CN113868078A - 一种基于云平台的风电场的监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于云平台的风电场的监控方法，包括：接收风机数据并进行报文解析，存入集控工作站的缓冲区；将存入缓冲区的风机数据传输至云平台端；接收风机数据，解析后写入云平台端的缓冲区，并存储至数据库服务器；监控端提供数据库服务器内风机数据的监视、查询及调用的功能；确认监控端用户是否请求访问云平台端的风机数据，若是，云平台端调用并处理所请求的风机数据，并发送给监控端用户，若否，则结束对云平台端的风机数据的访问。在本发明的风电场的监控方法采用云计算技术，大大减少了风电场自动化监控***的硬件投入，能有效节省计算和存储成本，在传输延迟和准确率方面比传统监测方法具有更优的性能。
Description
技术领域
本发明属于风机安防技术领域，具体涉及一种基于云平台的风电场的监控方法。
背景技术
风电作为一种可再生的清洁能源越来越受到重视和发展。大力发展风力发电将有助于我国调整能源结构、减少污染环境、保障能源安全、实现可持续发展等。通常情况下，风电场的地理位置偏僻、自然环境也比较恶劣，而且受到逆变器等电力电子装置和电网谐波等因素影响，容易发生故障。因此，对风机(风力发电机的简称)设备进行在线运行状态实时监测跟踪，具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于公开一种基于云平台的风电场的监控方法，解决了现有风电场内风机设备缺少实时监测的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于云平台的风电场的监控方法，风机端接收风机数据并进行报文解析，存入集控工作站的缓冲区；
将存入缓冲区的风机数据传输至云平台端；
云平台端接收风机数据，解析后写入云平台端的缓冲区，并存储至云平台端的数据库服务器；
监控端提供数据库服务器内风机数据的监视、查询及调用的功能；
确认监控端用户是否请求访问云平台端的风机数据，若是，云平台端调用并处理所请求的风机数据，并发送给监控端用户，若否，则结束对云平台端的风机数据的访问。
作为本发明的进一步改进，集控工作站通过OPC接口从风机端接收所述风机数据，并进行报文解析，存入集控工作站的缓冲区。
作为本发明的进一步改进，所述集控工作站配置风机服务器和变电站服务器，风机服务器和变电站服务器均通过各自的OPC接口接收对应的风机数据。
作为本发明的进一步改进，由配置于风机端的风机数据采集模块进行风机数据的采集，并通过配置于风机端的OPC/Modbus服务端采用Modbus协议将采集到的风机数据传输至集控工作站的风机服务器及变电站服务器。
作为本发明的进一步改进，云平台端配置实时采集服务器、数据库服务器，将存入集控工作站的缓冲区的风机数据传输至云平台端的数据库服务器中。
作为本发明的进一步改进，云平台端配置web服务器，由web服务器接收数据库服务器的数据流，解析后写入云平台端的缓冲区。
作为本发明的进一步改进，所述监控端配置调度管理模块，并采用silverlight技术提供云平台端的数据库服务器内风机数据的监视及查询的功能。
作为本发明的进一步改进，确认监控端用户是否通过Internet请求访问云平台端的风机数据，若是，通过云平台端中设置的监控应用程序调用并处理所请求的风机数据，并发送给监控端用户。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种基于云平台的风电场的监控方法，在风电场监控***中设置风机端、云平台端及监控端，风机端接收风机数据并进行报文解析，并将风机数据传输至云平台端的数据库服务器，监控端提供风机数据的调用、监视与查询功能。采用云计算技术，大大减少了风电场自动化监控***的硬件投入，能有效节省计算和存储成本，在传输延迟和准确率方面都具有很高的性能。
