發(fā)電機(jī)組遠(yuǎn)程故障診斷和健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)捕獲方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)組遠(yuǎn)程在線健康監(jiān)測(cè)和故障診斷的數(shù)據(jù)采集技術(shù)和云服務(wù)診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及到一種實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、捕獲機(jī)組在故障發(fā)生瞬間的數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)和控制控發(fā)電機(jī)組周邊電控部件以及將數(shù)據(jù)連接到互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)及數(shù)據(jù)捕獲方法。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組在通訊工程、消防和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中被廣泛的作為重要備用電源。在機(jī)組運(yùn)行的過程中總會(huì)出現(xiàn)各種故障，如何提前發(fā)現(xiàn)各種潛在問題以防需要使用時(shí)才發(fā)現(xiàn)存在故障，以及當(dāng)運(yùn)行中發(fā)生故障時(shí)如何再現(xiàn)故障場(chǎng)景，以便能快速分析故障原因并解決之是當(dāng)前的難題。具體的說，因現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)組控制器所使用的故障記錄方法是:在故障發(fā)生時(shí)僅記錄某個(gè)被觸發(fā)的保護(hù)閥值名和故障發(fā)生的時(shí)間。它不能為維修人員提供故障發(fā)生瞬間的其它數(shù)據(jù)，比如:故障發(fā)生時(shí)發(fā)電機(jī)組處于哪個(gè)工作流程、相關(guān)的其它參數(shù)是否也存在異常、開關(guān)量輸入接口處于什么狀態(tài)、輸出接口處于什么狀態(tài)、調(diào)速驅(qū)動(dòng)是否正常、勵(lì)磁電壓是否正常、機(jī)油油量是否合適......，它們之間有著千絲萬縷的因果邏輯關(guān)系，如果沒有這些信息或數(shù)據(jù)，會(huì)導(dǎo)致故障診斷上的難度，維修人員必須到現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)啟動(dòng)機(jī)組測(cè)量分析，重現(xiàn)故障場(chǎng)景，才能診斷出具體故障原因。而現(xiàn)實(shí)中很多的故障，可以通過遠(yuǎn)程指導(dǎo)，用戶自己快速解決，比如:簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)，部件的更換等。這樣可以節(jié)省大量的人力和差旅費(fèi)，提高廠商的售后服務(wù)水平。
[0003]現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)組控制器無法監(jiān)測(cè)機(jī)組的性能，導(dǎo)致機(jī)組存在帶病工作，最后導(dǎo)致嚴(yán)重故障的現(xiàn)象。比如:機(jī)組在負(fù)載變化時(shí)轉(zhuǎn)速或電壓響應(yīng)慢，頻率或電壓波動(dòng)大，導(dǎo)致負(fù)載受到嚴(yán)重沖擊，甚至影響安全生產(chǎn)。而云服務(wù)器雖然可以接收采集到的機(jī)組數(shù)據(jù)并做性能分析計(jì)算，但在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)速度下，特別是在2G、3G網(wǎng)絡(luò)下仍無法實(shí)現(xiàn)一臺(tái)服務(wù)器同時(shí)為上百臺(tái)發(fā)電機(jī)組做實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄、故障診斷、性能分析、潛在故障的發(fā)現(xiàn)等工作，因?yàn)槿魏蔚木W(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定性，都會(huì)影響到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸，最終造成數(shù)據(jù)不完整，無法正常分析的問題。
[0004]另外，作為直接連接到發(fā)電機(jī)組的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和控制裝置，連入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)存在安全性問題，比如:黑客通過改寫程序代碼進(jìn)行攻擊等。此外，現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)組控制器或監(jiān)控系統(tǒng)不能提前發(fā)現(xiàn)潛在故障，沒有健康監(jiān)測(cè)的能力，這些都是長(zhǎng)久以來存在而又沒能被很好解決的問題。
