究竟什么是數(shù)字化？風(fēng)電行業(yè)數(shù)字化現(xiàn)狀如何？本期“工程師說”將從風(fēng)機(jī)運(yùn)維階段的數(shù)字化解決方案詳述數(shù)字化工具如何助力風(fēng)機(jī)運(yùn)維。

“數(shù)字化”作為近幾年經(jīng)常被提及的詞，對(duì)于風(fēng)電行業(yè)而言，其重點(diǎn)在于如何將互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)電項(xiàng)目的規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維等全生命周期。

本文，我們將風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)從時(shí)間維度和空間維度進(jìn)行劃分，分兩個(gè)部分，探討風(fēng)機(jī)運(yùn)維階段的數(shù)字化解決方案。

01過去時(shí)現(xiàn)在時(shí)將來時(shí)

按照數(shù)據(jù)的時(shí)間維度，可以將風(fēng)機(jī)的運(yùn)行簡(jiǎn)單劃分為：過去時(shí)、現(xiàn)在時(shí)、將來時(shí)。

對(duì)已經(jīng)發(fā)生的故障進(jìn)行事后分析，為過去時(shí)；

對(duì)風(fēng)機(jī)的實(shí)時(shí)控制與監(jiān)視，為現(xiàn)在時(shí)；

對(duì)尚未發(fā)生的故障進(jìn)行提前預(yù)警，為將來時(shí)。

過去時(shí)——分析根因，亡羊補(bǔ)牢

要分析已經(jīng)發(fā)生的故障原因，就需要對(duì)風(fēng)機(jī)的歷史運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行數(shù)字快照，即通過對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)高頻數(shù)據(jù)的記錄與保存，實(shí)現(xiàn)故障時(shí)刻數(shù)據(jù)的反演，從而分析定位故障原因。主要的數(shù)字化工具有故障錄波、數(shù)據(jù)上云、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)可視化工具等。

舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：當(dāng)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸承過溫造成停機(jī)時(shí)，遠(yuǎn)程運(yùn)維人員基于D2X大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)分析上傳云端的SCADA數(shù)據(jù)和CMS（傳動(dòng)鏈振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）數(shù)據(jù)。SCADA數(shù)據(jù)可以分析軸承的冷卻、潤(rùn)滑情況，而CMS數(shù)據(jù)可以分析軸承自身的故障，例如點(diǎn)蝕、剝落等?；谏鲜鰯?shù)據(jù)診斷，可以找到軸承過溫問題的根因，從而避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大，造成風(fēng)機(jī)不可挽回的損失。

現(xiàn)在時(shí)——忠誠(chéng)哨兵，令行禁止

隨著風(fēng)機(jī)大型化的不斷發(fā)展，目前風(fēng)機(jī)的各種傳感器的數(shù)據(jù)越來越多、控制策略愈發(fā)復(fù)雜，系統(tǒng)監(jiān)視的對(duì)象不斷增加。風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)采用基于模型設(shè)計(jì)（MBD）的工程開發(fā)方法，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的控制邏輯設(shè)計(jì)。風(fēng)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)SCADA，則采用模塊化設(shè)計(jì)、容器化部署的思路，來滿足個(gè)性化的業(yè)務(wù)需求。

以擁有100+傳感器的電氣風(fēng)電海神平臺(tái)EW8.5-230機(jī)組為例：結(jié)合風(fēng)機(jī)雙大腦的智能判斷，對(duì)風(fēng)機(jī)各個(gè)部件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。異常狀態(tài)通過聲光報(bào)警，及時(shí)提醒設(shè)備監(jiān)盤人員處理。通過能量管理系統(tǒng)的控制，可以使全場(chǎng)上百臺(tái)風(fēng)機(jī)快速精準(zhǔn)響應(yīng)電網(wǎng)的一道道指令。

將來時(shí)——能掐會(huì)算，未雨綢繆

主要是指通過大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行趨勢(shì)分析、劣化分析，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性的運(yùn)維與生產(chǎn)管理。

臺(tái)風(fēng)對(duì)風(fēng)機(jī)而言，不僅是一種考驗(yàn)和挑戰(zhàn)，更是一種性能的比武場(chǎng)。充分利用風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的氣象預(yù)報(bào)功能，可以讓風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行并獲得更高的發(fā)電量。大數(shù)據(jù)氣象預(yù)報(bào)基于實(shí)時(shí)云圖分析獲知臺(tái)風(fēng)路徑和距離，讓風(fēng)場(chǎng)做好迎接準(zhǔn)備；智能場(chǎng)控獲知臺(tái)風(fēng)方位以后，實(shí)時(shí)告知智能主控做好臺(tái)風(fēng)策略切換，以便在保證自身安全的情況下最大化利用臺(tái)風(fēng)帶來的資源。

風(fēng)電齒輪箱斷齒是一個(gè)嚴(yán)重的故障，輕則齒輪箱損壞，重則導(dǎo)致機(jī)組整個(gè)傳動(dòng)鏈故障。通過對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合SCADA中的運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以對(duì)齒輪箱中的細(xì)微缺陷進(jìn)行甄別。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常征兆后，一方面通知現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員加強(qiáng)巡檢，另一方面準(zhǔn)備更換的備件，這樣可以在齒輪箱的剩余壽命內(nèi)對(duì)齒輪箱進(jìn)行更換?；诙嘣磾?shù)據(jù)的齒輪箱齒輪健康度預(yù)警分析手段，既充分利用了齒輪箱的殘余壽命，又節(jié)省了備件等待的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電量收益最大化。

