CN107255064B - 一种风力发电机组状态监控*** - Google Patents

一种风力发电机组状态监控*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种风力发电机组状态监控***，包括：风轮机舱监控模块，能够将反映风轮和机舱状态的信息和数据输出给塔底监控模块；塔底监控模块，接收风轮机舱监控模块输出的反映风轮和机舱状态的信息和数据，并将反映风轮、机舱和塔底状态的信息和数据输出给服务器；服务器，接收并分析塔底监控模块发送的反映风轮、机舱和塔底状态的信息和数据，并根据反映风轮、机舱和塔底状态的信息和数据与分析结果发送控制指令给塔底监控模块；该种风力发电机组状态监控***能够优化人力物力资源配置，有效地节省人力物力经济成本。

Description

一种风力发电机组状态监控***
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组状态监控***。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×10^9MW，其中可利用的风能为2×10^7MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。风力发电机组包括风轮叶片、机舱和塔架；风轮叶片受风力能够旋转，风力发电机能够将风轮叶片旋转的动能转化为电能。
然而在现有技术中，由于风力发电机组的装机设备本身具有构造复杂、构件尺寸大、重量大、电气设备的额定电流大的特点，加之风力发电机组通常处于偏远地区并且其相互间距较大，使得风力发电机组的检修难度大，维护人员无法观察到风力发电机组各部件的实时运行状态。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种能够实时监控风力发电机组中各设备运行状态的监控***。
按照本发明提供的技术方案，一种风力发电机组状态监控***，包括：
风轮机舱监控模块，安装在风力发电机的机舱上，并能够将反映风轮机舱状态的信息和数据输出给塔底监控模块；
塔底监控模块，安装在风力发电机塔架的底端，接收风轮机舱监控模块输出的反映风轮和机舱状态的信息和数据，并将反映风轮机舱和塔底状态的信息和数据输出给服务器；
服务器 ，安装在后端控制中心，接收并分析塔底监控模块发送的反映风轮、机舱和塔底状态的信息和数据，并根据反映风轮、机舱和塔底状态的信息和数据与分析结果发送控制指令给塔底监控模块；
所述塔底监控模块，接收服务器发送的控制指令，并将该控制指令发送给风轮机舱监控模块；
所述风轮机舱监控模块，接收塔底监控模块发送的控制指令，并根据该控制指令作出相应的响应。
进一步地，所述风轮机舱监控模块通过光纤与塔底监控模块建立通信连接；所述塔底监控模块通过光纤网络与服务器建立通信连接。
进一步地，所述风轮机舱监控模块包括：
风轮监控模块，安装在风力发电机的机舱外部，能够采集反映风轮状态的信息和数据，并将反映风轮状态的信息和数据输出给机舱控制箱；
机舱监控模块，安装在风力发电机的机舱内部，能够采集反映机舱内部设备状态的信息和数据，并将反映机舱内部设备状态的信息和数据输出给机舱控制箱；
机舱控制箱，安装在风力发电机的机舱内部，接收并分析风轮监控模块和机舱监控模块输出的信息和数据，并将所接收的信息和数据与分析结果输出给塔底监控模块；
所述机舱控制箱，接收塔底监控模块发送给风轮机舱监控模块的控制指令，并发送所接收的控制指令给机舱监控模块和/或风轮监控模块；所述机舱监控模块和风轮监控模块，接收机舱控制箱发送的控制指令，并根据所接收的控制指令作出相应的响应；
所述风轮监控模块和机舱监控模块均与机舱控制箱电连接。
进一步地，所述风轮监控模块包括：
第一影像传感器，安装在机舱外部的支座上，能够采集触发所述第一影像传感器的风轮叶片的影像信息，并输出所采集的影像信息给风轮控制器；
第一声音传感器，安装在机舱外部的支座上，能够采集风轮叶片转动的声音信息，并输出所采集的声音信息给风轮控制器；
位移传感器，安装在风轮叶片的附近，能够采集风轮叶片运转的周期和位置数据，并输出所采集的数据给风轮控制器；
风轮控制器，接收并分析第一影像传感器、第一声音传感器和位移传感器采集的反映风轮状态的信息和数据，并将所接收的反映风轮状态的信息和数据与分析结果输出给机舱控制箱；
