CN103958888B - 用于控制航空障碍灯标的方法或用于执行这种方法的风电厂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于借助于声学监控来控制风电厂的航空灯标的方法或一种风电厂，所述风电厂由一个或多个风能设备组成，其中风电厂具有带有传声器装置的监控装置，其中传声器装置从风电厂的环境中接收声响信号、噪声等并且在与传声器装置连接的信号处理装置中处理所述声响信号，其中存在开关装置以接通风电厂的至少一个风能设备的航空灯标装置，并且开关装置与信号处理装置耦联并且由其控制，使得当借助于声学的监控装置检测到飞行物的、例如飞机的或直升机的声响信号和/或预设的声音信号(例如，正弦声音)通过飞行物的噪声叠加和/或失真时，信号处理装置促使开关装置接通航空灯标。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制航空障碍灯标的方法或具有用于执行该方法的机构的风电厂。
背景技术
已经提出多种建议以控制风能设备的航空障碍灯标。
因此已知，根据相应的日间时间持续地接通或者也断开在特定的地理地区中的风能设备的航空障碍灯标(也简称“航空灯标”)。
也已经提出下述建议：由多个风能设备组成的风电厂配设有雷达装置，使得因此通过接通航空灯标来使位于风电厂附近的(并且例如位于与风电厂的碰撞航线上的)飞行物、例如飞机等注意到风电厂。
本发明基于国际申请WO 2010/133541作为最接近的现有技术。
其公开内容通过参考并入本文的上述申请公开了风电厂的借助于所谓的二次雷达的配设，这表示：风电厂的至少一个风能设备能够接收并且评估应答器信号、例如飞机的或还有空中交通管制中心的应答器信号。在此，应答器信号是在航空交通中典型的所谓的“DF 17信号”，这就是说，其也包含高度信息。当高度信息能够可靠地排除飞行物与风电厂的碰撞时，保持航空障碍灯标断开。如果应答器信号包含30000ft(ft＝1英尺)的高度信息，那么例如是这种情况。
然而，如果应答器信号包含含有飞行物距风电厂的显著较小的距离的高度信息、例如1000ft的高度信息，那么接通风电厂的航空障碍灯标，使得风能设备的全部的航空障碍灯标被激活进而以光学的方式向飞行物清楚表明：风电厂的风能设备位于何处。
尽管根据WO 2010/133541所描述的解决方案已经是极其好的、可靠的且还低成本的解决方案，然而没有完全排除故障。
发明内容
现在，本发明提出下述目的：改进从WO 2010/133541中已知的系统，尤其是针对二次雷达损坏或完全失效或者飞行物中的应答器信号发送单元失效的情况。
本发明借助一种用于借助于声学监控来控制风电厂的航空灯标的方法和一种风电厂来实现所述目的，其中其中所述风电厂由一个或多个风能设备组成；所述风电厂具有带有传声器装置的声学的监控装置；所述传声器装置从所述风电厂周围接收声响信号、噪声等并且在与所述传声器装置连接的信号处理装置中处理所述声响信号；存在开关装置以接通所述风电厂的至少一个风能设备的航空灯标装置，并且所述开关装置与所述信号处理装置耦联并且由所述信号处理装置控制，使得当借助于声学的所述监控装置检测到飞行物的、例如飞机的或直升机的声响信号和/或预设的声音信号(例如正弦声音)通过所述飞行物的噪声叠加和/或失真时，所述信号处理装置促使所述开关装置接通所述航空灯标。有利的改进形式在下文中描述。
根据本发明提出，风电厂的唯一的风能设备和/或特定的风能设备和/或风电厂的全部的风能设备配设有传声器装置进而配设有声学的监控装置。在此，传声器装置也能够表示单独的传声器或多个传声器，所述多个传声器相互间根据传声器阵列的类型、即表面上的x个传声器处于特定的空间布置。借助于传声器装置，现在几乎根据“声学照相机”的类型来声学地监控根据本发明的风电厂周围的空域或周围。
为此，检测风电厂周围的全部噪声并且将其输送给作为声学的监控装置的一部分的信号处理装置。
在此，通过构成特定的滤波器或信号处理算法优选已经能够不考虑下述噪声(或从总噪声中通过计算扣除)，从所述噪声中可靠地知道：这些噪声与飞行物的接近无关。因此，例如风噪声、尤其是由于风撞击到风能设备上而引起的风噪声具有十分典型的谱(通常相对高频)，但是也具有特定的噪声背景(噪声图)，所述噪声背景在声学方面与飞机的典型的频率或噪声不同。因此，例如也能够通过传声器的防噗装置将风噪声相对可靠地从整个噪声背景中滤除，使得这种风噪声根本不再由传声器接收。然而，在这种防噗器的情况下也要注意也将所述防噗器极其耐候地构成。
风能设备本身也能够引起噪声，通过调节转子叶片和/或方位角调节(偏航调节)或也通过风能设备的其他的部件、例如制动器等引起噪声。
每当借助传声器装置和设置在其下游的信号处理装置确定：仅检测到源自风能设备本身的或者撞击到风能设备的一部分上的风的或者风暴的噪声或者当也检测到源自风能设备的底部的、例如风能设备附近的农业车辆或其他车辆的噪声时，这没有影响到航空灯标设备的接通，即在这种噪声的情况下不进行接通。
然而，当借助传声器装置检测到飞行物的、例如飞机的或直升机(直升飞机)的噪声时，这借助于信号处理装置来确定，并且当所述信号处理装置控制开关装置以接通航空障碍灯标时，接通航空障碍灯标。随后，在特定的时间中，例如在10分钟中，航空障碍灯标保持接通，并且随后自动地再次断开，除非传声器装置始终仍检测到飞行物的噪声。在这种情况下，随后又在另外的时间范围中，例如在另外的10分钟中，继续运行航空障碍灯标等，并且直到传声器装置不再能够确定飞行物的噪声才断开航空障碍灯标。
