一种基于专家系统的风机故障诊断方法及诊断系统与流程

1.本发明涉及风电智能故障诊断技术领域，具体是一种基于专家系统的风机故障诊断方法及诊断系统。


背景技术：

2.为降低风场运维成本，减少运维时间，提高资源使用率，提高服务能力，增强客户使用感，智能运维成为风场普遍需要。
3.经过多年探索与积累，风电专家对风场故障的发生位置、形成原因等有了综合认识，同时风场已积累充分的故障数据及系统解决方案。为保存专家经验，实现经验的数字化积累和存储，指引运维人员规范化、流程化操作，引导风电系统运维与整机结构设计，提高综合效益，开展风电机组故障数据的数字化开发利用。
4.专家系统是对故障数据基础而有效的利用方式之一。它将专家知识抽象化为数据开发利用后又以知识形式对外展示，既实现知识的数据存储，又以易于接受的形式与风场交互，引导实际运维，简单而有效。
5.然而，由于风场风机并网以及后续运行过程中，当故障发生时，同类的故障可能在其他的风场中发生过多次，并且已经有现成的解决方案，现场运维人员缺乏知识共享，不得不花更多的时间去处理同类型的故障，浪费了更多的运维成本。


技术实现要素：

6.为克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于专家系统的风机故障诊断方法及诊断系统，解决现有技术存在的缺乏知识共享、处理故障时间长、运维成本高等问题。
7.本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
8.一种基于专家系统的风机故障诊断方法，包括以下步骤：
9.s1，风场端故障数据采集：采集风场端故障数据，并定期将风场端故障数据推送到中心端；
10.s2，中心端专家系统搭建：搭建中心端专家系统，接收采集到的风场端故障数据，并对风场端故障数据进行数据综合从而生成中心端同步共性故障数据库；
11.s3，风机故障诊断：定期利用中心端同步共性故障数据库更新风场端共性故障数据库，同时进行故障的匹配，中心端专家系统自动关联对应事件专家分析以及时间处理过程分析，从而诊断运维端故障。
12.作为一种优选的技术方案，步骤s1中，故障数据具有统一的故障数据格式，包括风机号、风场名称、故障名称、发生时间、持续时间、时间处理方案、备件更换信息。
13.作为一种优选的技术方案，步骤s1包括以下步骤：
14.s11，对故障数据进行规范化处理：设计统一的表结构，对故障数据进行采集和存储：
15.s12，定期将风场端故障数据发送到中心端专家系统。
16.作为一种优选的技术方案，中心端专家系统同时接入多个风场端的故障数据中。
17.作为一种优选的技术方案，步骤s12包括以下步骤：
18.s121，在中心端专家系统开发java后台服务端程序，通过socket机制接收风场数据采集端的故障数据；
19.s122，在风场端定时将故障数据通过socket机制发送到中心端。
20.作为一种优选的技术方案，步骤s2中，中心端专家系统负责风场端运维系统的初始化，在新建或者新部署风场时，由中心端专家系统利用共性故障数据库对运维端本地故障数据进行初始化；同时，中心端专家系统接收运维端本地故障，经规范化处理，判断风场共性故障数据或是特性故障数据后，记录至中心端专家系统中对应数据库，用以随后定期更新风场端运维系统数据库。
21.作为一种优选的技术方案，步骤s2中，中心端专家系统包括以下数据库：共性数据库、风场原始数据库、规范化数据库。
22.作为一种优选的技术方案，步骤s2包括以下步骤：
23.s21，中心端专家系统对接收的故障数据进行原始存储，由于故障数据是结构化数据，采用mysql数据库进行存储；
24.s22，中心端对所有风场的故障数据进行融合处理，中心端专家系统对故障数据进行分析处理后，由综合数据库存储风场共性故障和不同风场特性故障数据；
25.s23，中心端专家系统负责风场端运维系统数据库的初始化，即在新建或者新部署风场，由中心端专家系统利用共性故障数据库对风场端本地故障数据进行初始化；
26.s24，在风场端运维系统正常运行过程中，中心端专家系统接收本地故障，经规范化处理，判断风场共性故障数据或是特性故障数据后，记录至对应数据库，随后定期更新风场本地数据库。
