隨著電廠自動(dòng)化程度的增加，提高關(guān)鍵設(shè)備的有效性運(yùn)行和可維護(hù)性也變得非常重要。傳統(tǒng)的設(shè)備檢修方式日益暴露出其局限性，設(shè)備故障帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失也日益受到發(fā)電企業(yè)的重視和關(guān)注。文章通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)組設(shè)備安全現(xiàn)狀的分析，基于專(zhuān)家案例庫(kù)豐富的故障和預(yù)警模型，結(jié)合 IO 組態(tài)、高速數(shù)據(jù)通信等信息化技術(shù)，詳細(xì)闡述了電廠設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?qū)υO(shè)備故障提前告警，確保設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，有效降低設(shè)備故障發(fā)生率，大大提高了機(jī)組設(shè)備的管理效率。

0、引言

電廠生產(chǎn)過(guò)程的任何故障不僅直接影響電能產(chǎn)量和電能質(zhì)量，而且還可能造成設(shè)備損毀和人身事故。要使發(fā)電機(jī)組設(shè)備能夠安全、可靠、有效的運(yùn)行，使其充分發(fā)揮作用，發(fā)展設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控和故障預(yù)警技術(shù)是必經(jīng)之路。 故障預(yù)警技術(shù)的基本思想是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在設(shè)備故障產(chǎn)生初期，即設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)與正常狀態(tài)偏差較小時(shí)，給出準(zhǔn)確的、快速的診斷結(jié)果，為檢修和運(yùn)行人員爭(zhēng)取更多的故障處理時(shí)間與主動(dòng)性，提高機(jī)組設(shè)備的可靠性，降低維修成本，減少經(jīng)濟(jì)損失。 電廠設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警系統(tǒng)，針對(duì)電力行業(yè)發(fā)電機(jī)組中重要的設(shè)備設(shè)計(jì)并研發(fā)的一款智能分析系統(tǒng)，為發(fā)電機(jī)組的設(shè)備監(jiān)控、預(yù)警、檢修、輔助決策等提供整體的解決方案。

1、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1、物理架構(gòu)

電廠設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警系統(tǒng)的物理架構(gòu)如圖 1 所示。 系統(tǒng)的物理架構(gòu)構(gòu)建了從生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集到應(yīng)用層數(shù)據(jù)處理，再到多平臺(tái)信息展示的應(yīng)用架構(gòu)，形成完善、高速、安全的環(huán)境體系，以實(shí)現(xiàn)電廠設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

1) 生產(chǎn)層： 包含分布式控制系統(tǒng)(Distributed Control System， DCS)、 可 編 程 邏 輯 控 制 器(Programmable Logical Controller， PLC)等 多 個(gè) 系 統(tǒng)，通過(guò)分布式采集器，從這些系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到應(yīng)用層。 生產(chǎn)層和應(yīng)用層兩者之間通過(guò)物理隔離裝置進(jìn)行連接，使得采集的數(shù)據(jù)只能單向地從生產(chǎn)層流向應(yīng)用層，保證了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的高效安全穩(wěn)定傳輸。

2) 應(yīng)用層： 包括實(shí)時(shí)庫(kù)服務(wù)器、 Web 服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、文件服務(wù)器、接口服務(wù)器等一系列設(shè)備，實(shí)時(shí)庫(kù)服務(wù)器獲取從生產(chǎn)層面?zhèn)鱽?lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一劃分、歸檔，再將處理過(guò)后的數(shù)據(jù)經(jīng)由內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?Web 服務(wù)器，由 Web 服務(wù)器發(fā)送給多平臺(tái)的信息展示層。

3) 多平臺(tái)信息展示層： 在該層系統(tǒng)通過(guò) Web 服務(wù)器，向 PC 端、手機(jī)端等多個(gè)平臺(tái)推送最新設(shè)備運(yùn)行信息，用戶(hù)可以隨時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)并對(duì)可能發(fā)生的故障進(jìn)行排查，保證了電廠安全、高效、穩(wěn)定的生產(chǎn)，減少經(jīng)濟(jì)損失。

1.2、數(shù)據(jù)架構(gòu)