附图说明
图1为本发明公开的一种风电场的监控***的一实施例的示意图；
图2为本发明公开的一种基于云平台的风电场的监控方法的一实施例的流程示意图；
图3为本发明公开的一种基于云平台的风电场的监控方法的另一实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”、“正方向”、“负方向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术方案的限制。
请参图1所示，本发明公开一种基于云平台的风电场的监控***，包括风机端、云平台端和监控端三大部分。其中，风机端主要实现风电场内风机多测点监测数据采集与数据传输；云平台端主要实现云平台下的风电场风电机组监测数据管理存储；监控端主要实现风电机组中采集数据的分析、运维监控、报警预警等功能，以提供远程监控的要求。
风电场内设置有多台风机，每台风机内均配置有风机数据采集模块及OPC/Modbus服务端，多台风机将采集到的数据集中传输至集控工作站，形成实现风电场内风机多测点监测数据采集与数据传输的风机端。风机内配置风机数据采集模块，完成风电场中多台风机设备的数据采集，同时将采集的数据传送到集控工作站，随后通过3G无线网或者GPRS方式传输到云平台端的实时采集服务器。具体的，风电场中每台风机的机舱内都装配采集控制器，用以采集风电机组传动***的状态特征参数。例如，在一实施例中，选用的采集控制器为cDAQ-9174，所采集的风电机组状态特征参数包括：叶轮***的叶轮转速和叶片马达温度，传动***的齿轮箱温度和轴承温度，塔筒振动加速度，发电机***的发电机转速和绕组温度，液压***的机舱温度和偏航***的偏航变频器温度等。
集控工作站内设置风机服务器和变电站服务器，通过OPC接口技术将数据进行报文解析，写入缓冲区。而缓冲区中取出对象写入数据库中，同时将数据构造字符串通过TCP协议传递，如果通信网络中断的情况发生，即将数据自动存入前置机硬盘中，避免丢失；然后，将采集到的数据以Modbus协议通过电力2M专线传入云平台端的数据库服务器中。
云平台端配置有数据库服务器模块、与数据库服务器通讯连接的实时采集服务器模块和应用程序服务器模块，及与应用程序服务器模块通讯连接的web服务器模块。具体的，实时采集服务器通过实时采集软件从数据库服务器中读取采集参数，并控制集控工作站的采集设备进行信号数据的采集，然后将采集到的信号数据经过处理后存储到数据库服务器模块中。数据库服务器主要用于管理风场风电机组监测数据的管理，包括风电机组基本信息以及监测所需的测点信息、传感器信息、采集参数信息等，其主要数据表如表1所示。
表1
| 数据表名 | 功能描述 |
| 风机测点表 | 存储风机监控点的相关基本信息 |
| 数据表 | 存储监测点采集原始数据信息 |
| 数据属性表 | 存储对应测点监测采集的相关参数 |
| 采集通道表 | 存储cDAQ-9174采集通道信息 |
| 报警设置表 | 存储风机测点实时报警阈值 |
| 报警日志表 | 存储监控测试点超过设置报警阈值的相关信息 |
| 故障基本表 | 存储故障测试点的相关信息 |
| 关键零部件表 | 存储风机监控***中关键零部件的相关信息 |
| 零部件类型表 | 存储监控***中零部件的种类类型 |
| 图片表 | 存储风机及相关零部件的图片 |
| 特征统计表 | 存储风机关键零部件监测数据相关特征信息 |
Web服务器模块在接收来自浏览器的HTTP请求后，从数据库中获取相应的数据，从而确保监控端可以通过统计相应的监测数据指标或对数据进行处理分析后，以图表等形式将数据返回给用户进行分析判断风机的运行状态。云端用户可以通过Internet互联网访问云端风机采集到的数据。
