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摘要：介绍了一种基于大数据的风电场智能运维管控系统设计方案以及该方案的软件架构、拓扑结构和涉及到的专业技术方向。首先，从软件架构上数据、平台、业务3个方面展开描述了对数据、对平台、对业务相关的实现方法及要求，然后，针对拓扑结构，从风场侧、运维中、心远程终端3个方面展开介绍，最后，简单阐述了该方案实现所需的专业技术要求。
关键词：风电场；大数据；智能运维；通信技术；传感技术；全景展示
一、风电场设备智能远程运维方案
（1）推进TnPM管理体系，让TnPM理念深入人心，严格按照TnPM要求对设备进行维护管理；（2）部署云服务和大数据系统，借助这个信息系统，共享设备的相关信息和各参与方的执行情况，可以让TnPM理念发挥得淋漓尽致；（3）安装传感器，实时采集设备的运行数据，比如，设备的温度、震动、电压、电流，风资源的风速、风向、空气密度等数据，现场采集的数据通过风电场的工业以太网传送至集控室SCA-DA，然后SCADA上传到云端，这样就实现了数据共享和实时监控；（4）建立数据中心，实现可视化数据中心的作用：（a）接收现场采集的运行数据，并对数据进行存储和分析；（b）管理设备的数据，包括设备是设计、生产、质检、运输、安装、调试等全生命周期的数据；（c）管理设备维护数据，监控设备实时状态，评估设备健康值，记录设备维护活动；（d）备件管理，记录备件的消耗数量和存储数量；（e）数据统计，统计发电量，碳减排放量，设备运行累计时间或者次数；（f）培训，根据新材料、新设备、新技术、新工艺的要求对维护人员进行培训；（g）其他辅助功能。
二、相关基础专业技术
此方案中主要涉及如下几个方面的技术：传感技术、通信技术、数据存储及数据处理技术、风电专业智能预警算法模型、专家系统算法模型、数据展示等技术。
传感技术作为获取数据的起点，在该方案中起到至关重要的作用，电压电流、风速风向、温度、塔筒震动、发电机震动数据等重要的信息都是通过相应的传感装置获得。传感设备获取的信息最终处理为数据并通过通信技术(串行通信或者以太网通信等)汇集并存入数据中心。基于数据中心的大数据，预警系统和专家系统等数据模型实现建模，最终展示到不同需求的用户眼前，从而实现风电场，智能管控系统。
三、智能运维系统拓扑结构
3.1风场侧
风场侧为N个独立的风电场，每个风电场作为独立个体有自己的站控、视频监控、状态检测、风功率预测、能量管理等系统。本节围绕智能运维管控系统的方案，对站级数据的远传做简要介绍。采集服务主要实现多媒体数据、运维数据、运行数据和状态检测数据的采集。多媒体数据主要来自视频监控系统，此类数据特点是体量大；运维数据主要来自智能运维模块，数据格式多为结构化的台账数据和文档及图片等辅助格式数据；运行数据主要来自集控系统，此类数据为比较严谨的结构化数据；状态检测数据来自各种状态检测（叶片检测、发动机检测）等系统，此类数据为原始数据处理后的结构数据，但是数据量非常大。
3.2运维中心
运维中心是智能运维管控项目的核心，提供数据接入、数据存储、各业务模块算法服务、工程师及操作员工作站、Web服务等。
运维中心应架设多服务器来满足各种业务算法运行需求，提供运行各种智能预警相关模型、专家分析模型等算法服务。并架设集控工作站来满足对所有接入风场相关设备的实时监控业务；架设智能运维服务器，结合智能运维终端实现运营维护（设备管理、检修管理等）业务的电子化、无纸化作业；架设智能预警和专家系统服务器，结合智能预警、装家系统的终端实现智能预警、专家系统业务的开展。
3.3远程终端
远程终端包括计算机、智能手机、平板电脑等设备。相关人员可以随时随地地通过远程终端，基于以太网络和运维中心提供的操作Web服务接口，在自己的权限规则内进行业务处理。
四、智能运维系统软件架构
4.1数据板块
实现智能运维数据的存储和备份，需满足如下要求：a.支持海量数据存储，支持数据的动态扩容。b.支持关系型数据的结构化存储，提供关系数据库操作接口；主要用来存储集控系统采集的每个风场、每台风机的运行数据等。c.支持半结构化的日志文件（文本或者其他格式）存储，提供日志文件操作接口。d.支持图片、视频及声音等媒体文件的存储，提供操作接口。所存储的数据包含平台数据、基础数据、集控数据、运维数据及专家数据5个部分。其中平台数据主要为智能运维系统平台自身的运行维护（权限分配、模块动态接入、界面动态布局等）提供支撑；基础数据则为智能运维系统业务开展（经纬度数据、GIS数据、行政区域数据等）提供支撑；集控数据、运维数据及专家数据统一归为业务数据，为智能运维系统业务的开展提供支撑并记录台账。
4.2平台维护业务板块
平台维护业务来实现对整个智能运维系统平台的运行和维护，提供系统运维的人机接口，主要实现如下功能：a.实现整个智能运维系统的框架模型，对平台CPU、内存及磁盘等资源进行监视和维护。b.提供运维管控系统中各个功能模块的动态加载、模块扩容及升级。c.实现权限系统，包含对平台进行维护的系统权限、对各业务模块分级操作的业务权限。d.实现跟踪功能，对智能运维平台内的所有操作，记录操作日志，包括操作人员、操作时间及所进行的操作。e.提供业务模块和数据板块之间的数据引擎，满足各类数据的存取及检索。
4.3业务板块
第1层展示主界面，通过三维GIS的方式展示所有接入的风场，提供所有风场的风机台数、运行台数、故障台数、总容量、开机容量、今日发电量、累计发电量、节能指标（煤炭节省量、粉尘减少量、二氧化碳及二氧化硫减排量）等重要汇总信息；第2层展示单个风场信息，从第1层3D导航进入特定风场，以汇总页面的方式展示该风场日发电量、累计发电量、运行台数、故障台数等汇总情况，以列表视图的方式展示风机状态、有功出力、无功出力、通讯状态等风机运行情况；第3层展示单台风机运行情况，通过第2层导航进入，通过3D全景展示技术展示单台风机轮毂、齿轮箱等重要部件的运行情况。
报表系统提供目标用户和风机厂家关注的报表、图表功能。提供发电量（日、月、年）报表；各种原因（性能、故障、维护、限电）的损失电量报表；可利用率分析报表；风功率曲线图表；风向风能玫瑰图；故障统计分析报表等。
运行维护业务功能主要针对目前风电行业常规的运行维护手段、结合网络及数据库等IT相关技术，并吸取其他行业先进的运行维护方法，提高运行维护手段的智能化程度。重点完成设备管理、资产优化等核心模块，从设备台账、设备日志、运维档案（检修记录、缺陷台账等）和设备资产监控入手，以设备全生命周期管理、业务绩效与分析为重点支撑智能运维优化，逐步与整体绩效管控相融合。
结论
对风电场设备维护管理的不足，引入了现代设备管理体系TnPM和先进的信息技术，让专业维护人员有章可循、有据可依、知彼知己，同时接受各方监督，使与设备维护管理相关的信息透明化，这样就提高了维护人员的积极性和维护方案的合理性，同时提高了发电企业的发电量和经济效益。根据部分风电场的实际运行效果来看，该方案值得推广。
参考文献
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[2]李涛，马薇，黄晓蓓.基于全寿命周期成本理论的变电设备管理[J].电网技术，2018，32（11）：50-53.