[发明专利]一种应用于风力发电机塔筒检测的无线倾角测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种倾角测量系统，尤其是涉及一种应用于风力发电机塔筒检测 的无线倾角测量系统。

背景技术

随着环境污染越来越严重，而能源消耗量却在不断增加，传统的发电方式如火 力发电，水力发电对环境的不利因素越来越为人们所认识。以风力发电，太阳能发 电为主的新能源正在得到企业和政府的重视。风力发电机组塔筒或塔架由于地层移 动和岩土介质的复杂性、塔筒本身的重量、自身振动、风力作用、叶片-机箱-塔筒 耦合作用等因素的影响，塔筒轴心会产生一定的偏移。当偏移超出安全范围，塔筒 会产生倾倒等危及人身和风力发电机安全的重大事故。因此，对风电机组塔筒安全 状况实时监控也显得越来越重要。

由于风电机组监控数据点种类多，并且分布分散，这些为风电机组监控提出 了更高的要求。无线传感器具有布局灵活、结构易变、生命力较强等特点，近年来， 在环境监测、工况监控等领域得到了广泛的应用。与传统倾角传感器相比，MEMS 倾角传感器凭借体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成以及耐 恶劣工作环境等优势，极大的促进了倾角传感器的微型化、智能化、多功能化和网 络化发展。将MEMS技术和无线传感器网络技术相结合，用于环境安全健康检测 已经成为世界范围研究的前沿方向。由于风力发电机所处环境各异，温度变化大， 振动扰动频繁等因素。而在目前还没有有效结合微机械系统(MEMS)和无线传感 器网络(WSN)技术，并实现温度补偿，滤波和抗干扰处理的应用于风力发电机 组塔筒检测的无线倾角测量系统。

中国专利201010245707.0公开了一种风力发电机倾斜检测方法和装置，此发 明包括如下步骤：搭建硬件平台，硬件包括自动化数字水准仪和中央控制系统；自 动化数字水准仪采集数据，中央控制系统处理分析采集数据，最终获得分离发电机 倾斜的最大值和最大位置，其存在体积大，功耗大，安装繁琐等不足。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种便于安装、灵 敏度高、倾角测量精度高的应用于风力发电机塔筒检测的无线倾角测量系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种应用于风力发电机塔筒检测的无线倾角测量系统，包括至少一个无线收发 节点和一个计算机终端，所述的无线收发节点通过无线网络与计算机终端连接，并 安装在塔筒内壁上；

所述的无线收发节点包括MEMS倾角传感模块、稳压模块、A/D转换模块、 微处理器、温度传感器、Zigbee收发模块、电源模块和WIFI模块，所述的稳压模 块、MEMS倾角传感模块、A/D转换模块依次连接，所述的A/D转换模块的输出 端、温度传感器的输出端分别连接微处理器，所述的微处理器分别与Zigbee收发 模块和WIFI模块双向连接，所述的电源模块连接稳压模块、温度传感器、微处理 器、A/D转换模块、Zigbee收发模块和WIFI模块，所述的WIFI模块与计算机终 端相连接；

MEMS倾角传感模块监测风力发电机塔筒倾角数据并输出模拟信号，通过A/D 转换模块转换成数字信号后传送到微处理器，微处理器按计算机终端设置的采样周 期接收MEMS倾角传感模块传输的倾角数据，并根据温度传感器监测的温度信息 对倾角数据依次进行温度补偿、滤波和抗干扰处理，并将处理好的数据通过Zigbee 收发模块传送给其它无线收发节点或直接通过WIFI模块传送给计算机终端，计算 机终端解析接收到的数据帧信号并保存，并绘制倾角曲线。

优选地，所述的稳压模块的输出电压压差在±20mV以内。

优选地，所述的A/D转换模块采用16位或24位A/D转换芯片。

优选地，所述的温度传感器采用数字式温度传感器，用于监测塔筒壁内环境温 度。

优选地，所述的无线收发节点设有多个，通过Zigbee收发模块相互连接，利 用无线网络进行小范围数据的无线传输。

优选地，所述的数据帧信号的数据结构包括：数据头字段、节点编号字段、数 据字段、校验字段和数据尾字段，其中，

数据头字段：用于标定数据信息的起始；

节点编号字段：用于标定倾角传感器节点的编号；

数据字段：用于承载倾角信息和温度信息；

校验字段：用于校验发送数据是否正确；

数据尾字段：用于标定数据信息的结束。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：