CN104380215A - 数据采集系统以及从风力涡轮机采集数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数据采集系统，其配置成从风力涡轮机的一个或多个风力涡轮机部件采集操作数据，该数据采集系统包括：设定装置，其配置成建立一个或多个数据采集任务；用户接口，其配置成允许用户访问所述设定装置；风力涡轮机接口，其配置成使得设定装置能够与风力涡轮机通信，其中所述用户接口被配置成使得用户能够建立一个或多个数据采集任务，其中，设定装置被配置成将一个或多个数据采集任务中的一个或多个通信到风力涡轮机，并且其中，将被采集的所述数据集被配置成从数据存储装置采集。

Description

数据采集系统以及从风力涡轮机采集数据的方法

技术领域

本发明涉及一种配置成从风力涡轮机的一个或多个风力涡轮机部件采集操作数据的数据采集系统，一种从风力涡轮机的一个或多个风力涡轮机部件采集操作数据的方法，以及一种通过模拟环境模拟风力涡轮机的一个或多个部件的方法。

背景技术

近几年，从风力涡轮机收集数据的需求和愿望有所增加。但是，由于风力涡轮机中可获得的参数的数量也显著地增加，因此从风力涡轮机收集相关数据的任务变成了耗时且复杂的过程。

EP 2 131 038公开了一种从风力涡轮机采集操作数据并分析跳闸活动的系统和方法。但是，该文中的方案具有关于例如数据收集的缺点。

举例而言，本发明的目的在于提供一种用于从风力涡轮机收集数据的有利方案。

发明内容

本发明涉及一种数据采集系统，其配置成从风力涡轮机的一个或多个风力涡轮机部件采集操作数据，该风力涡轮机包括：

多个传感器，其用于执行与风力涡轮机相关的测量，及数据存储装置，其用于与风力涡轮机相关的测量的存储，

该数据采集系统包括：

设定装置，其配置成建立一个或多个数据采集任务，所述一个或多个数据采集任务至少包括下述信息：

将从数据存储装置采集的操作数据，以及

在初始化操作数据的采集之前所符合的数据收集标准，

用户接口，其配置成允许用户访问设定装置，

风力涡轮机接口，其配置成使得设定装置能够与风力涡轮机通信，及

数据处理器装置，其用于处理数据采集系统中的数据，其中，用户接口被配置成使得用户能够基于下述各项建立所述一个或多个数据采集任务：

将被采集的数据集，该数据集选自数据存储装置中可用的操作数据，及

在初始化数据集的采集之前所符合的至少一个数据收集标准，

其中，设定装置被配置成将所述一个或多个数据采集任务中的一个或多个通信到风力涡轮机，并且

其中，将被采集的数据集被配置成当符合数据采集任务的数据收集标准时从数据存储装置中采集。

能够创建用户限定的数据采集任务是非常有利的。这是一种从风力涡轮机接收信息的方式，这种方式涉及(例如当风力涡轮机控制软件被优化时，如果发现或修正了周期性错误的根源，如果在给定气候和/或生产场景下的风力涡轮机的行为将被监测等的)场景。

由于用户甚至可能完全创建了其中接收了来自风力涡轮机的信息的场景，因此在数据采集任务中包括一个或多个数据收集标准是非常有利的。这可以通过以下方式来完成：指定例如关于风力涡轮机周围环境的数值、范围和/或其他场景(例如风速、温度、空气湿度、一天的时间段等)的初始化参数，这些参数应该符合标准以启动数据收集。

此外，指定与风力涡轮机及其部件相关的初始化参数是可能的。这种与风力涡轮机部件相关的初始化值/参数可以例如包括俯仰角、叶片挠度、偏航角、转子速度、轴/发电机速度/扭距、来自控制软件的启动或关闭命令或者任何对风力涡轮机进行的常规动作或包括气象观察的测量。

当已经制定了例如确定的场景的数据收集标准时，在该场景中需要风力涡轮机行为的信息，则能够描述将被接收的与风力涡轮机相关的信息是非常有利的。这可以通过从风力涡轮机的数据存储装置可用的操作数据中限定数据集来完成。

因此，本发明是非常有利的，其允许用户在风力涡轮机操作期间在特定条件下询问特定数据。由于避免了在数据存储装置中手动选择和/或识别数据，所以这是非常有利的。

由于数据采集系统可能建立反映用户限定的场景的数据采集请求，因此，通过该数据采集系统实现了一种非常动态的系统。因此，这种用户限定的场景可以限定用户限定/选择的必须符合的标准以及与其有关的需要/想要的一个或多个风力涡轮机部件的一个或多个的操作数据。这种系统可以例如具有关于识别的突出优点，并解决例如风力涡轮机非理想性能和/或关于解决风力涡轮机中已登记的周期性故障。

根据本发明的一实施方式，设定装置被配置成：当从所述数据存储装置采集数据集时，将数据集从风力涡轮机经由风力涡轮机接口以及用户接口通信给用户。

这例如可以对于最小化数据通信是有利的。此外，可以实现更动态的系统。

在某些方面，所述采集的数据集可以配置为用于当已经从所述数据存储装置采集数据集时，经由风力涡轮机接口将其从所述风力涡轮机向所述设定装置通信。

根据本发明的一实施方式，该一个或多个数据采集任务限定了将被采集数据集的操作数据的时间段。

在符合数据收集标准之前和/或之后,指定数据将被收集的时间段是可能有利的。当符合数据收集标准时，可以开始该时间段，且该时间段可以运行预定的秒数或分钟数。

可选地和/或附加地，当符合数据收集标准时，该时间段可以开始预定的秒数或分钟数，从该时间向后计数，并且在符合数据收集标准之后继续预定的秒数或分钟数。

根据本发明的一实施方式，该一个或多个数据采集任务限定了采样率，利用该采样率对数据集的操作数据进行采样。

能够确定利用其采样操作数据的采样率是非常有利的。这是因为，在风力涡轮机的常规操作期间，由于数据存储装置的容量，限制了采样率。在一些情况下，受限的采样率没有足够数据去评估风力涡轮机中观察到的错误或不规则性。因此，通过增加采样率，增加了数据量，由此获得了更高分辨率的数据。

