Прогнозування технічного обслуговування за допомогою ШІ для моніторингу вітряних турбін
Зростаюча тенденція та високі експлуатаційні витрати у вітроенергетиці
У 2016 році понад 170 країн підписали «Паризьку угоду», взявши на себе зобов'язання щодо обмеження глобального потепління і викидів вуглецю, з метою обмежити підвищення середньої глобальної температури до рівня нижче 2°C порівняно з доіндустріальним рівнем. Наразі понад 90 країн світу поставили перед собою мету досягти до 2025 року 50 % загального обсягу виробництва електроенергії за рахунок «зеленої» енергії, а понад 50 держав планують досягти 100 % «зеленої» енергії до 2050 року.
Під час розроблення вітроенергетичних проєктів здатність вітротурбіни досягати оптимальних характеристик упродовж розрахункового терміну експлуатації є вирішальним фактором в оцінці успіху чи невдачі інвестицій у вітроелектростанції. Ринок технічного обслуговування вітрогенераторів охоплює весь життєвий цикл вітроенергетичного обладнання: від виробництва, встановлення до остаточного виведення з експлуатації, який триває 20-25 років. Якщо говорити про якісні вітряні турбіни, то експлуатаційне обслуговування протягом усього життя є критично важливим. Великі лопаті вітряних турбін, розташовані на відкритому повітрі, стикаються з такими проблемами в плані технічного обслуговування:
- Традиційні методи ручного моніторингу складні, дорогі й пов'язані з тривалими простоями турбін, підходять тільки для виявлення тріщин на лопатях і ударів блискавки.
- Метод вбудовування датчиків у лопаті для моніторингу, що дає змогу здійснювати моніторинг у режимі реального часу без простоїв, вирізняється високою складністю і дорожнечею.
- Хоча використання безпілотних літальних апаратів (БПЛА) для огляду лопатей є економічно ефективним, турбіну має бути зупинено, моніторинг турбіни в реальному часі не може бути забезпечено.
Інспекція за допомогою штучного інтелекту (ШІ) для оперативного обслуговування і зниження витрат
Щоб розв'язати вищезгадані проблеми технічного обслуговування і знизити експлуатаційні витрати клієнтів, постачальники обладнання та рішень для вітряних турбін пропонують інтегрувати систему візуального контролю з використанням ШІ в комплексну інтелектуальну систему експлуатації та технічного обслуговування вітряних електростанцій. Рішення для моніторингу зображень за допомогою ШІ володіють такими перевагами, як низькі загальні інвестиційні витрати, можливість здійснювати моніторинг у режимі реального часу без простоїв, велике охоплення виявлення і висока точність. Такий підхід найефективніший для попереджувального запобігання пошкодженням вітряних турбін і максимізації вироблення електроенергії за рахунок моніторингу стану турбін у режимі реального часу.
Основні переваги прогнозування ШІ для обслуговування вітроенергетики
- Рішення для ринку модернізації: Система належить до ринку запасних частин, даючи змогу клієнтам проводити технічне обслуговування без заміни всієї генераторної установки вітряної турбіни. Простою турбіни не потрібно.
- Моніторинг зображень за допомогою штучного інтелекту: Використовується моніторинг зображень за допомогою ШІ, що забезпечує отримання зображень різних частин лопатей у режимі реального часу завдяки встановленню камер. Користувачі можуть миттєво відстежувати стан на місці.
- Виявлення дефектів у режимі реального часу: Дані зображень у режимі реального часу надходять до системи штучного інтелекту, яка включає алгоритми розпізнавання зображень штучного інтелекту для миттєвого виявлення дефектів лопатей, видаючи швидкі сигнали тривоги для таких проблем, як скупчення льоду, тріщини і розломи.
Використовуючи великі дані реальних випадків, виробники обладнання для вітряних турбін розробили високоточні моделі штучного інтелекту. Точність виявлення крижаних наростів становить понад 95 %, точність виявлення тріщин - понад 95 %, а точність розпізнавання ударів блискавки - понад 80 %. Після виявлення проблеми система негайно видає попередження для оперативного обслуговування.
Система візуального контролю зі штучним інтелектом компактна, що дає змогу замовникам безпосередньо встановлювати її на наявне вітроенергетичне обладнання для оптимізації ефективності вітряних турбін без істотних витрат на придбання нового великогабаритного обладнання. Для встановлення та експлуатації не потрібен час простою. У випадках з конкретними обмеженнями на майданчику постачальники обладнання та рішень для вітряних турбін можуть розробити індивідуальні рішення з використанням штучного інтелекту для кожної вітряної електростанції, підвищуючи продуктивність, збільшуючи виробіток електроенергії і продовжуючи термін служби турбін, що підвищує загальну вартість вітряних електростанцій.
Загальний процес встановлення та експлуатації системи має такий вигляд:
- Встановіть камери на всі нові моделі вітряних турбін, пропонуючи індивідуальні рішення з моніторингу зображення лопатей навіть для турбін сторонніх виробників.
- Встановіть на вітряну турбіну систему візуального контролю зі штучним інтелектом, що відстежує стан лопатей і надає оцифровані дані в режимі реального часу.
- Система моніторингу централізована в диспетчерській, що дає змогу віддалено відстежувати стан обладнання та надавати аналітичні звіти.
- Встановлення на місці не потребує простою вітряної турбіни, під'єднується за принципом «підключи і працюй», система починає працювати протягом 1 години.
- Моделі ШІ після навчання можуть бути віддалено синхронізовані з граничними системами для безперервного моніторингу.
- Для забезпечення оптимальної роботи проводяться віддалені перевірки лопатей у режимі реального часу.
Чому Advantech
- Advantech пропонує інтегроване апаратне і програмне рішення, що дозволяє скоротити витрати замовника на розробку.
- Система MIC-711 від Advantech вирізняється компактним промисловим дизайном без вентиляторів і підходить для встановлення поза приміщеннями, забезпечуючи тривалу стабільну роботу.
- Advantech надає SDK для аналізу ШІ на границі, програмне забезпечення для платформи управління і додаткові послуги, що дає змогу створювати гнучкі та індивідуальні рішення відповідно до вимог замовника.