柴油发电机组智能运维架构与标准研究

欧阳辉 沈增明 王姝 刘璇 曾赛兰

【摘要】本文充分考虑柴油发电机智能运维特点和现状，结合智能运维标准要求，建立了柴油发电机智能运维框架对检验项目要求进行了系统性分析。

【关键词】柴油发电机组；智能运维；标准研究

【DOI编码】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、智能化转型背景，创新成为主旋律，众多企业为实现效率提升、质量提高与动力增强，纷纷加入数智化行列。数智技术与企业业务深度融合，安全用电事关企业生存，应急电源配置成为安全保障的重要条件，各企业特别是专、精、特、新企业首选柴油发电机（组）备用应急电源，企业单独运维成本高、集中人工运维难度大，依靠传统运维方式不利于柴油发电机（组）推广及有效使用，引入先进的工具和手段，已成新时期应对众多挑战的必然选择。智能运维通过将新一代信息技术，尤其是人工智能技术应用到运维领域，可替代部分重复烦琐的人工操作，减少人为因素影响设备运行，同时为管理角色赋能，在此背景下，固博创新柴油发电机运维模式，提出并拓展智能运维方式。为使企业规范有序发展，着手研制系统标准。

1.1智能运维概念

智能运维最早由Gartner提出，它是将人工智能科技融入运维系统中[2]，以大数据和机器学习为基础，从多种数据源中采集海量数据（包括日志、业务数据、系统数据等）进行实时或离线分析，通过主动性、人性化和动态可视化，增强传统运维的能力。智能运维能快速分析处理海量数据，并得出有效的运维决策，执行自动化脚本以实现对系统的整体运维，能有效运维大规模系统，解决传统技术系统运维模式面临的安全运行、人力紧缺及远程运维难题。

1.2传统运维的缺点

首先被动运维，各企业发电机组不同，系统不多，以被动运维为主，依靠人工巡检来检查设备是否正常运行，对设备的异常定位不准、判断不准，处理效率低。其次人力紧缺，运维工作对人员的技术要求高，信息掌握要全面，但运维工作烦琐、工作量大且责任重，岗位压力大，加上近年来运维需求不断演变升级，人力资源紧张。再有运维难度高：传统运维的成本高、压力大，对运维人员依赖高，着重于现场勘查，没有充足的设备信息和运行数据，运维难度较高，无法快速确定设备异常。随着大数据和人工智能技术的演进，智能运维已成为设备维护的新方式。通过固博云智能运维系统实现事前智能预警、事后快速定位的智能运维目标，减轻运维压力，降低运维成本，提高发电机组运行稳定性。

1.3智能运维的价值

1）实时监测发电机组运行：通过发电机组联网，实时采集设备数据，打破各发电机组和系统之间的数据壁垒，将发电机组信息和参数统一保存到一个平台进行管理和维护。实时监测发电机组运行状态，一旦发现异常，快速定位并通知运维人员处理，减少发电机组停机风险，保证发电机组安全持续运行。2）智能预警：固博云智能运维管理系统的自动化故障检测和预警功能，自动判断设备在运行过程中存在哪些隐患，快速定位异常点，将异常问题快速、及时通知运维人员，帮助其找到故障原因。3）提高运维水平：区别于传统运维依赖人工巡检和现场勘探，智能运维的优势在于可以借助智能系统自动监测发电机组内部，辅助运维人员提前发现发电机组问题，甚至可以进行远程运维服务，通过人工智能或VR手段进行交互工作。固博云智能运维管理系统通过点巡检计划、巡检记录、保养计划、保养记录、报修记录审核、备件产品资源管理、设备自动报修等功能，实现巡检服务从规划、派工到完工的全程闭环管理。

基于柴油发电机基本安全要求及结构复杂性，同时必须满足智能、电子、数字化软硬件具体安全需求，为加强用户现场使用的柴油发电机组运维管理，通过数据采集、存储、传输及数据分析，远程实现运维对象运行状态监测、停机状态监测、故障诊断、故障预警、故障告警、运维管理、设备管理、实时定位、远程视频、远程监控、预测性维护等功能，以此建立了固博云远程智能运维系统，系统框图见图1。

3.1一般要求

1）数据采集：系统应能实现对运维对象的停机状态、运行状态、作业操作等数据的采集；同时应能进行数据清洗、数据压缩、数据导出、数据备份。2）数据传输：系统应能通过公共网络或专用网络进行数据传输：也能通过有线或无线的方式进行数据传输；同时支持多种机组模块进行通信的接口适配转换：如R485、LINK、CAN接口、USB（Host）。3）数据存储：系统应能实现多种类型数据的存储及采用集中式或分布式的存储方式；应具备冗余的数据存储能力[1]。4）数据分析：系统应支持数据统计分析功能；支持运维对象运行状态的评估；支持触发报警数据显示及提取。5）可视化显示：系统应能显示运维对象的运行统计在线数据、离线天数、运行时间、保养次数、保养时间、蓄电池健康状态、运行实时数据、故障预警数、故障告警数的数据信息；支持使用曲线、指针、柱形、图表显示运维对象的运行状态；应能数字化显示：发电电压、电流、频率、功率、水温、油压、转速、缸温、发电机温度、水箱液位、机油液位、燃油液位等运行数据信息：支持使用GPS、北斗定位地图形式显示运维对象的位置信息；支持通过显示屏、个人计算机（PC）、移动终端等APP进行可视化显示。