应该提到的是，可以根据将被采集的操作数据以及这个操作数据在后来是用来干什么的来调节采样率，即，调节数据的分辨率。

根据本发明的一实施方式，所述一个或多个数据采集任务存储在数据存储装置(11)中。

在数据存储装置中放置数据采集任务是有利的，因为在操作数据存储在数据存储装置上以后，由数据采集任务从数据存储装置上的操作数据收集的数据集不需要额外使用任何内部通信网络。这可以例如在收集数据集时以及将收集的数据集通信到设定装置或者等待该内部通信网络直到准备好该通信的用户时，最小化内部通信网络上拥塞的风险。

根据本发明的一实施方式，在安装风力涡轮机之后，创建一个或多个数据采集任务。

在开发控制和调查风力涡轮机的软件之后，能够创建数据采集任务是非常有利的。在开发该软件期间，不可能预见所有的对于从风力涡轮机访问操作数据重要的情况。尤其不可能在风力涡轮机安装之后的几个月或者甚至几年第一次出现周期性故障时，预测哪个操作数据能够帮助技术员修复该周期性故障。

将术语“在风力涡轮机安装之后”理解为风力涡轮机安装在用于产生能量的现场的时间，换句话说，在工厂测试、调试之后或者软件开发之后。

工厂测试被定义为在风力涡轮机离开工厂并由此准备好安装和产生能量之前风力涡轮机不同部分最终的测试。调试被定义为风力涡轮机的所有者接管风力涡轮机之前的测试。

根据本发明的一实施方式，数据采集任务被配置成当数据采集任务已经采集了数据集的操作数据时为设定装置(14)提供通知。

设定装置仅仅接收数据集被识别并且准备好被检索的通知是非常有利的，因为例如设定装置可以等待下载数据集直到内部通信网络没有装载其他数据通信。

设定装置也可以将通知转发给随后可能例如经由模拟工具下载数据集的用户。

根据本发明的一实施方式，数据采集任务被配置成当数据集被采集时为设定装置(14)提供数据集的操作数据。

一旦数据集被收集设定装置就接收数据集是有利的。例如如果将数据集用于模拟中以发现关键错误或者非规则性观测的根源是正确的。

根据本发明的一实施方式，该一个或多个数据采集任务由用户经由不同于设定装置(14)的软件应用来创建。

能够在软件应用(例如模拟风力涡轮机性能的模拟工具)的使用期间创建数据采集任务是非常有利的。在模拟期间，可能发生有关于在多个细节中调查风力涡轮机部件并且基于例如从模拟工具创建数据采集任务。随后可以经由用户接口将数据采集任务手动地提供给设定装置或者直接从模拟工具提供给设定装置。

根据本发明的一实施方式，数据收集标准被配置成选自来自多个传感器(9)中的一个或多个的与风力涡轮机相关的测量。

能够基于与风力涡轮机有关的测量初始化操作数据的收集是非常有利的，因为想要从中获得操作数据的用户限定的场景通常发生在特定计量条件中或者风力涡轮机部件的特定装载情况中。举例而言，提到的非规则性是当温度高于一定值同时当湿度高于给定百分比(所述温度和所述湿度是这个场景中的数据收集标准)时关于风力涡轮机的转换器的被观察到的非规则性。

另一个非规则性的例子可能是：例如当叶片倾斜成某个俯仰角(例如5度到10度之间)时、当风速超过给定风速时，也就是其中所述俯仰角和所述风速是这个场景中的数据收集标准，在叶片处观察到的不期望的振动。

一般理解为，任何来自风力涡轮机的相关测量可能是与数据收集标准相关的。因此，用户可以建立动态且用户指定/限定的数据收集请求，该请求例如通过模拟确定。

根据本发明的一实施方式，数据收集标准包括内部软件状态变量。

能够基于控制风力涡轮机的控制软件的执行来初始化操作数据的收集是非常有利的，因为通常期望从其获得操作数据的用户限定的场景可能作为风力涡轮机部件的控制结果发生。举例而言，提到的非规则性是在已经激活偏航电机之后观察到的非规则性。在这种情况下，启动偏航电机的控制软件能够触发与这些非规则性相关的操作数据的收集，即内部状态变量声明偏航电机正处于数据收集标准。

根据本发明的一实施方式，与风力涡轮机相关的测量包括与风力涡轮机所在的环境相关的测量。

能够将风力涡轮机的环境信息作为操作数据的一部分存储在数据存储装置上非常有利的。这是因为，这种环境数据可以成为数据集的一部分并由此成为在风力涡轮机处观察到的错误或非规则性的事后分析的一部分。

根据本发明一实施方式，与风力涡轮机相关的测量包括与风力涡轮机的部件相关的测量。

有利的是能够在数据存储装置上存储与风力涡轮机的部件相关的信息作为操作数据的一部分。这是由于在大多数情况下，从风力涡轮机处观察到的误差或不规则性源自风力涡轮机部件，通过将从来自这个风力涡轮机部件的测量结果包括在数据集中，使得通过分析数据集找到不规则性的根源成为可能。

