CN102287330A

CN102287330A - 采用3g网络的风电场远程实时监控与智能视频遥视系统

Info

Publication number: CN102287330A
Application number: CN2011102079781A
Authority: CN
Inventors: 周封; 郝婷; 王丙全; 刘健; 王晨光; 李翠; 唐树斌; 于长胜
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2011-12-21

Abstract

本发明涉及一种基于3G网络的风电场远程实时监控与智能视频遥视系统。包括就地智能测控系统（100）、本地控制中心（110）和中央远程控制中心（120）。其中就地智能测控系统（100）由数据测控终端（101），智能视频终端（102），数据集中、分析和处理模块（103），3G无线数传模块（104）组成。故障诊断单元（111）和（121）分别位于本地控制中心（110）和中央远程控制中心（120）。本发明可实现实时风电场状态监测、故障诊断，主动通过3G网络传输风电场状态信息给远程监控中心，远程监控中心对信息进行分析，如有故障则进行故障诊断；采用3G无线网络传输方式，有建设成本低，维护方便，易扩展的特点。

Description

采用3G网络的风电场远程实时监控与智能视频遥视系统

技术领域

本发明涉及一种用于风电场的远程实时监控系统，具体地说是一种基于3G网络的风电场远程实时监控与智能视频遥视系统。属于新能源发电技术中风电场的监测与控制技术领域。

技术背景

风能资源是一种纯粹的绿色资源，是地球上最古老、最重要的能源之一。它在全球范围内的巨大蕴藏量、可再生、分布广、无污染的特性，使风能发电成为世界可再生能源发展的重要方向。风电是成本最低的温室气体减排技术之一，全球市场对于风电这样的零排放技术有着巨大并且持续增长的需求。风具有随机性，而且对于风力发电行业，风电场多数处于地广人稀的荒僻之地，不可能进行人工记录。况且这些地方气候环境恶劣，所以就需要一套完备、可靠的数据采集与监控系统来监控风力发电机的运行情况。

目前风电控制远程监控系统的结构原理为通过电缆、光缆、无线通讯等手段，采集各风力发电机组、测风塔、变电站的数据，至远程控制中心服务器，用于风电场运行人员的远程监控各台机组运行，并具备一定的报表、曲线、历史查询功能，但是无法了解风电场现场的具体情况。

视频监控是安全防范系统的重要组成部分，其具有实时、直观、准确等特点。随着计算机技术的发展，数字视频监控相比模拟的视频监控具有数据处理方便、传输距离远、图像质量高、系统维护简单等特点。

传统的无线视频监控主要通过微波无线视频监控或基于2.5G网络的多通道无线视频监控实现。使用微波进行传输的无线视频监控具有传输带宽大，传输视频质量好等优点，但是有微波通信的视频监控设备复杂，费用非常高，微波信号容易被高大建筑物阻挡，传输距离受到限制，并且微波通信容易受到外界电磁等干扰，特别是天气影响较为严重，微波信号在雨雪天气会受到严重的衰减。2.5G的网络由于带宽有限（一般最高只有几十K位的带宽），传输视频信号具有一定的困难，需要通过多个2.5G的无线数传设备并行传输图像信号。多个2.5G的无线数传设备并行传输可解决带宽问题，但使用多个无线数传设备成本费用高，数据处理复杂。

随着我国3G网络的发展，3G网络逐步得到完善。相比2G/2.5G网络，3G网络的最大优点是打破了无限带宽瓶颈的限制。当前国内三种3G网络（TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000 EV-DO）标准可达到几百K到几兆位的带宽，所以完全可以使用一个3G无线数传设备代替多个2.5G无线数传设备传输视频信号。

发明内容

针对现有风电场远程监控系统存在的不足，本发明目的是提供一种基于3G网络的风电场远程实时监控与智能视频遥视系统，实现风电机组运行状态的远程实时监控、现场的远程遥视和安防监控。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于3G网络的风电场远程实时监控与智能视频遥视系统，用于风机组、气象站系统的远程实时监控。其特征在于：包括就地智能测控系统（100）、本地控制中心（110）和中央远程控制中心（120），所述就地智能测控系统（100）由数据测控终端（101），智能视频终端（102），数据集中、分析和处理模块（103），3G无线数传模块（104）组成；故障诊断单元（111）和（121）分别位于本地控制中心（110）和中央远程控制中心（120）；所述本地控制中心（110）和中央远程控制中心（120）分别为两台计算机。

