本发明涉及柴油发电机组控制技术领域，具体涉及一种柴油发电机组远程监控及专家诊断系统。
背景技术：
随着计算机及智能仪表技术的不断发展，工程实践领域的柴油发电机组控制系统已广泛应用，但这些装置只能进行实时监控，虽然使用云计算技术，可以使云端与终端设备实现自动同步，用户只需通过互联网登录即可使用，但是当这种通过互联网将服务从云端推送到终端的云服务连接失败时，会造成柴油发电机组运行状态数据的丢失，如果此时柴油发电机组运行发生故障，数据的丢失将造成对故障判断的影响。
柴油发电机组在使用过程中，由于一种或几种原因使其动力性、经济性、可靠性和安全性发生变化，逐渐或突然地破坏了正常工况，即发生了故障，由于其故障的诊断与排除具有较强的专业性和复杂性，因此通过收集和整理专家的经验知识，运用计算机技术，建立故障诊断专家系统，对于快速高效地排除故障，具有重要意义。现有的柴油发电机组监控系统，无法对柴油发电机组的运行故障做出初步判断，使得机组的快速维修存在一定困难。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，提出了一种多数据融合柴油发电机组远程监控及诊断系统，其集监测、控制、诊断于一体。可有效应对现场终端进行响应，有效解决远程监控中多机同时监控及故障预测的技术问题。
本发明所采用的技术方案是柴油发电机组远程监控及专家诊断系统，包括：数据采集单元，用于采集柴油发电机组的实时运行数据，所述的数据采集单元包括温湿度传感器、电压采集、电流采集、转速采集、油压采集、油箱油量反馈以及运行时间数据；数据库管理单元，用于接收并存储数据采集单元的数据，对数据进行管理，完成数据本地存储的同时将数据发送至云端服务器；机组控制单元，通过远程端发送指令，完成机组启停、合闸、分闸动作控制；柴油发电机组故障诊断专家系统，包括人机交互、事例检索、故障匹配、特征存储、诊断建议、数据维护，该系统以事例的形式来表达和存储，一个诊断事例是对一类故障征兆及相关的诊断过程的描述；诊断建议单元，依据柴油发电机组故障诊断专家系统输出的状态监测及诊断结果，安排对被监控柴油发电机组进行检修。
进一步的，所述的事例的结构包括：编号、注释、故障特征、故障结论、维修建议、归属事例库，所述的编号用于表达不同故障，或用来检索对比事例；所述的注释包括故障时间、被监控对象、和故障特性说明；所述的故障特征是征兆集合，包括传感器传递的参数；所述的故障结论是结论为一的结论集，包括诊断结论；所述的维修建议包含出现故障后的详细的维修方案；所述的归属事例库用于说明故障属于何种事例库。
进一步地，所述的柴油发电机组故障诊断专家系统事例的检索与匹配采用最相邻策略和知识引导策略。
进一步地，所述的柴油发电机组故障诊断专家系统采用nilabview软件编制人机交换画面，包括登录、数据显示，参数设计及启停控制、数据查询、报警显示和报表生成。
本发明的有益效果是：通过采集电压、电流、温度等信息并对比各种数据，可以方便直观的检测柴油发电机组的工作状态，及时防止柴油发电机组部件故障影响供电质量，故障诊断专家系统可为柴油发电机组故障分析提供建议，从而实现状态维修。数据的本地和云端存储双存储功能，为机组的故障诊断提供了可靠数据。
附图说明
图1为本发明柴油发电机组远程监控方案框图。
图2为本发明柴油发电机组专家诊断系统框图。
具体实施方式
现结合附图1和2对发明做进一步的说明，本发明提供了一种新型柴油发电机组远程监控系统。该方法包括用于采集柴油发电机组工作过程状态数据的数据采集端，用于实现数据传送、储存以及处理的数据管理单元，用于查看柴油发电机组工作状态的监控端，以及用于分析柴油发电机组供电质量和品质的分析诊断报告单元。本发明可以用来进行柴油发电机组远程监控、数据存储记录，同时柴油发电机组故障诊断专家系统，为故障的判断提供意见，实现了柴油发电机组运行维护，提高了柴油发电机组的运行安全水平，并最大限度地降低了运维成本，有效提升了柴油发电机组的无人值守和智能化运行维护水平。