传声器装置的信号处理装置关联有存储器装置，在所述存储器装置中存储飞机的不同的谱和/或飞机的典型的噪声作为比较参数。
一旦传声器装置检测到飞行物的噪声，就将所述噪声与存储在存储器中的噪声进行比较，并且随后在足够一致的情况下，促使航空障碍灯标以将其接通。
替选地或附加地，能够对飞行物的由传声器装置所接收的噪声在其频率方面进行评估，例如借助于频率分析进行评估，并且随后将所接收的噪声的如此测量的频谱与相应的所存储的频谱进行比较，并且在足够一致的情况下接通航空障碍灯标。
优选地，将传声器装置设置在风电厂的下述风能设备上，在所述风能设备上本来已经存在二次雷达装置，即用于接收应答器信号、例如“DF 17信号”、即包含例如为30000ft的高度信息或例如为“北极”的地点信息的信号的装置。
优选地，传声器装置由两个或更多个传声器组成，其中传声器设置在风能设备的吊舱的不同侧上。因为现代的航空障碍灯标通常也由至少两个闪光和/或发光装置(用于夜间灯标的红光、用于日间灯标的白光)组成，所述闪光和/或发光装置同样设置在风能设备的吊舱的不同侧上，所以传声器优选设置在也设置有信号灯标装置、即发光和/或闪光装置的位置处进而也由相应的保持信号装置、即发光装置(灯、闪光灯等)所保持。
当现在飞行物接近风能设备或风电厂进而接近风电厂的风能设备并且借助于传声器装置接收进而测量飞行物的噪声时，接通航空障碍灯标，更确切地说，即使接收到包含例如30000ft的高度信息的应答器信号、即DF17信号时也如此，其中在所述高度的情况下能够可靠地排除飞行物和风电厂之间的有意义的接近。
当二次雷达装置接收到促使航空灯标装置接通的应答器信号、即例如DF 17信号时，那么也执行航空障碍灯标的所述接通。但是同时，也能够借助传声器装置声学地检测到飞行物的接近进而确认接通决定，但是也更优选的是，接收飞行物的所接收的声学信号、即其噪声并且作为比较噪声存储在与传声器装置的信号装置相关联的存储器中。因此本发明也能够实现：声学监控几乎是“自主学习性的”或“适应性的”，因为期待的是，飞机的由传声器装置检测到一次的噪声在稍后的时间点(在相同类型的飞机再次接近风能设备或风电厂时)被再次检测到，进而声学监控也适应于风能设备的地点或风电厂的地点并且相应地调整或扩展在那里存储的噪声谱。因为每个风电厂或每个风能设备处于不同的地点并且风电厂的噪声背景或风电厂之内的风能设备的噪声背景不仅与风电厂的相邻设备或典型的民间噪声(例如，街道交通、铁路交通等)相关，而且也与搭建风电厂或风能设备的位置的地理概况相关，所以这种自学习性的调整是非常值得期望的。
因此，例如能够理解的是：当风能设备或风电厂处于德国北部的低地或者丘陵地区或甚至在具有陡峭上升的山/山岩的地区中时，能够完全不同地听到或察觉到特定的航空噪声，上述地区绝对已经允许声学的回声形成。
当借助于传声器装置(即借助于声学的监控装置)检测到飞行物的噪声时，如已经描述的那样，接通风电厂的一个或多个风能设备的航空灯标。但是，那么当同时没有检测到应答器信号或检测到包含飞行物的高度信息且从中不能够推断出噪声检测的应答器信号时，即当由传声器装置测量的噪声信号并非合理地与应答器信号或高度参数一致时，发送相应的信息、例如报警通知、电子邮件等，例如发送给空中交通管制中心或风电厂的服务站，并且这种信息也能够用于检查应答器信号接收设备的工作正常性。
对借助于传声器装置的已经描述的声学监控替选地或补充地，也可行的是，视觉地监控风电厂的或风能设备的周围，例如借助于照相机、优选也借助于红外照相机、即能够用于产生关于风电厂周围的热影像的照相机。一旦借助于这种照相机在特定的地区中确定热影像，例如所述地区通过在预设的并且自动选择的水平线之上的区域来形成，那么推断出飞行物的接近。那么，在此要注意的是，并非每个所测量的热学事件都立即引起航空灯标中的一个的接通，而是当热学事件也具有特定的性质时才接通，以便因此避免例如当鸟停留在风能设备附近时接通航空灯标。
也可行的是，对声学监控替选地或补充地，借助于照相机装置对风电厂周围进行监控，因为飞机也具有自身的发光信号装置，所述发光信号装置尤其也能够在夜间很好地识别，所以能够与借助照相机再次在自动设定的水平线之上检测到的内容相关地接通风电厂的一个或多个风能设备的航空灯标装置。
附图说明
下面，示例性地参考所附的附图详细地阐明本发明的实施形式。附图示出：
图1以转子轮毂的正视图示出根据本发明的吊舱，
图2以根据图1的正视图示出吊舱，然而其中转子处于发生改变的位置中，
图3示出根据图1和2的根据本发明的吊舱的侧视图，
图4示出根据图1至3之一的根据本发明的吊舱的后视图，
图5示出在飞行器的应答器失效时的备用系统的流程图，
图6示出本发明的另一个实施例，
图7示出本发明的方框图。
具体实施方式
除了对传声器的描述以外，图1至4从WO 2010/010043中已知。该申请的内容也是本申请的主题。
图1以毂盖12与三个转子叶片14的正视图示出吊舱1，然而，所述转子叶片仅在其根部区域中示出。这些转子叶片14中的一个位于所谓的6点钟位置并且在此遮盖上面设置有吊舱1的塔。另外两个转子叶片14处于其10点钟或2点钟的位置进而自由地观察到中央的发光设备2，所述发光设备在上方设置在吊舱1上。中央的发光设备2构成为全景灯。在图1中，由于转子叶片14在10点钟或2点钟位置而遮盖左侧的和右侧的发光设备。
