歐陽輝 沈增明 王姝 劉璇 曾賽蘭

【摘要】本文充分考慮柴油發(fā)電機(jī)智能運(yùn)維特點和現(xiàn)狀，結(jié)合智能運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)要求，建立了柴油發(fā)電機(jī)智能運(yùn)維框架對檢驗項目要求進(jìn)行了系統(tǒng)性分析。

【關(guān)鍵詞】柴油發(fā)電機(jī)組；智能運(yùn)維；標(biāo)準(zhǔn)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(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型背景，創(chuàng)新成為主旋律，眾多企業(yè)為實現(xiàn)效率提升、質(zhì)量提高與動力增強(qiáng)，紛紛加入數(shù)智化行列。數(shù)智技術(shù)與企業(yè)業(yè)務(wù)深度融合，安全用電事關(guān)企業(yè)生存，應(yīng)急電源配置成為安全保障的重要條件，各企業(yè)特別是專、精、特、新企業(yè)首選柴油發(fā)電機(jī)（組）備用應(yīng)急電源，企業(yè)單獨(dú)運(yùn)維成本高、集中人工運(yùn)維難度大，依靠傳統(tǒng)運(yùn)維方式不利于柴油發(fā)電機(jī)（組）推廣及有效使用，引入先進(jìn)的工具和手段，已成新時期應(yīng)對眾多挑戰(zhàn)的必然選擇。智能運(yùn)維通過將新一代信息技術(shù)，尤其是人工智能技術(shù)應(yīng)用到運(yùn)維領(lǐng)域，可替代部分重復(fù)煩瑣的人工操作，減少人為因素影響設(shè)備運(yùn)行，同時為管理角色賦能，在此背景下，固博創(chuàng)新柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)維模式，提出并拓展智能運(yùn)維方式。為使企業(yè)規(guī)范有序發(fā)展，著手研制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。

1.1智能運(yùn)維概念

智能運(yùn)維最早由Gartner提出，它是將人工智能科技融入運(yùn)維系統(tǒng)中[2]，以大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，從多種數(shù)據(jù)源中采集海量數(shù)據(jù)（包括日志、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)等）進(jìn)行實時或離線分析，通過主動性、人性化和動態(tài)可視化，增強(qiáng)傳統(tǒng)運(yùn)維的能力。智能運(yùn)維能快速分析處理海量數(shù)據(jù)，并得出有效的運(yùn)維決策，執(zhí)行自動化腳本以實現(xiàn)對系統(tǒng)的整體運(yùn)維，能有效運(yùn)維大規(guī)模系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)維模式面臨的安全運(yùn)行、人力緊缺及遠(yuǎn)程運(yùn)維難題。

1.2傳統(tǒng)運(yùn)維的缺點

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

1.3智能運(yùn)維的價值

1）實時監(jiān)測發(fā)電機(jī)組運(yùn)行：通過發(fā)電機(jī)組聯(lián)網(wǎng)，實時采集設(shè)備數(shù)據(jù)，打破各發(fā)電機(jī)組和系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)壁壘，將發(fā)電機(jī)組信息和參數(shù)統(tǒng)一保存到一個平臺進(jìn)行管理和維護(hù)。實時監(jiān)測發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，快速定位并通知運(yùn)維人員處理，減少發(fā)電機(jī)組停機(jī)風(fēng)險，保證發(fā)電機(jī)組安全持續(xù)運(yùn)行。2）智能預(yù)警：固博云智能運(yùn)維管理系統(tǒng)的自動化故障檢測和預(yù)警功能，自動判斷設(shè)備在運(yùn)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(yùn)維人員，幫助其找到故障原因。3）提高運(yùn)維水平：區(qū)別于傳統(tǒng)運(yùn)維依賴人工巡檢和現(xiàn)場勘探，智能運(yùn)維的優(yōu)勢在于可以借助智能系統(tǒng)自動監(jiān)測發(fā)電機(jī)組內(nèi)部，輔助運(yùn)維人員提前發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組問題，甚至可以進(jìn)行遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)，通過人工智能或VR手段進(jìn)行交互工作。固博云智能運(yùn)維管理系統(tǒng)通過點巡檢計劃、巡檢記錄、保養(yǎng)計劃、保養(yǎng)記錄、報修記錄審核、備件產(chǎn)品資源管理、設(shè)備自動報修等功能，實現(xiàn)巡檢服務(wù)從規(guī)劃、派工到完工的全程閉環(huán)管理。

基于柴油發(fā)電機(jī)基本安全要求及結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，同時必須滿足智能、電子、數(shù)字化軟硬件具體安全需求，為加強(qiáng)用戶現(xiàn)場使用的柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)維管理，通過數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸及數(shù)據(jù)分析，遠(yuǎn)程實現(xiàn)運(yùn)維對象運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、停機(jī)狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、故障預(yù)警、故障告警、運(yùn)維管理、設(shè)備管理、實時定位、遠(yuǎn)程視頻、遠(yuǎn)程監(jiān)控、預(yù)測性維護(hù)等功能，以此建立了固博云遠(yuǎn)程智能運(yùn)維系統(tǒng)，系統(tǒng)框圖見圖1。

