CN103035113A - 一种风机状态监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风机状态监测装置，专用于监测风力发电机状态，并与主控终端传输各类数据信息的监测装置，其主要结构由无线通信模块和有线通信模块组成；所述无线通信模块用于风机与主控终端的远距离通信，由无线热点装置、外置Wi-Fi接收器、远距离无线网卡、主控终端四部分组成四部分组成，其中无线热点由避雷针、平板定向天线、馈线、无线AP接入器、电源构成，用于构建大功率、远距离无线热点，为终端之间提供高速无线数据交换功能。本发明采用无线通信原理，适于地形复杂条件下的数据传输且节约成本，通过有线和无线的混合组网，提供了高速、稳定的通信信道。

Description

一种风机状态监测装置

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种专用于风力发电机的状态监测装置。

背景技术

风力发电技术是方兴未艾的新能源发电技术，在全世界都有广泛的应用。风力发电机（简称风机）通常包括风轮叶片、发电机、齿轮箱以及塔筒等，风轮叶片将风能转换为机械转动能，通过齿轮箱带动发电机进行发电，塔筒作为主体部分用于支撑整个风机，发电机和齿轮箱通常位于塔筒内部。

同时，为维护和监控风机的运行，现有的风力发电厂通常在风机群附近建立主控楼，从而对附近的风机状态进行监控。

部分风力发电机在安装时未预留出供后期扩展用的通信信道，或者采用较老的同轴电缆通信，传输速度慢且信道容量有限。风电场一般位于地形复杂的山地区域，地势开阔但不平坦，使得常用的线缆通信或光纤通信铺设困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种专用于风力发电机的状态监测装置，具有成本低、适用于复杂地形的特点。

为实现本发明的目的所采用的技术方案：一种风机状态监测装置包括有线通信模块和无线通信模块；所述有线通信模块设于风机的塔筒内部，有线通信模块包括上位机和下位机，上位机和下位机通过超五类双绞线连接；所述上位机用于采集发电机和齿轮箱的振动信号，并将振动信号通过超五类双绞线传输给下位机；所述下位机用于采集风机输出的电流信号，并存储该电流信号和接收到的振动信号；所述无线通信模块包括无线热点装置、外置Wi-Fi接收器、无线网卡和主控终端；所述无线热点装置用于建立无线Wi-Fi网络，与外置Wi-Fi接收器和无线网卡进行通信；所述无线网卡与下位机连接，所述外置Wi-Fi接收器与主控终端连接。

优选的，所述无线热点装置包括避雷针、平板定向天线、馈线、无线AP接入器和固定立柱，所述避雷针、平板定向天线、馈线和无线AP接入器设于固定立柱上，平板定向天线和无线AP接入器由馈线连接。

所述无线热点装置设于主控楼顶层，所处位置地势开阔，风机与主控楼之间无明显障碍物。无线热点装置采用24dBi平板定向天线搭配无线AP接入器,增强了无线Wi-Fi信号的覆盖面积，实现风机与主控楼的无线通信。

优选的，所述外置Wi-Fi接收器和主控终端之间使用USB数据线连接，USB数据线长度为5米。

所述外置Wi-Fi接收器使用5米USB延长线，末端连接至主控楼控制台，接收器设于主控楼外，接入顶层的无线热点装置，以减少楼内电器设备及楼层本身结构对无线通信的干扰。

所述无线网卡设于风机底舱外侧，固定在风机塔筒外壳上，其高度和角度均可进行调节，适用于不同风电机组的位置情况。

优选的，所述无线网卡内置11N无线模块和高增益20dbi天线，无线网卡与下位机之间使用USB数据线连接，USB数据线长度为10米。

所述无线网卡的接收端固定于塔筒外壳5-8米的高度上，使得与主控楼无线热点装置的通信更加稳定。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

