数字化电厂智能巡检技术在风电场的应用

史明亮

（国华能源投资有限公司，北京，100007）

1 数字化电厂的智能巡查技术应用优势

1.1 提升巡查管理效率

数字化电厂的智能巡查技术运用，通过数字设备的自主化管理及数据采集，实现对数据信息内容的一体化整合，基于终端设备的数据传输，提升数字化电厂的巡查效率，有效解决数据化电厂的巡查误差问题。正是由于智能巡查降低人工管理干预的频次，使数字化电厂的运营可以更好实现多个平台的数据互通。移动端、PC端及远程控制端设备，均可对数字化电厂的巡查管理进行统一的协调。改变传统模式下电厂巡查的单元化管理模式，使电厂巡查可以更好满足数据化电厂巡查管理的多元化需求。另外，智能巡查对传统巡查方式进行简化，通过传感器的数据信息采集，即可实现对电厂内部故障排查及问题分析，避免电厂设备长期停机，缩短电厂设备的维护、管理周期，充分提升数字化电厂的巡查效率，使数字化电厂的巡查管理工作水平能得到稳步提升。

1.2 强化巡查管理安全性

数据存档与数据分析，是数字化电厂巡查的重要工作内容。传统模式的电厂巡查大部分依赖人工数据存档与数据分析。这其中，人工数据采集及信息核算难免产生数据误差问题。一旦在巡查管理方面未能对相关数据信息内容进行二次审核或误差排除，则即可对设备运行的安全性构成影响，提升电厂巡查管理成本及巡查管理工作难度，不利于电厂巡查管理工作的有序开展。除此之外，人工数据存档及数据采集，不可避免要对部分设备机械系统进行接触。若操作人员及技术人员未能按照标准化流程做好设备控制，则可能对技术人员的人身安全构成影响。智能巡查技术的运用，则可有效的解决这一问题。通过对数字化电厂设备的数据终端及互联网终端的更新，可以实现计算机及人工智能系统自主进行数据采集与分析，在有效降低数据误差的同时，保障技术人员的个人安全。提升数字化电厂巡查管理的安全化水平。

1.3 加强电厂巡查的数字化管理

数字化管理，是数字化电厂运营体系构建的重要基础。传统的数字化电厂巡查管理，数字化管理体系与巡查系统分属两个独立的系统模块。电厂针对数据信息的录入，需要通过设备的二次接入方能完成相关的数据整合。智能巡查技术的运用，则可有效省略这一环节。智能巡查技术的数字化管理是通过对各个设备互联网、局域网或区块链网络的接入，实现在同一终端中对各个不同设备运行状态的显示。无需通过二次的设备接入进行数据处理。充分提升数字化电厂的数字化管理水平，使电厂的数字化管理能力得到充分提高。因此，智能巡查技术在数字化电厂的应用势在必行，对于解决传统电厂巡查管理的部分问题提供帮助，使电厂的巡查管理有效性及实效性均得到充分保障，为后续阶段电厂巡查管理工作的开展创造便利条件。

2 数字化电厂视角下智能巡查技术在风电厂的应用影响因素

2.1 环境因素

风力发电是重要的清洁能源。不同于传统意义火力发电、水力发电及核能发电。风力发电对于发电设备的管理具有严格要求，需要充分适应各地区恶劣的地理环境，并能根据风力发电设备的管理需求，定期做好巡查管理工作。针对风电厂的智能巡查技术运用，要从设备的维护及结构优化等方面，做好对设备使用需求的调整，使其能适用于风电厂的风力发电环境。譬如，在风力发电设备中按照智能巡查传感器、终端控制器及信号发射器等。必须要基于提升设备耐腐蚀性能、防水性能及防静电等，进行多个方面的技术优势，使智能巡查设备能在恶劣的环境下正常运行，避免环境因素的影响对智能巡查技术在风电厂中的运用形成阻碍，最大限度做好对智能巡查技术的功能拓展，确保智能巡查技术可以为风电厂巡查管理提供必要的支持。