根据本发明一实施方式，设定装置被配置成在风力涡轮机寿命的任何时间点上为风力涡轮机建立和提供一个或多个数据采集任务。

有利的是在风力涡轮机的整个寿命期间在必要时创建新的数据采集任务。这是由于不规则性可以发生在风力涡轮机的操作期间的任意时刻。

一般说来，应当理解的是在安装风力涡轮机之后，可以在风力涡轮机的整个寿命期间发生多个不同的未预知的事件。这种事件的发生可以归因于风力涡轮机连接到的单独的电网，其发生可以归因于风力涡轮机所在的单独的地理区域，其发生可以归因于风力涡轮机的单独的设置/配置，和/或等等。因而有利的是在风力涡轮机的寿命期间帮助建立和提供数据采集任务使得分析和解决因这种未预见的事件产生的问题成为可能。

根据本发明一实施方式，设定装置位于风力发电园区服务器上。

有利的是，一旦要从其采集数据的风力涡轮机是风力发电园区的一部分，则将设定装置设置在风力发电园区服务器处。或者，可以将另一位置中的设定装置设定为与风力涡轮机相关或离风力涡轮机很远，只要可以在风力涡轮机与设定装置的位置之间建立数据通信即可。这种远程位置可以例如是位于风力涡轮机服务负责人处的服务器、位于风力涡轮机、变电站、风力涡轮机制造厂的拥有者处的服务器等。

根据本发明一实施方式，这种数据采集系统配置为将采集的操作数据发送至模拟环境，所述模拟环境被配置为模拟所述风力涡轮机的一个或多个部件。

因为收集的数据可以与风力涡轮机的部件的模拟有特别的关系，故这是有利的。由于系统便于用户确定数据收集标准和待收集的数据，收集的数据可以反映相关数据以在模拟环境中进行模拟。

根据本发明一实施方式，所述模拟环境配置为用于将所述所采集的操作数据用作输入数据，用于风力涡轮机的模拟。

有利的是，能够使用模拟环境中的数据集，该模拟环境具有风力涡轮机/风力涡轮机部件和环境的模拟模型。通过利用从风力涡轮机及其周围环境获得的实际操作数据模拟风力涡轮机上运行的实际控制软件，改进了模拟模型或控制软件的变化的模拟。

根据本发明一实施方式，所述模拟环境被配置为利用数据集的采集的操作数据来验证模拟环境的模拟模型。

有利的是，能够将模拟环境中的数据集用于验证环境中使用的模型。通过使用来自风力涡轮机及其周围环境的实际操作数据，可以消除与向模型的输入有关的不确定性。此外，可以将来自模拟的值与来自风力涡轮机的操作数据相比较，由此验证模拟模型和/或使模拟模型最优。

根据本发明一实施方式，所述模拟环境配置为利用数据集的采集的操作数据，经由模拟环境中的模拟来验证风力涡轮机的控制软件。

有利的是，能够使用模拟环境中的数据集验证风力涡轮机上运行的控制软件。通过在控制软件的模拟中使用来自风力涡轮机及其周围环境的实际操作数据，可以调整控制软件并监控模拟环境中的效果。以该方式，可以使得风力涡轮机的控制软件最优。

根据本发明一实施方式，所述模拟环境配置为利用采集的数据集的操作数据，通过模拟环境中的模拟验证风力涡轮机的控制软件的参数设置。

有利的是，能够使用模拟环境中的数据集验证风力涡轮机上运行的控制软件的参数设置。通过在控制软件的参数设置的模拟中使用来自风力涡轮机及其周围环境的实际操作数据，可以调整控制软件的参数设置并监控模拟环境中的效果。以该方式，使得风力涡轮机的控制软件的参数设置最优成为可能。

根据本发明一实施方式，数据集的采集的操作数据被用于生成报告。

有利的是，能够基于来自风力涡轮机的数据集生成报告。这是由于这种报告可以自动生成并且由于数据采集任务可以设计为仅返回将包括在这种报告中的数据。

此外，本发明涉及一种通过数据采集系统从风力涡轮机的一个或多个风力涡轮机部件获得操作数据的方法，

风力涡轮机包括用于进行风力涡轮机相关测量的多个传感器，以及用于存储风力涡轮机相关测量的数据存储装置，

所述方法包括：

访问用户接口以基于下述各项建立一个或多个数据采集任务：

将被采集的数据集，该数据集选自所述数据存储装置中可用的操作数据，及在初始化所述数据集的采集之前所符合的至少一个数据收集标准，

通过设定装置建立包括至少下述信息的数据采集任务：

将从数据存储装置采集的操作数据，以及

在初始化操作数据的采集之前所符合的数据收集标准，

将所述数据采集任务通信至风力涡轮机，以及

当符合所述数据采集任务的所述数据收集标准时，从所述数据存储装置采集所述操作数据。

根据本发明一实施方式，基于模拟环境的输出确定将采集的所述操作数据。

当通过模拟环境模拟风力涡轮机或风力涡轮机的部件时，模拟的结果可以不同于被模拟的风力涡轮机中/风力涡轮机处的现场结果。

例如，部件的模拟可以给出以下结果/输出，即模拟场景期间模拟的风力涡轮机发电机的温度将在D和E之间的预先限定的温度范围内。因而可以确定测量结果可与来自模拟的风力涡轮机的检索相关，以例如便于验证模拟结果。这种相关测量可以是在本实例中，例如有关风速和/或方向、机舱内和/或机舱外的环境温度、偏航数据、来自发电机的负载和/或振动测量结果、叶片俯仰信息等。因此，可以根据模拟结果确定包括将要从数据存储装置采集的数据集的数据收集请求。例如将要收集的数据可以包括例如发电机的温度。