所述风轮控制器，接收机舱控制箱发送给风轮监控模块的控制指令，并发送所接收的控制指令给第一影像传感器和/或第一声音传感器和/或位移传感器；所述第一影像传感器、第一声音传感器和位移传感器，接收风轮控制器发送的控制指令，并根据所接收的控制指令作出相应的响应。
进一步地，所述机舱监控模块包括：
第二影像传感器，安装在机舱内部的第一云台上，能够采集位于第二影像传感器感应范围内的机舱内部设备的影像信息，并输出所采集的影像信息给机舱控制器；
第二声音传感器，安装在机舱内部的第一云台上，能够采集位于第二声音传感器感应范围内的机舱内部设备的声音信息，并输出所采集的声音信息给机舱控制器；
机舱控制器，接收并分析第二影像传感器和第二声音传感器采集的反映机舱内部设备状态的信息，并将所接收的反映机舱内部设备状态的信息与分析结果输出给机舱控制箱；
所述机舱控制器，接收机舱控制箱发送给机舱监控模块的控制指令，并发送所接收的控制指令给第二影像传感器和/或第二声音传感器；第二影像传感器和第二声音传感器，接收机舱控制器发送的控制指令，并根据所接收的控制指令作出相应的响应。
进一步地，所述机舱控制箱包括：第一控制面板、第一蓄电池和第一工控机；
所述第一工控机，能够接收、分析和存储发送至机舱控制箱中的信息和数据；
所述第一控制面板，能够反映风轮机舱内外设备的状态。
进一步地，所述塔底监控模块包括：
第三影像传感器，安装位于塔架底端的第二云台上，能够采集位于第三影像传感器感应范围内的塔底影像信息，并输出所采集的影像信息给塔底控制箱；
塔底控制箱，安装在塔架的底端，接收并分析第三影像传感器和风轮机舱监控模块输出的信息和数据，并将所接收的信息和数据与分析结果输出给服务器；
所述塔底控制箱，接收服务器发送给塔底监控模块的控制指令，并发送所接收的控制指令给风轮机舱监控模块和第三影像传感器；所述风轮机舱监控模块和第三影像传感器，接收塔底控制箱发送的控制指令，并根据所接收的控制指令作出相应的响应。
进一步地，所述塔底控制箱包括：第二控制面板、第二蓄电池和第二工控机；
所述第二工控机，能够接收、分析和存储发送至塔底控制箱的信息和数据，并将所接收的信息和数据输出给服务器；
所述第二控制面板，能够反映机舱内外设备和塔底设备的状态。
本发明的有益效果在于：
通过风轮机舱监控模块100和塔底监控模块200之间的双向信息交互，塔底监控模块200与服务器300之间的双向信息交互，实现了维护人员在远程服务端即可实时获得位于偏远地区的风力发电机组内各设备的运行状态，并能够根据所获得的风力发电机组内各设备的运行状态有针对性地对发生故障的风力发电机组进行维修，能够优化人力物力资源配置，有效地节省人力物力经济成本。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明风轮结构的侧视图。
图3为本发明风轮结构的主视图。
图4为本发明的风轮监控模块结构示意图。
图5为本发明的机舱监控模块结构示意图。
1. 第一影像传感器，2. 第一声音传感器，3. 位移传感器，3-1.磁头，3-2.磁栅，4. 风轮控制器，5.支座，6.风轮叶片，7. 第二影像传感器，8.第一云台，9.导轨，100. 风轮机舱监控模块，101. 风轮监控模块，102. 机舱监控模块，103. 机舱控制箱，200. 塔底监控模块，201. 塔底控制箱，300.服务器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步地说明。
风力发电机组包括：多个依次编号的风轮叶片6、机舱和塔架；风轮叶片6受风力能够旋转，风力发电机能够将风轮叶片6旋转的动能转化为电能。
如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种风力发电机组状态监控***，包括：风轮机舱监控模块100、塔底监控模块200和服务器300。
风轮机舱监控模块100，安装在风力发电机的机舱上，能够与塔底监控模块200之间进行双向信息交互，并能够将反映风轮和机舱状态的信息和数据输出给塔底监控模块200；
塔底监控模块200，安装在风力发电机塔架的底端，能够与风轮机舱监控模块100之间进行双向信息交互，接收风轮机舱监控模块100输出的反映风轮和机舱状态的信息和数据，并将反映风轮、机舱和塔底状态的信息和数据输出给服务器300；
