一种风机故障检修方法及系统

技术领域

本发明涉及风机检修领域，尤其是涉及一种风机故障检修方法及系统。

背景技术

风力发电技术的不断发展，风电机组的装机容量和并网发电量不断提升，为保证风电机组正常、安全的运行，及时和准确的对风电机组进行故障检修，以提高风机的利用率，从而确保风电机组性能稳定，具有重要意义。

经过检索，中国发明专利申请CN115828173A，公开了一种基于故障知识与因果推理的风机故障诊断方法及系统，具体公开了：基于故障模式及影响分析和故障树分析，获取多维度的风电机组故障知识；基于本体将风电机组故障知识进行结构化表达，构建风电机组故障诊断与维护本体知识库；确定待诊断的目标故障模式，根据本体知识库中的属性信息构建针对目标故障模式的故障因果图模型；根据故障因果图模型进行推理，获得目标故障模式的故障原因排查及维护措施序列。该方法提高了风电机组故障诊断的准确性和便利性，提高了风电机组故障诊断的效率，实现了故障原因的自动化诊断推理。

然而，上述方法仅仅为故障诊断，并未涉及故障诊断后的检修，存在以下缺陷：1)故障发生后，去风场前，检修人员难以针对当前故障点提前准备必要工具、备件等；2)现场有经验的工程师，对多个可能的故障点区分不出检查重点。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种风机故障检修方法及系统，可实现精准故障检修结果推荐，便于检修人员提前进行物料备件准备，提高了检修效率和成功率。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的第一方面，提供了一种风机故障检修方法，该方法包括：

获取风机相关数据并进行预处理；

依据预处理后的风机相关数据的关联关系设计图谱模式，构建知识图谱；

现场风机发生故障后，获取故障码及风机机位号，并根据构建的知识图谱获取包含有检修工艺和所用物料信息的检修推荐结果；以及

返回检修推荐结果给检修人员。

优选地，所述预处理包括数据清洗和数据结构化操作。

优选地，所述风机相关数据包括风机基本数据、物料数据、历史工单数据以及工艺数据；

所述风机基本数据包括风机机位号和故障码控制版本号；所述物料数据包括所有物料的物料号和对应的描述信息；所述历史工单数据包括工单号、工单日期、故障码、风机机位号和工单所用物料；所述工艺数据包括工艺文档和/或结构化工艺；所述工单所用物料包括历史工单中发放和返回的物料。

优选地，所述依据预处理后的风机相关数据的关联关系设计图谱模式，构建知识图谱，具体为：

将风机机位号、工单号、故障码、物料、工艺文档、结构化工艺等作为实体，根据风机相关数据的关联关系作为边，构建知识图谱；

所述风机相关数据的关联关系包括工单数据中工单号与工单所用物料的关系，工单号与故障码的关系，工单号与风机机位号的关系，工艺文档与物料的关系；其中，风机故障类型由故障码和故障码控制版本号确定，所述故障码控制版本号由风机机位确定。

优选地，所述现场风机发生故障后，获取对应的故障码及风机机位号，并根据构建的知识图谱获取包含有检修工艺和所用物料信息的检修推荐结果，具体为：

若故障码直接关联有工艺文档和/或结构化工艺，且故障码关联的历史工单包含有物料，则检修推荐结果为对应的工艺文档和/或结构化工艺，以及对应的物料信息；

若故障码直接关联有工艺文档和/或结构化工艺，但故障码关联的历史工单不包含物料，则检修推荐结果为对应的工艺文档和/或结构化工艺；

若故障码没有直接关联工艺文档和/或结构化工艺，且故障码关联的历史工单包含物料，且所述故障码关联的物料关联有工艺文档和/或结构化工艺，则检修推荐结果为对应的工艺文档和/或结构化工艺，以及对应的物料信息；

若故障码没有直接关联工艺文档和/或结构化工艺，且故障码关联的历史工单包含物料，且所述故障码关联的物料没有关联工艺文档和/或结构化工艺，则检修推荐结果为对应的物料信息。

优选地，所述检修推荐结果输出的物料信息包括物料号以及物料号对应的评分值；所述评分值采用推荐算法依据历史工单数据中物料更换次数计算求得。

根据本发明的第二方面，提供了一种风机故障检修推荐系统，所述系统包括：

数据处理模块，用于获取风机相关数据并进行预处理；

知识图谱构建模块，用于依据预处理后的风机相关数据构建知识图谱；

检修推荐模块，用于现场风机发生故障后，获取故障码及风机机位号，并根据构建的知识图谱获取包含有检修工艺和所用物料信息的检修推荐结果；以及

应用模块，用于将推荐结果返回给检修人员。

优选地，所述数据处理模块中的风机相关数据包括风机基本数据、物料数据、历史工单数据以及工艺数据；

所述风机基本数据包括风机机位号和故障码控制版本号；所述物料数据包括所有物料的物料号和对应的描述信息；所述历史工单数据包括工单号、工单日期、故障码、风机机位号和工单所用物料；所述工艺数据包括工艺文档和/或结构化工艺；所述工单所用物料包括历史工单中发放和返回的物料。

