CN102639869A - 移动监视单元的gps自动化跟踪 - Google Patents

Abstract

一种监视风力涡轮机的方法，包括下述步骤：将情况监视（CM）模块附连到风力涡轮机；基于由CM模块在风力涡轮机处接收到的信息来确定CM模块的位置；使用CM模块来监视风力涡轮机的操作参数；以及将操作参数传送到中心设施。

Description

移动监视单元的GPS自动化跟踪

技术领域

本发明涉及风力涡轮机，并且更具体地，涉及监视风力涡轮机的操作状态。

背景技术

风力涡轮机是用于将风力转换成电力的机电设备。通常，风力涡轮机利用风来驱动齿轮箱、转子轴以及最终发电的发电器（generator）（或其他机械元件）。在一段时间的操作之后，可能需要为了异常行为、预见性维护或保修检查来监视风力涡轮机所使用的机械元件。可以安装状态监视（CM）装置，该状态监视（CM）装置提供与风力涡轮机的操作状态相关的反馈。然而，使CM装置与风力涡轮机相关联是劳动密集型任务，并且涉及具有各种组件的装置。该装置通常可以包括处理器、数字存储器以及耦合到风力涡轮机或其特定组件的多种传感器。这些传感器可以包括用于测量涡轮机速度的速度传感器、用于测量振动的加速度计以及用于确定涡轮机负载的电流监视器。

对于便携式并且想要从风力涡轮机移动到风力涡轮机的CM装置，监视CM装置的一方难以确定受监视的风力涡轮机的身份和/或位置。目前，监视方可以接收来自安装CM装置的个人的电话呼叫或其他通信。使用该通信，安装者提供所安装的CM装置的身份和/或位置。然而，在一些情况下，安装者和监视方并不紧密地通信。安装者和监视方可以向不同的公司报告。当没有监视雇员可用时，安装者可能在传统工作时间之后安装装置。或者在一些情况下，这样的大量风力涡轮机由CM装置监视，该装置的位置和/或身份变得难以管理。另外，由安装者所维护的记录很差。在该情况下，安装者可能需要再访问它们安装CM装置的风力涡轮机，以确定装置的身份或位置。因此，安装时间代价很高，并且人力资源被浪费用于搜索CM装置。而且，丢失在CM装置位置未知的时间期间没有监视到的数据可能也是代价很高的。

发明内容

根据本发明，持续监视（CM）装置可以被临时安装在较大的风力涡轮机组的一个或多个风力涡轮机上，以收集在一时间段内的关于每个受监视的涡轮机的数据。在该时间期间，CM装置可以将所收集的数据实时地无线传送到远程监视设施。CM装置包括向中心设置警示其位置的位置指示能力。CM装置可以在不依赖于安装者的情况下确定和传送其位置。因此，在此描述的CM装置减少了在分派给安装者识别多个CM装置位置的任务时可能发生的人为错误，并且还可以增加远程操作者确定CM装置的位置的速度和便利性。

附图说明

此后结合附图来描述本发明的优选示例性实施例，在附图中，相同的附图标记指示相同的元件，并且在附图中：

图1描绘了用于使用情况监视（CM）装置和远程监视站来监视风力涡轮机的示例性系统；

图2描绘了示例性CM模块的组件；

图3描绘了示例性CM模块的框图；以及

图4描绘了用于远程监视风力涡轮机的示例性视觉显示。

具体实施方式

还称为风力发电机、风车或风能转换器的风力涡轮机将风能转换成电。将风力涡轮机置于具有大风量的区域中来发电。多种风力涡轮机设计是已知的并且被使用。通常，风力涡轮机包括将涡轮机叶片连接到发电机的驱动轴。当风作用于涡轮机叶片时，驱动轴旋转以对发电机供电并且发电。