3.2功能要求

1）状态监控：应能实现对用户端发电机组运行状态的监测，如电压、电流、频率、相序、功率、蓄电池电压、水温、油压、转速、缸温、发电机温度、水箱液位、机油液位、燃油、液位等参数；具备设置运维对象运行状态的监测周期、运维次数、运维配件更换时间功能；可支持运维对象周围环境的温度、湿度、现场实时画面监测。2）故障诊断：支持设置故障类型及触发条件，如超速、欠速、速度信号丢失、发电过频、发电欠频、发电欠压、发电过压、发电过流、停机失败、充电失败、电池过压、电池欠压、逆功率、过功率、ECU通信失败、发电缺相、发电逆相、发电开关失败、温度传感器开路、温度高、温度低、油压传感器开路、油压低、液位传感器开路、液位低、水位传感器开路、水位低、机油液位传感器开路、机油液位高、机油液位低、发电机温度传感器开路、发电机温度高、接地故障、运维到期等，应能根据故障类型的触发条件识别故障类型；支持设置故障预警和故障告警的触发条件；支持识别故障预警和故障告警的故障诊断结果；支持兼容未知的故障类型；对于未知的故障类型，应设置相应的故障诊断提示信息，并且及时通过APP、短信、电话等形式推送至运维人员。3）故障预警：系统应能通过手机APP、固博云平台提示、短信等形式将故障预警信息及时推送至运维人员和用户；支持设置巡检工单及触发条件；支持根据巡检工单的触发条件自动生成巡检工单。4）故障告警：支持设置故障级别及触发条件，紧急故障时，及时停机保护；非紧急故障发出警告信息，并推送到固博云平台及用户手机和APP；支持根据故障级别设置相应的维修工单及触发条件。5）运维管理：支持设置多种类型的运维工单，如维修工单、巡检工单等；支持运维工单模板的自定义，如模板包括运维工单的类型、工单标题、工单内容、运维人员、处理时限等；支持多种运维工单的派发方式，如指定运维人员、运维人员主动认领的抢单模式等；支持运维工单的全流程记录和跟踪；支持运维人员处理运维工单的绩效评价；支持客户对运维结果的评价[1]。6）设备管理：支持建立运维对象的台账信息，固博云智能运维能记录运维对象的名称、类型、技术参数、技术手册、出厂信息、维保周期、维保内容、过保日期、故障记录、维修记录等；支持浏览和查询运维对象历史数据，可根据时间、机组名称、云猫ID、位置等关键字的查询和显示；支持运维对象备件信息的管理，可编辑、添加、删除、新建档案等；支持运维对象历史数据的导出或打印；支持分组、分机组型号、分地区、多机、并机集中管理。7）远程维护：支持运维对象的远程控制操作并反馈操作结果，可记录操作员开机、关机、修改机组信息、锁机和解锁等；支持运维对象参数的远程调试和修改；支持运维对象的远程固件升级。

3.3安全要求

1）权限管理：支持用户类型的设置，固博云平台权限分为：管理人员、云平台操作人员、运维人员、普通用户等；支持根据用户类型设置不同的权限，管理员：可管理所属层级以及下级云猫、机组、成员；也可设置他人为子管理员；云平台操作人员：只有云平台使用权限；运维人员：只能管理分配给自己的机组，可修改控制器配置；普通用户：只能管理自己添加的机组，不能修改控制器配置。支持对固博云远程智能运维系统的用户进行身份鉴别、人脸认识或验证码认证等。2）数据安全：支持信息完整性校验机制确保数据传输的完整性；支持密码技术对于鉴别信息、重要数据等敏感信息确保数据传输的保密性；采用标准化时间戳机制等技术确保数据传输的可用性。3）安全审批：审批范围应支持覆盖固博云远程智能运维系统的所有用户；应包括重要用户行为、系统操作异常和重要系统命令的使用等重要安全事件；审批记录应得到保护，避免受到非系统授权的修改或删除等；审计记录可根据系统使用的实际需求，按照指定的有效期保存。4）备份恢复：支持对数据的手动备份和自动备份；支持对数据的全备份和增量备份；支持对数据的异步备份和同步备份；支持对数据的本地备份和异地备份；支持卷镜像的方式提供数据的备份与恢复功能。

基于电子、智能技术运维模型，建立与传统设备上不同于传统电机电控设备、检测、鉴定以传统方法检测确定设备安全参数；各硬件设施、结构及连接电缆均以产品标准要求验收确定；用数据采集仪、功率分析仪采集传感器信号确认感应参数准确可靠；逐步模拟设定场景、故障信号、运行参数确认读数准确性、故障报警、告警、预警可靠及时性；可视化效果与实场一致性确认；安全、备份、权限以实际操作比较判定。

模型已建立，后期依据传感器感知信号，采集、传输数据，将分析决策中得到的运维判断与各个工具、平台、流程有效联动，智能化和运维工作结合起来智能地去判断告警，这离不开强大的自动控制能力、设备阈值设定以及感知信号准确性。智能运维当下还是一个初步探索的阶段，特别是企业创新发展该模式试验推广阶段，虽然在该传统行业已有相当长时间实践经验，但智能、大数据时代，数据积累不足，需要在实施过程中加强数据收集，将不同运维场景与共同用到的数据、技术等进行整合和沉淀，以算法优化阈值选定，完善标准要求，真正达到智能化、高效运维效果。

【参考文献】

[1]智能制造远程运维系统通用要求：GB/T42136—2022[S].

[2]信息技术服务智能运维通用要求：T/CESA 1172—2021[S].

【作者简介】

欧阳辉，男，1989年出生，工程师，研究方向为发电机节能、静音、稳定、安全及智能化。

沈增明，男，1971年出生，工程师，研究方向为机电产品智能运维管理。

（编辑：于淼）