系統(tǒng)按照數(shù)據(jù)類(lèi)型可分為從設(shè)備上實(shí)時(shí)采集的原始數(shù)據(jù)、 Web 系統(tǒng)中維護(hù)的設(shè)備測(cè)點(diǎn)信息和配置的指標(biāo)工況故障信息以及實(shí)時(shí)庫(kù)內(nèi)的信息，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后就可得到監(jiān)測(cè)預(yù)警數(shù)據(jù)。 實(shí)時(shí)庫(kù)作為重要的一環(huán)，支撐起系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警這2 個(gè)主要功能。 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)架構(gòu)如圖 2 所示，通過(guò)IO 模塊，獲取原始數(shù)據(jù)，經(jīng)由內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綄?shí)時(shí)模塊。 在這一過(guò)程中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)保留原始數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)快照，以備 Web 系統(tǒng)所用。 實(shí)時(shí)模塊分為 3 個(gè)子功能模塊，分別是歷史模塊、報(bào)警模塊和計(jì)算模塊。

1) 系統(tǒng)通過(guò)歷史模塊，記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并實(shí)例化，用于系統(tǒng)學(xué)習(xí)和分析各設(shè)備的歷史運(yùn)行規(guī)則。

2) 報(bào)警模塊根據(jù)獲取 Web 系統(tǒng)中維護(hù)的設(shè)備測(cè)點(diǎn)參數(shù)，通過(guò)算法獲得各設(shè)備對(duì)應(yīng)工況等信息，再通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的計(jì)算分析比較生成報(bào)警記錄。

3) 計(jì)算模塊通過(guò)系統(tǒng)的 WebSocket 服務(wù)，獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)提供的實(shí)時(shí)快照、歷史數(shù)據(jù)和報(bào)警數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò) Web 系統(tǒng)的再處理，以報(bào)表、表單、圖形、消息提醒等方式展現(xiàn)給用戶(hù)。

1.3、技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)如圖 3 所示，自下而上的將系統(tǒng)分為采集層、存儲(chǔ)層、應(yīng)用層、服務(wù)層和展示層。各個(gè)層面分工明確，相互之間由內(nèi)外網(wǎng)混合模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

1)采集層： 負(fù)責(zé)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源頭。

2)存儲(chǔ)層： 負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的壓縮、存儲(chǔ)、檢索及查詢(xún)，為核心功能層提供數(shù)據(jù)支撐。

3)應(yīng)用層： 用于搭建軟件應(yīng)用環(huán)境，負(fù)責(zé)底層技術(shù)支撐，并與硬件服務(wù)層緊密關(guān)聯(lián)，使得各子系統(tǒng)服務(wù)能正常運(yùn)行。

4)服務(wù)層： 給客戶(hù)端或者第三方系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)或者信息推送，是系統(tǒng)中的關(guān)鍵一環(huán)，從存儲(chǔ)層獲取數(shù)據(jù)，通過(guò)系統(tǒng)中算法、公式等一系列操作，將匯總的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可視化信息推送給各平臺(tái)展示。

5)展示層： 提供了系統(tǒng)信息的多種展示方式，包括 PC 端和移動(dòng)端數(shù)據(jù)的展示。

2、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警系統(tǒng)分為在線監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警 2 部分。 在線監(jiān)測(cè)最重要的就是數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，即用戶(hù)能在第一時(shí)間了解生產(chǎn)實(shí)時(shí)情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的高速處理。 故障預(yù)警最重要的是預(yù)警的準(zhǔn)確性，準(zhǔn)確的故障預(yù)警能減少事故的發(fā)生，減少機(jī)組停機(jī)時(shí)間。 預(yù)警的準(zhǔn)確性依賴(lài)于專(zhuān)家?guī)旌陀?jì)算過(guò)程的準(zhǔn)確性。 整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)都是圍繞著在線監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警 2 部分展開(kāi)。

信息化系統(tǒng)的核心是數(shù)據(jù)，對(duì)本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，所有的功能都是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為核心展開(kāi)的。 其中系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)處理部分由科大國(guó)創(chuàng)自主研發(fā)的 Iplant實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)完成。 Iplant 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、分析、計(jì)算、報(bào)警以及向客戶(hù)端以及第三方系統(tǒng)的數(shù)據(jù)推送。 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為各種上層應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐，是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。

2.1、IO 組態(tài)