本发明的一种多数据融合柴油发电机组远程监控及诊断系统，包括：数据采集单元，数据采集模块包括有温湿度传感器、电压采集、电流采集、转速采集、油压采集、油箱油量反馈以及运行时间数据。用于采集柴油发电机组的实时运行数据。
数据库管理单元，用于接收并存储数据采集单元的数据，实现对数据的管理，完成数据本地存储的同时将数据发送至云端服务器，用户可通过互联网实时查看柴油发电机组工作控制状态。
机组控制单元，可以通过远程端发送指令，完成机组启停、合闸、分闸等动作控制；
柴油发电机组故障诊断专家系统由人机交互、事例检索、故障匹配、特征存储、诊断建议、数据维护等模块构成。系统以事例的形式来表达和存储，一个诊断事例是对一类故障征兆及相关的诊断过程的描述，当一个故障出现时，通过人机接口输入问题描述，系统搜索事例库，检索相同或相似的事例，如果完全匹配，则直接产生一个诊断解，如果检索结果与输入问题不匹配，则对检索到的事例适配调整，得到问题的解，求解完毕后，可根据问题典型程度，将这一事例作为新事例存入库中，以备将来之用。在基于事例推理的知识检索系统中，表达结构、存储方式以及匹配方式是推理效率、准确度的关键因素。
针对柴油发电机组故障诊断系统特点，事例的结构主要包含以下内容：编号、注释、故障特征、故障结论、维修建议、归属事例库。其中，编号用于表达不同故障，也可用来检索对比事例；注释包括故障时间、被监控对象、和故障特性说明；故障特征是征兆集合，主要包括各种传感器传递的参数；故障结论是结论为一的结论集，包括各种诊断结论；维修建议包含出现故障后的详细的维修方案；归属事例库用于说明故障属于何种事例库。
最相邻策略根据事例各组成部分的权值，求其权和，然后根据权和的大小组织检索，知识引导策略根据已有知识确定事例库中哪些特征在检索中是重要的，并根据特征来检索匹配事例，本故障诊断系统事例的检索与匹配采用最相邻策略和知识引导策略相结合的方式
诊断建议单元，依据柴油发电机组故障诊断专家系统输出的状态监测及诊断结果，合理安排对被监控柴油发电机组进行检修。
如图1所示，根据本发明实施一个柴油发电机组远程监控方案，包括：1、本地控制模块采集柴油发电机组的运行状态参数，运行状态包括转速、输出电压、输出电流、频率、油压、水温、噪音等，本地模块为柴油发电机组的本地控制系统，可以连接机组传感器，本地设有按钮、指示灯可对柴油发电机组进行本地控制、参数设置并将监测数据传输至数据管理单元。
2、数据管理单元通过移动网络将状态数据传输至云端服务器，实现数据的本地及云端存储；
3、远程终端通过移动网络访问云端服务器，查询状态数据；
4、根据远程终端获得的数据，可通过专家系统的人机接口，实现柴油发电机组运行状态的分析和故障预测。
5、远程终端可通过云端服务器将指令经解析后传输至本地，完成机组启停等操作控制。
6、本地数据管理模块预留通讯接口，可以实现数据的本地分析，避免当远程通讯故障时数据丢失的问题。
7、专家系统，用于分析比较柴油发电机组状态数据，为柴油发电机组维修提供建议。步骤2中的数据管理单元的数据转移功能可通过ltedtu，能够与柴油发电机组控制系统进行通信，采集系统关键数据发送到gprs网络。对应的，本地通讯模块支持dtu通讯协议，这里gprs通讯模块支持短消息双通道数据传输，支持与多中心进行数据通信，可采集串口仪表、采集卡、plc等，支持远程参数设置、程序升级，采用上位机召测的数据上报方式，可扩展支持定时上报、数据变化上报等上报方式