优选地，所述检修推荐模块具体包括：

第一检修推荐输出子模块，若故障码直接关联有工艺文档和/或结构化工艺，且故障码关联的历史工单包含有物料，则检修推荐结果为对应的工艺文档和/或结构化工艺，以及对应的物料信息；

第二检修推荐输出子模块，若故障码直接关联有工艺文档和/或结构化工艺，但故障码关联的历史工单不包含物料，则检修推荐结果为对应的工艺文档和/或结构化工艺；

第三检修推荐输出子模块，若故障码没有直接关联工艺文档和/或结构化工艺，且故障码关联的历史工单包含物料，且所述故障码关联的物料关联有工艺文档和/或结构化工艺，则检修推荐结果为对应的工艺文档和/或结构化工艺，以及对应的物料信息；

第四检修推荐输出子模块，若故障码没有直接关联工艺文档和/或结构化工艺，且故障码关联的历史工单包含物料，且所述故障码关联的物料没有关联工艺文档和/或结构化工艺，则检修推荐结果为对应的物料信息。

优选地，所述系统还包括：

监控模块，用于定时监控检修推荐模块是否正常运行；以及

反馈模块，用于判断用户反馈推荐结果是否正确并进行反馈。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)相较于传统风机故障检修仅依赖一成不变的专家经验，本发明基于知识图谱的推荐物料和工艺，随不断存储历史数据的变化而动态变化，检修推荐结果越来越精准。

2)本发明检修人员可依据推荐结果提前准备物料备件，有效提升了一次检修成功率，对于偏远风场尤其海上风场风机维修；且检修人员可以直接获取工艺文档/结构化工艺作进行作业指导，也进一步提升了检修效率和成功率。

3)本发明推荐输出带有评分值的物料，可以为检修人员检修过程中故障点查找优先级提供指导，提高了检修效率和检修成功率。

4)相较于常规检修方法依赖工程师经验，本发明可直接指导新手工程师工作，人员培训成本低。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为检修推荐过程具体流程图；

图3为实施例中的评分值曲线示意图；

图4为本发明的系统框图；

附图标记：10-数据处理模块；20-知识图谱构建模块；30-检修推荐模块；40-应用模块；50-监控模块；60-反馈模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

首先给出本发明的方法实施例。如图1所示，本实施例给出了一种风机故障检修方法，该方法包括：

S1、获取风机相关数据并进行数据清洗、数据结构化操作等预处理；

风机相关数据包括：

1)风机基本数据：风机机位号、故障码控制版本号等；需要说明的是，相同的故障码在不同的控制版本号中可能代表不同的含义，所以包含了控制版本号的故障码，才能确定真实故障，而控制版本号是由风机机位确定的。

2)物料数据：所有物料的物料号和对应的描述信息等。

3)历史工单数据：工单号、工单日期、故障码、风机机位号和工单所用物料(历史工单中发放和返回的物料)。

4)工艺数据：工艺文档和/或结构化工艺。其中，工艺文档可为word/pdf形式的文档，而结构化工艺为从工艺文档中提取出的步骤形式，这是本领域惯用的技术方案。

S2、依据预处理后的风机相关数据的关联关系设计图谱模式，构建知识图谱；

将风机机位号、工单号、故障码、物料、工艺文档、结构化工艺等作为实体，根据风机相关数据的关联关系作为边，构建知识图谱；

所述风机相关数据的关联关系包括工单数据中工单号与工单所用物料的关系，工单号与故障码的关系，工单号与风机机位号的关系，工艺文档与物料的关系；其中，风机故障类型由故障码和故障码控制版本号确定，所述故障码控制版本号由风机机位确定。

S3、现场风机发生故障后，获取故障码及风机机位号，并根据构建的知识图谱获取包含有检修工艺和所用物料信息的检修推荐结果，如图3所示；

若故障码直接关联有工艺文档和/或结构化工艺，且故障码关联的历史工单包含有物料，则检修推荐结果为对应的工艺文档和/或结构化工艺，以及对应的物料信息；

若故障码直接关联有工艺文档和/或结构化工艺，但故障码关联的历史工单不包含物料，则检修推荐结果为对应的工艺文档和/或结构化工艺；

若故障码没有直接关联工艺文档和/或结构化工艺，且故障码关联的历史工单包含物料，且所述故障码关联的物料关联有工艺文档和/或结构化工艺，则检修推荐结果为对应的工艺文档和/或结构化工艺，以及对应的物料信息；

