg頭盔、腦電采集模塊和振動(dòng)馬甲。

11、可選的，所述ar交互引擎采用unity3d游戲引擎。

12、所述的一種風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)控與指導(dǎo)系統(tǒng)的使用方法，包括以下步驟：

13、通過(guò)端側(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵部件的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障初篩；

14、通過(guò)邊側(cè)設(shè)備的邊緣計(jì)算設(shè)備通過(guò)改進(jìn)的rul預(yù)測(cè)算法，采用門(mén)控循環(huán)單元和多任務(wù)學(xué)習(xí)，預(yù)測(cè)關(guān)鍵部件的剩余壽命；

15、通過(guò)云側(cè)設(shè)備的機(jī)器學(xué)習(xí)模塊訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)模型，采用多尺度一維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，融合時(shí)域和頻域特征，分析包括振動(dòng)在內(nèi)的時(shí)序信號(hào)中的退化規(guī)律。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

17、本發(fā)明的一種風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)控與指導(dǎo)系統(tǒng)融合了物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、ar、區(qū)塊鏈前沿技術(shù)，從多模態(tài)數(shù)據(jù)采集、智能診斷預(yù)測(cè)、ar交互引導(dǎo)、聯(lián)邦學(xué)習(xí)優(yōu)化方面，構(gòu)建了端-邊-云協(xié)同的運(yùn)維架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場(chǎng)全生命周期管理的自動(dòng)化、精細(xì)化和可視化，能夠提升風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維的智能化水平。

18、本發(fā)明通過(guò)對(duì)風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和健康評(píng)估，系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期故障征兆，減少嚴(yán)重故障的發(fā)生；通過(guò)對(duì)運(yùn)維任務(wù)和資源的智能調(diào)度優(yōu)化，系統(tǒng)可以減少人力浪費(fèi)和備件積壓，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，從而大幅度降低檢修成本和備件成本。本發(fā)明能夠降低風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維成本。

19、本發(fā)明能夠提高風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電效率。本發(fā)明通過(guò)對(duì)機(jī)組性能退化趨勢(shì)的跟蹤分析，系統(tǒng)可以優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組控制策略，在保障機(jī)組安全的前提下，最大化發(fā)電量；通過(guò)對(duì)不同風(fēng)場(chǎng)間的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比挖掘，系統(tǒng)可以識(shí)別影響發(fā)電效率的關(guān)鍵因素，為風(fēng)電場(chǎng)的精細(xì)化管理和技術(shù)改造提供依據(jù)。

20、本發(fā)明能夠保障風(fēng)電場(chǎng)多方數(shù)據(jù)安全共享。本發(fā)明利用區(qū)塊鏈構(gòu)建風(fēng)電行業(yè)可信數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)，既保證了數(shù)據(jù)的不可篡改和可追溯，又通過(guò)密碼學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的隱私保護(hù)和權(quán)限管理，促進(jìn)了風(fēng)電設(shè)備制造、運(yùn)維服務(wù)、技術(shù)監(jiān)督、金融保險(xiǎn)多方的協(xié)同創(chuàng)新。

21、本發(fā)明能夠?yàn)轱L(fēng)電產(chǎn)業(yè)智慧化發(fā)展提供示范。本發(fā)明針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)管理中的痛點(diǎn)問(wèn)題，提出了一套技術(shù)先進(jìn)、架構(gòu)合理、接地氣的解決方案，對(duì)于推動(dòng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展，加快能源行業(yè)智慧升級(jí)，具有重要的示范意義和推廣價(jià)值。

22、本發(fā)明的風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)控與指導(dǎo)系統(tǒng)，在提升風(fēng)電場(chǎng)智慧運(yùn)維水平、降低運(yùn)維成本、提高發(fā)電效率、保障數(shù)據(jù)安全方面，具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用價(jià)值，對(duì)于推動(dòng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

