1. HERPS

Version 1.0 Release 1

1.1. HERPS系统

HERPS(Heavy Engine Runtime Protection Service)重型发动机异常停机判断与保护边缘计算(以下简称HERPS),监控发动机运行状态,在停机事件发生之后,通过获取的停机时段的关键参数数据,判断是否是异常停机,若发生异常停机,则启动该边缘计算的保护机制,使发动机完成重型发动机异常判断与保护边缘计算常停机过程,对发动机起到保护作用,延长其使用寿命。

本机制展示仅供边缘计算模块使用,其中,边缘计算模块的设备,最新版本Apieco,即为本机制的运行载体。

1.1.1. 异常停机的原因及危害

关于重型发动机的异常停机问题,以柴油发动机为例,发动机在工作过程中,由于燃油质量低劣、空气滤清器部分堵塞、燃油输油管道漏气、燃油泵驱动轴断裂、节气门传动杆调整不当或磨损、怠速弹簧装配不对等原因,都可能引起发动机异常停机。

发动机在工作过程中,温度很高,若发生异常停机,导致冷却液停止工作,气缸内的温度上升,高温加速喷油嘴内的汽油结胶,造成喷油嘴堵塞,使得喷油量下降,喷油不均匀,雾化质量差,表现为发动机怠速不稳,动力性能下降,排放污染加剧。同时高温下熄火,对润滑系统也有较大影响,高温下熄火后,发动机的汽缸壁、活塞环与活塞间的润滑油会很快流失,随着温度的升高,残留的油痕会蒸发掉或是变质,失去应有的润滑作用。摩擦表面的润滑油膜被破坏,直接导致在下次发动机启动时,摩擦表面缺失润滑油,加剧机械部件磨损,从而影响到发动机的使用寿命。

因此在发动机发生停机时,能够准确的识别出异常停机并对其采取保护措施变得尤为重要。

1.1.2. 异常停机判断条件及机制

本机制是在设备开机运行稳定之后,才介入进行异常停机判断及其保护机制。

其中,正常停机与异常停机的主要区别是,正常停机过程:发动机转速在下降至700左右之后,会运行1-2分钟,即发动机降温过程,对其起到保护作用; 异常停机过程:发动机转速在很短的时间内降为0,机器在温度很高的情况下停止运行,即会产生前面提到的重要危害,减少发动机的使用寿命;

HERPS对异常停机事件的识别即通过上述两种停机过程展示的数据特征进行。在停机事件发生后,HERPS获取停机过程的历史数据并进行处理转换,通过HERPS异常停机识别算法检测该停机事件是否存在“发动机降温过程”,即是否为正常停机过程。

1.2. 边缘计算的介绍及其优势

边缘计算,相对于云计算,是指利用靠近数据源的边缘地带来完成的运算程序。运算可以在大型运算设备内完成,也可以在中、小型运算设备、本地端网络内完成。所以边缘计算相对于云计算有以下几个优点。

1) 增加数据安全性

物联网解决方案是网络攻击的理想目标,边缘计算可以帮助企业保护网络,并提高整体数据隐私。由于数据是分散的,并且在生成数据的设备之间分布,因此很难用一次攻击来摧毁整个网络或破坏所有数据。

2) 更好的应用性能

数据在设备和数据中心之间来回传输需要一些时间。通过存储和处理靠近其源的数据,企业可以减少延迟时间,并提高整体应用程序性能。因此,企业可以实时分析数据,而不会出现延迟。

3) 降低运营成本

当企业“存储和处理”边缘的大部分数据时,不需要大量的云存储。此外,可以过滤掉不必要的信息并只备份相关数据。因此,企业的基础设施成本将不可避免地下降。

4) 提高业务效率和可靠性

较低的数据流量和减少的云存储可以带来更高效的业务运营。此外,网络连接不会出现问题,因为它们适用于依赖云计算的其他物联网产品。这是因为企业的物联网设备可以在没有互联网连接的情况下自主工作。

5) 无限的可扩展性

与云计算不同,边缘计算允许企业根据需要扩展物联网网络,而无需考虑可用存储(或其成本)。

1.3. HERPS组成部分介绍

发动机的运行状态可通过几个关键参数,如有功功率,转速等进行判断,HERPS通过获取设备转速和有功功率的实时数据,监控发动机的运行状态。HERPS由“异常停机判断模块”和“异常停机保护模块”构成,接下来还包括HERPS的前端展示介绍。

1.3.1. 停机判断模块

HERPS异常停机识别算法对历史数据进行计算,给出停机状态的识别结果。

如果为正常停机,则无需启动保护机制,同时HERPS继续监控发动机运行状态,监听停机事件。若为异常停机,则触发HERPS的异常停机保护模块;

1.3.2. 异常停机保护模块

  • 发动机重启过程

异常停机保护模块启动,对设备进行反向控制,对发动机进行重启。

若重启成功,让发动机保持稳定运行,持续两分钟,之后触发停机过程;

若重启失败,说明设备状态异常,即发出警告,同时HERPS继续监控发动机运行状态,监听停机事件。

  • 发动机停机过程

异常停机保护模块对设备进行反向控制,对发动机进行停机操作,当发动机完全停机之后,继续触发异常停机判断模块,判断本次停机过程是否正常。

若为正常停机过程,则异常停机保护成功,同时HERPS继续监控发动机运行状态,监听停机事件;若为异常停机,说明设备状态异常,即发出警告,状态为ASU,同时HERPS继续监控发动机运行状态,监听停机事件。

1.3.3. HERPS界面展示介绍

HERPS界面
Image - HERPS界面
英文代号 代号全称 代号说明
NS Normal Shutdown 正常停机
AS Abnormal Shutdown 异常停机
ASP Abnormal Shutdown Protected 异常停机已保护
ASU Abnormal Shutdown Unprotected 异常停机未保护
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