gprs模块通过串口与数据采集模块相连进行数据传送，gprs模块相当于数据采集模块的串口，gprs的数据相当于数据采集模块的数据，因此对远程的采集就对应了数据采集模块串口数据的采集，串口采用中断调用，串行口中断服务程序完成数据发送和接受功能，可接收上位机发送给监测端的各种命令，也可将监控端的数据传送给上位机。
gprs系统可提供广域无限的无线ip连接，在移动公司的gprs业务平台上构建集成gis/gms的远程监控系统，实现数据的无线传输，由于gprs通信是基于ip地址的数据分组通信网络，监控计算机主机配置固定的ip地址，各个数据采集点采用gprs模块和该主机进行通信，通信系统组成如下：
1)监控中心：采用apn方式与gprs网络连接，由于apn专线可提供较高的带宽，当设备监控点增加时，监控中心不用扩容也可满足需求。
2)柴油发电机组现场监控点通过数据采集模块自动采集机组运行信息，经处理后，通过通过gprsdtu无线数据发送终端传送，数据经gsm网络传输后，在无线基站通过空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成模拟信号输出后，进入监控中心。
3)gprs移动数据传输网路：现场监控点采集的数据经gprs无线数据网络进行传输，最终传送到监控中心服务器，监控中心接到的数据，对数据进行处理并将数据存储到数据库中，监控人员可通过局域网或internet对数据通过系统软件进行还原显示。
gprs系统工作流程：
1)gprsmodem通电后，主动根据sim卡的账号通过gprs网络与网管中心信息管理服务器连接，此过程为自动完成，无需人工设置。
2)在信息管理服务器建立认证模块，根据gprsmodem发送信息时携带的账号密码，判明其合法身份及认证权限后使其接受适当信息。
3)在信息管理服务器上建立数据库，存储每个终端和与之相连gprsmodem相关信息，并对收到的数据进行存储整理，产生相应的报表和指示。
4)通过分析决策软件模块，判断要监控对象的工作状态，并对该情况作出相应指令。
5)将相关信息发送给维护人员，进行人工管理。
其中云端服务器为scada服务器，scada系统分两个层面，即客户/服务器结构，服务器与硬件设备通信，进行数据处理和运算，客户可用于人机交互，并可实现对现场的启停，分闸合闸控制，硬件设备采用一对多的采用以太网的方式连接。scada服务器通信分为内部通信，io设备通信和与外界通信三部分，其中内部通信配置为订阅式，与外界的通信为了效率，服务器上的实时数据和历史数据。
远程终端为能够连接到internet网络的终端，可通过浏览器访问scada云端服务器，检测状态发出指令，云端服务器具备数据采集和监控功能，数据采集功能是指服务器根据dtu上传的通讯协议，接受http请求，解析dtu上传的数据，并对数据进行存储和显示。监控功能具备分级管理功能，不同级别对应不同权限，不同级别操作者可发送不同的命令。
步骤3包括
(一)监控中心软件实现：编程平台，中心软件的设计采用labview图形化开发平台，它支持多核处理器可实现多线程(数据采集、数据分析)并行操作，提高运行效率。labview可以利用winsock实现socke套接字与internet通信。labview库提供了casyncsocket这样一个套接字库，用它实现socket编程稳定可靠。服务器接收软件设计：采用nilabview编程软件编写监控中心数据接收软件。该软件主要功能是实现接受和发送udp或tcp协议的ip数据包，以实现gprs终端的ip协议通信。由于本系统可对多个参数进行监控，每个线程独立接受、处理数据。监控中心可通过gprs，宽带，isdn,adsl上网。
(二)监控中心web页面设计
