发电机组远程故障诊断和健康监测系统及数据捕获方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发电机组远程在线健康监测和故障诊断的数据采集技术和云服务诊断技术领域，具体的说，涉及到一种实现发电机组的远程数据采集、捕获机组在故障发生瞬间的数据、监测和控制控发电机组周边电控部件以及将数据连接到互联网的系统及数据捕获方法。
【背景技术】
[0002]内燃机发电机组在通讯工程、消防和工业应用领域中被广泛的作为重要备用电源。在机组运行的过程中总会出现各种故障，如何提前发现各种潜在问题以防需要使用时才发现存在故障，以及当运行中发生故障时如何再现故障场景，以便能快速分析故障原因并解决之是当前的难题。具体的说，因现有的发电机组控制器所使用的故障记录方法是:在故障发生时仅记录某个被触发的保护阀值名和故障发生的时间。它不能为维修人员提供故障发生瞬间的其它数据，比如:故障发生时发电机组处于哪个工作流程、相关的其它参数是否也存在异常、开关量输入接口处于什么状态、输出接口处于什么状态、调速驱动是否正常、励磁电压是否正常、机油油量是否合适......，它们之间有着千丝万缕的因果逻辑关系，如果没有这些信息或数据，会导致故障诊断上的难度，维修人员必须到现场反复启动机组测量分析，重现故障场景，才能诊断出具体故障原因。而现实中很多的故障，可以通过远程指导，用户自己快速解决，比如:简单的调节，部件的更换等。这样可以节省大量的人力和差旅费，提高厂商的售后服务水平。
[0003]现有的发电机组控制器无法监测机组的性能，导致机组存在带病工作，最后导致严重故障的现象。比如:机组在负载变化时转速或电压响应慢，频率或电压波动大，导致负载受到严重冲击，甚至影响安全生产。而云服务器虽然可以接收采集到的机组数据并做性能分析计算，但在现有的网络速度下，特别是在2G、3G网络下仍无法实现一台服务器同时为上百台发电机组做实时数据记录、故障诊断、性能分析、潜在故障的发现等工作，因为任何的网络不稳定性，都会影响到实时数据的传输，最终造成数据不完整，无法正常分析的问题。
[0004]另外，作为直接连接到发电机组的远程数据采集和控制装置，连入互联网时存在安全性问题，比如:黑客通过改写程序代码进行攻击等。此外，现有的发电机组控制器或监控系统不能提前发现潜在故障，没有健康监测的能力，这些都是长久以来存在而又没能被很好解决的问题。
[0005]有鉴于此，在不改变发电机组控制器的情况下，通过本发明产品弥补现有发电机组控制器的不足，并连接到互联网端的服务器上，再经过服务器的监测和分析诊断程序，以实现人们一直在寻求的理想解决方案。
【发明内容】
[0006]针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种能在故障发生瞬间全面采集发电机组数据的发电机组远程故障诊断和健康监测系统及数据捕获方法，本发明可以捕获为在线分析机组性能所需数据和故障发生瞬间数据且传输数据到互联网以及对发电机组周边电控装置进行辅助监控，本发明实现了对发电机组数据的采集和数据的监测，实现了故障诊断、潜在故障的诊断、性能分析的功能，以及与用户交互的功能。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种发电机组远程故障诊断和健康监测系统，其包括与发电机组控制器和周边电控设备相连接的发电机组数据采集器模块，以及与网络客户端相连接的云服务器模块，所述发电机组数据采集器模块和云服务器模块之间通过以太网或WIFI或GPRS网络或3G网络或4G网络通讯方式相连接以传输数据。
[0008]本发明的进一步改进为，所述云服务器模块包括数据计算分析模块、WEB监控服务器模块、微信数据接口模块、APP应用数据接口模块、短信数据接口模块;其中数据计算分析模块将来自发电机组数据采集器模块的数据进行实时数据的记录，用潜在故障诊断专家经验系统规则对历史数据进行分析，得到发电机组的潜在故障警报信息，用故障诊断专家经验规则对故障发生瞬间的特定数据进行分析，诊断出故障原因，还对特定的历史数据进行计算得出发电机组的性能信息;所述WEB监控服务器模块用于连接用户PC终端和数据计算分析模块进行数据交互和管理;所述微信数据接口模块、APP应用数据接口模块、短信数据接口模块都是用于连接用户的移动终端和数据计算分析模块进行数据交互管理。