所述数据测控终端（101），负责采集风电机组、气象站系统处的技术数据。根据风电场现场测控对象的不同，包括若干不同类型的数据测控模块。不同类型的数据测控模块采集的参数包括，气象参数：风速、风向、湿度和环境温度；风力发电机组参数：风轮转速、发动机转速、发电机线圈温度、齿轮箱油温度、齿轮箱前后轴承温度、齿轮箱振动、液压系统油温、油压、油位、机舱振动、塔架振动、低、高速轴振动、偏航状态。不同类型的数据测控模块控制的参数包括：发电机的启动、停止，功率输出的高低等需要控制的各种参数。

所述智能视频终端（102）包括智能视频主机和摄像头，负责将被监控区域的视频直接连续上传；或者采用智能视频算法，对现场的人员入侵、异常行为、起火点、烟雾等视频进行自动计算和分析判别，按照系统的设定的报警要求，自动报警、本地存储、上传有问题的视频流。

所述数据集中、分析和处理模块（103）与不同类型、不同安装位置的数据测控模块相连，将采集来的信号进行初步的分析和处理，并组合后，按照一定的传输协议，经3G无线数传模块（104）集中上传；同时可通过3G无线数传模块将上位机的控制信号按照指定的地址，发送给数据测控模块。

所述3G无线数传模块（104）与数据集中、分析和处理模块（103）及智能视频终端（102）相连，经3G网络构成数据和视频的远程通信通道，传送到本地控制中心（110）或中央远程控制中心（120）。

所述本地控制中心（110）和中央远程控制中心（120）为计算机，通过互联网或3G网络适配器与就地智能测控系统（100）构成远程通讯通道，能保存风电场各机组的各种运行数据信息和视频，进行实时或历史数据的显示、曲线、查询、统计、打印等数据管理功能，并能对就地智能测控系统（100）进行相关远程参数设置和控制。本地控制中心（110）和中央远程控制中心（120）的计算机中的监控软件平台，还包括故障诊断单元（111）和（121），可根据接收到的风电场各机组的实时或历史运行数据信息进行计算，分析诊断现场故障并进行报警。

根据本发明的一个方面，提供一种基于3G网络的风电场智能视频遥视系统故障监测方法，包括以下步骤：

a. 智能视频终端（102）采集监控区域的视频信息；

b. 3G无线数传模块（104）将视频信息上传至本地控制中心（110）；

c. 本地控制中心（110）判断是否有故障发生，如果是进入步骤d，否则进入步骤a；

d. 故障诊断单元（111）对故障进行诊断；

e. 工作人员根据故障视频信息和诊断结果确定故障原因。

本发明的有益效果是，可实现实时风电场状态监测、实时故障诊断，可主动通过3G网络传输风电场状态信息、故障信息给远程监控中心，能及时了解故障位置和原因，能实现风电场的实时监控与故障诊断；采用3G无线网络传输方式，具有建设成本低，维护方便，扩展容易的特点。

附图说明

图1为风电场远程实时监控系统的原理图。

图2为本发明基于3G网络的风电场智能视频遥视系统故障监测方法的流程图。

具体实施方式

图1为风电场远程实时监控系统的原理图，如图所示，所述一种基于3G网络的风电场远程实时监控与智能视频遥视系统主要包括：就地智能测控系统（100）、本地控制中心（110）和中央远程控制中心（120），其中：就地智能测控系统（100）由数据测控终端（101），智能视频终端（102），数据集中、分析和处理模块（103），3G无线数传模块（104）组成；本地控制中心（110）和中央远程控制中心（120）分别为两台计算机，分别包括故障诊断单元（111）和（121）。

数据测控终端（101），负责采集风电机组、气象站系统处的技术数据。根据风电场现场测控对象的不同，包括若干不同类型的数据测控模块。不同类型的数据测控模块采集的参数包括，气象参数：风速、风向、湿度和环境温度；风力发电机组参数：风轮转速、发动机转速、发电机线圈温度、齿轮箱油温度、齿轮箱前后轴承温度、齿轮箱振动、液压系统油温、油压、油位、机舱振动、塔架振动、低、高速轴振动、偏航状态。不同类型的数据测控模块控制的参数包括：发电机的启动、停止，功率输出的高低等需要控制的各种参数。