27.作为一种优选的技术方案，步骤s3中，定期利用中心端同步共性故障数据库更新风场端共性故障数据库，同时基于文本匹配的方式进行中心端同步共性故障数据库与风场端故障的匹配，中心端专家系统自动关联对应事件专家分析以及时间处理过程分析，从而诊断运维端故障。
28.一种基于专家系统的风机故障诊断系统，用于实现所述的一种基于专家系统的风机故障诊断方法，包括依次相连的以下模块：
29.风场端数据采集模块：用以，采集风场端故障数据，并定期将风场端故障数据推送到中心端；
30.中心端专家系统搭建模块：用以，搭建中心端专家系统，接收采集到的风场端故障数据，并对风场端故障数据进行数据综合从而生成中心端同步共性故障数据库；
31.运维端故障诊断模块：用以，定期利用中心端同步共性故障数据库更新风场端共性故障数据库，同时进行故障的匹配，中心端专家系统自动关联对应事件专家分析以及时间处理过程分析，从而诊断运维端故障。
32.本发明相比于现有技术，具有以下有益效果：
33.(1)本发明能够实现在风机出现故障时，根据已有的知识库经验，以及专家系统诊断，对故障给出合理的处理建议；
34.(2)本发明主要利用迭代优化的方式，在中心端专家系统不断的采集风场端故障
数据，进一步迭代优化共性故障数据库；
35.(3)本发明解决了在风场初建风机刚刚并网时，风场故障处理经验不足，通过导入共性故障数据库的机制，能够有效指导运维人员处理故障问题。
附图说明
36.图1为本发明所述的一种基于专家系统的风机故障诊断方法的步骤示意图；
37.图2为采用本发明进行风机故障诊断的数据交互流程图。
具体实施方式
38.下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
39.实施例1
40.如图1至图2所示，针对背景技术指出的现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于专家系统的风机故障诊断方法及诊断系统，通过搭建中心端专家系统，共享所有风场遇到的故障经验案例，给风场端运维系统提供预警诊断的知识库。能够实现在风机出现故障时，根据已有的知识库经验，以及专家系统诊断，对故障给出合理的处理建议。为了实现上述目标，专家系统的建设包括三个部分，如图1所示的专家系统构建流程所示。
41.s1：风场端故障数据收集，风电故障数据的填报由现场运维人员具体填报，无统一、规范的信息基础，受运维人员个人因素较多，故目前所得数据存在填报混乱、内容不统一的特征。数据是专家系统的基础，数据不统一对数据归类存储、知识模型搭建、故障诊断等整个项目链条的开展形成不良约束。所以，数据规范化处理是首当其冲亟待解决的问题。
42.s2：中心端专家系统搭建，在风场端运维系统正常运行过程中，本地所发生故障均向中心端专家系统报送，中心端专家系统承担着风场端故障数据汇总，处理后共性故障数据库存储、更新，以及同步共性故障数据到风场运维系统数据库等工作，总体可分为数据综合处理和数据更新同步两方面。
43.s3：风场端运维系统，具体而言，将现场输入故障与风场端运维系统中故障名称(事件名称)进行文本匹配，中心端专家系统自动关联对应故障原因(事件专家分析)以及解决方案(时间处理过程分析)。为便于匹配成功，可在前端设计故障原因导航，或在风场现场提供故障原因(事件名称)纸质清单。
44.可选的，风场端故障数据采集，需要定制统一的故障数据格式，方便中心端专家系统统一分析，包括风机号、风场名称、故障名称、发生时间、持续时间、时间处理方案、备件更换等信息；
45.可选的，为避免数据处理对原始数据的误读或信息丢失，中心端专家系统需要对原始数据进行存储。
46.中心端专家系统包括所有风场本地数据库的数据，是风场所有故障数据的综合，需要一份覆盖所有故障数据的、不重不漏的综合规范化表单，用于故障诊断过程故障数据的匹配，避免重复人工规范化处理。
47.中心端专家系统负责风场端运维系统数据库的初始化，即在新建或者新部署风场，由中心端专家系统利用共性故障数据库对本地故障数据进行初始化。其次，在风场端运
维系统正常运行过程中，中心端专家系统接收本地故障，经规范化处理，判断风场共性故障数据或是特性故障数据后，记录至对应数据库，随后定期更新风场本地数据库。