同样，应当理解的是可以基于向模拟环境的输入确定将要采集的操作数据。

根据本发明一实施方式，基于模拟环境的输出确定所述数据收集标准。

例如在关于验证模拟结果的上述实例中，其可以与基于模拟环境的输出确定数据收集标准相关。例如，如果模拟起因于模拟风力涡轮机估计值的发电机温度，其通过模拟模型中的模拟A+B+C的组合，则其将导致发电机温度在D到E的范围内，当这些参数在模拟场景的范围内时它与从风力涡轮机收集A+B+C相关。例如，A可以涉及风速，B可以涉及风力涡轮机叶片的俯仰角，C可以涉及作用到发电机轴上的扭矩。因此，当风速、俯仰角和发电机扭矩处在模拟值和/或范围内，可以从风力涡轮机收集发电机温度，以观察其是否处在范围D-E内。因而在该实例中，模拟的参数A、B和C与这些参数的模拟值可以用作数据收集标准，从而验证模拟。自然地，当A、B和C符合时，也可以收集发电机温度。

因此用户可以将带有A、B和C的数据收集请求设定为初始化操作数据的采集前要符合的数据收集标准，并且当A、B和C符合时，A、B和C和得到的发电机数据可以随后作为将被收集的数据的一部分。

或者，模拟环境可以在多个方面适合于自动辨识将被收集的风力涡轮机中的参数，以及所符合的数据收集标准并随后建立数据收集请求。

根据本发明一实施方式，所述采集的操作数据被发送至模拟环境，并且其中，所述采集的操作数据被用于模拟所述风力涡轮机的一个或多个部件。

根据本发明一实施方式，所述采集的操作数据被用于验证模拟环境的模拟模型。

由于数据收集系统的动态容量，可以例如基于风力涡轮机的模拟和来自模拟的风力涡轮机的现场结果，通过建立数据收集请求验证模拟模型。

根据本发明一实施方式，所述采集的操作数据被用于经由模拟环境中的模拟来验证风力涡轮机的控制软件。

根据本发明一实施方式，所述采集的操作数据被用于经由模拟环境中的模拟来验证风力涡轮机的控制软件的参数设置。

此外，本发明涉及通过模拟环境模拟风力涡轮机的一个或多个部件的方法，所述方法包括：

通过根据权利要求1-21中任一项所述的数据采集系统和/或根据权利要求22-27中任一项所述的方法，从风力涡轮机采集操作数据，

将所述采集的操作数据加载到模拟模型中以模拟所述风力涡轮机的一个或多个部件，

通过所述模拟环境执行所述风力涡轮机的模拟，

利用所述模拟的结果来操纵：

所述风力涡轮机的控制软件，该控制软件用于通过所述模拟环境进行的所述模拟，

模型，该模型用于通过所述模拟环境进行的所述模拟，所述模型是所述风力涡轮机的所述一个或多个部件中的一个或多个的模型，和/或

所述风力涡轮机的控制软件。

此外，本发明涉及一种模拟环境，其被配置为进行执行权利要求29所述的方法。

一般而言，应当理解的是上述数据采集系统、采集操作数据的方法和/或通过模拟环境模拟风力涡轮机中一个或多个部件的方法的任意组合及其多个方面可以以任意方式组合。

一般而言，应当进一步理解的是用户接口可以允许用户通过输入装置键入用户输入，输入装置例如包括键盘、计算机鼠标、触摸屏等等。此外，用户可以通过计算机装置访问用户接口，该计算机装置例如笔记本电脑、固定计算机、智能手机、平板电脑和/或类似装置。

同样地，可以理解的是，上述模拟环境和/或数据采集系统可以包括任何合适的数量和/或配置的计算机处理器、数据存储器、软件应用、通信界面和/或其他装置，从而有利于获得数据采集系统和/或实施本文件中公开的一种或多种方法。

更一般地，应当理解的是用户可以通过键入用户输入建立数据收集请求。用户输入可以包括选择/键入将要被采集的数据，其中从风力涡轮机的数据存储装置中可用的操作数据中选择数据，以及初始化数据集的采集之前要符合的数据收集标准。其他用户输入可以包括将要采集的数据集的操作数据的时间段、要采集的数据集的操作数据的采样率和/或类似用户输入。

此外，一般会理解的是，在多个方面，当提到风力涡轮机的模拟时，可以理解为模拟风力涡轮机的一个或多个部件。同样的，在多个方面，其可以包括风力涡轮机的一个或多个风力涡轮机部件的组合。在进一步的实施例中，其可以包括(例如所有)主要部件的组合，例如，如齿轮箱、发电机和转换器的模拟模型的组合。

附图说明

以下将参考附图对本发明的若干实施方式进行更详细的描述，其中：

图1示出了根据本发明实施方式的风力涡轮机，

图2示出了根据本发明实施方式的数据采集系统，

图3示出了利用本发明实施方式的步骤图，以及

图4示出了对本发明另一实施方式的利用。

具体实施方式

图1示出了根据本发明实施方式的呈风力涡轮机1形式的电力发电系统。风力涡轮机1包括塔架2、机舱3、轮毂4以及两个或更多个叶片5。风力涡轮机1的叶片5可旋转地安装在轮毂4上，叶片5和轮毂4一起称之为转子。叶片5沿其纵轴的旋转称之为俯仰。