智能视频终端（102）包括智能视频主机和摄像头，负责将被监控区域的视频直接连续上传；或者采用智能视频算法，对现场的人员入侵、异常行为、起火点、烟雾等视频进行自动计算和分析判别，按照系统的设定的报警要求，自动报警、本地存储、上传有问题的视频流。

数据集中、分析和处理模块（103）与不同类型、不同安装位置的数据测控模块相连，将采集来的信号进行初步的分析和处理，并组合后，按照一定的传输协议，经3G无线数传模块（104）集中上传；同时可通过3G无线数传模块将上位机的控制信号按照指定的地址，发送给数据测控模块。

3G无线数传模块（104）与数据集中、分析和处理模块（103）及智能视频终端（102）相连，经3G网络构成数据和视频的远程通信通道，传送到本地控制中心（110）或中央远程控制中心（120）。

本地控制中心（110）和中央远程控制中心（120）通过互联网或3G网络适配器与就地智能测控系统（100）构成远程通讯通道，能保存风电场各机组的各种运行数据信息和视频，进行实时或历史数据的显示、曲线、查询、统计、打印等数据管理功能，并能对就地智能测控系统（100）进行相关远程参数设置和控制。本地控制中心（110）和中央远程控制中心（120）的计算机中的监控软件平台，还包括故障诊断单元（111）和（121），可根据接收到的风电场各机组的实时或历史运行数据信息进行计算，分析诊断现场故障并进行报警。

图2为本发明基于3G网络的风电场智能视频遥视系统故障监测方法的流程图，工作流程是这样的：系统先进行初始化，接着登录3G网络，当连接成功之后，便可通过自定义的系统与服务器之间的通讯协议进行数据交互；智能视频终端（102）采集监控区域的视频信息，并通过3G无线数传模块（104）上传至本地控制中心（110），本地控制中心（110）判断是否有故障发生，如果是进入步骤d，否则进入步骤a，故障诊断单元（111）对故障进行诊断，工作人员根据故障视频信息和诊断结果确定故障原因。

以上所述仅为本发明的较佳实施实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于3G网络的风电场远程实时监控与智能视频遥视系统，其特征在于，由就地智能测控系统（100）、本地控制中心（110）和中央远程控制中心（120）组成。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述就地智能测控系统（100）由数据测控终端（101），智能视频终端（102），数据集中、分析和处理模块（103），3G无线数传模块（104）组成；每套智能测控系统有唯一的ID，对应安装于一套机组。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据测控终端（101），根据风电场现场测控对象的不同，包括若干不同类型的数据测控模块。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，不同类型的数据测控模块采集的参数包括，气象参数：风速、风向、湿度和环境温度；风力发电机组参数：风轮转速、发动机转速、发电机线圈温度、齿轮箱油温度、齿轮箱前后轴承温度、齿轮箱振动、液压系统油温、油压、油位、机舱振动、塔架振动、低、高速轴振动、偏航状态。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，不同类型的数据测控模块控制的参数包括：发电机的启动、停止，功率输出的高低等需要控制的各种参数。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述的数据集中、分析和处理模块（103）与不同类型、不同安装位置的数据测控模块相连，将采集来的信号进行初步的分析和处理，并组合后，按照一定的传输协议，经3G无线数传模块（104）集中上传；同时可通过3G无线数传模块（104）将上位机的控制信号按照指定的地址，发送给数据测控模块。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述智能视频终端（102）包括智能视频主机和摄像头，将被监控区域的视频直接连续上传；或者采用智能视频算法，对现场的人员入侵、异常行为、起火点、烟雾等视频进行自动计算和分析判别，按照系统设定的报警要求，自动报警、本地存储、上传有问题的视频流。

8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述3G无线数传模块（104）与数据集中、分析和处理模块（103）及智能视频终端（102）相连，经3G网络构成数据和视频的远程通信通道，传送到本地控制中心（110）或中央远程控制中心（120）。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述本地控制中心（110）和中央远程控制中心（120）为计算机，通过互联网或3G网络适配器与就地智能测控系统（100）构成远程通讯通道，能保存风电场各机组的各种运行数据信息和视频，进行实时或历史数据的显示、曲线、查询、统计、打印等数据管理功能，并能对就地智能测控系统（100）进行相关远程参数设置和控制。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于本地控制中心（110）和中央远程控制中心（120）的计算机中的监控软件平台，还包括故障诊断单元（111）和（121），可根据接收到的风电场各机组的实时或历史运行数据信息进行计算，分析诊断现场故障并进行报警。