48.风机故障诊断模块，需要反馈专家系统提供的故障原因以及解决方案是否准确，具体可以用数字1～5标识其准确度。数字5表示准确度最高。
49.实施例2
50.如图1至图2所示，作为实施例1的进一步优化，在实施例1的基础上，本实施例还包括以下技术特征：
51.本实施例中，故障诊断主要包括以下三个步骤：
52.s1:风场端数据采集：
53.step1:对故障数据进行规范化处理，首先设计统一的表结构，对故障数据进行采集和存储，如表1所示。
54.表1故障数据规范化表
[0055][0056]
step2:定期将风场端故障数据发送到中心端，首先在中心端开发java后台服务端程序，通过socket机制接收风场数据采集端的故障数据；其次在风场端定时将故障数据通过socket发送到中心端；中心端需要同时接入多个风场端的故障数据。
[0057]
s2：中心端专家系统搭建，中心端专家系统承担着风场故障数据汇总，处理后数据的存储、更新，以及同步共性故障数据到风场运维系统数据库等工作，总体可分为数据综合和数据更新两方面。
[0058]
step1:中心端对接收的故障数据进行原始存储，由于故障数据是结构化数据，采用mysql数据库进行存储。
[0059]
考虑需要接入多风场的故障数据，同时考虑故障累计过多，采用单风场按照年的方式进行分表存储；
[0060]
step2:中心端需要对所有风场的故障数据进行融合处理，中心端专家系统对故障数据进行分析处理后，由综合数据库存储风场共性故障和不同风场特性故障数据，是不同类别不同风场故障数据的综合。
[0061]
中心端专家系统数据库包含以下几个内容：共性故障数据库、风场故障数据原始数据库、规范化数据库；如表2所示。
[0062]
表2中心端数据库列表
[0063][0064]
数据库内容不是一成不变的。而是基于对故障数据的积累可以相互转变的。例如，随着时间的推移，某种风场特性故障发生频率逐渐提高，则应移至共性故障数据库。与之对应，随着对某种共性故障的理解逐渐加深，风场运行过程针对其进行规范化标准生产，使得该故障发生频率迅速降低，则该故障同样可转变为风场特性故障。
[0065]
step3：中心端专家系统负责风场端运维系统数据库的初始化，即在新建或者新部署风场，由中心端专家系统利用共性故障数据库对本地故障数据进行初始化。
[0066]
step4：其次，在风场端运维系统正常运行过程中，中心端专家系统接收本地故障，经规范化处理，判断风场共性故障数据或是特性故障数据后，记录至对应数据库，随后定期更新风场本地数据库。具体流程如图2所示。
[0067]
s3：运维端故障诊断，故障诊断的功能定位是基于本地特性数据，依照本地历史故障解决方式，指导运维人员定位、解决故障。
[0068]
运维端故障诊断其核心在于：1.对于输入故障的准确定位；2.对故障原因进行分析并给出系统解决方案。
[0069]
由于本地数据是由中心端专家系统规范化处理后数据，故采用文本匹配的方式进行定位故障、匹配原因及对应解决方案。具体而言，将现场输入故障与风场端运维系统中故障名称(事件名称)进行文本匹配，专家系统自动关联对应故障原因(事件专家分析)以及解决方案(时间处理过程分析)。为便于匹配成功，可在前端设计故障原因导航，或在风场现场提供故障原因(事件名称)纸质清单。
[0070]
如上所述，可较好地实现本发明。
[0071]
本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步
骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