根据图2，具有转子叶片14的转子相对于图1进一步转动并且转子叶片14现在几乎处于12点钟位置。所述指向上方的转子叶片现在遮盖中央的发光设备2。为此，自由地观察到左侧的发光设备4和右侧的发光设备6。此外，也自由地观察到在此仅勾画出的塔10。
从根据图3的吊舱1的侧视图中，右侧的发光设备6的位置变得明显。右侧的发光设备6在吊舱1的纵向方向上、即根据图3在从右向左的方向上大致设置在吊舱1的中央。这大致也是吊舱1的最宽的部位。在竖直方向上，右侧的发光设备6设置成略微高于吊舱1的中央。在所述附图3中，在上方设置在吊舱上的中央的发光设备由指向观察者的转子叶片14遮盖，但是可见侧向的发光设备6。
从图4的后视图中，能够观察到全部三个发光设备2、4、6。中央的发光设备2在上方设置在吊舱1上。右侧的和左侧的发光设备6、4——所述发光设备由于后视图在图4中在左侧和右侧可见——大致位于相对置的侧上。因此，吊舱1大致设置在右侧的和左侧的发光设备6、4之间。此外，三个发光设备2、4、6大致设置在围绕吊舱1的环形区域上，其中所述环形区域设置在平行于转子叶片平面的平面中。此外，在图4中还能够直接地在中央的发光设备2之后观察到出口舱口16。
如在图1和4中也能够观察到的是，风能设备配设有多个传声器20、21和22。这些传声器优选刚好安置在也设置有发光设备2、4和6的部位上。这具有下述优点：在那里本来已经存在电端子并且也构成有以便机械地保持传声器的装置。但是尤其地，将传声器设置在所述地点上具有下述优点：在飞行物接近吊舱的后部分时，在那里能够在任何时候都可靠地检测飞行物的噪声的声学检测。但是，这也适用于飞机从侧面接近吊舱或者也从正面接近、即飞行物接近转子。在后一种情况下，通过设置传声器也确保：一个转子叶片在任何时刻都不会同时遮盖进而声学地屏蔽两个传声器，因为尤其如在图2中观察到的那样，与转子位置无关地，从前面总是观察到传声器21、20或22中的至少一个。
容易可行的是，增大吊舱上的传声器的数量并且也将传声器安置在其他的部位上。也可行的是，减少传声器的数量，例如仅借助唯一的传声器20工作，或者仅借助传声器21或22中的一个工作。为了从一开始就不允许风噪声到达传声器膜片进而到达传声器中，传声器20、21和/或22也能够设有常见的防噗装置23。所述防噗装置优选耐候地构成并且也保护传声器以防止气候影响，例如雨、湿气等。传声器的气候保护也能够通过下述方式构成：将传声器安放在自身的壳体中，以便因此可靠地进行保护以抵御湿气、雨、冰雹、雪等。
替选于将传声器在外部设置在吊舱上，但是也可行的是，将一个或多个传声器安放在吊舱中。这具有下述优点：借此自动地得到良好的风保护和气候保护，因为在吊舱之内、即在其内部中安放有风能设备的发电机和机械承载件的其他重要部分的位置处现在已经得到气候保护。如果吊舱壳体就其本身而言极其好地传递声响，那么在吊舱之内的安装是尤其有利的，当吊舱壳体由金属、例如由铝板制成时就是这种情况。那么也就是，声响噪声从外部经由吊舱壳体、即经由其壁部可能甚至放大地传递，因为整个吊舱也具有声响接收器的功能进而吊舱壁部在一定程度上为声响膜片并且经由整个吊舱所接收的噪声然后也传达到吊舱的内部中。
在这种情况下也能够考虑的是，根据本发明的传声器装置极其简单地配设，例如作为与吊舱壁部耦联的加速度传感器。也就是如果飞行物接近风能设备，那么所述飞行物的声响引起吊舱壁部以特定的、对于飞行物典型的类型和方式运动并且所述运动能够通过应变传感器或者加速度传感器极其精确地测量。因此，也能够通过加速度或应变传感器的这种特殊的形式来确定飞行物典型的噪声。
图7示例性地示出具有传声器和航空灯标装置2的控制装置的根据本发明的声学监控装置的简单的方框图。如在此观察到的那样，传声器20设有防噗装置23。将由传声器20所接收的噪声在放大器24中放大或者在相应的装置24中预处理并且然后将所述信号输送给信号处理装置25。所述信号处理装置一方面能够由频率分析单元组成，使得从由传声器装置接收的噪声中测定所接收的噪声的相应的频率图或频谱和/或将所接收的噪声信号在时间上划分成块并且然后将信号处理装置25的结果转发给PC26。该PC 26(个人计算机或者“CPU”中央处理单元)也能够是风电厂的所谓的SCADA计算机，即风电厂的中央计算机，经由所述中央计算机执行对航空灯标装置或其他装置的控制。在计算机或PC 26中或在比较器中，能够将信号处理的结果与出自数据库27中的比较值进行比较。例如可行的是，在数据库中存储典型的飞行物的实际的噪声或噪声图(声音文件；声音数据)和/或也存储典型的飞行物的频率图或频谱。
当在对传声器20的所接收的信号和在数据库27中存储的信号进行的比较时充分地一致并且能够相对可靠地推断出飞行物的接近时，PC执行航空灯标2的接通。
同时，PC 26能够与二次雷达装置28连接，其基本结构在图5和6中示出。二次雷达装置本身也从已经提及的国际申请WO 2010/133541中已知。
当借助于二次雷达装置28确定接收到具有例如100ft的相对小的高度参数的DF17信号时，这同样被转发给PC 26(所述PC在此具有开关装置的功能)并且所述PC然后接通风能设备的航空灯标装置2和可能的另外的航空灯标装置。