[0005]有鑒于此，在不改變發(fā)電機(jī)組控制器的情況下，通過本發(fā)明產(chǎn)品彌補(bǔ)現(xiàn)有發(fā)電機(jī)組控制器的不足，并連接到互聯(lián)網(wǎng)端的服務(wù)器上，再經(jīng)過服務(wù)器的監(jiān)測(cè)和分析診斷程序，以實(shí)現(xiàn)人們一直在尋求的理想解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能在故障發(fā)生瞬間全面采集發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)的發(fā)電機(jī)組遠(yuǎn)程故障診斷和健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)捕獲方法，本發(fā)明可以捕獲為在線分析機(jī)組性能所需數(shù)據(jù)和故障發(fā)生瞬間數(shù)據(jù)且傳輸數(shù)據(jù)到互聯(lián)網(wǎng)以及對(duì)發(fā)電機(jī)組周邊電控裝置進(jìn)行輔助監(jiān)控，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了故障診斷、潛在故障的診斷、性能分析的功能，以及與用戶交互的功能。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種發(fā)電機(jī)組遠(yuǎn)程故障診斷和健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其包括與發(fā)電機(jī)組控制器和周邊電控設(shè)備相連接的發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集器模塊，以及與網(wǎng)絡(luò)客戶端相連接的云服務(wù)器模塊，所述發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集器模塊和云服務(wù)器模塊之間通過以太網(wǎng)或WIFI或GPRS網(wǎng)絡(luò)或3G網(wǎng)絡(luò)或4G網(wǎng)絡(luò)通訊方式相連接以傳輸數(shù)據(jù)。
[0008]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述云服務(wù)器模塊包括數(shù)據(jù)計(jì)算分析模塊、WEB監(jiān)控服務(wù)器模塊、微信數(shù)據(jù)接口模塊、APP應(yīng)用數(shù)據(jù)接口模塊、短信數(shù)據(jù)接口模塊;其中數(shù)據(jù)計(jì)算分析模塊將來自發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集器模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的記錄，用潛在故障診斷專家經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)規(guī)則對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到發(fā)電機(jī)組的潛在故障警報(bào)信息，用故障診斷專家經(jīng)驗(yàn)規(guī)則對(duì)故障發(fā)生瞬間的特定數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，診斷出故障原因，還對(duì)特定的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出發(fā)電機(jī)組的性能信息;所述WEB監(jiān)控服務(wù)器模塊用于連接用戶PC終端和數(shù)據(jù)計(jì)算分析模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和管理;所述微信數(shù)據(jù)接口模塊、APP應(yīng)用數(shù)據(jù)接口模塊、短信數(shù)據(jù)接口模塊都是用于連接用戶的移動(dòng)終端和數(shù)據(jù)計(jì)算分析模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互管理。
[0009]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述數(shù)據(jù)計(jì)算分析模塊包括性能分析模塊、故障診斷模塊、潛在故障診斷模塊、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄模塊;其中所述性能分析模塊用于對(duì)來自發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集上傳的特定歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出發(fā)電機(jī)組的性能信息;所述故障診斷模塊用故障診斷專家經(jīng)驗(yàn)規(guī)則對(duì)來自發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集上傳的故障發(fā)生瞬間的特定歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，診斷出故障原因；所述潛在故障診斷模塊用來自于數(shù)據(jù)庫中的發(fā)電機(jī)組運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)，再用潛在故障診斷專家經(jīng)驗(yàn)規(guī)則對(duì)其進(jìn)行分析，得出發(fā)電機(jī)組的潛在故障警報(bào)信息;所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄模塊用于將來自于發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集上傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，按預(yù)設(shè)間隔時(shí)間記錄到數(shù)據(jù)計(jì)算分析模塊的數(shù)據(jù)庫中。
[0010]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述性能分析模塊用于計(jì)算分析發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速波動(dòng)率、負(fù)載轉(zhuǎn)速下降率、負(fù)載轉(zhuǎn)速響應(yīng)時(shí)間、發(fā)電電壓波動(dòng)率、負(fù)載電壓下降率、負(fù)載電壓響應(yīng)時(shí)間，并記錄性能計(jì)算結(jié)果到數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)還檢查性能計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)，當(dāng)偵測(cè)到性能計(jì)算結(jié)果的數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)閥值時(shí)發(fā)出報(bào)警信息到報(bào)警處理模塊中，提示用戶需要調(diào)整或維護(hù)機(jī)組以獲得最佳的性能。