风力涡轮机1由控制系统控制，控制系统包括控制元件，例如用于控制风力涡轮机1的不同部件的风力涡轮机控制器6、子控制器7，以及一个或者多个数据存储装置11，其中控制系统6将数据存储装置11用作事件数据、操作数据、数据日志、测量等的中央数据存储。至少某些数据甚至在风力涡轮机1不在产生电能时依然能连续地存储在可用的数据存储装置11上。数据存储装置11可位于风力涡轮机控制器6、子控制器7二者上或位于单独的硬件上。

控制系统的元件通过通信线路8进行通信。通信线路8也用于与优选地位于风力涡轮机1外部(例如，在控制系统的发开者处)的数据采集系统12通信。

另外，风力涡轮机1包括多个传感器9，在图9A-9D只示出了其中的4个传感器。传感器9测量与风力涡轮机相关的数据，其中，作为示例的，传感器9A用于测量叶片根部扭矩，传感器9B用于测量叶片挠度，传感器9C用于测量风速，以及传感器9D用于测量发电机10的发电机速度。因此，与风力涡轮机相关的测量指在风力涡轮机内部或外部做出的关于温度、湿度、转子速度、风速、负载等的测量。

图2示出了根据本发明实施方式的数据采集系统12。数据采集系统12包括用户接口13、设定装置14、风力涡轮机接口15以及数据处理器装置16。

例如，数据处理器装置16可有助于到和从数据采集系统12的通信中以及在设定装置14中所需的数据的处理。

另外，图2示出了经由用户接口13与数据采集系统12通信的用户17。其中的虚线指示了用户17可经由工具(例如，模拟工具，在后面将对其进行说明)与数据采集系统12通信。

另外，图2示出了图1的风力涡轮机1的概要图。风力涡轮机1包括风力涡轮机控制器6，控制转换器18的子控制器7，数据存储装置11A，11B，监测叶片5、发电机10和来自位于风力涡轮机1外部的气象站19的计量状况的传感器9A、9B、9C、9D。

传感器9A-9D以及附加的未示出的传感器监测各个风力涡轮机部件以及计量状况并将所测量的数据传输到数据存储装置11A、11B中的一者，所测量的数据存储于数据存储装置11A、11B并称之为操作数据或日志数据。操作数据是与风力涡轮机相关的数据，其与模拟、报告22或分析有关并且对其的测量或使用与对风力涡轮机1的控制相关。

要说明的是，传感器9可直接与风力涡轮机控制器6连接，例如，利用用于测量例如发电机速度或风速的操作数据的传感器的情形。可选地，传感器9可直接与数据存储装置11连接，这种传感器9例如可以是用于测量叶片根部扭矩的传感器。

数据存储装置11可位于计算机(也称为个人计算机或简称为PC)上/作为计算机的一部分或者是风力涡轮机中的、风力涡轮机控制器6中的或相对于例如用于控制转换器的子控制器7的独立硬盘，等等。

风力涡轮机1的元件通过通信线路8相互连接。要说明的是，可以使用任何合适的通信协议来进行风力涡轮机1的元件之间的数据交换，图2示出了风力涡轮机1的元件中的一些。

取决于数据采集系统12的位置，风力涡轮机1、用户17和数据采集系统12之间的通信可以使用公共数据通信网络20。

在风力涡轮机1是风力发电园区的一部分的情况下，数据采集系统12优选位于园区服务器处(未示出)。可选地，数据采集系统12可以位于计算机上或者在服务和维护责任方、风力涡轮机拥有者处的服务器上或者任何其他合适的位置处。

如图2所示，在一个实施方式中，本发明可包括与设定装置14通信的用户17，设定装置14软件例如安装在数据存储装置11上或者作为风力涡轮机的风力涡轮机控制器6或风力涡轮机1外部的计算机/服务器的一部分。从其位置，设定装置14与在风力涡轮机1通信，优选地与数据存储装置11通信。

虽然上述的数据采集系统12被描述为安装在园区服务器上或者其他风力涡轮机1外部的位置处，然而，要说明的是，数据采集系统12也可以在于数据存储装置11上，或者作为风力涡轮机控制器6的一部分或者位于任何其他合适的位置处。

图3示出了根据本发明实施方式利用本发明的步骤图。

根据下述场景来对本发明的利用进行描述，该场景参考附图2进行描述。控制转换器18的子控制器7从温度传感器(未示出)接收转换器18的功率堆的温度在急速上升的测量。子控制器7将该信息提供给风力涡轮机控制器6，风力涡轮机控制器6确定临时关闭热功率堆以避免功率堆的致命故障。结果，功率出产必须要例如从2MW减额到1.5MW。因此，风力涡轮机控制器6或呈功率/速度控制器形式的子控制器向俯仰系统的子控制器通信以改变俯仰角，从而降低出产。当功率堆的温度再次正常，则命令俯仰系统以改变叶片5的俯仰角以将功率出产增加至2MW。

在控制器、转换器和传感器之间的所有通信，以及所有测量的值和与转换器和计量信息相关的变量以如下描述的数据采集任务限定的采样率存储在数据存储装置11A上。这意味着，在用户定义场景期间，由数据采集任务指定的操作数据的采样率，与在正常操作期间相同的操作数据的采样率相比，可以增加。这提供了以对于使用目的(模拟，报告等)所需的精确分辨率获取操作数据的可能。