这当借助于传声器装置23没有确定飞行物的噪声或声学信号时才进行。
另一方面正好相反地，当飞行物的噪声借助于传声器23检测到并且本身可识别时，进行航空灯标装置2的接通，即使在经由二次雷达装置没有获得飞行物的表示可能的接近或危险的DF信号(应答器信号)、例如具有高度参数“30000ft”的DF 17信号时也如此。
因此，在PC中执行信号处理装置25的或雷达装置28的信号输入的“或”逻辑关联。
当接收到飞行物的噪声并且同时也接收到具有相对低的高度参数、例如100ft的DF信号时，在任何情况下都接通航空灯标装置2。在此，同时也能够将所接收的噪声(或者在借助于频率分析器对其频率进行频率分析之后)作为模型存储在数据库27中，使得随着时间推移随后也建立匹配于在其中实现根据图7的装置的风电厂或风能设备的地点的噪声数据库，使得能够得出关于下述内容的更可靠的决定：是否根据特定的噪声事件来接通航空灯标装置2。
在信号处理装置中也能够存储滤波功能，借助于所述滤波功能从传声器信号中滤除或通过计算扣除典型的民间噪声，例如风能设备的底部处的交通的或者位于风能设备的底部处的其他的装置的民间噪声，但是尤其地，借助于所述滤波功能也从传声器信号中滤除或通过计算扣除风能设备本身的例如由浆距驱动(Pitch-Antrieb)造成的或者在风能设备的方位角设定时得出的噪声。典型地，民间噪声也如风能设备本身引起的噪声那样具有与飞行物的频谱完全不同的频谱，并且借助于根据图7的装置，设备本身也能够又经由在数据库27中存储所述设备本身引起的典型的频率图或噪声来扩展原本的噪声或频率数据库，使得又能够在存在可能的噪声的情况下可靠得多地预测：在此是否为应当触发航空灯标装置2的激活、即接通的事件。
如在图7中观察到的那样，也能够设有扬声器29，所述扬声器以距传声器20特定的间距、例如以预设的间距、如大约0.1至5m的间距设置在风电厂之内的风能设备的吊舱上。现在，也能够将存储在数据库(即存储器)27中的噪声输送给PC 26并且所述PC然后能够将相应的电信号转发给扬声器29，使得所述扬声器产生例如飞行物的典型的噪声或还有在风能设备的浆距或方位角调节时出现的典型的噪声。如果扬声器装置29例如产生飞行物的、例如直升飞机的典型的噪声，那么所述噪声由传声器20接收、相应地评估并且然后必然引起航空灯标2的接通事件。然而，如果传声器20具有技术问题或信号处理和评估装置的下游级具有技术故障，那么所述技术故障能够在PC 26中(所述PC也是声学的监控装置或信号处理装置的一部分)可靠地识别并且然后能够将相应的警告指示、例如电子邮件、SMS等发送给空中交通管制中心或也发送给风能设备的服务处，使得所述服务处能够详细地考虑技术问题，以便执行可能的修复。
优选地，在PC中存储下述程序，所述程序在特定的时间段之内始终重复执行对用于飞行物的特有的声学监控的测试，例如每日执行一次。
优选地，将测试结果存储在存储器中并且也还能够为了文件汇编的目的又转发给中央站点。
对于借助测试装置、即借助于PC 26确定声学监控有缺陷的情况而言，也能够发送持续的接通信号，使得随后保持航空灯标装置2持续地接通，直到消除声学监控的故障。
图5和6如已经提及的那样示出用于风能设备的如从WO 2010/133541中已知的雷达装置的设置。
显然地，根据本发明的风能设备也能够构成为不具有二次雷达装置，使得仅借助于声学监控来监控空域，以便借此在飞行物接近时可靠地促使接通航空灯标装置。
但是，如根据具有所示出的传声器的“声学照相机”的类型进行的声学监控也具有如下优点：当风电厂或风能设备如在图5和6中公开的那样具有二次雷达装置时，所述二次雷达装置连同对空域的所描述的声学监控获得另一个备份系统并且更可靠地构成，对于二次雷达装置出于一定技术原因也始终有缺陷或者失效的情况而言也如此。
借助于PC 26也能够产生典型的应答器信号、即具有期望的高度信息(例如30000ft或100ft)的典型的DF(尤其DF 17)信号，并且所述应答器信号随后能够经由天线30发送。所述天线又能够设置在风电厂的本来已经存在二次雷达装置的风能设备上(但是，天线也能够设置在风电厂的其他的风能设备上)。
现在，二次雷达装置28的天线31通常应当接收和评估相应的DF 17信号、即应答器信号，使得如已经在声学监控的情况下那样，二次雷达装置的自身测试也是可行的。
当借助于对空域的声学监控、即借助于风能设备的传声器装置确定飞行物的接近并且这引起接通风电厂的风能设备的航空灯标装置时，也能够将接通信号发送给周围的其他的风能设备，即也发送给根本不是根据本发明的风电厂的一部分的风能设备。因此，这些风能设备也能够就其而言接通其航空灯标装置。
风能设备的传声器20、21和22优选设有尤其好的固体声隔离装置，使得尽可能少地将风能设备的固体声传递到传声器上。
如已经描述的那样，当将扬声器(或声音信号发生器)安装在传声器装置附近时，那么也能够经由所述扬声器生成飞行物典型的噪声，以便因此对传声器装置和下游的信号处理装置和信号评估装置在其具体的功能方面进行检查。
另一个可行性也在于，借助于扬声器和将信号引导至扬声器的相应的信号源(例如，声音信号发生器)，持续地由扬声器产生特定的噪声(声音信号)，例如具有完全特定的声强和频率的正弦声音(或扫频信号)。