02電氣風(fēng)電數(shù)字智聯(lián)一體化解決方案

可以看到，數(shù)據(jù)串聯(lián)起了風(fēng)機(jī)運(yùn)行生命周期的過去時(shí)、現(xiàn)在時(shí)、將來時(shí)，是數(shù)字化時(shí)代風(fēng)電行業(yè)運(yùn)維的焦點(diǎn)。智慧風(fēng)場(chǎng)、主動(dòng)運(yùn)維、無人值守等解決方案都是基于對(duì)風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)、應(yīng)用等展開。

針對(duì)數(shù)據(jù)的焦點(diǎn)，電氣風(fēng)電提供了從風(fēng)機(jī)邊緣端到風(fēng)場(chǎng)端、集控側(cè)，再到云平臺(tái)的風(fēng)電數(shù)字智聯(lián)一體化解決方案。

按照數(shù)據(jù)的空間維度，可以將風(fēng)機(jī)的運(yùn)行簡(jiǎn)單劃分為：邊緣端、風(fēng)場(chǎng)端、集控端或云端。

邊緣端包括：主控系統(tǒng)、智能終端、箱變測(cè)控裝置，以及各種輔助監(jiān)測(cè)類的傳感器和采集器等。

風(fēng)場(chǎng)端包括：SCADA系統(tǒng)、場(chǎng)控系統(tǒng)、風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)、CMS/TCM系統(tǒng)、油液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。

集控端或云端包括：是對(duì)風(fēng)場(chǎng)端各類監(jiān)控系統(tǒng)功能的擴(kuò)充，一方面體現(xiàn)在多風(fēng)場(chǎng)、多系統(tǒng)的集成即集中監(jiān)控功能，另一方面會(huì)增加故障預(yù)警與診斷、運(yùn)維工單派發(fā)、備品備件管理、人員車船調(diào)度等方面功能。

在邊緣端，我們推出了Edge-Agent智能終端這款數(shù)字化產(chǎn)品。它是風(fēng)機(jī)的可靠數(shù)據(jù)黑匣，高質(zhì)量的數(shù)據(jù)礦山在風(fēng)機(jī)側(cè)進(jìn)行“挖掘、清洗、分揀、冶煉、提純、加工”，與主控系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，并將數(shù)據(jù)處理結(jié)果上傳給SCADA做進(jìn)一步處理。

在風(fēng)場(chǎng)端，數(shù)字化的發(fā)力方向是多系統(tǒng)高效集成。關(guān)鍵詞是：一體化監(jiān)控，目的是將風(fēng)電場(chǎng)多個(gè)分散的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行有效整合。生產(chǎn)控制大區(qū)的各類系統(tǒng)將主要集成至風(fēng)機(jī)SCADA系統(tǒng)中，智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將集成至一體化智能診斷平臺(tái)。

在集控與云端，數(shù)字化要解決的是高價(jià)值數(shù)據(jù)的有效流轉(zhuǎn)與多系統(tǒng)的有效聯(lián)動(dòng)。例如：設(shè)備集中監(jiān)控、運(yùn)維工單下發(fā)與備品備件聯(lián)動(dòng)、人員與車船科學(xué)調(diào)度等。

隨著風(fēng)電行業(yè)新產(chǎn)品推出的速度不斷加快，電氣風(fēng)電上線推廣應(yīng)用了Fleet-Agent與Flowable平臺(tái)，通過標(biāo)準(zhǔn)化、流程化的工具，加快風(fēng)場(chǎng)問題處理與閉環(huán)，快速提高新產(chǎn)品的可靠性。

Fleet-Agent，即風(fēng)電運(yùn)維與故障管理系統(tǒng)：

是為解決樣機(jī)與批量項(xiàng)目問題閉環(huán)處理流程及統(tǒng)計(jì)問題而研發(fā)的平臺(tái)化管理系統(tǒng)；

包含工單管理、故障管理、車間測(cè)試、風(fēng)機(jī)檔案等多個(gè)核心模塊；

形成了Web+App多端訪問，與SCADA、Flowable等多個(gè)系統(tǒng)集成應(yīng)用的綜合平臺(tái)。

Flowable，即流程管理平臺(tái)：

會(huì)根據(jù)故障碼自動(dòng)匹配相關(guān)責(zé)任工程師，工程師針對(duì)故障問題分析后可直接下發(fā)處理方案至現(xiàn)場(chǎng)；

提供任務(wù)創(chuàng)建、任務(wù)到期、任務(wù)超時(shí)等郵件提醒功能；

按照各風(fēng)場(chǎng)、機(jī)型提供故障報(bào)表統(tǒng)計(jì)、超時(shí)未完成任務(wù)統(tǒng)計(jì)。

以應(yīng)用Fleet-Agent與Flowable平臺(tái)的山能渤中B海上風(fēng)場(chǎng)項(xiàng)目為例，風(fēng)場(chǎng)工作人員可通過在平臺(tái)上導(dǎo)入風(fēng)機(jī)故障數(shù)據(jù)，拉動(dòng)公司內(nèi)部的專業(yè)工程師資源，提升問題處理效率，支撐機(jī)組可靠性提升。

結(jié)語：

不同的數(shù)字化技術(shù)和工具可以解決不同的問題。降低度電成本、提高風(fēng)機(jī)可靠性、智慧運(yùn)維、提高人均效能、無紙化移動(dòng)化辦公等方向很多，還可以細(xì)分為更多領(lǐng)域。數(shù)字化是一種方法論，是一個(gè)工具箱，重要的是我們想要用數(shù)字化解決什么問題，數(shù)字化本身也是在解決一個(gè)個(gè)實(shí)際問題中不斷發(fā)展的。