2.2 技术因素

风力发电及常规电厂的发电在设备管理、设备优化及设备控制要求等方面存在差异。智能巡查技术在风电厂的应用，要根据风电厂的设备巡查管理需求、设备使用状态及设备管理、维护规范等，科学的进行技术改进，保障智能巡查技术可以为风电厂巡查管理提供技术上的帮助。例如，夏季与冬季风电厂的发电效能有所下降。此时，风电厂智能巡查技术的运用，则可根据各个阶段风电厂的发电需求，延长巡查周期或改变巡查方案，将巡查重点放置于做好设备温度控制、环境湿度管理及内部系统构件故障排查等方面，保障冬季及夏季阶段，风电厂的巡查管理，可以根据环境的变化适当做好技术调整。从而，一方面，降低智能巡查技术在风电厂的应用成本，另一方面，亦可提升风电厂对智能巡查技术的应用有效性。

2.3 管理因素

人工的管理干预，也是智能巡查技术在风电厂应用所需考虑的问题。风电厂与常规电厂的发电模式不同。人工的管理干预涉及工作内容相对宽泛。同时，由于各个阶段风电厂的管理工作需求需要根据环境进行改变。所以，风电厂的人工管理干预，应在充分做好智能巡查技术分析的基础上，做好管理工作内容及管理方向的协调。例如，对风电厂发电设备的例行检修。传统的人工干预检修时间成本较高，维护管理也相对困难。将智能巡查技术应用于风电厂的巡查管理，则可基于智能巡查技术的运用，在有效做好前期数据采集与数据分析的基础上，再对风力发电设备进行系统维护。确保技术人员能在最短的时间内精准定位设备问题，并为后续阶段设备运行做好科学的设备保养。这一方式，不仅有效避免人力资源的浪费，同时，也提高风电厂的巡查管理效率。

3 数字化电厂视角下智能巡查技术在风电厂的应用模块

3.1 数据采集模块

数据采集模块是智能巡查技术最为基础的组成部分。数据采集要求根据风电厂设备运行形态、运行数据等做好监控，根据各个阶段风电厂的巡查管理要求，定期的做好数据信息的分析与反馈。目前，智能巡查技术数据采集模块的构成主要包括传感器、可编程计时器、振荡器等基础构建。不同构建的基础功能存在较大差异，需要根据风电厂的巡查管理需求有针对性进行数据采集模块设备调整。根据现阶段风电厂的设备运行环境来看，采用数据采集模块的PCB电路一体化集成设计，能有效提升该设备的运行稳定性，降低外部因素干扰对数据采集的影响。另外，考虑到风电厂的设备巡查具有一定的特殊性，在程序设计方面需要优化纠错程序，有效确保传感器数据采集的准确性，降低传感器数据采集的误差。

3.2 数据分析模块

数据分析模块通常内置于设备操作端或控制端。不同的智能巡查技术设计理念，其数据分析模块的设计方案也存在一定的差别。根据国内智能巡查技术的应用现状来看，风电厂的智能巡查技术对于数据分析模块的运用主要有两个部分组成。第一部分是数据传输端的数据分析模块。该部分的数据分析模块，主要用于对数据信息内容的整合及数据排序，结合风电厂设备运行的动态数据分析，对部分存在错误性内容数据进行纠错。第二部分则是计算机操作端或控制端的数据分析模块。该部分主要负责对数据信息的比对，并生成三维数据模块，使技术人员能更为直观的对设备运行状态进行了解，并基于数据分析对技术人员提供部分设备故障问题的解决意见，帮助技术人员更好进行风电厂设备故障的排查，使技术人员能合理的进行技术处理，提升风电厂的智能巡查技术应用实效性。

3.3 数据传输模块

智能巡查技术的数据通讯，主要采用网络通讯、蓝牙通讯及电信号通讯三种模式。其中，蓝牙通讯技术的发展普及应用相对较早，技术核心也相对成熟。但蓝牙通讯受限于信号干扰问题，一般在短距离及常规环境的巡查通讯具有一定的优势。因此，在风电厂较为恶劣的基础环境下，蓝牙通讯技术并不适用。网络通讯技术的发展普及虽相对较晚，但技术适用性较强，可以在多种不同通讯环境下有效控制通讯延迟。然而，风电厂的设备运行需要考虑复杂情况下设备通讯管理的兼容性问题，网络通讯虽然具有良好环境适用性，却无法有效对通讯功能进行延伸。所以，电信号通讯在风电厂的智能巡检技术应用较为普遍。电信号通讯采用的是线路通信的模式。该模式具有良好的抗干扰能力，并可以进一步进行通讯功能的拓展，保证数据通讯的稳定性，避免数据传输过程中的数据丢失问题，对于提升智能巡查技术的应用有效性提供帮助。