步骤1

将功率堆温度的问题通知给风力涡轮机的操作员，并且操作员联系风力涡轮机服务的责任人。

步骤2

由于早先功率堆没有问题，因此服务人员不会手动找寻来自该场景的已记录的数据，或者对于精确地确定问题的根本原因来说所测量并存储的数据的默认采样平率过低。替代地，服务人员创建数据采集任务，数据采集任务中的数据收集标准描述了功率堆的温度增加的场景，从而如果场景再次发生的话自动获取与该场景相关的数据，以便能够确定是什么导致了功率堆的温度增加。

该触发对操作数据进行收集的(一个或者多个)数据收集标准可以包括环境温度和风速、功率堆的功率出产以及温度。其他数据收集标准可以是警报、跳阐事件、最小和最大速度之间的转子速度等。在软件中，可以使用布尔操作符来创建必须要实现的逻辑表达。

数据采集任务还包括描述应当收集哪些操作数据的数据集。在此，其可与在符合数据收集标准之前三分钟以及之后三分钟收集功率堆的温度信息以及转换器的冷却系统的液体的温度信息有关。另外，其还可以与获取转换器10的周围的温度、冷却系统的液体的流量等信息相关。

数据采集任务也称之为批工作，其包括限定待检索的数据集的所有相关的操作数据以及初始化对数据集的收集的数据收集标准，数据采集任务由用户在设定装置14中创建。

除了数据收集标准和数据集之外，批工作也可包括存储数据集的采样率的信息，也可限定批工作应该调查数据收集标准多长时间等。

步骤3

之后，将批工作上载到风力涡轮机并例如放置于数据存储装置11上，在此处其监测由数据收集标准限定的变量。

步骤4

如果或者当符合数据收集标准时，将数据集收集并返回给用户。可选地，通知用户数据集已经完成并准备好下载。之后，可删除批工作，或者等待下次符合数据收集标准的时候。

步骤5

用户接收数据集，并且现在已经做好准备对数据集进行分析以发现功率堆温度增加的根本原因。

应该提到的是，可以将数据采集任务上载到风力涡轮机1、园区服务器或者访问风力涡轮机1处的数据存储装置11的其他服务器。

图4根据本发明的另一实施方式示出了本发明，其中从数据采集任务返回的数据集用于优化控制软件和/或更新风力涡轮机的模拟模型。

创建风力涡轮机23的模拟模型，并且将运行在风力涡轮机1上的相同的控制软件加载至风力涡轮机模型。进一步地，创建在模拟环境21中作用于风力涡轮机上的天气模型25。由模拟产生模拟结果26。

如果在实际的风力涡轮机1上一些器件并未最优化运行，为了找出这种非最优化性能的根本原因，可以使用这种模拟环境21。

根据本发明的该实施方式，使用数据采集系统12来从风力涡轮机1自动地检索操作数据(例如，参数设置)，以使风力涡轮机1和风力涡轮模型之间的匹配尽可能的好。

步骤10

用户通过选择在非最优化性能出现情况下出现的数据收集标准而定义场景来创建数据采集任务27。在该实例中，数据收集标准是：当风速超过20米每秒时。此外，在符合数据收集标准时，用户限定待收集的数据集。在该实例中，数据集包括控制参数A和B以及参数C，参数C是根据参数A和B控制风力涡轮机的结果并且导致非最优化性能。

步骤11

将数据收集任务27上载到风力涡轮机1的数据存储装置11。

步骤12

符合数据收集标准，即，风速超过20米每秒。在一时间段内用由数据收集任务(即，由用户)限定的采样率收集参数A、B和C并将其包括在数据集28中。

步骤13

将数据集28返回到用户或者直接返回到模拟环境21，在该模拟环境21中，用户可以在风力涡轮机的模拟中同超过20米每秒的风速一起使用参数A和B。该模拟结果26可以是参数C’。如果C’不同于实际的测量参数C，那么风力涡轮机的模型23可能是错误的，或者备选地，控制软件24可能需要被优化或者修正。

步骤14

现在，可以改变控制软件24’和/或风力涡轮机的模型23’，直到C＝C’或者直到C’＝C(取决于是修改控制软件24’还是修改风力涡轮机模型23’)。

如果风力涡轮机模型23’及真实世界的风力涡轮机1的相似性满足用户，那么用户可以开始调整控制软件24，以获取期望的结果C，即，消除非最优化化性能的原因。这通过更新控制软件24直到C’等于C或者至少足够相当以满足用户而进行。这可以通过分析控制软件24的特定部分并且然后尝试修改控制软件24的不同参数设置(例如，参数A和B)而实现。这可以继续进行直到获得结果(更新的控制软件24’)，在模拟时，更新的控制软件24’输出用户能实行的结果C’。

如提及的，还可以基于数据集28修改风力涡轮机1的模型23。

步骤15

然后，将更新的控制软件24’上载至风力涡轮机1，并且用户现在可以等待，直到下次风速超过20米每秒以查看优化的控制软件24’是否已经如模拟所建议的那样消除了非最优化性能。

应该提到的是，数据采集任务可以由用户通过模拟环境21创建，并且还可以通过模拟环境21返回到用户。

根据本发明的另一未示出的实施方式，本发明可以与风力涡轮机的模拟相关地使用。首先，选择待模拟的风力涡轮机部件。然后，选择或者创建风力涡轮机部件的模拟模型。模拟模型的选择还经常确定风力涡轮机所需的参数。接着，创建限定场景的数据采集任务，在该场景中，将从风力涡轮机1检索这些参数。场景也包括还被称为数据分辨率的采样率以及时间段。然后，将数据采集任务上载到风力涡轮机、园区服务器等的合适位置。当数据集返回时，在风力涡轮机部件的模拟中使用该数据集，并且模拟的结果可以是控制软件的更新或者控制软件中的参数设置、模拟模块的更新、报告22等的建议。

