具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

算法实施例

如图1-图8所示，本实施例的目的在于，提供一种风电机组偏航频繁检测预警算法，包括如下步骤：

S1、数据采集；

S2、风机偏航次数统计；

S3、偏航次数离群点检测；

S4、风电机组偏航频繁预标记；

S5、偏航频繁概率计算；

S6、风电机组偏航频繁预警。

本实施例中，S1中，数据采集的方法流程包括如下步骤：

S1.1、首先在计算机上编写并构建偏航检测及预警的算法系统，再将算法系统部署在独立的计算机或云端或风电机组系统上；

S1.2、通过无线传输及大数据云平台技术，将算法系统与风电机组的scada系统连接起来，用于读取并接收系统内对风机偏航状况的记录数据；

S1.3、在计算机上编写检修记录的登记程序，用于给检修工人提供记录每次检修状况的平台，并与算法程序共享数据；

S1.4、通过无线通讯技术，将安装风电机组时部署在各组风机上的传感器连接到算法系统上，并及时将采集的数据上传到算法系统。

具体地，S1.1中，当风电机组部署在风场内且其硬件及软件负载能力足够时，可以直接将算法系统装载在风电机组系统上；当风电机组部署在远离风场外，且通讯技术不够稳定时，可以在风场内设置独立的计算机设备，并将算法系统装载在独立的计算机系统上；当风电机组部署在远离风场外，且通讯技术稳定时，可以将算法系统装载在云端，实现远程对风电机组偏航的检测及预警操作。

本实施例中，S2中，风机偏航次数统计的方法流程包括如下步骤：

S2.1、分别读取各渠道采集的数据，通过提取关键词的算法，提取与风机偏航记录相关的数据，并将各渠道提取的数据转换为统一格式；

S2.2、结合各组数据，对数据进行对比、清筛，筛除无效及重复的数据；

S2.3、基于上述处理后的数据，划定不同的时间周期，按照时间周期的大小，划分K个时间窗口；

S2.4、按照上述划分的时间周期，分别统计同一窗口内每台风机的偏航次数N_ij(其中，i＝1,2,...，M，j＝1,2,...，K，M为该风场内的所有风机数)；

S2.5、将上述统计结果分别存储到对应的文件内，以便进行读取。

其中，S2.3中，划分的时间周期包括但不限于小时、天、星期、月、季、半年、一年、两年等。

其中，S2.3中，时间周期的划分方式可以采用固定时间点划分的方法，也可以采用按算法进行的时间点向前推算时间段的方法，本实施例中优选第二种方法，可以提高预警测算的精确度与即时性。

本实施例中，S3中，偏航次数离群点检测的方法包括如下步骤：

S3.1、将同一时间窗口内的所有风机的偏航次数作为一个数据集合Set_ij(其中，i＝1,2,...，M，j＝1,2,...，K)，做多级的离群点检测；

S3.2、在S3.1的基础上，采用不同的离群点检测方法，分别对每个数据集合进行1～n次的离群点检测。

其中，n＝1,2，...，m，其中采用一次离群点检测的算法，可以提高检测及预警的工作效率，但精度不高；采用多次离群点检测的算法，可以提高检测及预警的精度，但耗时较长，用户在使用过程中可根据风场的实际运行状况进行选择与设定。

具体地，S3.2中，离群点检测的方法包括但不限于局部异常因子检测算法(LOF)、孤立森林(TForest)、one-clas SVM算法等，且计算过程中不限定算法及算法的优先级，系统随机采用其中一种或若干检测方法。

其中，LOF的算法公式为：

其中，式(1)为点p的局部可达密度，表示为点p的第k邻域内点到p的平均可达距离的倒数；式(2)为点p的局部离群因子，表示为点p的邻域点N_K(p)的局部可达密度与点p的局部可达密度之比的平均数。

其中，TForest的算法公式为：

其中，

其中，S(x，ψ)为计算异常值分数的公式，具体表示为：对于每一个数据点x_i，令其遍历每一棵孤立树(iTree)，计算点x_i在森林中的平均高度h(x_i)，对所有点的平均高度做归一化处理。

