面对风机87%的非计划停机，30多个专用模型为何束手无策？

一套通用大模型如何实现轴承、齿轮、转子“一站式”健康管理？

一、行业痛点：风机运维深陷“碎片化泥潭”

1.1  87%停机故障由多部件引发

        齿轮断裂、轴承磨损、电机短路……风电故障如同“并发症”，而传统模型却是“专科医生”——仅能诊断单一部件。

1.2  华电电科院的运维困局

        华电电科院为206个风场、超1万台机组开发30多个专用模型，却因设备型号、工况差异无法协同，比如：

（1）内蒙古风场模型无法适配新疆高原机组。

（2）振动诊断系统读不懂SCADA温度告警。

（3）每新增一款风机需重建模型。

        “模型越做越多，效率越来越低” 成为行业共同难题。

二、技术破局：通用大模型的“三把手术刀”

        西安交大雷亚国团队提出智能运维大模型，借鉴ChatGPT思想打造工业级“全科医生”，关键技术突破有以下几点：

2.1  数据统一：让振动、电流说同一种“语言”

（1）角度域重采样

        将时域信号转为转速无关的阶次谱，解决变转速导致频率偏移。

（2）幅值-分布分离：

        分布信息 → 反映健康状态（如故障特征）。

        幅值信息 → 反映退化程度（如磨损进度）。

2.2  模型架构：诊断与预测双脑协同

        （1）健康信息单元：提取故障部件(PT)、类别(HS)、位置(FL)至专用词元。

        （2）退化信息单元：堆叠历史RUL词元，预测剩余寿命(PRED)。

        （3）下游任务联动：四类词元交互输出监测、诊断、预测结果。

2.3  多标签二元编码：精准定位复合故障

        抛弃传统独热编码，支持多故障并发诊断。比如：

### 故障场景：齿轮箱同时发生磨损(W)+断齿(BT)时，模型输出：
故障部件G=1, 故障类别W=1/BT=1, 故障位置GS=1

三、效果验证：小样本实现高精度跨场景迁移

3.1  验证结果        

        在17个故障数据集+4个全寿命数据集上验证，核心性能碾压专用模型

3.2  多任务协同：1+1>2效应

        （1）诊断辅助预测：加入故障数据训练后，寿命预测误差降低50%。

        （2）预测优化诊断：通过退化轨迹学习，新场景诊断准确率提升13%。

3.3  场景扩展能力

四、工业价值：从“百模大战”到“一统江湖”

4.1  成本直降

        避免每台风机定制开发模型，运维系统开发效率提升80%。

4.2  落地场景

        （1）风电：兼容双馈/半直驱等12类陆上风机、7类海上风机。

        （2）延伸至核电、航空发动机等高价值装备。

华电电科院工程师实测反馈：
        “过去诊断轴承需调取振动模型，预测寿命需启动另一套系统。现在输入原始数据，3分钟输出全链路健康报告。”

五、未来展望：运维大模型的“三阶进化”

5.1  任务扩展

        集成维护决策模块，形成“监测-诊断-预测-决策”闭环。

5.2  模态融合

        接入温度、油液、噪声等多源传感器。

5.3  人机交互革命

        （1）传统：在软件界面点选参数。（是否会被淘汰？）

        （2）未来：语音询问“3号风机左轴承还能运行多久？”（现在看是不是有点魔幻？）

        （3）结合ChatGPT生成诊断报告与维护建议。（更期待机械版DeepSeek！）

### 论文推荐：
《面向机械设备通用健康管理的智能运维大模型》，DOI:10.3901/JME.2025.06.001