CM装置用于在一时间段内监视多个风力涡轮机，以确定每个受监视的风力涡轮机的整体机械和/或电的健康状态（health）。CM装置可以包括：便携式CM模块，该便携式CM模块是附连到风力涡轮机的独立单元并且监视多种操作参数或其他度量。这些参数指示风力涡轮机的机械/电的健康状态。例如，在风力涡轮机的保修期结束时，CM模块可以针对任何异常行为来监视风力涡轮机。异常行为的示例包括由风力涡轮机的驱动轴产生的过度振动或来自涡轮机的过度电流消耗。

转到图1，示出了用于使用CM模块和远程监视站来监视风力涡轮机的示例性系统100。系统100包括：多个风力涡轮机110-130、CM模块140-160、第一远程监视站170、第二远程监视站180以及陆地网络/无线网络190。监视站170-180可以位于几乎任何地理位置，并且经由陆地/无线网络190与CM模块140-160进行通信。通过该通信，远程监视站170-180可以获得由CM模块140-160生成的数据，诸如风力涡轮机振动数据、来自GPS接收器的纬度和经度坐标、电流消耗（currentdraw）或温度。而且，在远程监视站170-180处，所生成的数据可以被处理和归档以用于对风力涡轮机拥有者/操作者的呈现。

陆地网络可以是将CM模块110-130连接到远程监视站170-180的传统基于陆地的通信网络。陆地网络还可以将无线网络用于远程监视站和CM模块之间的通信的一部分。通常以190示出陆地网络和无线网络。无线网络还可以在没有陆地网络的情况下提供在CM模块110-130和远程监视站170-180之间的通信。例如，陆地网络可以包括诸如用于提供硬接线电话、分组交换数据通信以及因特网基础设施的公共交换电话网络（PSTN）。可以通过使用标准有线网络、光纤或其他光网络、电缆网络、电力线、诸如无线局域网（WLAN）或提供宽带无线接入（BWA）的网络的其他无线网络、或其任何组合来实现一段或多段陆地网络。无线网络可以是蜂窝电话系统，该蜂窝电话系统包括多个基地台（cell tower）、一个或多个移动交换中心以及将无线网络与陆地网络进行连接所需要的任何其他联网组件。

CM模块可以使用速度传感器或其他传感器来监视风力涡轮机，该风力涡轮机被永久地并入风力涡轮机中或者可以并入CM模块中。转到图2，示出了CM无线接入模块10的示例性实施例，其可以装配有期望用于特定应用（例如，传感器、处理器等）的CM装置或者可以经由布线或短距离连接来连接到至少部分包含在独立壳体中的这样的装置。图2示出了CM接入模块10，该CM接入模块10具有Wi-Fi收发器12、开关14、电池备用电源16、CDMA调制解调器17、微控制器18、数字存储器20、温度传感器22、通信服务器24、冷却风扇26、全球定位（GPS）接收器模块28、CDMA无线收发器30、壳体32、温度开关34以及风力涡轮机轴速度传感器或用于这样的传感器的速度光耦合器36。在该示例中，CM无线接入模块10还可以用作局域网（LAN）中继器，其从其他CM模块10接收信号并且将该信号发送到远程监视站。使用这些组件，CM无线接入模块10可以收集来自风力涡轮机的数据，并且远程监视站可以从几乎任何期望的位置实时地接收或访问数据。例如，Wi-Fi收发器12可以使得模块10能够将其收集的数据发送到本地接入点，然后本地接入点可以通过无线/陆地网络将数据传送到中心设施，诸如远程监视站。替代地，CM无线接入模块10可以使用CDMA调制解调器14和CDMA无线收发器30来使用蜂窝通信将所收集的数据发送到中心设施。

