-項目背景 -

由于風電機組安裝在高山、荒野、海灘、海島等風口處，受無規(guī)律的變向變負荷的風力作用以及強陣風的沖擊，常年經(jīng)受酷暑嚴寒和極端溫差的影響，使得風電機組故障頻發(fā)。在如此惡劣的環(huán)境下，給人工巡檢也造成了極大的不便以及安全隱患。據(jù)資料顯示，20 年間歐美風電行業(yè)中機組容量為 1MW 的風力發(fā)電機組，其總投資的 65%～90%都消耗在運行、維護上，非計劃停機又用去了其中的 75%。而中國的風電設備的維護損耗更是驚人，甚至有一大批的風力發(fā)電機的正常累計工作時間都不超過 l000 小時。齒輪箱、發(fā)電機、葉片引起的故障是風電機組故障的主要原因，其中齒輪箱的故障發(fā)生率在逐年增高，故障百分比已超過 60%，是機組中故障發(fā)生率最高的部件。

風電企業(yè)通過增加風機狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的技術，能夠：

1. 有效地發(fā)現(xiàn)事故隱患并實現(xiàn)快速準確的系統(tǒng)維護,保障機組安全運行，降低風機至少 80%以上的故障率，使企業(yè)避免非計劃停機和安全事故。

2. 充分利用零件的潛力，避免過度維修、減少能源損耗。以常見的 1.5MW風機為例，齒輪箱用潤滑油約為 300kg，由于檢修麻煩，往往 2000h 以上才檢修一次，為了避免風機損壞一般潤滑油未完全利用就被更換掉，每臺風機潤滑油利用率至少能夠提高10%。

- 項目方案 -

RS485轉4G產(chǎn)品是一款設備運行狀態(tài)的在線監(jiān)測系統(tǒng)，此系統(tǒng)可集成振動和溫度傳感器(可拓展32路)，采用有線供電，無線傳輸，通過對采集數(shù)據(jù)的整合、分析、建模，進行設備狀態(tài)的在線監(jiān)測、故障診斷和預測性維護，內置4G模塊，可將頻譜數(shù)據(jù)和振動狀態(tài)值實時發(fā)送到云端。

1.方案框架

本系統(tǒng)架構主要包括有線RS485傳感器、物聯(lián)卡、RS485轉4G模塊、人機界面等。利用智能有線RS485溫振復合傳感器進行振動信號和溫度信號數(shù)據(jù)的采集，通過物聯(lián)卡與基站4G協(xié)議傳輸，把設備的振動特征值，溫度等參數(shù)通過4G網(wǎng)傳輸送到云端服務器,最終數(shù)據(jù)都會收集在監(jiān)測系統(tǒng)平臺，進行數(shù)據(jù)融合及管理。

2、設備硬件選擇

（1）智能RS485有線傳感器

Geniitek-VBL11是一款按照RS485標準ModBus-RTU協(xié)議數(shù)字信號輸出、具有端計算功能和數(shù)字化輸出的3軸智能振動溫度傾角復合數(shù)采終端。

●7*24小時無人值守；

●同一總線上最多可支持32個節(jié)點；

●通訊距離最遠1Km；

●支持串口OTA固件升級；

●支持閾值設定、報警提示；

●安裝方便，磁吸、螺栓、膠粘安裝；

●防護等級：IP67；

（2）RS485轉4G模塊

RS485轉4G模塊是公司自主研發(fā)和生產(chǎn)通訊模塊，支持移動，聯(lián)通，電信高速接入。軟件功能完善，覆蓋絕大都數(shù)常規(guī)應用場景，用戶只需通過簡單的設置，即可實現(xiàn)串口到網(wǎng)絡的雙向數(shù)據(jù)透明傳輸，并且支持自定義注冊包，心跳包功能，支持2路Socket連接，并支持透傳云接入。采用嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)的產(chǎn)品，具有高度的穩(wěn)定性。在4G網(wǎng)路下具有速率快，延時低的特點，適合應用在一些傳輸大數(shù)據(jù)量，交互頻繁的場景（例如一些要求響應速度的工業(yè)數(shù)據(jù)采集，控制領域）。

●5模13頻：移動，聯(lián)通，電信4G高速接入；

●支持2個網(wǎng)絡連接同時在線；

●支持TCP和UDP;

●工作模式：網(wǎng)絡透傳模式；

3、應用場景

此方案已在空壓機，電機，振動篩，壓縮機，水泵，變電站內主變，開關柜，風機等主設備和輔助設備上批量安裝和使用。

- 監(jiān)測系統(tǒng)功能 -

設備廠內智能化故障診斷系統(tǒng)包括設備報警系統(tǒng)，數(shù)據(jù)管理等模塊，其中主要對設備檢測數(shù)據(jù)進行基于振動和溫度的多維度、多角度數(shù)據(jù)分析和故障診斷，包括報警管理、振動和溫度趨勢、基于波形數(shù)據(jù)的時頻分析、頻域分析等。服務器端接收并解析數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對皮帶機設備各個參數(shù)進行監(jiān)測，并顯示設備的運行狀態(tài)，如有異常發(fā)生，系統(tǒng)會自動報警，同時具有微信公眾號推送功能。該軟件分為設備管理、數(shù)據(jù)分析、報警管理、數(shù)據(jù)報表。

1.數(shù)據(jù)展示功能：可以查看當前所有監(jiān)測設備及傳感器的位置及運行情況，顯示月數(shù)據(jù)量及月報警記錄的統(tǒng)計，滾動顯示傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2.數(shù)據(jù)分析功能：設備運行趨勢圖、頻率-包絡趨勢、波形圖、頻譜圖、倒譜、包絡解調，多時域波形，多時域頻譜，通道溫度，多參量分析等分析方法，并能夠利用分析工具進行故障分析與診斷，需提供電池電量監(jiān)測。

3.用戶權限管理：具有完善人員角色及權限管理功能，實現(xiàn)不同用戶不同權限管理功能。

4.完善的自檢功能：能對硬件系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信狀態(tài)、串口通信狀態(tài)、傳感網(wǎng)絡狀態(tài)及內部硬件信息等進行檢查，支持電池電壓和電流趨勢瀏覽，若存在異常，則給出提示信息。

5.完善的報警功能：可查看總體設備運行情況，包括設備的報警狀況、傳感器的報警狀況，以及每個設備的情況，可查看設備的運行狀態(tài)詳情。進入設備詳情頁，可查看采集數(shù)據(jù)量、報警量、最近三天的報警情況統(tǒng)計，以及傳感器當前狀態(tài)等。報警管理功能記錄了報警位置，當某臺設備出現(xiàn)故障需要檢修時，負責人可以快速確認位置，第一時間到達現(xiàn)場，利用警報和運行狀態(tài)的變化趨勢，盡早診斷分析出具體故障部位和故障原因，繼而提出維修方案。

6.傳感器歷史趨勢查看：可查看最新的特征值數(shù)據(jù)以及歷史記錄折線圖，支持下載數(shù)據(jù)。可查詢傳感器歷史振動和溫度的數(shù)據(jù)信息并支持下載數(shù)據(jù)。

7.傳感器“波形記錄”：可查看已采集的波形，選擇要查看的波形，即可加載相應的折線圖，振動分析功能可以把數(shù)據(jù)以時域波形、加速度均方根趨勢、頻域波形方式記錄。

8.狀態(tài)監(jiān)測周評估報告：平臺可根據(jù)檢測數(shù)據(jù)，提供狀態(tài)監(jiān)測周評估報告，報告中需包含設備健康狀態(tài)、設備報警記錄和專家指導建議。