服务器300 ，安装在后端控制中心，能够与塔底监控模块200之间进行双向信息交互，接收并分析塔底监控模块200发送的反映风轮、机舱和塔底状态的信息和数据，并根据反映风轮、机舱和塔底状态的信息和数据与分析结果发送控制指令给塔底监控模块200，实现对塔底监控模块200和与塔底监控模块200连接的其他设备控制操作；
所述塔底监控模块200，接收服务器300发送的控制指令，并将该控制指令发送给风轮机舱监控模块100；所述风轮机舱监控模块100，接收塔底监控模块200发送的控制指令，并根据该控制指令作出相应的响应。
所述风轮机舱监控模块100通过光纤与塔底监控模块200建立双向通信连接；所述塔底监控模块200通过光纤网络与服务器300建立双向通信连接。
所述风轮机舱监控模块100包括：风轮监控模块101、机舱监控模块102和机舱控制箱103。
风轮监控模块101，安装在风力发电机的机舱外部，能够与机舱控制箱103之间进行双向信息交互，能够采集风轮状态的信息和数据，并将风轮状态的信息和数据输出给机舱控制箱103；
机舱监控模块102，安装在风力发电机的机舱内部，能够与机舱控制箱103之间进行双向信息交互，能够采集机舱内部设备状态信息和数据，并将机舱内部设备状态信息和数据输出给机舱控制箱103；
机舱控制箱103，安装在风力发电机的机舱内部，接收并分析风轮监控模块101和机舱监控模块102输出的信息和数据，并将所接收的信息和数据与分析结果输出给塔底监控模块200；
所述机舱控制箱103，接收塔底监控模块200发送给风轮机舱监控模块100的控制指令，并发送所接收的控制指令给机舱监控模块102和/或风轮监控模块101；所述机舱监控模块102和风轮监控模块101，接收机舱控制箱103发送的控制指令，并根据所接收的控制指令作出相应的响应；
所述风轮监控模块101和机舱监控模块102均与机舱控制箱103电连接。
如图2所示，所述风轮监控模块101包括：第一影像传感器1、第一声音传感器2、位移传感器3和风轮控制器4，所述第一影像传感器1、第一声音传感器2和位移传感器3均与风轮控制器4电连接。
第一影像传感器1，安装在风轮机舱外部的支座5上，能够与风轮控制器4进行信息交互，能够采集触发所述第一影像传感器1的风轮叶片6的影像信息，并输出所采集的影像信息给风轮控制器4；本发明的第一影像传感器1优选第一红外摄像头，当风轮叶片6在旋转过程中触发第一红外摄像头时，第一红外摄像头对使其触发的风轮叶片6进行拍摄，第一红外摄像头拍摄的影片应当包括风轮叶片6的编号。
第一声音传感器2，安装在风轮机舱外部的支座5上，能够与风轮控制器4进行信息交互，能够采集风轮转动的声音信息，并输出所采集的声音信息给风轮控制器4；本发明的第一声音传感器2。
所述安装在风轮机舱外部支座5上的第一影像传感器1和第一声音传感器2能够通过支座5调节第一影像传感器1和第一声音传感器2的角度；所述支架通过支架电机与风轮控制器4电连接，风轮控制器4通过相关控制指令控制支架电机从而调节支架的倾斜角度。
位移传感器3，安装在风轮叶片6的附近，能够与风轮控制器4进行信息交互，能够采集风轮叶片6运转的周期和位置数据，并输出所采集的数据给风轮控制器4；所述位移传感器3可采用磁栅传感器、电容式位移传感器3和激光式位移传感器3，本发明优选磁栅传感器，所述磁栅传感器包括磁栅和磁头，所述磁栅设置在风轮叶片6背面的旋转轴上，所述磁头设置在风轮叶片6旋转轴的附近，并且风轮叶片6旋转轴在旋转过程中能够触发与之对应的磁头，所述磁头与风轮控制器4电连接，磁头连续两次被触发的时间间隔可以表示风轮叶片6运转的周期。
风轮控制器4，接收并分析第一影像传感器1、第一声音传感器2和位移传感器3采集的反映风轮状态的信息和数据，并将所接收的反映风轮状态的信息和数据与分析结果输出给机舱控制箱103；
所述风轮控制器4，接收机舱控制箱103发送给风轮监控模块101的控制指令，并发送所接收的控制指令给第一影像传感器1和/或第一声音传感器2和/或位移传感器3；所述第一影像传感器1、第一声音传感器2和位移传感器3，接收风轮控制器4发送的控制指令，并根据所接收的控制指令作出相应的响应。
所述机舱监控模块102包括：第二影像传感器7、第二声音传感器和机舱控制器。所述第二影像传感器7均与第二声音传感器均与机舱控制器电连接。