3.4 操作管理模块

操作管理模块主要包括操作端的计算机设备及显示设备两个方面。操作管理模块不仅承担操作管理功能，同时也具备一定的数据分析、风险预警功能。根据现有的智能巡查技术操作管理模块的设计，一般主要涵盖LDAP、JDBC及Wed service接口三个部分。LDAP主要负责分布式目录的浏览及信息查阅等。JDBC则主要负责构建客户端、服务器端等不同端口的链接，基于Java数据库的技术运用，实现对数据信息内容的提取与传输。Wed service接口则主要负责实现部分数据交换的功能，丰富智能巡检技术的应用内容。因此，操作管理模块是智能巡检技术的应用核心，对于技术人员的巡查管理提供数据信息查阅及数据整合等多方面帮助。显示设备则主要技术数字成像技术，对部分技术信息转化为通俗易懂的模型，使技术人员无需进行二次数据计算，即可对设备的运行状态及运行问题进行充分的了解，极大的提升智能巡查技术在风电厂的应用便捷性。

4 数字化电厂视角下智能巡查技术在风电厂应用中的构架设计

4.1 远程控制

远程控制是智能巡查技术具备的基本功能。该功能充分契合风电厂对智能巡查技术的应用需求。部分风电厂的风力发电设施的布置采用跨区域的设计方案，为尽可能在短时间内做好对多个区域不同设备的数据信息采集。风电厂应根据自身地理条件及电力设备的使用环境等，设计多套远程控制技术应用方案，确保智能巡查技术能充分缩短智能巡查管理周期，提高巡查管理的时效性。除此之外，远程控制技术，亦可在远程故障排查、远程设备操控等方面发挥优势，避免技术人员多次往返增加巡查管理成本，使风电厂的智能巡查技术运用，可以更好做好时间成本及人力资源成本的控制，进一步提升风电厂智能巡查技术应用水平。

4.2 离线故障诊断

在线故障诊断在数字化电厂的智能巡查方面应用较为普遍。通过数据的云端传输及云数据分析，为电厂设备故障的处理提供技术支持。然而，在极端环境下智能巡查技术的运用，需要考虑数据通讯或网络通讯中断对于智能巡查技术应用的影响。此时，做好离线的设备故障诊断则至关重要。风电厂的离线故障诊断设计，可以将微型计算机设备植入传感器终端的系统构件，由传感器中断为风电厂的故障排查提供离线故障故障诊断的支持。以此，促使智能巡查技术的运用，能在极端环境下做好对故障问题的数字化处理及排查。另外，离线故障诊断的系统设计，需要保证故障诊断的时效性，应在设备数据采集方面预设系统参数的理论阈值。一旦传感器所采集的数据超过系统参数设定的理论阈值，即可启动离线故障诊断程序。进而，提升智能巡查技术对风电厂设备故障处理的时效性。

4.3 智能设备拓展终端

智能设备的终端拓展，是指基于对智能巡查技术系统功能的延伸，将更多智能设备集成到智能巡查系统，使风电厂对于智能巡查技术的运用，可以适用于多种不同的环境。例如，将无人机设备接入智能巡查的系统，通过无人机的数据采集及图像数据分析，针对风电厂设备运行状态进行分析，帮助技术人员更好在低风险环境下进行设备操作，提升设备操作管理效率。例如，在部分海洋环境下及群山高地环境下的风力发电设备数据采集与故障分析，需要利用无人机设备通过远程控制，对部分风力发电设备的运行情况进行分析，确保风力发电的相关设备运行问题能在第一时间内予以解决。因此，面向风电厂的智能巡查技术运用，做好对智能设备拓展终端的设计，有助于丰富智能巡查技术的系统功能，提升风电厂对设备动态运行状态的掌握能力，解决风电厂对智能巡查技术应用存在的滞后性问题，为风电厂恶劣环境及极端环境下的智能巡查技术应用创造良好条件，有效弥补风电厂对智能巡查技术应用的部分技术不足。