IO 組態(tài)模塊是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的采集模塊，是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源頭。 IO 組態(tài)模塊采用分布式數(shù)據(jù)采集，可以在不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、不同的物理位置甚至可以穿過(guò)物理隔離裝置部署 IO 采集器。 IO 組態(tài)模塊根據(jù)已經(jīng)配置好的通信裝置和對(duì)應(yīng)的通信參數(shù)，從不同系統(tǒng)和裝置中采集數(shù)據(jù)并上傳給實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。不同的通信協(xié)議和不同的通信設(shè)備向上采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)上送接口，完全實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議的透明化。 采集器和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)采用松耦合設(shè)計(jì)，既可以部署在同一臺(tái)機(jī)器上，也可以部署在不同機(jī)器上以增強(qiáng)系統(tǒng)部署靈活性。 系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的通信協(xié)議有： OPC，Modbus， IEC102，IEC104 等多種標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議以及PI， pSpace， EDNA 等各實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)廠家 API，支持被動(dòng)接收和主動(dòng)采集 2 種采集模式。

2.2、歷史數(shù)據(jù)管理

歷史數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索，歷史數(shù)據(jù)的壓縮效率直接影響著文件的存儲(chǔ)時(shí)間。 歷史文件管理以測(cè)點(diǎn)為核心，圍繞著測(cè)點(diǎn)來(lái)組織歷史數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類(lèi)型分為 Float， Digital， Int4，Int2， byte 等多種類(lèi)型，存儲(chǔ)的測(cè)點(diǎn)信息包括時(shí)間戳、測(cè)點(diǎn)值、質(zhì)量戳。 歷史文件存儲(chǔ)采用三級(jí)索引、時(shí)間戳差分存儲(chǔ)等技術(shù)手段來(lái)提高檢索效率和存儲(chǔ)容量，并通過(guò)最近內(nèi)存訪問(wèn)機(jī)制優(yōu)化數(shù)據(jù)訪問(wèn)，縮短數(shù)據(jù)的訪問(wèn)時(shí)間，提高在系統(tǒng)中查詢(xún)、比較、計(jì)算歷史數(shù)據(jù)的效率。

2.3、數(shù)據(jù)壓縮及擬合

在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，通常具有數(shù)據(jù)采集量大及數(shù)據(jù)臨近度高的特點(diǎn)。 如果不對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，將對(duì)系統(tǒng)資源造成巨大的浪費(fèi)，因此，為了節(jié)省磁盤(pán)空間，系統(tǒng)在歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)，會(huì)根據(jù)設(shè)定，采用旋轉(zhuǎn)門(mén)壓縮、死區(qū)壓縮或哈夫曼壓縮算法進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。

2.4、高速數(shù)據(jù)通信技術(shù)

由于系統(tǒng)有數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)、計(jì)算以及報(bào)警等多個(gè)模塊，所以模塊間的數(shù)據(jù)通信速度直接影響了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性以及數(shù)據(jù)的正確性。為了保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性以及正確性，模塊間的通信采用了持久化內(nèi)存映射方式，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是通信效率高，在異常斷電或者程序異常的情況下能保證數(shù)據(jù)不丟失。 在服務(wù)器端和瀏覽器端傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)采用了 WebSocket 技術(shù)，由于傳輸采用了二進(jìn)制數(shù)據(jù)塊通信并保持常連接的方式，其通信效率比傳統(tǒng)的 http 輪詢(xún)有數(shù)十倍的提高，這樣才能確保系統(tǒng)中的頁(yè)面在瀏覽器中運(yùn)行流暢，無(wú)遲延，告警信息能夠?qū)崟r(shí)迅速地推送給用戶(hù)。

2.5、分布式技術(shù)

由于系統(tǒng)特點(diǎn)或者硬件條件限制，不同的功能模塊可能要在不同的服務(wù)器上或者不同的物理位 置 部 署， 系 統(tǒng) 采 用 了 互 聯(lián) 網(wǎng) 通 信 引 擎(Internet Communications Engine， ICE)技術(shù)來(lái)解決模塊之間的通信問(wèn)題。 ICE 是一款高性能、跨平臺(tái)、跨語(yǔ)言的中間件，支持分布式部署管理、消息中間件以及網(wǎng)格計(jì)算等。

本系統(tǒng)利用了 ICE 框架技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的分布式功能。 當(dāng)測(cè)點(diǎn)多、數(shù)據(jù)量非常龐大或者服務(wù)器處理能力不足時(shí)，可以將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的各個(gè)功能模塊分布到不同的服務(wù)器上。