第二影像传感器7，安装在风轮机舱内部的第一云台8上，能够与机舱控制器进行信息交互，能够采集位于第二影像传感器7感应范围内的机舱内部设备的影像信息，并输出所采集的影像信息给机舱控制器；
第二声音传感器，安装在风轮机舱内部的第一云台8上，能够与机舱控制器进行信息交互，能够采集位于第二声音传感器感应范围内的机舱内部设备的声音信息，并输出所采集的声音信息给机舱控制器；
在待采集影像信息和声音信息的机舱内部位置处贴设标签。根据标签能够确定第二影像传感器7和第二声音传感器应当所处的采集位置。
所述第一云台8，安装在机舱内部的导轨9上，能够在所述导轨9上滑动，并且第一云台8电机控制能够控制调节第一云台8的高度位置，从而使得安装在第一云台8上的第二影像传感器7和第二声音传感器的高度位置可调；所述第一云台8电机与机舱控制器电连接并受到机舱控制器控制指令的控制。
机舱控制器，接收并分析第二影像传感器7和第二声音传感器采集的反映机舱内部设备状态的信息，并将所接收的反映机舱内部设备状态的信息与分析结果输出给机舱控制箱103；
所述机舱控制器，接收机舱控制箱103发送给机舱监控模块102的控制指令，并发送所接收的控制指令给第二影像传感器7和/或第二声音传感器；第二影像传感器7和第二声音传感器，接收机舱控制器发送的控制指令，并根据所接收的控制指令作出相应的响应。
所述机舱控制箱103包括：第一控制面板、第一蓄电池和第一工控机；
所述第一工控机，能够接收、分析和存储发送至机舱控制箱103中的信息和数据，并将其中的信息和数据输出给塔底控制箱；所述第一控制面板，用于使得运维人员在机舱内操作机舱控制箱103，并根据其上指示灯的不同颜色反映风轮机舱内外设备的状态。
所述塔底监控模块200包括：第三影像传感器和塔底控制箱。所述第三影像传感器与塔底控制箱电连接。
第三影像传感器，安装位于塔架底端的第二云台上，能够与塔底控制箱进行信息交互，能够采集位于第三影像传感器感应范围内的塔架底端的影像信息，并输出所采集的影像信息给塔底控制箱；
第二云台能够通过第二云台电机进行高度和倾斜角度的调节；第二云台电机与塔底控制箱电连接并受到塔底控制箱控制指令的控制。
塔底控制箱，安装在塔架的底端，接收并分析第三影像传感器和风轮机舱监控模块100输出的信息和数据，并将所接收的信息和数据与分析结果输出给服务器300；
所述塔底控制箱201，接收服务器300发送给塔底监控模块200的控制指令，并发送所接收的控制指令给风轮机舱监控模块100和第三影像传感器；所述风轮机舱监控模块100和第三影像传感器，接收塔底控制箱发送的控制指令，并根据所接收的控制指令作出相应的响应。
所述塔底控制箱201包括：第二控制面板、第二蓄电池和第二工控机；
所述第二工控机，能够接收、分析和存储发送至塔底控制箱的信息和数据，并将其中的信息和数据输出给服务器300；
所述第二控制面板，用于使得运维人员在塔架底端操作塔底控制箱，并根据其上指示灯的不同颜色反映其所监控的风轮机舱内外设备和塔底设备的状态。

Claims (2)

1.一种风力发电机组状态监控***，其特征在于，包括：
风轮机舱监控模块（100），安装在风力发电机的机舱上，并能够将反映风轮和机舱状态的信息和数据输出给塔底监控模块（200）；
塔底监控模块（200），安装在风力发电机塔架的底端，接收风轮机舱监控模块（100）输出的反映风轮和机舱状态的信息和数据，并将反映风轮、机舱和塔底状态的信息和数据输出给服务器（300）；
服务器（300），安装在后端控制中心，接收并分析塔底监控模块（200）发送的反映风轮、机舱和塔底状态的信息和数据，并根据反映风轮、机舱和塔底状态的信息和数据与分析结果发送控制指令给塔底监控模块（200）；
所述塔底监控模块（200），接收服务器（300）发送的控制指令，并将该控制指令发送给风轮机舱监控模块（100）；
所述风轮机舱监控模块（100），接收塔底监控模块（200）发送的控制指令，并根据该控制指令作出相应的响应
所述风轮机舱监控模块（100）还包括：
风轮监控模块（101），安装在风力发电机的机舱外部，能够采集反映风轮状态的信息和数据，并将反映风轮状态的信息和数据输出给机舱控制箱（103）；
机舱监控模块（102），安装在风力发电机的机舱内部，能够采集反映机舱内部设备状态的信息和数据，并将反映机舱内部设备状态的信息和数据输出给机舱控制箱（103）；