一旦由传声器装置或下游的信号处理装置可靠地识别出扬声器的所述正弦信号(这基于正弦信号因此是极其简单可行的)，就不接通航空灯标。然而，如果现在在传声器装置的周围出现其他的噪声，例如飞机接近并且所述飞行物噪声在此与扬声器的正弦信号叠加，那么接通航空灯标。如果扬声器的声音信号和源自飞行物的其他的噪声相互间具有特定的声强(和频率位置)，就不再简单地由传声器装置的信号处理装置识别出正弦信号，或者当飞行物的噪声非常大时，根本不再感觉到所述正弦信号，使得因此由于不再能够确定声音信号而极其简单地生成接通信号并且接通航空灯标。
借助扬声器(或任何其他的声音产生装置)产生的可听到的信号尤其具有位于飞行物的噪声的典型的谱的范围中的谱，使得在飞行物、即飞机或直升飞机接近时，能够以相对高的概率预期：由扬声器产生的声音信号根本不再能够由传声器装置接收或能够以大程度失真的方式由传声器装置接收。
但是也能够有利的是，由扬声器产生的声音信号具有一种或多种完全不同的频率，所述频率对于飞行物的噪声而言是典型的。
另一个可行性也能够在于：借助于扬声器例如不产生单调的声音信号，而是产生“扫频信号”、即关于时间持续改变频率的信号，例如在可听到的频谱之内。
在此绝对也有利的是，扬声器也能够产生在超声的或次声的范围中的信号，并且相应地，传声器装置也应当能够不仅接收在可听到的声响范围中的声音、而且也接收在次声和超声范围中的声音。
这能够具有下述优点：同样能够一起检测在飞行物的次声和超声范围中的典型的频率，以便因此可靠地推断出飞行物的接近并且尤其能够可靠地执行航空灯标的接通。
即如果声学的扬声器信号由传声器周围的其他的噪声充分地盖过，那么这也能够引起航空灯标的接通。
对于下雨的情况而言，尤其对于大雨的情况而言，但是也对于冰雹的情况而言，这种气候事件的干扰噪声以安全临界的概率使扬声器的声学信号在一定程度上失真或将扬声器的声学信号在一定程度上盖过，使得然后引起和执行航空灯标的接通。这能够是期望的状态，以便显示出根据本发明的声学监控的尤其高的灵敏度。
通过扬声器产生声学信号的优点也在于：借此，声学监控处于持续运行中进而也能够持续地检查声学监控的功能。
然而，通过风能设备典型的固有噪声，例如在浆距调节、方位角调节等的情况下，在设定根据本发明的监控时应当注意：如果扬声器信号也由其他信号暂时盖过一次，那么不总是立即接通航空灯标。因为浆距调节或者还有方位角调节本来就仅极其短暂地进行，例如浆距调节通常持续不超过5秒并且类似内容也适用于方位角调节，因此在声学监控中也能够存储检查算法，所述检查算法检查：由根据本发明的传声器装置或信号处理装置不再识别出或以大程度失真的方式识别出扬声器信号多久。
如果例如扬声器信号在预设的时间段中、例如在小于5秒中失真，那么能够相当可靠地推断出由风能设备本身引起的噪声事件进而航空灯标装置保持断开或者其因此没有接通。但是，如果扬声器信号的声学影响的时间长度长于预设的时间段，例如长于5秒或者长于10秒、长于15秒等，那么随后接通航空灯标，因为能够基于下述内容：将如此长地声学影响或盖过扬声器信号归因于下述噪声信号，所述噪声信号并非源自风能设备本身。
如果飞行物接近，那么所述飞行物在正常声强的情况下通常在相对长的时间段中、例如在大于20秒中、通常甚至在几分钟中已经事先声学地察觉到。
如已经描述的那样，也完全期望的是，借助于传声器装置执行对接近的飞行物的定位。
如果传声器装置具有例如三个传声器，那么从飞行物的出现的声响的传送时间和传送时间差中，例如已经执行预估：飞行器从哪侧接近风能设备或风电厂。
但是，值得期望的是：根本不监控整个空域、尤其不监控风能设备的底部侧的空域，而是基本上仅监控围绕吊舱限界的并且相对于从吊舱起假设的水平线以大约±15°至45°、优选±15°限界的空域。
为此的原因在于，刚好从所述区域中预期飞行物，所述飞行物总的来说能够以危险的方式接近风能设备。
但是，显然也可行的是，借助于具有球状特征的传声器来自动地声学地监控围绕风能设备的整个空域。
然而，如果应当仅监控完全特定的部段、例如围绕吊舱的所描述的360°的圆环(条带)，那么也能够使用定向传声器，所述定向传声器尤其灵敏地刚好监控所述区域。在此，也可行的是，不仅使用固定的定向传声器，而且也使用下述定向传声器，所述定向传声器位于马达驱动的底座上进而持续地扫过整个360°的平面进而以一定的方式根据声学事件“扫描”水平线。
具有心形定向特性或超心形定向特性的传声器尤其适合于实施本发明，并且因此当将所述传声器中的多个、例如三个或更多个设置在吊舱上时，能够因此以非常好的方式根据声学噪声和事件来监控水平线的±15°(在此，水平线与轮毂的高度相关)。
但是，为了改进对飞行物的定位，传声器信号也还能够经受详细的进一步处理，以便因此能够相对精确地确定所定位的飞行物的准确的地点。
传声器装置也能够用于：声学地监控整个风能设备。在任何情况下，由传声器装置接收风能设备在吊舱的区域中的本来就可听到的声学事件。那么，当传声器装置也与具有相应的中心站(其中例如有人)的存储器装置和/或数据通信装置连接时，由传声器装置所接收的噪声能够在那里被监听并且相应地被评估。
也能够考虑的是，在这种情况下，将传声器装置用作为与中心站的紧急通信线路，因为当服务技术人员等应当停留在风能设备的吊舱中并且所述服务技术人员处于紧急状况中时，所述服务技术人员能够以所述方式和方法经由传声器装置仍与中心站、尤其服务中心站通信连接并且使得自身的情况引起注意。
如所描述的那样，根据本发明的声学的监控装置尤其用于：首先完全识别飞行物的、例如飞机的或直升飞机的接近。