2.6、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算

系統(tǒng)監(jiān)控和預(yù)警依賴(lài)于對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、及時(shí)、靈活的統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理。 計(jì)算模塊將公式腳本經(jīng)過(guò)詞法分析、語(yǔ)法分析等過(guò)程，可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單公式、腳本段以及復(fù)雜腳本的運(yùn)算。

簡(jiǎn)單公式包括運(yùn)算符、表達(dá)式、函數(shù)、測(cè)點(diǎn)、公式以及括號(hào)等，函數(shù)包括常用數(shù)學(xué)函數(shù)、 IF97 水蒸氣函數(shù)以及自定義函數(shù)、測(cè)點(diǎn)間橫向計(jì)算函數(shù)以及縱向統(tǒng)計(jì)函數(shù)。 簡(jiǎn)單公式可以綜合運(yùn)用測(cè)點(diǎn)編碼信息、表達(dá)式、二級(jí)公式、四則運(yùn)算、邏輯關(guān)系、預(yù)定義數(shù)學(xué)公式、自定義函數(shù)等多種參數(shù)，組合形成所需的計(jì)算規(guī)則。

腳本段包括變量定義、表達(dá)式語(yǔ)句、 if 分支、switch 分支、 for 循環(huán)、 while 循環(huán)等。

復(fù)雜腳本除了包括表達(dá)式、腳本段外，還包括函數(shù)調(diào)用，每個(gè)腳本都有個(gè) main 函數(shù)作為運(yùn)行入口。復(fù)雜腳本可以滿(mǎn)足更靈活、更強(qiáng)大的實(shí)時(shí)計(jì)算需求。

系統(tǒng)中的計(jì)算引擎載入上述計(jì)算規(guī)則，當(dāng)接收到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，則立即自動(dòng)觸發(fā)計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果和預(yù)先設(shè)定的規(guī)則決定是否報(bào)警。 計(jì)算結(jié)果也可以被當(dāng)作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到實(shí)時(shí)庫(kù)中，從而在歷史數(shù)據(jù)回放時(shí)避免再次計(jì)算，降低了系統(tǒng)負(fù)荷。

2.7、故障信息推送

故障預(yù)警依賴(lài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警信息推送功能。 故障預(yù)警觸發(fā)方式分為周期性觸發(fā)和新數(shù)據(jù)觸發(fā)模式，可直接針對(duì)測(cè)點(diǎn)報(bào)警，也可以針對(duì)計(jì)算公式(腳本)的計(jì)算結(jié)果報(bào)警。 系統(tǒng)還考慮到了測(cè)點(diǎn)在不同工況下的報(bào)警情形，可針對(duì)不同工況分別設(shè)定報(bào)警觸發(fā)條件。 報(bào)警觸發(fā)方式有閾值報(bào)警、設(shè)計(jì)值報(bào)警以及上下限報(bào)警等多種方式。 為防止偶發(fā)性的數(shù)據(jù)異常，系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置持續(xù)時(shí)間、死區(qū)等方式排除數(shù)據(jù)擾動(dòng)，減少誤報(bào)、重復(fù)報(bào)的現(xiàn)象。

報(bào)警產(chǎn)生以及結(jié)束后會(huì)將相關(guān)報(bào)警信息在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)模塊本地緩存后再發(fā)送到 Web 服務(wù)器，由Web 服務(wù)器進(jìn)行面向用戶(hù)的報(bào)警通知、展示等。

3、系統(tǒng)主要功能

3.1、設(shè)備信息管理功能

設(shè)備信息管理功能主要用于維護(hù)發(fā)電機(jī)組設(shè)備的主要物理信息，包含機(jī)組設(shè)備的位置信息、設(shè)備相關(guān)技術(shù)規(guī)范維護(hù)信息(包括設(shè)備編碼、廠家等)、設(shè)備測(cè)點(diǎn)等基礎(chǔ)信息。 除此之外，還要構(gòu)建指標(biāo)體系，將設(shè)備上的所有測(cè)點(diǎn)進(jìn)行提取和篩選，選取與設(shè)備運(yùn)行狀況密切相關(guān)的有用測(cè)點(diǎn)(如設(shè)備的性能參數(shù)、主要指標(biāo)等)，抽象成多個(gè)采集點(diǎn)指標(biāo)。 根據(jù)專(zhuān)家案例庫(kù)挖掘的測(cè)點(diǎn)間的計(jì)算或邏輯關(guān)系維護(hù)成虛擬測(cè)點(diǎn)，這些虛擬測(cè)點(diǎn)稱(chēng)為計(jì)算點(diǎn)指標(biāo)，可作為設(shè)備運(yùn)行健康狀況的標(biāo)志值，也可成為對(duì)管理人員而言容易理解、直觀化的某些運(yùn)行參考數(shù)據(jù)。這些采集點(diǎn)和計(jì)算點(diǎn)指標(biāo)形成整體的指標(biāo)體系，設(shè)備監(jiān)控和故障預(yù)警都要圍繞它們來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.2、模型管理功能

