基于物联网的设备自动故障诊断与状态分析系统研究与应用
时间：2023-06-17 09:55:03 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
施梁 武文斌
（国能粤电台山发电有限公司）
电力工程作为国家支柱行业，是支撑社会经济的主要基础性产业之一，也同样是国家能源安全构成的前提[1]。在其中，电力系统之中的变电设备饰演着重要角色，同时，它们都是智慧能源中重点建设项目的关键所在。在物联网架构上，研究收集层、通讯层和处理层这几个方面。针对不同数据信息，依照类型，引进模糊理论，完成合理的结合诊断，从而实现对变电设备故障的精确诊断。
物联网是一种新型通信技术，已为各行各业赋予了新鲜的血液。彰显了多方位的信息采集、快速的信息传送及其智能化系统信息处理系统的特点。也正是因为物联网运用的特征，才使得其受到各个行业的关心。物联网架构如图1所示。
图1 物联网架构
伴随着物联网的飞速发展，相关的工作人员也将其运用到了更多领域当中，包括交通运输领域、装修装饰领域、卫生医药领域、公安领域的各个方面，在各个方面也都得到进步。另外，随着研究和应用逐步推进，物联网逐渐被应用于能源方面，特别是在管控方面上起到了很大效果。但是无法自主进行研究和设计方案，以及在产业化的推广中遭到市场制约也成为进一步研究和应用的障碍。
3.1 硬件系统
通过系统的收集解决研究分析，会把辐射传热信息输送到探测仪中，根据转化器变换成电信号，输送到CPU 中，同时通过系统的反馈及其线性化加工后，将信息输送到中央处理器。
激光器系统具备集中化，可以利用红外线探测器精确测量长距离目标，在精确测量的过程当中，能够精准地定位，根据前置放大器、过滤器、积分器及其线性化电源电路来完成对信号的功率解决，将激光辐射数据信号转换变成电信号。
中央处理器是系统的主要构成部分，微控制器的应用中，通常采用PC/104 控制模块，具备体型小、作用强及其输出功率劣等特性，显示屏选用真彩平板电脑，具有很高的性能指标。根据硬件配置系统，能够实现对数据收集整理和储存。
3.2 软件系统
在系统软件的设计里，主要包括记录和诊断系统软件，记录操作系统是于CPU 开展通信的软件系统，能够实现对数据收集整理和储存，将统计数据传至数据库中。诊断操作系统是对数据收集整理和逻辑推理，制定诊断作用，进而制订科学合理的维修计划。
诊断系统软件主要是由知识库系统和规则库构成，结构方式由BNF 表明，规则库是由故障树的形式进行表明，能够表述相关行业专业知识。
数据库主要包括动态性和静态数据，动态性数据库就是用来诊断的信息，静态数据库是权威专家逻辑推理信息，根据两个数据库的融合，能够实现对运行状况的动态监控。
在软件开发中，权威专家手机软件是根据混合逻辑推理的形式进行诊断，其主要包括线上诊断及线下诊断两种方式，线上诊断方法是由实时动态时间处理剖析，从而实现对故障诊断，线下诊断方式就是运用人机交互界面，完成对故障诊断。在设备的设计里，硬件系统与系统软件是系统不可或缺的一部分，二者一同进行全面的检测与诊断。
3.3 整体框架设计方案
物联网技术在网络结构中，信息采集层主要是面向变电设备开展全面的信号收集工作，之后还要针对采集到的信息进行分析工作状态、指标、功能、外部环境条件、内部条件等等。通讯层主要从事任务是将采集层上已采集到的信息通过开展安全性，快速地传播到整个信息服务体系之中。也就是说，在CAN 总线上就需要将信息经过检测主IED，并传送到相对应的信息平台管理系统当中[2]。管理层方面包括信息平台管理和系统故障诊两个方面。最关键的工作任务就是对数据进行处理并记录，然后再加以修正。那样才能够在与信息结合的前提下，对变电设备常见故障做出更全面、准确的检测[3]。
4.1 在物联网技术中获得智能化能源管控平台认知拓宽层构架
感知层主要是利用认知技术实现对信号的收集和识别工作，然后再利用中短路线物联网技术实现对所收集信号的获取和变换工作，各负责人在构架的建设过程当中还可以利用智能电能表、工作温度监测传感器等，进一步提升感知层人员针对信息采集与生产调度方面的综合素养。
4.2 在物联网技术中获得智能化能源管控平台传输层的构架
信息传送是传输层关键的工作任务，根据物联网技术，工作员根据传输层将数据信息从工业生产网转到互联网技术中，随后检测进行的信息就可以根据感应器抵达数据信息监测总站，可以实现这一远程传输工作，在智能化能源管控平台中运用物联网技术能够在大范围内实现全国联通。
4.3 在物联网技术中获得智能化能源管控平台业务网络层的构架
分析员主要是利用业务网络层对收集、传输以后数据的进行处理、分类，例如可以对数据进行周期性的检测，随后乃至能够进行对环境情况的监测等，各负责人可以利用该层有效地向信息系统进行调度和管理，增强监控能力。
4.4 系统和基本信息管理方法设计
工作人员必须在运用物联网技术的过程当中强化对系统功能模块设计，在其中必须完成对客户、管理决策与资源的监管，基本信息管理方法则包含能源分组管理、信息管理方法、计量点管理方法、机器设备信息管理及收集项管理方法五个具体内容。
4.5 产品生产工艺管理与能源检测设计