通过设定声学的监控装置，可能也可行的是，已经对飞行物的可能的位置执行定位、即位置确定。
当现在飞行物接近风能设备或风电厂时，那么在此声强持续地上升，所述声强由所述飞行物产生并且所述声强由声学的监控装置借助于传声器装置接收和评估。
现在，另一个根据本发明的变型形式是：在飞行物的声强上升时，也能够执行对航空灯标的控制的变化。
通常，风能设备的航空灯标由闪光灯或者由发光器构成，所述闪光灯以特定的节奏产生闪光，所述发光器以特定的节奏并且在完全特定的时间中接通和断开，例如以节奏“接通1秒、断开1秒、接通1秒、断开1秒等”。
在此，在航空灯标中通常也使用具有白光的发光机构以用于日间照明，相反地，对于夜间航空灯标通常借助红色光工作。
现在，如已经提及的那样，当飞行物接近声学的监控装置并且在此声强改变、即变大时，航空灯标通过下述方式随着声强相应地上升而改变是非常简单可行的：改变闪光/发光/断开节奏，例如随着声强上升而提高闪光频率或发光/断开频率，和/或随着声强上升(声强能够相对简单地在信号处理装置中确定)而改变航空灯标的亮度，例如通过随着飞行物的声强上升而相应地提高发光机构的发光强度。
另一个措施能够是：可能甚至交替地接通不同的发光机构、即红光和白光(红色闪光/白色闪光)，这尤其在夜间为飞行物的飞行员引起非常大的注意，因为白光通常极其亮并且因此几乎不能够被忽视。
因此，例如能够通过PC中的程序通过下述方式执行对航空灯标的发光机构的上述控制：将特定的发光事件与特定的借助声学的监控装置的传声器装置测量的声强相关联，发光事件例如为闪光或接通/断开频率和/或照明机构的光强。
Claims (60)
1.一种用于借助于声学监控来控制风电厂的航空灯标的方法，
其中所述风电厂由一个或多个风能设备组成，
其中所述风电厂具有带有传声器装置的声学的监控装置，
其中所述传声器装置从所述风电厂周围接收声响信号、噪声并且在与所述传声器装置连接的信号处理装置中处理所述声响信号，
其中存在开关装置以接通所述风电厂的至少一个风能设备的航空灯标装置，并且所述开关装置与所述信号处理装置耦联并且由所述信号处理装置控制，使得当借助于声学的所述监控装置检测到飞行物的声响信号和/或预设的声音信号通过所述飞行物的噪声叠加和/或失真时，所述信号处理装置促使所述开关装置接通所述航空灯标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述飞行物是飞机或直升飞机。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的声音信号是正弦声音。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传声器装置设置在所述风能设备的吊舱上。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，将有源的或无源的滤波装置和/或信号处理装置与声学的所述监控装置相关联，借助于所述滤波装置和/或信号处理装置将所述风电厂或风能设备周围的声学的声响事件从由传声器接收的信号中滤除。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述声学的声响事件是如下噪音：通过风引起的噪声，和/或通过所述风能设备引起的噪声，和/或通过在所述风能设备的或所述风电厂的底部处的车辆引起的噪声。
7.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，所述传声器装置由至少两个传声器组成，
其中所述传声器以彼此间特定的间距设置。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述传声器设置在风能设备的吊舱的不同侧上。
9.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，所述风电厂具有位于所述风电厂的边缘处的N个风能设备和不位于所述风电厂的边缘处的M个风能设备，
其中仅位于所述风电厂的边缘处的风能设备配设有声学的监控装置。
10.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，所述风电厂的至少一个风能设备配设有二次雷达装置，借助于所述二次雷达装置能够接收应答器信号，所述应答器信号包含高度信息和/或地点信息，并且当所述应答器信号具有特定的内容信息时，接通所述风电厂的所述风能设备的航空灯标装置。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述高度信息和/或地点信息是“北极”或“南极”。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述特定的内容信息是明显低于30000ft的高度信息。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述高度信息为500ft至2000ft。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当所述二次雷达装置接收到包含具有大于预设数值的高度参数的高度信息的应答器信号时，当同时经由声学的所述监控装置没有检测到相应的噪声信号时，保持所述风能设备的航空灯标装置断开，并且当经由所述传声器装置检测到飞行物的噪声时，接通所述航空灯标装置。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述预设数值为5000ft。