如相对于图3和4描述的实例可见，数据采集任务正消除耗时的手动工作，其中用户不再需要手动地检查数据存储装置11中的所有数据以在正确的时间找出正确的数据集，即，在符合数据收集标准时。

进一步地，限定存储数据集的采样率变得可能，这非常方便。由于与大量的记录的操作数据的相比，数据收集装置上的空间的量受限，所以标准的采样率是低的，在存储大量数据和时间之间的权衡下，应该保持该数据。

如果在符合数据收集标准之前还必须以高采样率获得数据，那么本发明还可以实施有缓冲器装置，例如，环形缓冲器或者先进先出缓冲器，其中数据以高采样率存储一时间段，并且如果不使用数据，就覆盖该数据。

此外，应该提到的是，还可以定制数据采集任务以从特定时间段和/或用户限定的场景返回(例如，由风力涡轮机的拥有者)查询的描述操作数据的期望的数据。数据集可以包括在自动生成的报告22中。

数据采集任务可以非常容易创建。根据本发明的实施方式，可以从可用的变量的列表简单地选择数据收集标准和操作数据。以相同方式，可以从下拉菜单简单地选择期望的采样率，并且对于在其中进行对操作数据查询的时间段同样适用。该列表和下拉菜单可以从设定装置14访问。

如上所述，在收集数据集时，存在从风力涡轮机返回数据集的不同方式。在创建数据采集任务时，可以确定在收集数据集时，是否通过例如数据采集系统12将数据集发送回用户17，或者可以确定是否通知用户在这之后下载数据集。同样，可以确定是否应该将数据集发送至模拟环境21或者准备在报告22中使用或者在识别塔架摆动的诸如傅里叶变换的分析中使用。

应该提到的是，如果数据集太大，那么可以一点一点地返回数据集，并且甚至可以在完全收集期望的数据集之前开始传输数据。

因为容易通过设定装置14创建数据采集任务，物理地处于风力涡轮机处以维护风力涡轮机部件的服务人员或者距风力涡轮机部件一定距离能够更新控制软件的服务人员也可以这样做。

这是有利的，因为如下原因：如果已经更新了控制软件的特定部分，那么可以创建数据采集任务以检查软件的更新部分是否如用户限定的场景中期望的那样工作。

进一步地，如果已经替换了风力涡轮机部件，那么服务人员可以创建专用于检查新的风力涡轮机部件的性能的数据采集任务。出于对性能的文档编制，可以使用自动生成的报告22形式的查询数据集。

该文件中所称的用户可以是控制风力涡轮机的控制系统的研发者、风力涡轮机的拥有者、服务人员或者授权访问风力涡轮机以及待收集的数据有关的任何其他方。

通常，应该理解，本发明并不限于上述具体的实例，而是适用于权利要求所限定的本发明范围内的多种变型。此外，应该理解，还可以在多个变型中组合一个或多个附图中的两个或更多个实施方式和/或特征，以获得该文件中并未直接描述的不同的实施方式。

附图标记列表

1.风力涡轮机

2.塔架

3.机舱

4.轮毂

5.叶片

6.风力涡轮机控制器

7.子控制器

8.通信线路

9.传感器

10.发电机

11.数据存储装置

12.数据采集系统

13.用户接口

14.设定装置

15.风力涡轮机接口

16.数据处理器装置

17.用户

18.转换器

19.气象站

20.公共数据通信网络

21.模拟环境

22.报告

Claims (30)

1.一种数据采集系统(12)，其配置成从风力涡轮机(1)的一个或多个风力涡轮机部件采集操作数据，

该风力涡轮机(1)包括：

多个传感器(9)，其用于执行与风力涡轮机相关的测量，及

数据存储装置(11)，其用于与风力涡轮机相关的测量的存储，该数据采集系统(12)包括：

设定装置(14)，其配置成建立一个或多个数据采集任务，所述一个或多个数据采集任务包括至少下述信息：

将从数据存储装置(11)采集的操作数据，以及

在初始化操作数据的采集之前所符合的数据收集标准，

用户接口(13)，其配置成允许用户(17)访问设定装置(14)，

风力涡轮机接口(15)，其配置成使得设定装置(14)能够与风力涡轮机(1)通信，及

数据处理器装置(19)，其用于处理数据采集系统(12)中的数据，

其中，用户接口(13)被配置成使得用户(17)能够基于下述各项建立一个或多个数据采集任务(13)：

将被采集的数据集，该数据集选自数据存储装置(11)中可用的操作数据，及

在初始化数据集的采集之前所符合的至少一个数据收集标准，

其中，设定装置(14)被配置成将一个或多个数据采集任务中的一个或多个通信到风力涡轮机(1)，并且

其中，将被采集的数据集被配置成当符合数据采集任务的数据收集标准时从数据存储装置(11)采集。

2.根据权利要求1所述的数据采集系统(12)，其中，设定装置(14)被配置成：当从所述数据存储装置(14)采集数据集时，将数据集从风力涡轮机(1)经由风力涡轮机接口(15)以及用户接口(13)通信给用户。