机舱控制箱（103），安装在风力发电机的机舱内部，接收并分析风轮监控模块（101）和机舱监控模块（102）输出的信息和数据，并将所接收的信息和数据与分析结果输出给塔底监控模块（200）；
所述机舱控制箱（103），接收塔底监控模块（200）发送给风轮机舱监控模块（100）的控制指令，并发送所接收的控制指令给机舱监控模块（102）和/或风轮监控模块（101）；所述机舱监控模块（102）和风轮监控模块（101），接收机舱控制箱（103）发送的控制指令，并根据所接收的控制指令作出相应的响应；
所述风轮监控模块（101）和机舱监控模块（102）均与机舱控制箱（103）电连接；
所述风轮监控模块（101）包括第一影像传感器（1），安装在机舱外部的支座（5）上，能够采集触发所述第一影像传感器（1）的风轮叶片（6）的影像信息，并输出所采集的影像信息给风轮控制器（4）；
第一声音传感器（2），安装在机舱外部的支座（5）上，能够采集风轮叶片（6）转动的声音信息，并输出所采集的声音信息给风轮控制器（4）；
位移传感器（3），安装在风轮叶片（6）的旋转轴附近，能够采集风轮叶片（6）运转的周期和位置数据，并输出所采集的数据给风轮控制器（4）；
风轮控制器（4），接收并分析第一影像传感器（1）、第一声音传感器（2）和位移传感器（3）采集的反映风轮状态的信息和数据，并将所接收的反映风轮状态的信息和数据与分析结果输出给机舱控制箱（103）；
所述风轮控制器（4），接收机舱控制箱（103）发送给风轮监控模块（101）的控制指令，并发送所接收的控制指令给第一影像传感器（1）和/或第一声音传感器（2）和/或位移传感器（3）；所述第一影像传感器（1）、第一声音传感器（2）和位移传感器（3），接收风轮控制器（4）发送的控制指令，并根据所接收的控制指令作出相应的响应；
所述机舱监控模块（102）包括第二影像传感器（7），安装在机舱内部的第一云台（8）上，能够采集位于第二影像传感器（7）感应范围内的机舱内部设备的影像信息，并输出所采集的影像信息给机舱控制器；
第二声音传感器，安装在风轮机舱内部的第一云台（8）上，能够采集位于第二声音传感器感应范围内的机舱内部设备的声音信息，并输出所采集的声音信息给机舱控制器；
机舱控制器，接收并分析第二影像传感器（7）和第二声音传感器采集的反映机舱内部设备状态的信息，并将所接收的反映机舱内部设备状态的信息与分析结果输出给机舱控制箱（103）；
所述机舱控制器，接收机舱控制箱（103）发送给机舱监控模块（102）的控制指令，并发送所接收的控制指令给第二影像传感器（7）和/或第二声音传感器；第二影像传感器（7）和第二声音传感器，接收机舱控制器发送的控制指令，并根据所接收的控制指令作出相应的响应；
所述机舱控制箱（103）包括第一控制面板、第一蓄电池和第一工控机；
所述第一工控机，能够接收、分析和存储发送至机舱控制箱（103）中的信息和数据；
所述第一控制面板，能够反映风轮机舱内外设备的状态；
所述塔底监控模块（200）包括第三影像传感器，安装位于塔架底端的第二云台上，能够采集位于第三影像传感器感应范围内的塔底影像信息，并输出所采集的影像信息给塔底控制箱；
塔底控制箱，安装在塔架的底端，接收并分析第三影像传感器和风轮机舱监控模块（100）输出的信息和数据，并将所接收的信息和数据与分析结果输出给服务器（300）；
所述塔底控制箱（201），接收服务器（300）发送给塔底监控模块（200）的控制指令，并发送所接收的控制指令给风轮机舱监控模块（100）和第三影像传感器；所述风轮机舱监控模块（100）和第三影像传感器，接收塔底控制箱发送的控制指令，并根据所接收的控制指令作出相应的响应；
所述塔底控制箱（201）包括：第二控制面板、第二蓄电池和第二工控机；
所述第二工控机，能够接收、分析和存储发送至塔底控制箱的信息和数据，并将所接收的信息和数据输出给服务器（300）；
所述第二控制面板，能够反映机舱内外设备和塔底设备的状态。
2.如权利要求1所述的风力发电机组状态监控***，其特征在于，所述风轮机舱监控模块（100）通过光纤与塔底监控模块（200）建立通信连接；所述塔底监控模块（200）通过光纤网络与服务器（300）建立通信连接。
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