其中，one-clas SVM的算法公式为：

其中，上式为两个数据点的距离函数，通过z到中心的距离小于或者等于半径来判断新的数据点z是否在类内。

本实施例中，S4中，风电机组偏航频繁预标记的方法包括如下步骤：

S4.1、针对同一时间窗口内的多次离群点检测操作过程，将多次检测中只有一次检测出离群的风机标记为一级偏航频繁；

S4.2、针对同一时间窗口内的多次离群点检测操作过程，将多次检测中其中任意两次检测出离群的风机标记为二级偏航频繁；

S4.3、针对同一时间窗口内的多次离群点检测操作过程，将多次检测中其中任意三次检测出离群的风机标记为三级偏航频繁；

S4.4、按照上述流程，依次类推，可以标记出同一选定时间内每台风机的偏航频率等级。

此外，值得说明的是，上述偏航频繁的标记等级定义方法仅为一种示例性方法，具体施用过程中也可以采用其他方式定义，需在算法系统中预先进行设定及编写。

本实施例中，S5中，偏航频繁概率计算的方法包括如下步骤：

S5.1、统计每台风机在K个时间窗口内的一级异常标记数L_ij ¹，并分别计算出每台风机出现一级异常的概率值P_i ¹＝L_ij ¹/K(其中，i＝1,2,...，M，j＝1,2,...，K)；

S5.2、统计每台风机在K个时间窗口内的二级异常标记数L_ij ²，并分别计算出每台风机出现二级异常的概率值P_i ²＝L_ij ²/K(其中，i＝1,2,...，M，j＝1,2,...，K)；

S5.3、统计每台风机在K个时间窗口内的三级异常标记数L_ij ³，并分别计算出每台风机出现三级异常的概率值P_i ³＝L_ij ³/K(其中，i＝1,2,...，M，j＝1,2,...，K)；

S5.4、按照上述流程，依次类推，可以计算出每台风机在选定时间内的一个或若干异常概率值。

本实施例中，S6中，风电机组偏航频繁预警的方法包括如下步骤：

S6.1、针对同一型号的风机，分别设定一级、二级及三级偏航频繁概率的阈值，且一级、二级及三级的阈值依次增大；

S6.2、按一级预警、二级预警及三级预警的顺序依次提高预警的强度，并采用不同颜色或消息提示音分别标记其对应的紧急度；

S6.3、分别将每台风机在选定时间区域内计算出的若干偏航频繁概率值依次与一级、二级及三级的阈值进行对比；

S6.4、在S6.3中，当任意一个偏航频繁概率值超过三级阈值，则针对该台风机发出三级预警；

S6.5、在S6.3中，当若干偏航频繁概率值都未超过三级阈值但任意一个偏航频繁概率值超过二级阈值，则针对该台风机发出二级预警；

S6.6、在S6.3中，当若干偏航频繁概率值都未超过二级阈值但任意一个偏航频繁概率值超过一级阈值，则针对该台风机发出一级预警；

S6.7、系统发出预警时，用户可以通过用户终端进行预警确认的操作，当系统检测到用户终端在一段时间内没有接收到用户对预警消息进行确认的反馈信号时，则向在岗用户的移动终端上发送预警消息；

S6.8、用户在终端上确认预警，并及时根据预警紧急度由高至低依次对偏航频繁的风机进行检修及纠偏操作，检修完成后，在移动终端或用户终端上更新维修记录。

系统实施例

本实施例的目的在于，提供一种风电机组偏航频繁检测预警算法系统，包括数据采集单元、数据处理单元、偏航预警单元和人机交互单元；数据采集单元用于采集各风电机组的历史偏航数据；数据处理单元用于对历史偏航数据进行清筛、统计及计算以便预测风机偏航情况；偏航预警单元用于通过数据计算结果预判风机是否偏航并进行预警；人机交互单元用于给用户与算法系统之间建立交互的通道。

本实施例中，数据处理单元包括数据清筛模块、数据统计模块、离群检测模块和概率计算模块；数据清筛模块用于对数据进行格式统一并筛除无效数据；数据统计模块用于按不同时间周期分别统计各风机的历史偏航次数；离群检测模块用于通过离群点检测算法判断风机是否出现偏航频繁的情况；概率计算模块用于计算每台风机出现偏航频繁的概率以便及时预警

本实施例中，人机交互单元包括界面显示模块、信号互传模块和信息录入模块；界面显示模块用于在用户终端上向用户展示预警信息；信号互传模块用于给用户提供反馈信息的通道；信息录入模块用于给用户提供录入新数据的途径以便更新历史数据库。

产品及电子设备实施例

如图1所示，示出了本发明的一种示例性产品结构，包括计算机及其配套的用户终端、移动终端，计算机通过无线通讯技术与风电机组的scada系统连接、实现数据共享，同时计算机还可以录入检修记录及传感器数据。

其中，需要说明的是，图编码模块、建立云模型模块、感知检测模块的功能具体参见各模块对应的方法部分的描述，这里就不再赘述。

进一步地，本实施例还包括一种风电机组偏航频繁检测预警算法装置，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序。

处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与处理器相连，存储器用于存储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的风电机组偏航频繁检测预警算法。

可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的风电机组偏航频繁检测预警算法的步骤。

可选的，本发明还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面风电机组偏航频繁检测预警算法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储与一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。