监控端与云平台端通讯连接，基于云平台实现风电场运行状况的自动监控和过程控制，以此实现多元化功能。在本实施例中，监控端包括运维监控模块、调度管理模块、异常报警模块、数据分析模块和***管理模块等监控应用软件。通过监控应用软件，能够顺利推动风电场运行数据信息的实时共享与传输。
运维监控模块，采用基于B/S架构结合Web与数据库的监控应用软件，将风电场实时采集的数据在通过后台应用程序处理之后，加以分析计算，并直接在屏幕或客户终端加以显示。同时，基于曲线、模拟图、参数分布表等多元化监控模式，对风电场电力运行参数与设备具体状态进行实时监视与显示，以此有效节约人力资源与相关成本。
调度管理模块，用于实现调度管理功能。具体的，用于监控***中心部门进行调度，接受调度机构传输的指令，远程监控与调度风电场电力***、开关、主变设备等。并及时传输准确生产信息与数据，就风电场设备调度管理区域传输设备停电计划，同时上报事故或者异常状况，与调度机构积极配合加以处理。
异常报警模块，用于实现异常报警。异常报警模块能够确定当下或者历史时间段内故障时间与频率等等，以便于就告警信息采取有效应对措施加以处理，并提示异常参数，提醒工作人员快速查询处置，避免故障繁衍。针对风电场电力***相关参数实时值与历时值进行比较分析，警示异常参数，运行维护人员提前处理并维护，能够有效防止故障发生。
数据分析模块，用于对风电场各种电力数据信息进行自动化、智能化统计分析，并加以储存。历史数据库则能够把风电场所有数据信息储存起来，其中势必存在冗余，以便于为后续接入新数据信息留下空间。用户可就实际需求，选择既定时期内数据进行查询、显示、导入等，并依据相关要求自主筛选。
***管理模块，其功能主要划分为***与权限维护两大组成环节。其中，***维护主要是针对软件功能、用户信息、操作日志等进行维护。而权限维护则是针对用户登录客户端，展示并操作权限管理。在***管理模块上，管理人员还能够通过软件维护与修改等，就***登录用户进行浏览与操作权限管理，以操作日志的方式对用户***登录行为进行详细记录。
结合图2所示，本发明公开一种基于云平台的风电场的监控方法，包括以下步骤：
S1：风机端接收风机数据并进行报文解析，存入集控工作站的缓冲区；
S2：将存入缓冲区的风机数据传输至云平台端；
S3：云平台端接收风机数据，解析后写入云平台端的缓冲区，并存储至云平台端的数据库服务器；
S4：监控端提供数据库服务器内风机数据的监视、查询及调用的功能；
S5：确认监控端用户是否请求访问云平台端的风机数据，若是，云平台端调用并处理所请求的风机数据，并发送给监控端用户，若否，则结束对云平台端的风机数据的访问。
在一实施例中，在步骤S1中，由配置于风机端的风机数据采集模块进行风机数据的采集，并通过OPC/Modbus服务端采用Modbus协议将采集到的风机数据传输至集控工作站的风机服务器及变电站服务器。风机服务器和变电站服务器均通过各自的OPC接口接收对应的风机数据，并将采集的风机数据通过OPC接口进行报文解析，存入集控工作站的缓冲区。
在一实施例中，在步骤S2中，云平台端配置实时采集服务器、数据库服务器，将存入集控工作站的缓冲区的风机数据传输至云平台端的数据库服务器中。
在一实施例中，在步骤S3中，云平台端配置web服务器，由web服务器接收数据库服务器的数据流，解析后写入云平台端的缓冲区，并存储至云平台端的数据库服务器。
在一实施例中，在步骤S4中，监控端配置调度管理模块，并采用silverlight技术提供云平台端的数据库服务器内风机数据的监视及查询的功能。
在一实施例中，在步骤S5中，确认监控端用户通过Internet是否请求访问云平台端的风机数据，若是，通过云平台端中设置的监控应用程序调用并处理所请求的风机数据，并发送给监控端用户。监控端通过监控应用软件中结合智能数据挖掘算法，将根据风电场电力运行相关参数的实时值与历时值进行比较分析，对异常参数进行预测警示，以确保运行维护人员提前处理并维护，能够有效防止故障发生。