[0072]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于专家系统的风机故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，风场端故障数据采集：采集风场端故障数据，并定期将风场端故障数据推送到中心端；s2，中心端专家系统搭建：搭建中心端专家系统，接收采集到的风场端故障数据，并对风场端故障数据进行数据综合从而生成中心端同步共性故障数据库；s3，风机故障诊断：定期利用中心端同步共性故障数据库更新风场端共性故障数据库，同时进行故障的匹配，中心端专家系统自动关联对应事件专家分析以及时间处理过程分析，从而诊断运维端故障。2.根据权利要求1所述的一种基于专家系统的风机故障诊断方法，其特征在于，步骤s1中，故障数据具有统一的故障数据格式，包括风机号、风场名称、故障名称、发生时间、持续时间、时间处理方案、备件更换信息。3.根据权利要求2所述的一种基于专家系统的风机故障诊断方法，其特征在于，步骤s1包括以下步骤：s11，对故障数据进行规范化处理：设计统一的表结构，对故障数据进行采集和存储：s12，定期将风场端故障数据发送到中心端专家系统。4.根据权利要求3所述的一种基于专家系统的风机故障诊断方法，其特征在于，中心端专家系统同时接入多个风场端的故障数据中。5.根据权利要求4所述的一种基于专家系统的风机故障诊断方法，其特征在于，步骤s12包括以下步骤：s121，在中心端专家系统开发java后台服务端程序，通过socket机制接收风场数据采集端的故障数据；s122，在风场端定时将故障数据通过socket机制发送到中心端。6.根据权利要求5所述的一种基于专家系统的风机故障诊断方法，其特征在于，步骤s2中，中心端专家系统负责风场端运维系统的初始化，在新建或者新部署风场时，由中心端专家系统利用共性故障数据库对运维端本地故障数据进行初始化；同时，中心端专家系统接收运维端本地故障，经规范化处理，判断风场共性故障数据或是特性故障数据后，记录至中心端专家系统中对应数据库，用以随后定期更新风场端运维系统数据库。7.根据权利要求6所述的一种基于专家系统的风机故障诊断方法，其特征在于，步骤s2中，中心端专家系统包括以下数据库：共性数据库、风场原始数据库、规范化数据库。8.根据权利要求7所述的一种基于专家系统的风机故障诊断方法，其特征在于，步骤s2包括以下步骤：s21，中心端专家系统对接收的故障数据进行原始存储，由于故障数据是结构化数据，采用mysql数据库进行存储；s22，中心端对所有风场的故障数据进行融合处理，中心端专家系统对故障数据进行分析处理后，由综合数据库存储风场共性故障和不同风场特性故障数据；s23，中心端专家系统负责风场端运维系统数据库的初始化，即在新建或者新部署风场，由中心端专家系统利用共性故障数据库对风场端本地故障数据进行初始化；s24，在风场端运维系统正常运行过程中，中心端专家系统接收本地故障，经规范化处理，判断风场共性故障数据或是特性故障数据后，记录至对应数据库，随后定期更新风场本
地数据库。9.根据权利要求1至8任一项所述的一种基于专家系统的风机故障诊断方法，其特征在于，步骤s3中，定期利用中心端同步共性故障数据库更新风场端共性故障数据库，同时基于文本匹配的方式进行中心端同步共性故障数据库与风场端故障的匹配，中心端专家系统自动关联对应事件专家分析以及时间处理过程分析，从而诊断运维端故障。10.一种基于专家系统的风机故障诊断系统，其特征在于，用于实现权利要求1至9任一项所述的一种基于专家系统的风机故障诊断方法，包括依次相连的以下模块：风场端数据采集模块：用以，采集风场端故障数据，并定期将风场端故障数据推送到中心端；中心端专家系统搭建模块：用以，搭建中心端专家系统，接收采集到的风场端故障数据，并对风场端故障数据进行数据综合从而生成中心端同步共性故障数据库；运维端故障诊断模块：用以，定期利用中心端同步共性故障数据库更新风场端共性故障数据库，同时进行故障的匹配，中心端专家系统自动关联对应事件专家分析以及时间处理过程分析，从而诊断运维端故障。

技术总结
本发明涉及风电智能故障诊断技术领域，公开了一种基于专家系统的风机故障诊断方法及诊断系统，该方法包括以下步骤：S1，风场端故障数据采集；S2，中心端专家系统搭建；S3，风机故障诊断。本发明解决了现有技术存在的缺乏知识共享、处理故障时间长、运维成本高等问题。运维成本高等问题。运维成本高等问题。


技术研发人员：徐海 赵伟 宁琨 伏洪兵
受保护的技术使用者：东方电气风电股份有限公司
技术研发日：2022.12.06
技术公布日：2023/7/19