技術(shù)特征：

1.一種風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)控與指導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，包括端側(cè)設(shè)備、邊側(cè)設(shè)備和云側(cè)設(shè)備；所述端側(cè)設(shè)備通過(guò)邊側(cè)設(shè)備與云側(cè)設(shè)備相通信；所述端側(cè)設(shè)備包括ar眼鏡、多模態(tài)傳感器和無(wú)人機(jī)，所述邊側(cè)設(shè)備包括邊緣計(jì)算設(shè)備，所述云側(cè)設(shè)備包括中央服務(wù)器；所述ar眼鏡分別與多模態(tài)傳感器、無(wú)人機(jī)、邊緣計(jì)算設(shè)備和中央服務(wù)器相通信；其中，所述邊緣計(jì)算設(shè)備包括工控機(jī)，用于對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、本地建模和實(shí)時(shí)決策；所述工控機(jī)包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、本地診斷模塊和ar交互引擎；所述中央服務(wù)器包括gpu集群，通過(guò)知識(shí)圖譜模塊進(jìn)行云存儲(chǔ)，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)模塊進(jìn)行云訓(xùn)練。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)控與指導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述ar眼鏡內(nèi)置有攝像頭、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、顯示屏和腦機(jī)接口傳感器；所述多模態(tài)傳感器安裝在風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵部件上，用于采集所述關(guān)鍵部件的振動(dòng)、油品、溫度和濕度信息；所述無(wú)人機(jī)搭載有攝像頭和紅外熱成像儀，用于對(duì)風(fēng)電機(jī)組表面和熱缺陷進(jìn)行檢測(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)控與指導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊支持包括plc和modbus的工業(yè)總線協(xié)議和包括mqtt和coap的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，用于采集多源異構(gòu)數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)控與指導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊用于進(jìn)行包括數(shù)據(jù)降噪、特征提取和數(shù)據(jù)壓縮在內(nèi)的數(shù)據(jù)處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)控與指導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)器學(xué)習(xí)模塊用于構(gòu)建故障診斷、剩余壽命預(yù)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)控與指導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述知識(shí)圖譜模塊采用本體構(gòu)建方法融合結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，構(gòu)建風(fēng)電機(jī)組和運(yùn)維知識(shí)圖譜。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)控與指導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述云側(cè)還包括區(qū)塊鏈模塊，所述區(qū)塊鏈模塊采用超級(jí)賬本fabric部署智能合約，用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)維數(shù)據(jù)存證、審計(jì)追蹤和多方信任協(xié)作。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)控與指導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述ar眼鏡通信連接有eeg頭盔、腦電采集模塊和振動(dòng)馬甲。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)控與指導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述ar交互引擎采用unity3d游戲引擎。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的一種風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)控與指導(dǎo)系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)維技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明公開(kāi)了一種風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)時(shí)監(jiān)控與指導(dǎo)系統(tǒng)及使用方法，端側(cè)設(shè)備包括AR眼鏡、多模態(tài)傳感器和無(wú)人機(jī)，邊側(cè)設(shè)備包括邊緣計(jì)算設(shè)備，云側(cè)設(shè)備包括中央服務(wù)器；邊緣計(jì)算設(shè)備，邊緣計(jì)算設(shè)備包括工控機(jī)，用于對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、本地建模和實(shí)時(shí)決策；工控機(jī)包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、本地診斷模塊和AR交互引擎；中央服務(wù)器包括gpu集群，通過(guò)知識(shí)圖譜模塊進(jìn)行云存儲(chǔ)，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)模塊進(jìn)行云訓(xùn)練。本發(fā)明能夠通過(guò)構(gòu)建端?邊?云協(xié)同的運(yùn)維架構(gòu)，能夠提升風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維的智能化水平、降低風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維成本、提高風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電效率。

技術(shù)研發(fā)人員：陳耀輝,冷述文,李春曉,張勇,王馬泉,南明軍,楊炳良
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華能山東發(fā)電有限公司蓬萊風(fēng)電分公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10