结合图3所示，本发明基于上述实施例提供的监控***，公开另一种基于云平台的风电场的监控方法，具体监测步骤如下：
首先，在风电场的每台风机内均配置风机数据采集模块及OPC/Modbus服务端，多台风机将采集到的风机数据通过OPC/Modbus服务端集中传输至集控工作站，形成实现风电场内风机多测点监测数据采集与数据传输的风机端。例如，风电场中每台风机的机舱内都装配采集控制器，用以采集风电机组传动***的状态特征参数。例如，在一实施例中，选用的采集控制器为cDAQ-9174，所采集的风电机组状态特征参数包括：叶轮***的叶轮转速和叶片马达温度，传动***的齿轮箱温度和轴承温度，塔筒振动加速度，发电机***的发电机转速和绕组温度，液压***的机舱温度和偏航***的偏航变频器温度等。集控工作站内设置风机服务器和变电站服务器，由设置于每台风机内的OPC/Modbus服务端采用Modbus协议将采集到每台风机的风机数据传输至集控工作站内的风机服务器和变电站服务器，并将采集到的风机数据通过OPC接口进行报文解析，存入集控工作站的缓冲区。
然后，将存入集控工作站的缓冲区的风机数据传输至云平台端，包括：将存入缓冲区的风机数据传输至云平台端的数据库服务器中。在一实施例中，云平台端配置数据库服务器模块、与数据库服务器通讯连接的实时采集服务器模块和应用程序服务器模块，及与应用程序服务器模块通讯连接的web服务器模块。其中，数据库服务器主要用于管理风场风电机组监测数据的管理，包括如表1所示的风电机组基本信息以及监测所需的测点信息、传感器信息、采集参数信息等。存入集控工作站的风机数据通过3G无线网或者GPRS方式传输到云平台端的数据库服务器中。例如，一种具体的风机数据采集及存储方式为：实时采集服务器通过实时采集软件从数据库服务器中读取采集参数，并控制集控工作站的采集设备进行信号数据的采集，然后将采集到的信号数据经过处理后存储到数据库服务器中。
由云平台端的web服务器接收数据库服务器的数据流，解析后写入云平台端的缓冲区。
监控端配置监控应用软件，监控应用程序基于silverlight技术提供数据库服务器内风机数据的监控、查询、报表曲线对比等功能。例如，监控应用程序接收来自监控端的浏览器的HTTP请求，从数据库服务器中获取相应的风机数据，传输至监控端。
最后，确认监控端用户通过Internet是否请求访问云平台端的风机数据，若是，云平台端调用并处理所请求的风机数据，并发送给监控端用户，若否，则结束对云平台端的风机数据的访问。在一实施例中，对云平台端所请求调用的风机数据，进行分析处理处理后，以图表等形式将风机数据返回给监控端的用户，供用户进行分析判断风机的运行状态。
在一实施例中，监控端与云平台端通讯连接，基于云平台实现风电场运行状况的自动监控和过程控制，以此实现多元化功能。在本实施例中，监控端包括运维监控模块、调度管理模块、异常报警模块、数据分析模块和***管理模块等监控应用软件。通过监控应用软件，能够顺利推动风电场运行数据信息的实时共享与传输，并且，监视应用软件中结合智能数据挖掘算法，根据风电场电力***相关参数的实时值与历时值进行比较分析，对异常参数进行预测警示，以确保运行维护人员提前处理并维护，有效防止故障发生。
其中，运维监控模块，采用基于B/S架构结合Web与数据库的监控应用软件，将风电场实时采集的数据在通过后台应用程序处理之后，加以分析计算，并直接在屏幕或客户终端加以显示。同时，基于曲线、模拟图、参数分布表等多元化监控模式，对风电场电力运行参数与设备具体状态进行实时监视与显示，以此有效节约人力资源与相关成本。
调度管理模块，用于实现调度管理功能。具体的，用于监控***中心部门进行调度，接受调度机构传输的指令，远程监控与调度风电场电力***、开关、主变设备等。并及时传输准确生产信息与数据，就风电场设备调度管理区域传输设备停电计划，同时上报事故或者异常状况，与调度机构积极配合加以处理。