所收集的数据可以包括由GPS接收器模块28生成的位置信息。例如，GPS接收器模块28可以基于从在其上方轨道运行的可用GPS卫星所获得的数据来计算CM无线接入模块10的位置。该计算可以以纬度和经度坐标的形式来生成。可以将CM无线接入模块10的位置传送到中心设施，诸如远程监视设备。CM无线接入模块10的位置可以与模块10正在监视的风力涡轮机相关联。尽管GPS接收器模块28可以在任何时间计算CM无线接入模块10和/或CM无线接入模块10所监视的风力涡轮机的位置，但是一些事件可能与位置的计算和传输相关。在一个实例中，每当模块10从非供电状态变为到供电状态，CM无线接入模块10就引导GPS接收器模块28计算模块10的位置。在GSP接收器模块28计算位置之后，那么CM无线接入模块10经由Wi-Fi收发器12或CDMA收发器30将位置传送到中心设施或远程监视站。

在另一个实例中，可以使用诸如附连到风力涡轮机的射频识别芯片（RFID）或标签的应答器来确定CM模块10的位置及其监视的风力涡轮机。通常，RFID芯片包括用于存储数据的集成电路和天线。例如，风力涡轮机可以承载基于风力涡轮机标识信息以数据编码的RFID芯片。该标识信息可以包括风力涡轮机的制造商和序列号。还可以包括风力涡轮机的位置，诸如纬度和经度坐标。CM模块10可以包括RFID询问器或读取器（未示出）。RFID询问器可以使用由微控制器18控制的射频（RF）收发器和天线。当将CM模块10安装在受监视的风力涡轮机处时，RFID询问器访问来自由受监视的风力涡轮机承载的RFID芯片中的数据。使用所访问的数据，CM模块10可以确定受监视的风力涡轮机的身份和/或位置，并且将身份/位置传送到中心设施。或者，CM模块可以访问RFID芯片上的数据，并且将该数据传送到中心设施。尽管使用RFID标签的无源版本来描述该示例，但是还可以使用诸如采用RFID标签的有源版本的那些其他RFID系统。

转到图3，存在CM模块的实施例，其中，所有组件（排除至少一些传感器）都被包含在单个模块壳体中。CM模块300包括电源模块310、备用电源模块320、Wi-Fi模块330以及数据登记器控制模块340。该CM模块可以用作包括完善的无线能力和情况监视装置的CM接入模块10。该CM模块具有包括电源15的电源模块310，调整该电源模块13的大小以能够将电力提供给CM模块300的所有组件。该电源模块310还可以包括与诸如看门狗计时器的固定计时器相关的重新启动功能。在电源模块310不能对CM模块300提供电力的情况下，备用电源模块320包括可以对CM模块300的组件供电的电池备用电源16。如述，如果期望，可以仅在作为经由CMDA调制解调器或以其他方式具有长距离通信能力的无线接入模块进行操作的CM模块上使用该备用装置（backup）。可以将电池电源16的大小调整为小于电源15或者可以与电源15的大小和设计相同。Wi-Fi模块330包括能够向和从模块300发送和接收数据的设备。Wi-Fi模块330包括诸如Wi-Fi收发器12的设备和路由器14。数据登记器控制模块340可以包括微控制器18、数字存储器（例如，ROM、RAM、NVRAM等）20、GPS接收器28、以及多个加速度计30。还可以包括诸如电流监视器38这样的其他组件。本领域技术人员应当认识到到，微控制器18、数字存储器20、GPS接收器28以及加速度计30都可以是硬件组件，该硬件组件在商业上可提供并且可以经由软件互连和控制以获得来自风力涡轮机上的多个点或组件的振动和其他这样的加速度数据。模块310-340一起被包括在能够支持并且保护其不受到损坏的壳体内。

而且，除了包含图3中所示的所有组件的CM模块300之外，其可以被解释为仅具有对CM接入模块10或者对一个或多个其他CM模块的短距离无线能力（例如，蓝牙或802.11）的辅助节点，其中的至少一个具有CDMA和/或其他较长距离（例如，Wi-Fi、卫星电话等）通信能力。从而，例如，当将多个CM模块300附连到相应的多个风力涡轮机时，主要CM接入模块10可以被指定用作主要或基本节点，并且多种CM模块300可以被指定用作辅助（端）节点。然后，在使用中，将数据从辅助节点300发送到主接入节点10，然后主接入节点10将数据发送到远程监视站。来自远程站的控制和其他通信可以同样地经由接入节点10被发送到端节点300。尽管使得通信稍微复杂，但是该方法消除了每个CM模块300都具有长距离通信能力的要求。