采用nilabview软件编制人机交换画面。包括登录、数据显示，参数设计及启停控制、数据查询、报警显示和报表生成等。
步骤7流程如图2所示，包括
(一)故障诊断专家系统各模块的建立：
故障诊断模块：故障诊断是专家系统重要组成部分，构建专家系统的时候，以简便性、可操作性为目标，以人机对话的方式搜索用户掌握的故障线索，模仿维修专家的诊断思路进行推理，找出故障部件及原因。故障诊断知识库的建立采用融合实例与规则的推理方法，把知识库分成实例库和规则库两部分，实例库将曾经发生的故障或案例录入，规则表达一定的前提推出确定的结论知识，是规律性的结论，规则的一般形式是ifxtheny，其中x为前提，y为结论。
(二)知识库的管理：
1.知识的检验管理：对知识库中的知识进行语法检查，对知识库中的不合法知识进行检验，多异性检验，冗余检验。
2.知识的存入、修改和删除，将专家认可的知识输入知识库中或将一些知识差很大的规则修改和删除
3.知识库检索功能，整个系统的工作环境是一个相互连接的网状结构，与知识库模块相应的工作界面采用了交互式的关联调用方式，各工作界面对应的知识库可互相调用。数据库的检索采用了视图检索的方式，通过工作界面获取检索条件，以参数形式传递给视图，利用视图进行检索，再由视图生成检索结果的临时数据表，将临时数据表映射到检索界面中，实现检索结果的显示。
(三)推理机制：
推理机制是专家系统的关键，问题提交有两种方式
1.人机交互，由维护人员提供柴油发电机组信息，提交给系统处理。
2.数据驱动模式，系统不断检测柴油发电机组运行数据库中的数据，与正常数据比较，一旦发现异常，启动推理机，根据当前数据进行诊断推理。匹配成功时，根据规则对生成初步维修方案进行修改以适应案例，匹配不成功时，启动搜索算法，应用知识库中的知识生成初步故障处理方案，提供给专业维修人员，生成维修方案。
本发明集监测控制诊断于一体，可有效应对分布范围广的终端设备进行响应，有效解决远程监控中无法诊断的技术问题，具备一定优势。
1.柴油发电机组远程监控及专家诊断系统，其特征在于：包括：数据采集单元，用于采集柴油发电机组的实时运行数据，所述的数据采集单元包括温湿度传感器、电压采集、电流采集、转速采集、油压采集、油箱油量反馈以及运行时间数据；数据库管理单元，用于接收并存储数据采集单元的数据，对数据进行管理，完成数据本地存储的同时将数据发送至云端服务器；机组控制单元，通过远程端发送指令，完成机组启停、合闸、分闸动作控制；柴油发电机组故障诊断专家系统，包括人机交互、事例检索、故障匹配、特征存储、诊断建议、数据维护，该系统以事例的形式来表达和存储，一个诊断事例是对一类故障征兆及相关的诊断过程的描述；诊断建议单元，依据柴油发电机组故障诊断专家系统输出的状态监测及诊断结果，安排对被监控柴油发电机组进行检修。
2.根据权利要求1所述的柴油发电机组远程监控及专家诊断系统，其特征在于：所述的事例的结构包括：编号、注释、故障特征、故障结论、维修建议、归属事例库，所述的编号用于表达不同故障，或用来检索对比事例；所述的注释包括故障时间、被监控对象、和故障特性说明；所述的故障特征是征兆集合，包括传感器传递的参数；所述的故障结论是结论为一的结论集，包括诊断结论；所述的维修建议包含出现故障后的详细的维修方案；所述的归属事例库用于说明故障属于何种事例库。
3.根据权利要求1所述的柴油发电机组远程监控及专家诊断系统，其特征在于：所述的柴油发电机组故障诊断专家系统事例的检索与匹配采用最相邻策略和知识引导策略。
4.根据权利要求1所述的柴油发电机组远程监控及专家诊断系统，其特征在于：所述的柴油发电机组故障诊断专家系统采用nilabview软件编制人机交换画面，包括登录、数据显示，参数设计及启停控制、数据查询、报警显示和报表生成。
技术总结