3.1一般要求

1）數(shù)據(jù)采集：系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)對運(yùn)維對象的停機(jī)狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、作業(yè)操作等數(shù)據(jù)的采集；同時應(yīng)能進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)備份。2）數(shù)據(jù)傳輸：系統(tǒng)應(yīng)能通過公共網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸：也能通過有線或無線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；同時支持多種機(jī)組模塊進(jìn)行通信的接口適配轉(zhuǎn)換：如R485、LINK、CAN接口、USB（Host）。3）數(shù)據(jù)存儲：系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)多種類型數(shù)據(jù)的存儲及采用集中式或分布式的存儲方式；應(yīng)具備冗余的數(shù)據(jù)存儲能力[1]。4）數(shù)據(jù)分析：系統(tǒng)應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能；支持運(yùn)維對象運(yùn)行狀態(tài)的評估；支持觸發(fā)報警數(shù)據(jù)顯示及提取。5）可視化顯示：系統(tǒng)應(yīng)能顯示運(yùn)維對象的運(yùn)行統(tǒng)計在線數(shù)據(jù)、離線天數(shù)、運(yùn)行時間、保養(yǎng)次數(shù)、保養(yǎng)時間、蓄電池健康狀態(tài)、運(yùn)行實時數(shù)據(jù)、故障預(yù)警數(shù)、故障告警數(shù)的數(shù)據(jù)信息；支持使用曲線、指針、柱形、圖表顯示運(yùn)維對象的運(yùn)行狀態(tài)；應(yīng)能數(shù)字化顯示：發(fā)電電壓、電流、頻率、功率、水溫、油壓、轉(zhuǎn)速、缸溫、發(fā)電機(jī)溫度、水箱液位、機(jī)油液位、燃油液位等運(yùn)行數(shù)據(jù)信息：支持使用GPS、北斗定位地圖形式顯示運(yùn)維對象的位置信息；支持通過顯示屏、個人計算機(jī)（PC）、移動終端等APP進(jìn)行可視化顯示。

3.2功能要求

1）狀態(tài)監(jiān)控：應(yīng)能實現(xiàn)對用戶端發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測，如電壓、電流、頻率、相序、功率、蓄電池電壓、水溫、油壓、轉(zhuǎn)速、缸溫、發(fā)電機(jī)溫度、水箱液位、機(jī)油液位、燃油、液位等參數(shù)；具備設(shè)置運(yùn)維對象運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測周期、運(yùn)維次數(shù)、運(yùn)維配件更換時間功能；可支持運(yùn)維對象周圍環(huán)境的溫度、濕度、現(xiàn)場實時畫面監(jiān)測。2）故障診斷：支持設(shè)置故障類型及觸發(fā)條件，如超速、欠速、速度信號丟失、發(fā)電過頻、發(fā)電欠頻、發(fā)電欠壓、發(fā)電過壓、發(fā)電過流、停機(jī)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(fā)電缺相、發(fā)電逆相、發(fā)電開關(guān)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(jī)油液位傳感器開路、機(jī)油液位高、機(jī)油液位低、發(fā)電機(jī)溫度傳感器開路、發(fā)電機(jī)溫度高、接地故障、運(yùn)維到期等，應(yīng)能根據(jù)故障類型的觸發(fā)條件識別故障類型；支持設(shè)置故障預(yù)警和故障告警的觸發(fā)條件；支持識別故障預(yù)警和故障告警的故障診斷結(jié)果；支持兼容未知的故障類型；對于未知的故障類型，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)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(yùn)維人員。3）故障預(yù)警：系統(tǒng)應(yīng)能通過手機(jī)APP、固博云平臺提示、短信等形式將故障預(yù)警信息及時推送至運(yùn)維人員和用戶；支持設(shè)置巡檢工單及觸發(fā)條件；支持根據(jù)巡檢工單的觸發(fā)條件自動生成巡檢工單。4）故障告警：支持設(shè)置故障級別及觸發(fā)條件，緊急故障時，及時停機(jī)保護(hù)；非緊急故障發(fā)出警告信息，并推送到固博云平臺及用戶手機(jī)和APP；支持根據(jù)故障級別設(shè)置相應(yīng)的維修工單及觸發(fā)條件。5）運(yùn)維管理：支持設(shè)置多種類型的運(yùn)維工單，如維修工單、巡檢工單等；支持運(yùn)維工單模板的自定義，如模板包括運(yùn)維工單的類型、工單標(biāo)題、工單內(nèi)容、運(yùn)維人員、處理時限等；支持多種運(yùn)維工單的派發(fā)方式，如指定運(yùn)維人員、運(yùn)維人員主動認(rèn)領(lǐng)的搶單模式等；支持運(yùn)維工單的全流程記錄和跟蹤；支持運(yùn)維人員處理運(yùn)維工單的績效評價；支持客戶對運(yùn)維結(jié)果的評價[1]。6）設(shè)備管理：支持建立運(yùn)維對象的臺賬信息，固博云智能運(yùn)維能記錄運(yùn)維對象的名稱、類型、技術(shù)參數(shù)、技術(shù)手冊、出廠信息、維保周期、維保內(nèi)容、過保日期、故障記錄、維修記錄等；支持瀏覽和查詢運(yùn)維對象歷史數(shù)據(jù)，可根據(jù)時間、機(jī)組名稱、云貓ID、位置等關(guān)鍵字的查詢和顯示；支持運(yùn)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(yùn)維對象歷史數(shù)據(jù)的導(dǎo)出或打??；支持分組、分機(jī)組型號、分地區(qū)、多機(jī)、并機(jī)集中管理。7）遠(yuǎn)程維護(hù)：支持運(yùn)維對象的遠(yuǎn)程控制操作并反饋操作結(jié)果，可記錄操作員開機(jī)、關(guān)機(jī)、修改機(jī)組信息、鎖機(jī)和解鎖等；支持運(yùn)維對象參數(shù)的遠(yuǎn)程調(diào)試和修改；支持運(yùn)維對象的遠(yuǎn)程固件升級。