转到图4，可以在视觉显示400上示出从受监视的风力涡轮机获得的数据。图4示出了由远程监视站处的计算机上的软件所生成示例性图形用户界面。每个风力涡轮机都可以具有数据登记器屏幕，示出涡轮机的速度、位置、通信状态和电池情况。这允许监视管理器随时知晓新涡轮机何时投入运行以及操作参数为何。每个受监视的风力涡轮机都可以通过提示技术人员知道其存在的GPS定位（或基于RF标签位置确定）来自动地出现在主管理器视觉显示上。应当认识到，视觉显示还可以包括描述受监视非风力涡轮机的位置的地图。在该示例中，视觉显示可以指示风力涡轮机所有者（在本实例中是“KCPL”）、风力涡轮机标识符（“0234”）、风力涡轮机的GPS定位（‘L23N3/L121SW’）、温度（‘32’）、电源（‘AC MAINS’）、电池状态（‘10.7’）以及CM模块冷却风扇的状态。示出了其他度量和数据，并且应当认识到，可以根据监视技术人员的期望来添加或减去所示出的数据。

每当CM模块被加电或者由远程站处的技术人员访问时，在CM模块和远程站处的软件都可以用于自动地报告和显示位置信息。试运行按钮可以被包括在图4中所示的用户界面上，使得一旦被激活，情况监视和数据登记就开始，并且可以在期望长度的时间中执行。退出运行时钟指示了何时安排监视结束、在何时可以将CM模块从风力涡轮机去除并且用于后续监视另一个风力涡轮机。应当认识到，只要CM模块在线并且与远程站进行通信，就可以使得图4的显示可用于由远程站的技术人员在任何时间进行检查。

应当理解，以上说明不限定本发明，而是对本发明的一个或多个优选示例性实施例的描述。本发明不限于在此公开的特定实施例，而仅由以下权利要求来限定。而且，除非以上明确限定了术语或短语，包含在与具体实施例相关的以上说明中的陈述不被解释为限制本发明的范围或者限制在权利要求中使用的术语的定义。多种其他实施例和对所公开的实施例的多种改变和修改对于本领域技术人员来说将变得明显。所有这样的其他实施例、改变和修改都意在落入所附权利要求的范围内。

如在本说明书和权利要求中使用的，术语“例如以及“诸如（suchas）”和动词“包括”、“具有”及其其他动词形式在结合一个或多个组件或其他术语的列表进行使用时，每一个都被解释为可扩充的，意味着列表不被解释为排除其他的附加组件或项。其他术语使用其最广泛合理意义来解释，除非它们在需要不同解释的上下文中进行使用。

Claims (7)

1.一种监视风力涡轮机的方法，包括下述步骤：

将情况监视（CM）模块附连到风力涡轮机；

基于由所述CM模块在所述风力涡轮机处接收到的信息来确定所述CM模块的位置；

使用所述CM模块来监视所述风力涡轮机的操作参数；以及

将所述操作参数传送到所述中心设施。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述CM模块包括GPS接收器，并且其中，所述确定步骤进一步包括：使用所述GPS接收器来确定所述位置。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括下述步骤：将从所述GPS接收器接收到的位置信息传送到所述中心设施。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述风力涡轮机包括：唯一标识所述风力涡轮机的应答器，并且其中，所述CM模块包括询问器，并且其中，所述确定步骤进一步包括：使用所述询问器从所述应答器获得数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述应答器包括RFID标签。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定步骤在所述CM模块处执行，并且然后，所述位置被传送到所述中心设施。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定步骤在所述中心设施处执行。

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