[发明专利]风力发电机桨叶健康监控方法及其监控系统

说明书

本发明公开了一种风力发电机桨叶健康监控方法及其监控系统，在桨叶中每隔0.3‑0.8m布置光线传感器模块；光线传感器模块获取环境光强，并将环境光强转换成数字信号，数字信号经过过滤和聚合后传输到桨叶主控制系统；桨叶主控制系统轮询传感器模块的数字信号，再无线传输至边缘网关，边缘网关接收所有的数字信号进行人工智能模式识别，将识别结果传输到云平台，云平台根据识别结果输出控制命令，控制命令经边缘网关传输至桨叶主控制系统，由桨叶主控制系统执行控制命令。本发明可以对风力发电机桨叶进行健康监控，具有监控范围广，通讯连接、数据传输处理可靠的优点。

技术领域

本发明涉及桨叶监控技术领域，特别涉及一种风力发电机桨叶健康监控方法及其监控系统。

背景技术

经济、能源与环境的协调发展是实现国家现代化目标的必要条件。随着全球气候变暖与化石能源的不断消耗及其对环境的影响问题，其它能源的开发越来越受到重视。而在这些新兴的能源种类中，风能作为太阳能的转换形式之一，是取之不尽、用之不竭的清洁可再生能源，不会产生任何有害气体和肥料，不会污染环境，发展潜力巨大，前景广阔。目前的风力发电机采用的发电方式是风力驱动涡轮旋转，进而带动发电机进行发电。目前所使用的涡轮桨叶的健康监测是应力监测方案，应力监测方案中由应力传感器通过光纤连接到采集盒，采集盒产生的大量数据通过WLAN传输到网关，再在后台、中心或云端进行处理。这样的处理方式存在如下问题：1、每个传感器都要连接到采集单元，无法级联，造成此方案只能集中布置在根部，监测范围有限，根据实际运行情况来看，桨叶根部开裂的情况发生的很少；2、传感器无处理能力，数据靠后端集中采集，采集产生的数据量大，复杂分析在中心或云端进行。3、扩展性弱或无法进行扩展。4、靠电池供电，可靠性低，维护成本高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种风力发电机桨叶健康监控方法及其监控系统。本发明可以对风力发电机桨叶进行健康监控，具有监控范围广，通讯连接、数据传输处理可靠的优点。

本发明的技术方案：风力发电机桨叶健康监控方法，在桨叶中沿桨叶内部支撑板中心线每隔0.3-0.5m直线布置光线传感器模块；光线传感器模块获取环境光强，并将环境光强转换成数字信号，数字信号经过过滤和聚合后传输到桨叶主控制系统；桨叶主控制系统轮询传感器模块的数字信号，再无线传输至边缘网关，边缘网关接收所有的数字信号进行人工智能模式识别，将识别结果和数字信号传输到云平台，云平台根据识别结果输出控制命令，控制命令经边缘网关传输至桨叶主控制系统，由桨叶主控制系统执行控制命令。

上述的风力发电机桨叶健康监控方法，同一片桨叶中的光线传感器模块按位置编址1-N,并分别通过485总线与桨叶主控制系统连接。

前述的风力发电机桨叶健康监控方法，所述边缘网关与桨叶主控制系统之间采用无线连接为ZigBee。

前述的风力发电机桨叶健康监控方法，所述边缘网关与云平台之间采用4G无线或光纤通讯连接。

前述的风力发电机桨叶健康监控方法的监控系统，包括轮毂、桨叶、机舱和云平台，所述轮毂内设置有桨叶主控制系统，所述桨叶内设有多个光线传感器模块，所述机舱内设有边缘网关，所述光线传感器模块分别与桨叶主控制系统连接，桨叶主控制系统与边缘网关无线连接；所述边缘网关与云平台通讯连接。

前述的风力发电机桨叶健康监控方法的监控系统，所述光线传感器模块包括与桨叶固定连接的外壳底座，所述外壳底座的上方设有透明罩；所述外壳底座内设置有总线固定槽和总线插座，所述外壳底座顶面设有PCB底板，PCB底板与总线插座连接；所述PCB底板上方连接有第一PCB板、第二PCB板和第三PCB板，第一PCB板、第二PCB板和第三PCB板的上表面中部分别设有超高灵敏度光线传感器。

前述的风力发电机桨叶健康监控方法的监控系统，所述第一PCB板与PCB底板所成角度为45°；所述第三PCB板与PCB底板所成角度为135°，所述第二PCB板两端分别与第一PCB板和第三PCB板上端连接且所述第二PCB板平行于PCB底板。