3.3安全要求

1）權(quán)限管理：支持用戶類型的設(shè)置，固博云平臺權(quán)限分為：管理人員、云平臺操作人員、運(yùn)維人員、普通用戶等；支持根據(jù)用戶類型設(shè)置不同的權(quán)限，管理員：可管理所屬層級以及下級云貓、機(jī)組、成員；也可設(shè)置他人為子管理員；云平臺操作人員：只有云平臺使用權(quán)限；運(yùn)維人員：只能管理分配給自己的機(jī)組，可修改控制器配置；普通用戶：只能管理自己添加的機(jī)組，不能修改控制器配置。支持對固博云遠(yuǎn)程智能運(yùn)維系統(tǒng)的用戶進(jìn)行身份鑒別、人臉認(rèn)識或驗證碼認(rèn)證等。2）數(shù)據(jù)安全：支持信息完整性校驗機(jī)制確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?；支持密碼技術(shù)對于鑒別信息、重要數(shù)據(jù)等敏感信息確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｃ苄裕徊捎脴?biāo)準(zhǔn)化時間戳機(jī)制等技術(shù)確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目捎眯浴?）安全審批：審批范圍應(yīng)支持覆蓋固博云遠(yuǎn)程智能運(yùn)維系統(tǒng)的所有用戶；應(yīng)包括重要用戶行為、系統(tǒng)操作異常和重要系統(tǒng)命令的使用等重要安全事件；審批記錄應(yīng)得到保護(hù)，避免受到非系統(tǒng)授權(quán)的修改或刪除等；審計記錄可根據(jù)系統(tǒng)使用的實際需求，按照指定的有效期保存。4）備份恢復(fù)：支持對數(shù)據(jù)的手動備份和自動備份；支持對數(shù)據(jù)的全備份和增量備份；支持對數(shù)據(jù)的異步備份和同步備份；支持對數(shù)據(jù)的本地備份和異地備份；支持卷鏡像的方式提供數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)功能。

基于電子、智能技術(shù)運(yùn)維模型，建立與傳統(tǒng)設(shè)備上不同于傳統(tǒng)電機(jī)電控設(shè)備、檢測、鑒定以傳統(tǒng)方法檢測確定設(shè)備安全參數(shù)；各硬件設(shè)施、結(jié)構(gòu)及連接電纜均以產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求驗收確定；用數(shù)據(jù)采集儀、功率分析儀采集傳感器信號確認(rèn)感應(yīng)參數(shù)準(zhǔn)確可靠；逐步模擬設(shè)定場景、故障信號、運(yùn)行參數(shù)確認(rèn)讀數(shù)準(zhǔn)確性、故障報警、告警、預(yù)警可靠及時性；可視化效果與實場一致性確認(rèn)；安全、備份、權(quán)限以實際操作比較判定。

模型已建立，后期依據(jù)傳感器感知信號，采集、傳輸數(shù)據(jù)，將分析決策中得到的運(yùn)維判斷與各個工具、平臺、流程有效聯(lián)動，智能化和運(yùn)維工作結(jié)合起來智能地去判斷告警，這離不開強(qiáng)大的自動控制能力、設(shè)備閾值設(shè)定以及感知信號準(zhǔn)確性。智能運(yùn)維當(dāng)下還是一個初步探索的階段，特別是企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展該模式試驗推廣階段，雖然在該傳統(tǒng)行業(yè)已有相當(dāng)長時間實踐經(jīng)驗，但智能、大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)積累不足，需要在實施過程中加強(qiáng)數(shù)據(jù)收集，將不同運(yùn)維場景與共同用到的數(shù)據(jù)、技術(shù)等進(jìn)行整合和沉淀，以算法優(yōu)化閾值選定，完善標(biāo)準(zhǔn)要求，真正達(dá)到智能化、高效運(yùn)維效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]智能制造遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)通用要求：GB/T42136—2022[S].

[2]信息技術(shù)服務(wù)智能運(yùn)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(fā)電機(jī)節(jié)能、靜音、穩(wěn)定、安全及智能化。

沈增明，男，1971年出生，工程師，研究方向為機(jī)電產(chǎn)品智能運(yùn)維管理。

（編輯：于淼）