若故障码没有直接关联工艺文档和/或结构化工艺，且故障码关联的历史工单包含物料，且所述故障码关联的物料没有关联工艺文档和/或结构化工艺，则检修推荐结果为对应的物料信息。

此外，本实施例还给出了在没有故障码情况下的检修推荐方案：通过输入的故障部件描述信息、失效描述信息等，通过语义检索匹配对应的工艺文档和/或结构化工艺。

S4、返回检修推荐结果给检修人员，检修人员准备与推荐物料对应的备件物料，进行风机检修。

作为另一优选的实施例，检修推荐结果输出的物料信息包括物料号以及物料号对应的评分值。

本实施例中的评分值采用推荐算法求得，例如概率算法、协同过滤算法等任一项推荐算法。

此处，以任一种推荐算法进行详细说明，评分值的数学表达式为：

评分值＝概率*系数

其中，概率为历史工单数据中该故障码下的物料更换次数与历史工单数据中物料更换总次数的比值；系数Para计算表达式为：

式中，Para为推荐值，x为历史工单数据中物料更换次数，c为设定的常系数(范围建议为0.1～0.5)，图3为c＝0.1情况下的系数Para曲线示意图。

如图4所示，给出本发明的系统实施例，一种风机故障检修推荐系统，该系统包括：

数据处理模块10，用于获取风机相关数据并进行预处理；

知识图谱构建模块20，用于依据预处理后的风机相关数据的关联关系设计图谱模式，构建知识图谱；

检修推荐模块30，用于现场风机发生故障后，获取故障码及风机机位号，并根据构建的知识图谱获取包含有检修工艺和所用物料信息的检修推荐结果，具体包括：

第一检修推荐输出子模块，若故障码直接关联有工艺文档和/或结构化工艺，且故障码关联的历史工单包含有物料，则检修推荐结果为对应的工艺文档和/或结构化工艺，以及对应的物料信息；

第二检修推荐输出子模块，若故障码直接关联有工艺文档和/或结构化工艺，但故障码关联的历史工单不包含物料，则检修推荐结果为对应的工艺文档和/或结构化工艺；

第三检修推荐输出子模块，若故障码没有直接关联工艺文档和/或结构化工艺，且故障码关联的历史工单包含物料，且所述故障码关联的物料关联有工艺文档和/或结构化工艺，则检修推荐结果为对应的工艺文档和/或结构化工艺，以及对应的物料信息；以及

第四检修推荐输出子模块，若故障码没有直接关联工艺文档和/或结构化工艺，且故障码关联的历史工单包含物料，且所述故障码关联的物料没有关联工艺文档和/或结构化工艺，则检修推荐结果为对应的物料信息；

应用模块40，用于将推荐结果返回给现场用户。

作为另一优选的实施例，系统还包括：

监控模块50，用于通过给检修推荐模块30定时发送固定请求，根据返回结果与既定回答是否一致，以监控检修推荐模块30是否运行正常；以及

反馈模块60，用于现场使用人员根据检修推荐结果与实际情况，人工反馈结果是否正确，返回给应用模块40，供后续优化。

系统最佳使用过程：风机报出故障码，现场检修人员将风机机位号和故障码发送至系统，系统反馈检修的工艺文档和/或结构化工艺，以及可能需要更换维修的物料号，物料按评分值从高到低排列；现场检修人员根据推荐结果，准备物料备件；到风机现场依次排查失效点，确认失效原因，更换失效设备，完成检修。

给出一种检修推荐结果的示例，结果包括工艺文档，物料号以及物料号对应的推荐值：

输入：风机机位号CN-01-01/B-001和故障码SC01_01_001；

输出：工艺文档0001、工艺文档002；物料号300000评分0.9物料号3000001评分0.8物料号3000002评分0.5。

本发明设计的风机故障检修方法和系统，可适用以下场景：

(1)对于某一故障，传统方案得出的结论为需要更换偏航电机，而从历史工单中，发现仅需更换偏航电机摩擦片即可，而上述经验知识存储在构建的知识图谱中，因此本发明可为无经验的员工推荐检修方案。

(2)对于某一故障，故障原因初步判断存在三四种，但是检查顺序会大大影响作业时间，本发明可以参照评价值从高到低进行推荐，从而优化检查顺序，提高故障检修的效率和成功率。

(3)对于海上风机故障，单次往返所需成本极高，如果不能一次性准备足物料备件，需多次往返会造成高额成本，本发明可以帮助备足物料备件。

(4)对于偏远地区的现场故障，本发明可直接获取工艺文档。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。