模型管理功能主要用于維護(hù)設(shè)備的一系列性能參數(shù)(如設(shè)計(jì)參數(shù)、特征參數(shù)和相關(guān)參數(shù)等)以及參數(shù)報(bào)警的上下限值，根據(jù)這些參數(shù)和限值，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)參數(shù)指標(biāo)值，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的故障閾值報(bào)警。

模型管理模塊還有一個(gè)主要功能就是關(guān)聯(lián)相似相關(guān)設(shè)備，建立設(shè)備間關(guān)系。相似設(shè)備是指運(yùn)行環(huán)境、模式相似的平行設(shè)備；相關(guān)設(shè)備是指機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)備健康狀況會(huì)相互影響的設(shè)備。 相似、相關(guān)設(shè)備的關(guān)聯(lián)，有利于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過(guò)程中用戶(hù)對(duì)設(shè)備間運(yùn)行狀況的比較，以及故障報(bào)警后設(shè)備異常數(shù)據(jù)間的比較和分析。 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)故障預(yù)警不是僅僅針對(duì)單個(gè)測(cè)點(diǎn)，而是可以根據(jù)專(zhuān)家?guī)斓闹R(shí)，組合多個(gè)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)綜合判斷某設(shè)備是否有故障，因此當(dāng)用戶(hù)發(fā)現(xiàn)某個(gè)設(shè)備出現(xiàn)告警時(shí)，可以通過(guò)一層層展開(kāi)，查看多個(gè)相關(guān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而判斷問(wèn)題的根源所在。

設(shè)備信息和模型管理模塊維護(hù)的指標(biāo)信息、性能參數(shù)、設(shè)備間關(guān)系，都會(huì)展示在設(shè)備指標(biāo)關(guān)系頁(yè)面(見(jiàn)圖 4)，便于監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況。

3.3、提供專(zhuān)家案例庫(kù)功能

專(zhuān)家案例庫(kù)是業(yè)務(wù)專(zhuān)家通過(guò)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累，針對(duì)設(shè)備形成的故障和預(yù)警模型。 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)前期大量收集電廠故障方面的資料，并根據(jù)專(zhuān)家的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、事故案例分析和專(zhuān)業(yè)工程師、檢修人員在日常工作實(shí)踐中積累的經(jīng)驗(yàn)，把理論和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合分析總結(jié)出一套典型故障模型(包括故障征兆、分析、解決方案等)。 通過(guò)對(duì)典型故障模型的分析和公式量化，把專(zhuān)家的知識(shí)、事故案例分析結(jié)論和專(zhuān)業(yè)工程師、檢修人員的故障判斷量化為數(shù)據(jù)、計(jì)算公式等一系列明確的預(yù)警準(zhǔn)則(如橫向多個(gè)指標(biāo)間的相互關(guān)系、時(shí)間縱向的指標(biāo)變遷等)，建立起一套完整的預(yù)警機(jī)制，并且在電廠設(shè)備運(yùn)行中進(jìn)行反復(fù)的驗(yàn)證，不斷汲取經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化完善。 由典型故障模型及其對(duì)應(yīng)的預(yù)警準(zhǔn)則所構(gòu)成的專(zhuān)家案例庫(kù)(見(jiàn)圖5)，是系統(tǒng)成功預(yù)警的基石。

3.4、設(shè)備監(jiān)測(cè)功能

系統(tǒng)除了提供電廠傳統(tǒng)的組態(tài)圖監(jiān)測(cè)畫(huà)面，還提供更為直觀明了的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)畫(huà)面(見(jiàn)圖 6)。狀態(tài)監(jiān)測(cè)頁(yè)面以 SVG 圖形技術(shù)展示了發(fā)電機(jī)組的工藝流程，并且可以為發(fā)電機(jī)組主要設(shè)備定制監(jiān)測(cè)頁(yè)面，所有設(shè)備都可以點(diǎn)擊設(shè)備圖標(biāo)彈出其實(shí)時(shí)監(jiān)控頁(yè)面查看運(yùn)行狀況，圖 7、圖 8 分別為水冷壁實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頁(yè)面和水冷壁測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)頁(yè)面。