4.4 系统预警与风险预警终端

风力发电设备的运行异常问题，通常是由外部因素干扰所致。由于风力发电设备结构相对复杂，加之风力发电设备建设区域交通环境相对恶劣。针对风力发电设备运行风险预警及系统预警尤为重要，是在故障发生前做好风险控制的关键。通过系统预警与风险预警，可以基于远程控制对部分故障问题进行处理，并有效避免故障问题的扩散。所以，针对智能巡检技术在风电厂中的运用，要将系统预警及风险预警终端设计，作为系统构成的重要部分。这其中，风电厂的智能巡检技术优化，要从数据分析、运行异常警示及风险评估三个方面进行布局。帮助技术人员提前对可能产生故障问题进行判断，最大限度降低外部因素干扰对于风力发电设备稳定运行的影响。

5 数字化电厂视角下智能巡查技术在风电厂的应用路径及所需注意的问题

5.1 技术人员的智能巡查技术应用培训

智能巡查技术的发展，是基于计算机系统优化衍生而来。熟练的操作各类智能巡检技术设备，并能充分为智能巡查技术问题的处理提供帮助，是风电厂技术人员培训的关键，对于帮助技术人员有效掌握智能巡检技术应用技巧及提升技术应用水平具有重要意义。为此，风电厂应在充分做好技术优化的基础上，定期开展面向技术人员的培训考核。对于未能通过技术考核的技术人员，则应为其安排相关教育学习课程，提升技术人员对智能巡查技术的了解，使技术人员能在短期内加强自身的智能巡查技术应用能力，降低人为因素对智能巡查技术在风电厂有效应用的影响，使技术人员能基于智能巡查技术特点，有效做好相关设备的操作与控制。

5.2 智能巡查技术的应用开发与技术创新

智能巡检技术的运用不能单方面依赖传统技术模式，要从自身技术应用需求的角度，做好技术创新与技术开发，科学的进行技术内核的优化，使智能巡查技术的运用能适用于风电厂不同的作业环境。对此，风电厂应组建专业的智能巡查技术开发团队，并面向部分技术型企业做好合作，加强对外部技术资源的引入。通过风电厂对智能巡查技术细节及技术内容的改进，使其能更好为风电费的巡查管理提供技术服务。另外，智能巡查技术的应用创新及技术开发，必须建立在完善技术应用体系之上，保证相关技术的优化能有效在部分技术实践方面得到正面反馈，最大限度发挥智能巡查技术的核心技术优势，使智能巡查技术能更好为风电厂巡查管理工作的推进提供技术支撑。

5.3 智能巡查技术应用体系及管理体系的构建

建立完备的技术应用与技术管理体系，也是智能巡查技术在风电厂有效应用的重要基础。针对智能巡查技术应用体系的构建，要从技术反馈、技术改进及技术拓展三个方面进行布局。技术反馈是指根据技术人员遇到的技术问题，及时的对智能巡检技术的应用方案进行调整，提升智能巡查技术稳定性。技术改进，则是以技术开发和技术创新为基础要素，对现有的智能巡检技术的系统程序、软件程序及硬件设备等进行优化，使智能巡检技术的运用能满足风电厂巡查管理工作的多方面需求。技术拓展则是以加强智能设备多元化衔接为基础，有计划的进行智能巡查技术功能拓展，使智能巡查技术在风电厂巡查管理的多个方面均能发挥积极的管理作用。智能巡查技术管理体系的构建，则要考虑智能巡检技术在风电厂中适用条件。例如，恶劣环境下如何对智能巡查技术的应用进行调整，并定期进行智能巡查技术程序的优化，保障智能巡查技术中相关系统的稳定运行。

6 结语

智能巡查技术在风电厂的应用，将围绕数字化电厂的建设开展布局。风电厂要基于自身的巡查管理需求，做个对智能巡查技术的充分优化，充分发挥智能巡检技术多方面技术优势，使智能巡查技术的运用能有效提升风电厂巡查管理的工作效率，进一步解决传统巡查管理模式下风电厂存在的巡查管理时效性不足问题，为未来阶段风电厂更好配置管理资源及技术资源夯实基础。