（1）本发明采用无线通信原理，适于风力发电地形复杂条件下的数据传输且节约成本。

（2）本发明通过有线和无线的混合组网，提供了高速、稳定的通信信道。

附图说明

图1为本发明实施例监测装置的结构连接示意图

图2为本发明实施例监测装置无线热点装置的结构示意图

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本实施例使用时的结构示意图，一种风机状态监测装置，主要包括无线通信模块和有线通信模块。

本实施例设于风机机舱内部的上位机1，用于采集风力发电机和齿轮箱的振动信号，通过固定在塔筒9内部的超五类双绞线5将采集数据传输至设于风机底舱电源柜的下位机3上并存储。下位机3通过电流互感器采集发电机的输出电流信号并存储，同时下位机3通过无线网卡4接入由无线热点装置2构建的Wi-Fi网络，主控终端6通过外置Wi-Fi接收器7也连入无线网络，下位机3将采集到的全部数据通过Wi-Fi网络传输至主控终端6，在主控终端6上即可实现对采集数据的存储、查询、处理等功能。

无线网卡4具有远距离通信的功能。所述上位机可以是包括振动传感器的信号采集设备。所述下位机可以是包括电流计或单片机的电流信号采集设备。

如图2所示为无线热点装置2的结构示意图，无线热点装置2设于主控楼8顶部，无线热点装置2由避雷针2-1、平板定向天线2-2、馈线2-3、无线AP接入器2-4、固定立柱2-5构成，用于构建大功率、远距离无线热点，为终端之间提供高速无线数据交换功能。

本实施例的风机状态监测装置，其主要结构由无线通信模块和有线通信模块组成；所述无线通信模块用于风机与主控楼8的远距离通信，由无线热点装置2、外置Wi-Fi接收器7、无线网卡4、主控终端6四部分组成。

外置Wi-Fi接收器7用于主控终端6与无线热点装置2的通信，可提高设备的无线穿透能力，同时也能避免其他电磁设备对无线通道的干扰。无线网卡4用于风机底舱与无线热点装置2的通信，同时网卡的高度与角度可根据实际风机的距离与位置进行调节，提升通信信道的质量和距离；所述有线通信模块设于风机塔筒9内部，由上位机1、下位机3、超五类双绞线5构成，上位机1设于风机顶层工作机舱内，用于采集发电机和齿轮箱的振动信号，下位机3设于风机底舱电源柜内，用于采集发电机输出电流信号，超五类双绞线5设于风机塔筒9内部，分别连接上、下位机，为采集数据的传输提供稳定的有线通道。

本通信装置利用无线热点远距离、高速率的特点，为风机与主控楼之间的数据通信提供稳定可靠的通信信道；无线通信与有线通信模块的组合，实现上、下位机与主控终端之间的远距离实时通信。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种风机状态监测装置，其特征在于：包括有线通信模块和无线通信模块；

所述有线通信模块设于风机的塔筒内部，有线通信模块包括上位机和下位机，上位机和下位机通过超五类双绞线连接；所述上位机用于采集发电机和齿轮箱的振动信号，并将振动信号通过超五类双绞线传输给下位机；所述下位机用于采集风机输出的电流信号，并存储该电流信号和接收到的振动信号；

所述无线通信模块包括无线热点装置、外置Wi-Fi接收器、无线网卡和主控终端；所述无线热点装置用于建立无线Wi-Fi网络，与外置Wi-Fi接收器和无线网卡进行通信；所述无线网卡与下位机连接，所述外置Wi-Fi接收器与主控终端连接。

2.根据权利要求1所述的风机状态监测装置，其特征在于：所述无线热点装置包括避雷针、平板定向天线、馈线、无线AP接入器和固定立柱，所述避雷针、平板定向天线、馈线和无线AP接入器设于固定立柱上，平板定向天线和无线AP接入器由馈线连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外置Wi-Fi接收器和主控终端之间使用USB数据线连接，USB数据线长度为5米。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述无线网卡内置11N无线模块和高增益20dbi天线，无线网卡与下位机之间使用USB数据线连接，USB数据线长度为10米。

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