3.5、故障預(yù)警功能

系統(tǒng)通過(guò)使用企業(yè)自主研發(fā)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)自動(dòng)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，再根據(jù)前期在系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)模塊中建立維護(hù)的故障預(yù)警準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算和分析，用以判斷預(yù)警準(zhǔn)則是否成立，并將結(jié)果快速高效安全地發(fā)送到系統(tǒng) Web 服務(wù)器， Web 服務(wù)器再將各預(yù)警信息實(shí)時(shí)推送到系統(tǒng)前臺(tái)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)頁(yè)面和相關(guān)檢修人員的手機(jī)客戶(hù)端。

當(dāng)預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出警示時(shí)，用戶(hù)不僅可以看到發(fā)出警示的設(shè)備對(duì)應(yīng)的信息，還可以通過(guò)關(guān)系樹(shù)查看是該設(shè)備的哪些測(cè)點(diǎn)可能發(fā)生故障，并通過(guò)相關(guān)相似設(shè)備查看發(fā)生警示的設(shè)備是否會(huì)影響到其下游設(shè)備的運(yùn)行或者警示是否是其上游設(shè)備的某些異常導(dǎo)致，以便更加直觀、快速地找出問(wèn)題來(lái)源。

當(dāng)某一設(shè)備發(fā)出告警信息時(shí)，系統(tǒng)將其可能影響到的設(shè)備問(wèn)題的相關(guān)指標(biāo)參數(shù)，通過(guò)趨勢(shì)圖組的形式在同一界面上顯示，以及對(duì)該設(shè)備的相關(guān)相似設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行分析比較，為相關(guān)技術(shù)人員查看、分析和判斷等工作提供了便利，不僅有利于全面分析問(wèn)題，還可以極大地提升工作效率減少經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)系統(tǒng)會(huì)將設(shè)備可能發(fā)生的故障發(fā)出處理請(qǐng)求，生成缺陷處理單，并對(duì)處理過(guò)程、響應(yīng)時(shí)間和處理結(jié)果進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計(jì)。

3.6、檢修決策功能

故障和預(yù)警發(fā)生后，在保障設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，對(duì)設(shè)備進(jìn)行壽命分析，融合維修成本、節(jié)能效益等管理信息，為廠領(lǐng)導(dǎo)提供設(shè)備維修和更換方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，提供維修輔助決策，并且根據(jù)專(zhuān)家案例庫(kù)里的典型故障模型，提供具體對(duì)策和處理建議，指導(dǎo)運(yùn)行人員進(jìn)行運(yùn)行調(diào)整和處理，從而有效地消除故障，保證機(jī)組設(shè)備經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行。

4、結(jié)語(yǔ)

適應(yīng)國(guó)內(nèi)電力行業(yè)的發(fā)展需求，實(shí)現(xiàn)設(shè)備預(yù)知性維修，是電力設(shè)備檢修改革發(fā)展的必然趨勢(shì)。 本系統(tǒng)對(duì)機(jī)組設(shè)備的性能參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，自動(dòng)提取反映設(shè)備故障特征的信息，利用故障診斷模型識(shí)別設(shè)備的健康狀態(tài)，給出設(shè)備最有可能發(fā)生故障原因的建議，對(duì)解決發(fā)電機(jī)組設(shè)備問(wèn)題具有很好的指導(dǎo)意義，為機(jī)組設(shè)備狀態(tài)檢修的優(yōu)化提供有力支持。

本系統(tǒng)的研究主要集中在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)預(yù)測(cè)部分。 目前由于實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警的預(yù)警準(zhǔn)則是人為分析總結(jié)制定的規(guī)則，其準(zhǔn)確性還需要在實(shí)踐中反復(fù)不斷的驗(yàn)證和優(yōu)化。 不斷的完善、優(yōu)化、充實(shí)專(zhuān)家案例庫(kù)，是本系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的方向。 由于發(fā)電設(shè)備的故障預(yù)警系統(tǒng)研究是國(guó)內(nèi)外研究的新興課題，在應(yīng)用推廣上還有漫長(zhǎng)的道路要走.

(史興領(lǐng) 夏力偉 李劍 崔顯成 蔣瑩瑩 毛飛)