天澤智云核心團隊成員自2010年起，在風(fēng)電領(lǐng)域積累了大量的數(shù)據(jù)模型與落地應(yīng)用實踐。通過對行業(yè)不斷的探索與改善，逐步實現(xiàn)了從失效維護到預(yù)測性維護的運維策略轉(zhuǎn)變，并于2019年7月初在北京總部發(fā)布了風(fēng)電行業(yè)產(chǎn)品——無憂風(fēng)場WindInsight

無憂風(fēng)場WindInsight

讓風(fēng)場無憂運營

「無憂風(fēng)場WindInsight」是一款針對風(fēng)電場運維期間幫助客戶提高運營效率的智能運行管理系統(tǒng)，通過對CMS、SCADA等歷史數(shù)據(jù)進行建模和分析，利用機器學(xué)習(xí)、工業(yè)大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)實現(xiàn)對風(fēng)電裝備的全方位健康管理，能夠：

? 精準(zhǔn)定位風(fēng)機發(fā)電性能瓶頸，指導(dǎo)風(fēng)機發(fā)電量提升；

? 降低安全隱患，提升風(fēng)機運營的可靠性和穩(wěn)定性；

? 感知大部件狀態(tài)并進行預(yù)測性維護，減少由意外停機帶來的發(fā)電損失；

? 固化專家經(jīng)驗，降低風(fēng)場運維對人的依賴。

目前包含以下功能：

>> 智能監(jiān)控

智能監(jiān)控是風(fēng)電運維的“眼睛”，對風(fēng)電設(shè)備進行全面、合理的監(jiān)控能夠及時了解運行參數(shù)，從而綜合評估運行狀態(tài)及故障。通過「無憂風(fēng)場WindInsight」的智能監(jiān)控模塊可以實時多維度展示風(fēng)場狀態(tài)，滿足多種場景需求，有效整合數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，降低信息數(shù)量，提升信息價值密度。

在該系統(tǒng)中，用戶可通過卡片/地圖/列表等模式直觀查看機組運行狀態(tài)，并根據(jù)突出顏色（如綠色-正常，黃色-預(yù)警，紅色-潛在嚴(yán)重故障）迅速定位故障風(fēng)機及具體故障情況。

同時可直觀查看發(fā)電量、發(fā)電損失等量化數(shù)據(jù)，并能快速進入子系統(tǒng)獲取詳情信息，幫助用戶明確感知發(fā)電損失，指導(dǎo)最優(yōu)性能運行維護策略。

>> EPS——基于SCADA數(shù)據(jù)的故障預(yù)警系統(tǒng)

通過EPS，業(yè)主無需增加硬件投入，即可直接基于SCADA運行數(shù)據(jù)進行機器學(xué)習(xí)和分析，評估風(fēng)機健康狀態(tài)，實現(xiàn)健康管理和故障預(yù)警。目前已經(jīng)支持10多種算法模型，覆蓋傳動系統(tǒng)（發(fā)電機、齒輪箱）/偏航/變槳/葉片/電氣系統(tǒng)等部件，同時還在不斷增加中。

風(fēng)機故障預(yù)警的傳統(tǒng)方式是基于單變量閾值報警，比如溫度超過50度預(yù)警等。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，市場上涌現(xiàn)出非常多的智能運維應(yīng)用，但在項目應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，模型預(yù)測的準(zhǔn)確性和報警的穩(wěn)定性仍是風(fēng)電行業(yè)智能化建設(shè)面臨的典型問題。

因此天澤智云在打造「無憂風(fēng)場WindInsight」系統(tǒng)時，首先通過一套完整的體系進行模型全生命周期管理，同時基于多種參數(shù)之間的相關(guān)性以及歷史結(jié)果的趨勢性實現(xiàn)更精確更穩(wěn)定的預(yù)警。下面通過一個具體的案例來說明。

基于多種參數(shù)之間的相關(guān)性和歷史預(yù)警的趨勢性

實現(xiàn)更精確更穩(wěn)定的預(yù)警

我們已經(jīng)確定某風(fēng)場的某臺風(fēng)機在之前一個月中都是健康運行狀態(tài)，在進行分析時先將這些數(shù)據(jù)全部采集出來，基于物理機理和數(shù)據(jù)相關(guān)性對其進行特征定義和計算。之后通過特征降維去除特征之間的相關(guān)性，構(gòu)建出最關(guān)鍵的特征，采用模式識別算法，建立整個相關(guān)性和空間分布模型。

在實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進來之后，映射到訓(xùn)練好的模型中，去找它最匹配的一個聚類節(jié)點（BMU）。計算與之最匹配神經(jīng)元之間的距離當(dāng)做風(fēng)險值。與此同時，基于近期報警次數(shù)和歷史風(fēng)險值的趨勢對報警觸發(fā)和報警等級進行修正。

這套基于模式識別算法的故障預(yù)測模型，具備以下優(yōu)勢：

對狀態(tài)參數(shù)的相關(guān)性進行建模，比閾值報警更加合理和敏銳，能夠捕捉到更復(fù)雜的故障特征

可同時檢測數(shù)十個狀態(tài)參數(shù)，并對每一個參數(shù)的偏差貢獻度進行精確量化

保留了狀態(tài)參數(shù)的機理含義，模型的可解釋性更強

基于該模型打造的「無憂風(fēng)場WindInsight」能夠極大提升預(yù)警準(zhǔn)確率，同時增加預(yù)警的提前量和穩(wěn)定性。

>> CMS——基于振動數(shù)據(jù)的故障預(yù)警系統(tǒng)

