[发明专利]一种风电塔筒智能免爬器控制系统及方法

说明书

技术领域：

本发明属于风电塔筒技术领域，尤其涉及一种风电塔筒智能免爬器控制系统及方法。

背景技术：

随着全球化石能源的日益衰减以及人们环境保护意识的不断增强，可再生新能源在近年来得到了较为迅速的发展。其中，资源丰富、发展前景十分可观并且清洁环保的风能发电更是备受青睐。在利用风力发电中相比低空的风能，80米高空的风能资源更为丰富，质量更加稳定可靠，发电效率更高。因此，近年来建设的风电塔筒一般都是比较高的。而面于这样高的风电塔筒，塔筒上方的检修维护工作对于操作人员来讲即是身体上也是心理上的一种挑战。在塔筒攀爬过程中过多的消耗操作人员的体力，本身就会降低工作效率，还会影响人员心情，更不利于人身安全。因此，设计一种升降设备帮助操作人员轻松安全的抵达塔筒顶端具有非常的实际意义和广泛地用途。

传统风电塔筒辅助攀爬设备主要有三种分别为助爬器、免爬器及升降梯。由于结构简单价格低廉，助爬器在风力发电的早期使用的较多。随着风力发电的不断发展，无法满足攀爬体力零消耗的这种助爬器越来越不能适应现代风电塔筒系统。升降梯类似于箱体电梯，由于其高昂的价格以及有着较大工作空间的要求，在风电领域内一直少有采用。本发明加入了多传感器及物联网技术设计，实现了带状态监测的智能免爬器创新性设计。

发明内容：

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种风电塔筒智能免爬器控制系统及方法。

本发明的一种风电塔筒智能免爬器控制系统，包括智能免爬器车体部分，控制箱部分及遥控器部分，所述智能免爬器车体部分包括数据采集模块、A/D转换模块、单片机及无线收发模块，所述数据采集模块包括温度传感器、加速度/倾角传感器、称重传感器及心率传感器，所述称重传感器及心率传感器均与A/D转换模块连接，所述温度传感器、加速度/倾角传感器及A/D转换模块均与单片机连接，所述单片机连接无线收发模块，所述控制箱部分包括主控单元、变频器、控制电机及无线收发模块，所述控制电机、变频器、主控单元及无线收发模块依次连接，所述遥控器部分包括主控单元、按键输入单元、TFT LCD显示单元及无线收发模块，所述按键输入单元和TFT LCD显示单元均与主控单元连接，所述主控单元连接无线收发模块，所述智能免爬器车体部分通过无线收发模块分别与控制箱部分及遥控器部分连接。

优选的，所述单片机为内置DSP的STM32L476的测控模块。

优选的，所述主控单元均为STM32F103主控单元。

本发明的一种风电塔筒智能免爬器控制方法，包括以下步骤：

（1）免爬器控制系统平台初始化并自检；

（2）判断智能免爬器车体部分，控制箱部分及遥控器部分是否正常工作，若是，则进入下一步，若否，则反馈相应的错误代码；

（3）系统检测是否有人，若是，则系统进入车载模式，若否，则系统进入遥控模式；

（4）若进入车载模式，记录免爬器初始基准值，若进入遥控模式，则中断按键标志位后结束；

（5）数据采集模块通过温度传感器、加速度/倾角传感器、称重传感器及心率传感器分别采集温度、三轴加速度倾角、载重、脉搏等信号；

（6）判断采样时间是否达到20ms，若是，则记录采样值后进入下一步，若否，则继续采样；

（7）单片机直接读入或先经过A/D转换模块再读入数据采集模块的信号，调用FFT函数进行信号的时域特征提取以及频域信号处理，记下频域信息；

（8）通过采样值和频域信息分析获得免爬器车体与人体状态。

本发明有益效果：本发明在进行更具人性化结构设计的同时增加了多组传感器和无线通信技术，使得免爬器系统更加精简实用、安全高效。不仅仅是为操作人员提供了一种优质的攀爬设备，更是安全高效工作的一种保障，在一定程度上有助于风力发电的进一步发展。可实时监测免爬器所承受重量，为免爬器是否启动运行提供安全判断，并为免爬器的升降速度做出合理选择，可实时监测免爬器运行速度与倾角，并通过无线传输数据，用于判断免爬器运行状态。

附图说明：

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为风电塔筒智能免爬器控制系统结构示意图；

图2为风电塔筒智能免爬器组网图；

图3为风电塔筒智能免爬器车体机械图；

图4为风电塔筒智能免爬器控制方法流程图。

图中：1-车身；2-扶手；3-TFT显示屏；4-调节按钮；5-导轨孔；6-遥控器盒子；7-可折叠踏板。