16.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，借助于声学的所述监控装置也能够实现大致地对飞机进行定位。
17.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，当借助于声学的所述监控装置检测到飞行物的噪声时，然而同时没有接收到应答器信号时，向空域监控站发出相应的信息。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述相应的信息是电子报警信号。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述电子报警信号是电子邮件或SMS。
20.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，风能设备配设有扬声器，借助于所述扬声器能够产生飞行物的典型的噪声，以便偶尔测试所述传声器装置或声学的检测系统，并且为此将相应的信号源与所述扬声器相关联，在所述信号源中存储飞行物的典型的噪声。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，在所述风能设备上安装有一个或多个传声器装置。
22.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，将声学的数据库与所述传声器装置相关联，在所述声学的数据库中存储不同的飞行物的噪声、声音信号或其频谱，并且在接收到声学信号时将由所述传声器装置接收的声学的信号与在存储器中存储的数据记录或信号进行比较。
23.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，风电厂的风能设备的全部航空灯标装置经由中央计算机来控制，
其中所述中央计算机设置在所述风电厂的风能设备中或设置在所述风电厂的风能设备上，并且所述中央计算机与所述传声器装置耦联并且在接通所述风电厂的航空灯标装置的情况下由于声学地检测到飞行物而接通所述航空灯标装置。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述风电厂的所述中央计算机也与雷达装置耦联并且在接收到应当触发接通所述航空灯标装置的应答器信号的情况下接通所述航空灯标装置。
25.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，所述风电厂的风能设备配设有扬声器，借助于所述扬声器能够产生飞行物的或风能设备的典型的飞行噪声，
其中所述扬声器设置在也设置有所述传声器装置的风能设备上。
26.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，所述传声器装置的一个或多个传声器设有固体声隔离装置，以便尽可能地抑制所述风能设备本身的声响信号。
27.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述风电厂的风能设备配设有声音信号源，借助于所述声音信号源生成预设的声音信号，并且只要所述传声器装置以足够的质量接收到所述扬声器的预设的所述声音信号，所述航空灯标装置就不接通或者保持断开，并且当所述声音信号由其他的噪声盖过或者在一定程度上失真，以至于通过所述监控装置不再能够确定可靠地识别出和/或接收到所述声音信号时，进行所述风电厂的一个或多个风能设备的航空灯标装置的接通。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述预设的声音信号是正弦声音。
29.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述其他的噪声是接近的飞行物的噪声。
30.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，所述传声器装置的一个或多个传声器设置在风能设备的吊舱之内。
31.一种由一个或多个风能设备组成的风电厂，
其中所述风电厂具有带有传声器装置的声学的监控装置，
其中所述传声器装置从所述风电厂周围接收声响信号、噪声并且在与所述传声器装置连接的信号处理装置中处理所述声响信号，
其中存在开关装置以接通所述风电厂的至少一个风能设备的航空灯标装置，并且所述开关装置与所述信号处理装置耦联并且由所述信号处理装置控制，使得当借助于声学的所述监控装置检测到飞行物的声响信号和/或预设的声音信号通过所述飞行物的噪声叠加和/或失真时，所述信号处理装置促使所述开关装置接通所述航空灯标。
32.根据权利要求31所述的风电厂，其特征在于，所述飞行物是飞机或直升飞机。
33.根据权利要求31所述的风电厂，其特征在于，所述预设的声音信号是正弦声音。
34.根据权利要求31所述的风电厂，其特征在于，所述传声器装置设置在所述风能设备的吊舱上。