CMS（Condition Monitoring System）通過對風(fēng)機傳動鏈、機艙、塔筒等振動數(shù)據(jù)進行智能分析，可發(fā)現(xiàn)風(fēng)機關(guān)鍵設(shè)備的早期故障進而實現(xiàn)預(yù)測性維護，避免大部件意外失效，引起安全事故。

CMS可實現(xiàn)對風(fēng)機大部件重大故障提前半個月預(yù)警；覆蓋直驅(qū)、半直驅(qū)、雙饋等多種主流機型；系統(tǒng)具備實時智能診斷功能，可自動輸出診斷結(jié)果，不需要振動數(shù)據(jù)分析師介入；同時，系統(tǒng)包含豐富直觀的原始數(shù)據(jù)分析工具，可滿足數(shù)據(jù)分析師各種數(shù)據(jù)分析需求。

「無憂風(fēng)場WindInsight」CMS完成故障預(yù)警包含以下幾步：數(shù)據(jù)采集、邊緣計算、特征提取、智能診斷、診斷結(jié)論及維護建議輸出。

以往的風(fēng)電機組振動數(shù)據(jù)分析，通常需要有經(jīng)驗的振動分析師介入，利用振動分析工具定期（如一個月或一個季度）對風(fēng)機振動數(shù)據(jù)進行分析，出具振動分析報告?，F(xiàn)場風(fēng)機運維工程師根據(jù)分析報告進行風(fēng)機維護操作。這種方式不僅在時效上有一定的延誤，而且花費相對較高。

通過「無憂風(fēng)場WindInsight」的CMS可改變傳統(tǒng)定期離線振動數(shù)據(jù)分析模式，可實現(xiàn)風(fēng)機狀態(tài)實時監(jiān)測，實時診斷，并自動輸出診斷結(jié)論和維護建議，不需要人為干預(yù)。極大提高了風(fēng)機故障預(yù)警的實時性，并可節(jié)省數(shù)據(jù)分析服務(wù)成本。

>> 指標(biāo)報表

為不同場景的報表需求提供定制化服務(wù)，同時通過準(zhǔn)確計算發(fā)電損失、可利用率等關(guān)鍵指標(biāo)，向資產(chǎn)監(jiān)控和管理人員指明了提升產(chǎn)量、改善設(shè)備可靠性的方向。

風(fēng)電企業(yè)層級復(fù)雜，從集團總公司到區(qū)域分公司再到風(fēng)場，內(nèi)部信息的傳遞路線多種多樣，導(dǎo)致在信息的傳遞過程中可能會出現(xiàn)不同程度的失真和遺漏。

而且每個層級架構(gòu)的關(guān)注點和價值體現(xiàn)點不同，不同部門需要有不同報表模板，據(jù)了解有些企業(yè)每個月需要制作40多種報表，這使得工作人員每個月在報表上要花費大量的時間和精力。

鑒于此，天澤智云在「無憂風(fēng)場WindInsight」產(chǎn)品中開發(fā)了指標(biāo)報表功能，可基于不同場景報表需求提供定制化服務(wù)，實現(xiàn)風(fēng)電指標(biāo)多維度靈活導(dǎo)出。并基于設(shè)置自動生成報表，提升報表制作效率。

無憂風(fēng)場WindInsight

應(yīng)用實踐案例

「無憂風(fēng)場WindInsight」目前已在多個風(fēng)場落地，在某風(fēng)場進行部署和測試的數(shù)據(jù)顯示，實現(xiàn)了：

降低風(fēng)機非計劃停機時間10%；

提前28天發(fā)現(xiàn)齒輪箱故障；

降低風(fēng)機運維成本5%。

「無憂風(fēng)場WindInsight」獲得了客戶及行業(yè)的高度認(rèn)可，和東方電氣合作的項目在2018年國際風(fēng)能展向上萬名觀眾展示，應(yīng)用案例被收錄于國家首部CPS案例集——《信息物理系統(tǒng)（CPS）典型應(yīng)用案例集》、中國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟《數(shù)據(jù)之翼》等。

結(jié) 語

「無憂風(fēng)場WindInsight」在保證風(fēng)機安全運行的前提下，能夠有效提升風(fēng)機效能，優(yōu)化風(fēng)場運營效率，為業(yè)主實現(xiàn)“降本、增效、減勞”提供強力支撐；助力整機廠商基于智能分析結(jié)果反向洞察產(chǎn)品設(shè)計，升服務(wù)及產(chǎn)品質(zhì)量；與第三方運維廠商攜手通過定制化服務(wù)，幫助業(yè)主提升發(fā)電量，降低故障率。

未來「無憂風(fēng)場WindInsight」還將增加智能運維功能，用戶可以通過其將風(fēng)電運維知識沉淀到知識庫，并能夠直接基于系統(tǒng)智能規(guī)劃運維任務(wù)，自動關(guān)聯(lián)運維工作需要的人(匹配人員能力)、機(工具)、料(備件)、法(運維工藝)、環(huán)(匹配合適的維修環(huán)境窗口期)，提高運維工作效率，降低運維工作難度，讓風(fēng)場運營無憂。