产品经营制造工艺信息监督是产品生产工艺管理方法主要内容，与此同时，相关负责人在开展能源检验设计时必须实现用电网络检测的工作，此外，工作人员还要展开能源优化管理、能源供用电体系等多方面设计方案。
4.6 变电设备故障诊断信息解决与结合
从信息类型剖析来看，变电设备产生故障的影响因素分成好几种，主要包含了运作信息与历史信息、预实验信息等不同的种类。随后也可以根据变电设备运作信息进行分辨故障确诊，然后通过部署，完成信息的传送。再根据预防性试验信息开展实验，提高过程的准确性与可靠性。主要内容是：性能参数与实验检测、维修、出厂检验、故障信息等。
4.7 结合物联网技术在线展开设备故障诊断
变电设备在运行过程中往往具有极为复杂且不确定的内容，因此在变电设备故障诊断过程中，有效应用物联网技术时，也就需要重视设备挖掘流程方面的应用，如此才能确保所获得的设备信息数据能够更具准确性以及时效性。相关电力部门工作人员应当要清楚认识到变电设备的运行状态，在其中有效收集基础信息与设备缺陷信息。需要注意的一点问题是，物联网技术的内容之一主要是关联规则，它所起到的作用主要是及时统计以及分析自身潜在规律，进而获取到科学化的关联规则流程。科学应用关联原则将会最大限度提升数据挖掘的准确度，在整个数据挖掘流程当中，都需要将其作为关键技术来看。除此之外，还需要进一步利用物联网技术来删减其中不确定数据资料，保存确定的数据资料，有效根据变电设备的特点与类型，制定合理有针对性的关联规则，从而在探索变电设备故障流程的过程中，为有关设备诊断维修工作人员提供方便，以确保变电设备的故障诊断效果。由此可见，物联网技术支持下开展的在线设备故障诊断工作，的确能够起到较为重要的作用。
4.8 技术创新点
这类智能化诊断全面的技术创新点，主要表现在以下几种方面：
1）给出了一种新式核心理念，能够实现多协议适配，提升系统稳定性。此外，相互配合获取多数据源数据的方式，能完成对变电设备情况的全方位、详细分析，在此方法的前提下，构建故障指纹识别编号库，为故障的诊断提供参考，给出了缺点诊断决策树和算法基础理论，能够对变电设备情况开展数据分析，而且进行迅速故障诊断及其故障事先预警信息等工作。
2）打造了一种综合型服务平台，这类网站是在高电压电网结构特性的前提下构建而成，同时也要参照机器设备故障特点，进而打造诊断综合平台，不但诊断作用比较完善，还能够完成线上诊断，故障诊断的效率更高。同时配合使用故障诊断设备，该诊断设备具备模块化设计的特点，并可以通电组装，使故障诊断效率更高，完成了故障迅速诊断。
3）在声表面波技术的前提下研制出配变温度监测技术和磁控的油量监测方式，在开展油量与温度监测时，必须配合使用感应器，采用嵌入式安装的办法，能够实现多种多样参数信息的一体化监测，能够很大程度提升监测效率，进行综合在线监测，人力巡查效率差等难题可以及时解决，提升了监测的科学依据与稳定性。
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5.1 系统结构
系统结构如图2 所示。
图2 系统结构图
5.2 运用场地
钢材、石油化工、冶金工业、稀有金属、开采、药业、混凝土、煤炭、货运物流、铁路线、航天工业、木料、化工原料及其机械设备、家电产品、安全工器具生产制造等。
5.3 系统的功能
（1）实时监控系统
对企业各定位点的能源应用、警报等情况实时的监测。便于企业客户可以实时检测每个位置的运行情况，与此同时能够更加迅速合理的把握定位点的警报。
（2）变电器监管
展现各变压器的负荷情况，进而能够为变电器配置情况开展合理的整体规划。通过一些控制参数状况下用电量效率的数据分析，找到较好运作模式。依据较好运作模式调节负荷，从而减少用电量料耗，使电磁能损害减少。
（3）用能统计分析
从能源应用类型、检测地区、生产工艺流程/工段时长、分项目等层面，选用曲线图、饼状图、条形图、积累图、数字表的方式对企业用能统计分析、同期相比、同比剖析、工作实绩剖析，折标比照、单位产品能耗、企业年产值能耗统计分析，找到能源使用中的缺陷和不科学地区，进而调节能源分派对策，降低能源使用中的消耗。
（4）运行监测
对系统区域、工段、机器设备资源耗费进行信息采集，监测关键及设备生产过程运行状况，包括温度、环境湿度、总流率、运行压力、速度等，同时实现变配电设备的运行监测。可以直接从安全监测平面设计图浏览到所的管理能耗数据信息，适用按能源类型、生产车间、工段、时间等层面查看有关能源使用量。
（5）监控预警系统
通过检测装置和生产设备，对网络故障、信息异常、预算定额超过上限、工艺参数出现异常越限、设备异常等问题开展预警，提醒客户注意并找好问题，并建立预警日志。
综上所述，基于物联网的变电器设备故障诊断实验中，必须在模糊基础理论的形式结合下，对变电器设备故障诊断开展高效的信息挖掘，来进一步提升变电器设备故障诊断的精确性与实用性。确保供电系统的安全性、平稳运作。运用物联网技术所提供的全方位的前兆信息内容，降低诊断的不确定性，提升诊断的准确性和稳定性。主要是针对部分常见故障开展诊断，相对来说缺乏全面性，尚需进一步深层次发展[4]。
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