[0009]本发明的进一步改进为，所述数据计算分析模块包括性能分析模块、故障诊断模块、潜在故障诊断模块、实时数据记录模块;其中所述性能分析模块用于对来自发电机组数据采集上传的特定历史数据进行计算，得出发电机组的性能信息;所述故障诊断模块用故障诊断专家经验规则对来自发电机组数据采集上传的故障发生瞬间的特定历史数据进行分析，诊断出故障原因；所述潜在故障诊断模块用来自于数据库中的发电机组运行历史数据，再用潜在故障诊断专家经验规则对其进行分析，得出发电机组的潜在故障警报信息;所述实时数据记录模块用于将来自于发电机组数据采集上传的实时数据，按预设间隔时间记录到数据计算分析模块的数据库中。
[0010]本发明的进一步改进为，所述性能分析模块用于计算分析发电机组的转速波动率、负载转速下降率、负载转速响应时间、发电电压波动率、负载电压下降率、负载电压响应时间，并记录性能计算结果到数据库中，同时还检查性能计算结果数据，当侦测到性能计算结果的数据超过预设阀值时发出报警信息到报警处理模块中，提示用户需要调整或维护机组以获得最佳的性能。
[0011]本发明的进一步改进为，所述故障诊断模块用于诊断机组的故障原因，具体地，将来自发电机组数据采集器上传的故障发生瞬间的特征数据，用故障诊断的专家经验规则进行查找和对比，并给出诊断结果。
[0012]本发明的进一步改进为，所述潜在故障诊断模块用于提前发现机组的潜在故障和故障原因，具体地，将来自发电机组数据采集器上传的历史数据，用潜在故障诊断的专家经验规则进行查找和对比，并给出诊断结果。
[0013]本发明的进一步改进为，所述发电机组数据采集器模块包括中央处理器模块、通讯处理器模块、开关量输入采集模块、模拟量输入采集模块、开关量输出模块、励磁电压采集模块、调速驱动电压采集模块、交流电压采集模块、交流电流采集模块、机油油量采集模块、配置数据存储模块、USB通讯接口模块、LED指示模块、通讯输入模块、GPS定位模块、通讯输出模块、电源管理模块;其中所述中央处理器模块和开关量输入采集模块、模拟量输入采集模块、开关量输出模块、励磁电压采集模块、调速驱动电压采集模块、交流电压采集模块、交流电流采集模块、机油油量采集模块、配置数据存储模块、USB通讯接口模块、LED指示模块相连接，组成一个集数据采集、状态指示、输出控制系统，用于采集发电机组的励磁电压、调速器的驱动电压、发电机组周边电控装置的状态和数据，以及对周边电控装置的开关量控制和模块本身运行状态的指示;所述励磁电压采集模块用于采集发电机组励磁调节器的输出电压，作为故障诊断时的依据;所述调速驱动电压采集模块用于采集发电机组的电子调速器的驱动输出电压，作为故障诊断时的依据;所述机油油量采集模块用于采集发动机的机油油量，作为潜在故障诊断时的依据;所述通讯处理器模块包含了通讯协议转换功能，用于连接到不同的发电机组控制器时，先解析发电机组控制器的数据和命令，然后再转换成国家标准的通讯行业专用通讯协议；另外，在发电机组控制器没有数据接口或不是可编程型控制器时，通过开关量输入采集模块、模拟量输入采集模块、励磁电压采集模块、调速驱动电压采集模块、交流电压采集模块、交流电流采集模块和机油油量采集模块可以直接采集发电机组的各种运行数据，并通过开关量输出模块控制发电机组的启动和停止，也能达到远程监测和控制发电机组;所述通讯处理器模块和通讯输入模块、通讯输出模块相连接，组成一个转换通讯协议的系统，用于将来自于各种不同的发电机组控制器协议解析后再转换成国标的通讯行业协议;所述GPS定位模块与通讯处理器模块相连接，用于获取整个模块的地理位置信息;所述通讯输入模块与发电机组控制器相连接，用于采集发电机组的运行数据;所述中央处理器模块与通讯处理器模块相连接，用于之间的数据交互;所述电源管理模块和GPS定位模块、通讯输出模块相连接，用于在待机时减少功耗。
[0014]本发明还提供了一种应用上述所述的发电机组远程故障诊断和健康监