[0011]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述故障診斷模塊用于診斷機(jī)組的故障原因，具體地，將來自發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集器上傳的故障發(fā)生瞬間的特征數(shù)據(jù)，用故障診斷的專家經(jīng)驗(yàn)規(guī)則進(jìn)行查找和對(duì)比，并給出診斷結(jié)果。
[0012]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述潛在故障診斷模塊用于提前發(fā)現(xiàn)機(jī)組的潛在故障和故障原因，具體地，將來自發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集器上傳的歷史數(shù)據(jù)，用潛在故障診斷的專家經(jīng)驗(yàn)規(guī)則進(jìn)行查找和對(duì)比，并給出診斷結(jié)果。
[0013]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集器模塊包括中央處理器模塊、通訊處理器模塊、開關(guān)量輸入采集模塊、模擬量輸入采集模塊、開關(guān)量輸出模塊、勵(lì)磁電壓采集模塊、調(diào)速驅(qū)動(dòng)電壓采集模塊、交流電壓采集模塊、交流電流采集模塊、機(jī)油油量采集模塊、配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、USB通訊接口模塊、LED指示模塊、通訊輸入模塊、GPS定位模塊、通訊輸出模塊、電源管理模塊;其中所述中央處理器模塊和開關(guān)量輸入采集模塊、模擬量輸入采集模塊、開關(guān)量輸出模塊、勵(lì)磁電壓采集模塊、調(diào)速驅(qū)動(dòng)電壓采集模塊、交流電壓采集模塊、交流電流采集模塊、機(jī)油油量采集模塊、配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、USB通訊接口模塊、LED指示模塊相連接，組成一個(gè)集數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)指示、輸出控制系統(tǒng)，用于采集發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁電壓、調(diào)速器的驅(qū)動(dòng)電壓、發(fā)電機(jī)組周邊電控裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，以及對(duì)周邊電控裝置的開關(guān)量控制和模塊本身運(yùn)行狀態(tài)的指示;所述勵(lì)磁電壓采集模塊用于采集發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的輸出電壓，作為故障診斷時(shí)的依據(jù);所述調(diào)速驅(qū)動(dòng)電壓采集模塊用于采集發(fā)電機(jī)組的電子調(diào)速器的驅(qū)動(dòng)輸出電壓，作為故障診斷時(shí)的依據(jù);所述機(jī)油油量采集模塊用于采集發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油油量，作為潛在故障診斷時(shí)的依據(jù);所述通訊處理器模塊包含了通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，用于連接到不同的發(fā)電機(jī)組控制器時(shí)，先解析發(fā)電機(jī)組控制器的數(shù)據(jù)和命令，然后再轉(zhuǎn)換成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的通訊行業(yè)專用通訊協(xié)議；另外，在發(fā)電機(jī)組控制器沒有數(shù)據(jù)接口或不是可編程型控制器時(shí)，通過開關(guān)量輸入采集模塊、模擬量輸入采集模塊、勵(lì)磁電壓采集模塊、調(diào)速驅(qū)動(dòng)電壓采集模塊、交流電壓采集模塊、交流電流采集模塊和機(jī)油油量采集模塊可以直接采集發(fā)電機(jī)組的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，并通過開關(guān)量輸出模塊控制發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)和停止，也能達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制發(fā)電機(jī)組;所述通訊處理器模塊和通訊輸入模塊、通訊輸出模塊相連接，組成一個(gè)轉(zhuǎn)換通訊協(xié)議的系統(tǒng)，用于將來自于各種不同的發(fā)電機(jī)組控制器協(xié)議解析后再轉(zhuǎn)換成國(guó)標(biāo)的通訊行業(yè)協(xié)議;所述GPS定位模塊與通訊處理器模塊相連接，用于獲取整個(gè)模塊的地理位置信息;所述通訊輸入模塊與發(fā)電機(jī)組控制器相連接，用于采集發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù);所述中央處理器模塊與通訊處理器模塊相連接，用于之間的數(shù)據(jù)交互;所述電源管理模塊和GPS定位模塊、通訊輸出模塊相連接，用于在待機(jī)時(shí)減少功耗。
[0014]本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述所述的發(fā)電機(jī)組遠(yuǎn)程故障診斷和健康監(jiān)