异常报警模块，用于实现异常报警。异常报警模块能够确定当下或者历史时间段内故障时间与频率等等，以便于就告警信息采取有效应对措施加以处理，并提示异常参数，提醒工作人员快速查询处置，避免故障繁衍。针对风电场电力***相关参数实时值与历时值进行比较分析，警示异常参数，运行维护人员提前处理并维护，能够有效防止故障发生。
数据分析模块，用于对风电场各种电力数据信息进行自动化、智能化统计分析，并加以储存。历史数据库则能够把风电场所有数据信息储存起来，其中势必存在冗余，以便于为后续接入新数据信息留下空间。用户可就实际需求，选择既定时期内数据进行查询、显示、导入等，并依据相关要求自主筛选。
***管理模块，其功能主要划分为***与权限维护两大组成环节。其中，***维护主要是针对软件功能、用户信息、操作日志等进行维护。而权限维护则是针对用户登录客户端，展示并操作权限管理。在***管理模块上，管理人员还能够通过软件维护与修改等，就***登录用户进行浏览与操作权限管理，以操作日志的方式对用户***登录行为进行详细记录。
本发明的基于云平台的风电场的监控方法，在风电场监控***中设置风机端、云平台端及监控端，风机端接收风机数据并进行报文解析，并将风机数据传输至云平台端的数据库服务器，监控端提供风机数据的调用、监视与查询功能。本发明采用云计算技术，大大减少了风电场自动化监控***的硬件投入，能有效节省计算和存储成本，在传输延迟和准确率方面都具有很高的性能。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种基于云平台的风电场的监控方法，其特征在于，
风机端接收风机数据并进行报文解析，存入集控工作站的缓冲区；
将存入缓冲区的风机数据传输至云平台端；
云平台端接收风机数据，解析后写入云平台端的缓冲区，并存储至云平台端的数据库服务器；
监控端提供数据库服务器内风机数据的监视、查询及调用的功能；
确认监控端用户是否请求访问云平台端的风机数据，若是，云平台端调用并处理所请求的风机数据，并发送给监控端用户，若否，则结束对云平台端的风机数据的访问。
2.根据权利要求1所述的基于云平台的风电场的监控方法，其特征在于，集控工作站通过OPC接口从风机端接收所述风机数据，并进行报文解析，存入集控工作站的缓冲区。
3.根据权利要求2所述的基于云平台的风电场的监控方法，其特征在于，所述集控工作站配置风机服务器和变电站服务器，风机服务器和变电站服务器均通过各自的OPC接口接收对应的风机数据。
4.根据权利要求1所述的基于云平台的风电场的监控方法，其特征在于，由配置于风机端的风机数据采集模块进行风机数据的采集，并通过配置于风机端的OPC/Modbus服务端采用Modbus协议将采集到的风机数据传输至集控工作站的风机服务器及变电站服务器。
5.根据权利要求1所述的基于云平台的风电场的监控方法，其特征在于，云平台端配置实时采集服务器、数据库服务器，将存入集控工作站的缓冲区的风机数据传输至云平台端的数据库服务器中。
6.根据权利要求1或5所述的基于云平台的风电场的监控方法，其特征在于，云平台端配置web服务器，由web服务器接收数据库服务器的数据流，解析后写入云平台端的缓冲区。
7.根据权利要求1所述的基于云平台的风电场的监控方法，其特征在于，所述监控端配置监控应用程序，并采用silverlight技术提供云平台端的数据库服务器内风机数据的监视及查询的功能。
8.根据权利要求1所述的基于云平台的风电场的监控方法，其特征在于，确认监控端用户是否通过Internet请求访问云平台端的风机数据，若是，通过云平台端中设置的监控应用程序调用并处理所请求的风机数据，并发送给监控端用户。
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