3.根据权利要求1或2所述的数据采集系统(12)，其中，一个或多个数据采集任务限定了采集数据集的操作数据的时间段。

4.根据任一前述权利要求所述的数据采集系统(12)，其中，一个或多个数据采集任务限定了采样率，利用该采样率对数据集的操作数据进行采样。

5.根据任一前述权利要求所述的数据采集系统(12)，其中，所述一个或多个数据采集任务存储在数据存储装置(11)中。

6.根据任一前述权利要求所述的数据采集系统(12)，其中，在安装风力涡轮机之后，创建一个或多个数据采集任务。

7.根据任一前述权利要求所述的数据采集系统(12)，其中，数据采集任务被配置成当数据采集任务已经采集了数据集的操作数据时为设定装置(14)提供通知。

8.根据任一前述权利要求所述的数据采集系统(12)，其中，数据采集任务被配置成当数据集被采集时为设定装置(14)提供数据集的操作数据。

9.根据任一前述权利要求所述的数据采集系统(12)，其中，一个或多个数据采集任务由用户经由不同于设定装置(14)的软件应用来创建。

10.根据任一前述权利要求所述的数据采集系统(12)，其中，数据收集标准被配置成选自来自多个传感器(9)中的一个或多个的与风力涡轮机相关的测量。

11.根据任一前述权利要求所述的数据采集系统(12)，其中，数据收集标准包括内部软件状态变量。

12.根据任一前述权利要求所述的数据采集系统(12)，其中，与风力涡轮机相关的测量包括与风力涡轮机(1)所在的环境相关的测量。

13.根据任一前述权利要求所述的数据采集系统(12)，其中，与风力涡轮机相关的测量包括与风力涡轮机部件相关的测量。

14.根据任一前述权利要求所述的数据采集系统(12)，其中，设定装置(14)被配置成在风力涡轮机寿命的任何时间点上为风力涡轮机(1)建立和提供一个或多个数据采集任务。

15.根据任一前述权利要求所述的数据采集系统(12)，其中，设定装置(14)位于风力发电园区服务器上。

16.根据任一前述权利要求所述的数据采集系统(12)，其中，所述数据采集系统被配置成将采集的操作数据发送至模拟环境(21)，所述模拟环境(21)被配置成模拟所述风力涡轮机的一个或多个部件。

17.根据权利要求16所述的数据采集系统(12)，其中，所述模拟环境(21)被配置成利用所述采集的操作数据作为风力涡轮机(1)的模拟的输入数据。

18.根据权利要求16或17所述的数据采集系统(12)，其中，所述模拟环境(21)被配置成利用数据集的采集的操作数据来验证模拟环境(21)的模拟模型(23)。

19.根据权利要求16、17或18所述的数据采集系统(12)，其中，所述模拟环境(21)被配置成利用数据集的采集的操作数据经由模拟环境(21)中的模拟来验证风力涡轮机的控制软件(24)。

20.根据权利要求19所述的数据采集系统(12)，其中，所述模拟环境被配置成利用数据集的采集的操作数据经由模拟环境(21)中的模拟来验证风力涡轮机(1)的控制软件(24)的参数设置。

21.根据任一前述权利要求所述的数据采集系统(12)，其中，数据集的采集的操作数据被用于生成报告(22)。

22.一种通过数据采集系统(12)从风力涡轮机(1)的一个或多个风力涡轮机部件采集操作数据的方法，

该风力涡轮机(1)包括用于执行与风力涡轮机相关的测量的多个传感器(9)以及用于存储与风力涡轮机相关的测量的数据存储装置(11)，

所述方法包括：

访问用户接口(13)以基于下述各项建立一个或多个数据采集任务(13)：

将被采集的数据集，该数据集选自所述数据存储装置(11)中可用的操作数据，及

在初始化所述数据集的采集之前所符合的至少一个数据收集标准，

通过设定装置(14)建立包括至少下述信息的数据采集任务：

将从数据存储装置(11)采集的操作数据，以及

在初始化操作数据的采集之前所符合的数据收集标准，

将所述数据采集任务通信至风力涡轮机(1)，以及

当符合所述数据采集任务的所述数据收集标准时，从所述数据存储装置(11)采集所述操作数据。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，基于模拟环境(21)的输出确定将采集的所述操作数据。

24.根据权利要求22或23所述的方法，其中，基于模拟环境(21)的输出确定所述数据收集标准。

25.根据权利要求22-24中任一项所述的方法，其中，所述采集的操作数据被发送至模拟环境(21)，并且其中，所述采集的操作数据被用于模拟所述风力涡轮机的一个或多个部件。

26.根据权利要求22-25中任一项所述的方法，其中，所述采集的操作数据被用于验证模拟环境(21)的模拟模型(23)。

27.根据权利要求22-26中任一项所述的方法，其中，所述采集的操作数据被用于经由模拟环境(21)中的模拟来验证风力涡轮机的控制软件(24)。

28.根据权利要求22-27中任一项所述的方法，其中，所述采集的操作数据被用于经由模拟环境(21)中的模拟来验证风力涡轮机(1)的控制软件(24)的参数设置。

29.一种通过模拟环境(21)模拟风力涡轮机(1)的一个或多个部件的方法，所述方法包括：

通过根据权利要求1-21中任一项所述的数据采集系统和/或根据权利要求22-27中任一项所述的方法，从风力涡轮机采集操作数据，

将所述采集的操作数据加载到模拟模型中以模拟所述风力涡轮机(1)的一个或多个部件，

通过所述模拟环境(21)执行所述风力涡轮机(1)的模拟，

利用所述模拟的结果(26)来操纵：

所述风力涡轮机的控制软件，该控制软件用于通过所述模拟环境进行的所述模拟，

模型(23')，该模型(23')用于通过所述模拟环境进行的所述模拟，所述模型是所述风力涡轮机的所述一个或多个部件中的一个或多个的模型，和/或

所述风力涡轮机(1)的控制软件(24)。

30.一种模拟环境(21)，其配置成执行根据权利要求29所述的方法。