李邦興

（國(guó)能信控互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（河北）有限公司，河北廊坊 065500）

0 引言

潮流能是月球和太陽(yáng)的引力使海水產(chǎn)生周期性的往復(fù)水平運(yùn)動(dòng)時(shí)形成的動(dòng)能，將這種動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)就是潮流能發(fā)電技術(shù)，隨著近年來各項(xiàng)工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，潮流能發(fā)電作為一項(xiàng)清潔能源，受到越來越多的人的關(guān)注。而故障報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)作為潮流能發(fā)電設(shè)備的一種輔助監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無論是在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)報(bào)警提醒還是在后期的機(jī)組設(shè)計(jì)方案改造上都有著不可或缺的作用。

1 設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)的搭建以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，下端為采集接口程序，接口程序采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，存到數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)由核心計(jì)算UniEdge（Universal Edge Computing Platform，通用邊緣計(jì)算平臺(tái)）完成清洗和統(tǒng)計(jì)計(jì)算，計(jì)算后的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)再次存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，前端頁(yè)面展示部分通過發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求獲得需要的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)完成報(bào)警系統(tǒng)的故障分類和統(tǒng)計(jì)顯示，同時(shí)前端頁(yè)面也會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)獲得的數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)組的故障進(jìn)行報(bào)警提示，報(bào)警將以彈窗的形式彈出。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

2 系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)

2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)是一種高可靠性、高安全性的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理軟件，針對(duì)實(shí)時(shí)采集的具有時(shí)序特征的海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，具有極高的事務(wù)處理能力、數(shù)據(jù)壓縮比和查詢檢索速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)的高效管理。軟件采用先進(jìn)技術(shù)架構(gòu)，支持跨平臺(tái)二次開發(fā)，提供豐富的信息系統(tǒng)開發(fā)工具，其開放的、可擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)可以讓用戶方便地基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建各類應(yīng)用系統(tǒng)，特別適用于海量實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理、分析和發(fā)布。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 UniEdge 計(jì)算

為了能實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的高效的數(shù)據(jù)處理能力，底層系統(tǒng)需要有一個(gè)快速、高效、簡(jiǎn)便并且可以方便拆解添加計(jì)算單元的計(jì)算模塊，該模塊要保證機(jī)組的數(shù)據(jù)能夠得到很好的清洗、過濾，保證所有入庫(kù)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化和高可用性，同時(shí)可以通過對(duì)不同等級(jí)定時(shí)任務(wù)的設(shè)定以完成運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析功能；基于以上需求，一款基于IEC61131-3（International Electrotechnical Commission，國(guó)際電工委員會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)的UniEdge 計(jì)算平臺(tái)就是一套開放的可擴(kuò)展的計(jì)算框架，該框架結(jié)合了傳統(tǒng)的IEC61131-3編程語言標(biāo)準(zhǔn)和邊緣計(jì)算模型，采用該框架的設(shè)備只需要借助于本地的網(wǎng)關(guān)設(shè)備即可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、匯總和計(jì)算分析。

2.3 接口程序

考慮到系統(tǒng)需要完成對(duì)機(jī)組的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警提示的功能，為了減少傳輸過程中由于數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)造成的時(shí)間浪費(fèi)，采用采集接口程序直接與主控PLC 進(jìn)行交互的方式，交互過程中采用的協(xié)議可以支持PLC 的私有協(xié)議。

這是一種需要根據(jù)精確的地址值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的協(xié)議，地址值需要提前在配置文件中將其配好，采集接口利用配置好的地址值，精確的鎖定需要采集點(diǎn)的位置，并獲取其實(shí)際值存入數(shù)據(jù)庫(kù)中以完成整個(gè)采集過程。

2.4 前臺(tái)展示

前臺(tái)展示主要實(shí)現(xiàn)了兩大主要功能：實(shí)時(shí)報(bào)警和故障統(tǒng)計(jì)。

2.4.1 實(shí)時(shí)報(bào)警

由于潮流能發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行于水下，實(shí)時(shí)報(bào)警除了提供常見的報(bào)警彈窗提示功能以外，還能實(shí)時(shí)顯示機(jī)組的部分運(yùn)行數(shù)據(jù)，以便于在機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，能夠根據(jù)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)判斷機(jī)組的具體動(dòng)作情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組故障更加準(zhǔn)確的判斷，這些數(shù)據(jù)均來源于采集接口程序采集完進(jìn)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)，主要包括：水流流速、葉輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、槳距角、有功功率以及主要部件的溫度值。實(shí)時(shí)顯示頁(yè)面如圖2 所示。

2.4.2 故障統(tǒng)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的故障統(tǒng)計(jì)功能，主要依賴于對(duì)故障原理的科學(xué)分析，通過可靠的部件分類，將不同類型的故障準(zhǔn)確的納入到對(duì)應(yīng)的類別中去，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的科學(xué)統(tǒng)計(jì)，用于統(tǒng)計(jì)的類別均來自機(jī)組的主要部件，具體可以分為：變槳、齒輪箱、傳動(dòng)、發(fā)電機(jī)、機(jī)艙、變頻器、電網(wǎng)、其他，同時(shí)統(tǒng)計(jì)的故障數(shù)據(jù)又能作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)改造的有力數(shù)據(jù)支撐。故障統(tǒng)計(jì)頁(yè)面如圖3 所示。

3 結(jié)束語

設(shè)計(jì)一種用于潮流能發(fā)電設(shè)備的故障報(bào)警、監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)潮流能機(jī)組的故障報(bào)警、監(jiān)控和故障統(tǒng)計(jì)功能，相較于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：①采用采集接口程序直接與PLC 通信的模式，極大的節(jié)省了數(shù)據(jù)傳輸過程中的時(shí)間，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎涂煽啃裕虎趯?duì)潮流能機(jī)組添加了故障統(tǒng)計(jì)分析功能，為潮流能系統(tǒng)的運(yùn)行效率和升級(jí)改造提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐；③采用的UniEdge 計(jì)算框架通過對(duì)不同任務(wù)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)不同的執(zhí)行周期管理，以保證在完成業(yè)務(wù)運(yùn)算的基礎(chǔ)上，能最大限度地提高系統(tǒng)資源的充分利用。

圖2 實(shí)時(shí)顯示頁(yè)面

圖3 故障統(tǒng)計(jì)頁(yè)面