35.根据权利要求31至34中的任一项所述的风电厂，其特征在于，将有源的或无源的滤波装置和/或信号处理装置与声学的所述监控装置相关联，借助于所述滤波装置和/或信号处理装置将所述风电厂或风能设备周围的声学的声响事件从由传声器接收的信号中滤除。
36.根据权利要求35所述的风电厂，其特征在于，所述声学的声响事件是如下噪音：通过风引起的噪声，和/或通过所述风能设备引起的噪声，和/或通过在所述风能设备的或所述风电厂的底部处的车辆引起的噪声。
37.根据权利要求31至34中的任一项所述的风电厂，其特征在于，所述传声器装置由至少两个传声器组成，
其中所述传声器以彼此间特定的间距设置。
38.根据权利要求37所述的风电厂，其特征在于，所述传声器设置在风能设备的吊舱的不同侧上。
39.根据权利要求31至34中的任一项所述的风电厂，其特征在于，所述风电厂具有位于所述风电厂的边缘处的N个风能设备和不位于所述风电厂的边缘处的M个风能设备，
其中仅位于所述风电厂的边缘处的风能设备配设有声学的监控装置。
40.根据权利要求31至34中的任一项所述的风电厂，其特征在于，所述风电厂的至少一个风能设备配设有二次雷达装置，借助于所述二次雷达装置能够接收应答器信号，所述应答器信号包含高度信息和/或地点信息，并且当所述应答器信号具有特定的内容信息时，接通所述风电厂的所述风能设备的航空灯标装置。
41.根据权利要求40所述的风电厂，其特征在于，所述高度信息和/或地点信息是“北极”或“南极”。
42.根据权利要求40所述的风电厂，其特征在于，所述特定的内容信息是明显低于30000ft的高度信息。
43.根据权利要求42所述的风电厂，其特征在于，所述高度信息为500ft至2000ft。
44.根据权利要求40所述的风电厂，其特征在于，当所述二次雷达装置接收到包含具有大于预设数值的高度参数的高度信息的应答器信号时，当同时经由声学的所述监控装置没有检测到相应的噪声信号时，保持所述风能设备的航空灯标装置断开，并且当经由所述传声器装置检测到飞行物的噪声时，接通所述航空灯标装置。
45.根据权利要求44所述的风电厂，其特征在于，所述预设数值为5000ft。
46.根据权利要求31至34中的任一项所述的风电厂，其特征在于，借助于声学的所述监控装置也能够实现大致地对飞机进行定位。
47.根据权利要求31至34中的任一项所述的风电厂，其特征在于，当借助于声学的所述监控装置检测到飞行物的噪声时，然而同时没有接收到应答器信号时，向空域监控站发出相应的信息。
48.根据权利要求47所述的风电厂，其特征在于，所述相应的信息是电子报警信号。
49.根据权利要求48所述的风电厂，其特征在于，所述电子报警信号是电子邮件或SMS。
50.根据权利要求31至34中的任一项所述的风电厂，其特征在于，风能设备配设有扬声器，借助于所述扬声器能够产生飞行物的典型的噪声，以便偶尔测试所述传声器装置或声学的检测系统，并且为此将相应的信号源与所述扬声器相关联，在所述信号源中存储飞行物的典型的噪声。
51.根据权利要求50所述的风电厂，其特征在于，在所述风能设备上安装有一个或多个传声器装置。
52.根据权利要求31至34中的任一项所述的风电厂，其特征在于，将声学的数据库与所述传声器装置相关联，在所述声学的数据库中存储不同的飞行物的噪声、声音信号或其频谱，并且在接收到声学信号时将由所述传声器装置接收的声学的信号与在存储器中存储的数据记录或信号进行比较。
53.根据权利要求31至34中的任一项所述的风电厂，其特征在于，风电厂的风能设备的全部航空灯标装置经由中央计算机来控制，
其中所述中央计算机设置在所述风电厂的风能设备中或设置在所述风电厂的风能设备上，并且所述中央计算机与所述传声器装置耦联并且在接通所述风电厂的航空灯标装置的情况下由于声学地检测到飞行物而接通所述航空灯标装置。
54.根据权利要求53所述的风电厂，其特征在于，所述风电厂的所述中央计算机也与雷达装置耦联并且在接收到应当触发接通所述航空灯标装置的应答器信号的情况下接通所述航空灯标装置。
55.根据权利要求31至34中的任一项所述的风电厂，其特征在于，所述风电厂的风能设备配设有扬声器，借助于所述扬声器能够产生飞行物的或风能设备的典型的飞行噪声，
其中所述扬声器设置在也设置有所述传声器装置的风能设备上。
56.根据权利要求31至34中的任一项所述的风电厂，其特征在于，所述传声器装置的一个或多个传声器设有固体声隔离装置，以便尽可能地抑制所述风能设备本身的声响信号。
57.根据权利要求50所述的风电厂，其特征在于，所述风电厂的风能设备配设有声音信号源，借助于所述声音信号源生成预设的声音信号，并且只要所述传声器装置以足够的质量接收到所述扬声器的预设的所述声音信号，所述航空灯标装置就不接通或者保持断开，并且当所述声音信号由其他的噪声盖过或者在一定程度上失真，以至于通过所述监控装置不再能够确定可靠地识别出和/或接收到所述声音信号时，进行所述风电厂的一个或多个风能设备的航空灯标装置的接通。
58.根据权利要求57所述的风电厂，其特征在于，所述预设的声音信号是正弦声音。
59.根据权利要求57所述的风电厂，其特征在于，所述其他的噪声是接近的飞行物的噪声。
60.根据权利要求31至34中的任一项所述的风电厂，其特征在于，所述传声器装置的一个或多个传声器设置在风能设备的吊舱之内。
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