CN106815996A - 一种抗风影测风塔的信号传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗风影测风塔的信号传输系统，所述测风塔上设有数据采集单元和至少一个测风仪；数据采集单元上设有第一无线信号发射接收终端，测风仪上设有第二无线信号发射接收终端，所述第一无线信号发射接收终端与第二无线信号发射接收终端相匹配对应无线连接，令数据采集单元与测风仪之间经无线信号相互传输数据。通过将测风仪与测风塔上的数据采集单元向无线匹配对接，令二者之间经无线信号进行相互之间的数据传递，以避免了二者需要连接数据传输线的麻烦；同时，在测风仪相对塔筒产生位移时，避免了因二者之间有连接线造成测风仪移动不顺畅、数据传输不稳定的问题，提高了整个测风塔数据传输的稳定性。

Description

一种抗风影测风塔的信号传输系统

技术领域

本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种抗风影测风塔，还涉及一种测风塔的测风方法，特别涉及一种抗风影测风塔的信号传输系统。

背景技术

近年来，随着全球对风能资源的普遍关注和风力发电行业的迅速发展，各国政府、企业或是风电开发商开始投资兴建测风塔，为将来风电场的投资建设获取第一手风能资料。测风塔架设在风电场场址内，多为绗架式结构和圆筒式结构，采用钢绞线斜拉加固方式，高度一般为10-150米。在塔体不同高度处安装有风速计、风向标以及温度、气压等测风仪。可全天候不间断地对场址风力情况进行观测，测量数据被记录并存储于安装在塔体上的数据记录仪中。

但是现有测风塔结构均存在由塔筒造成的、不同程度的风影效应。风影效应，是指由于测风仪设置于塔筒背风侧，而塔筒会对流经测风仪之前的风产生影响。由于风影效应的存在，使得测风仪无法准确检测风力、风向等参数。

同时，现有测风塔上的测风仪都是采用明显连接方式进行数据信号的传输，使得测风仪无法相对塔筒产生相对位移；同时，在现有测风塔数据传输系统无法适应大风等恶劣环境条件。因此，急需提供一种稳定、高效的测风塔信号传输系统。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种抗风影测风塔的信号传输系统，以实现对设置于可旋转安装杆上的测风仪进行稳定数据传输的目的；第二目的在于，达到对测风仪所采集数据进行实时精确的、无线传输收集的目的；再一目的在于提供一种抗风影测风塔，以达到避免塔筒风影对风力检测造成影响的目的；另一目的在于提供一种测风塔的测风方法，以实现对测风塔所处位置风力和风向进行精确检测的目的。

为实现上述发明目的，采用如下技术方案：

一种抗风影测风塔的信号传输系统，所述测风塔上设有数据采集单元和至少一个测风仪；数据采集单元上设有第一无线信号发射接收终端，测风仪上设有第二无线信号发射接收终端，所述第一无线信号发射接收终端与第二无线信号发射接收终端相匹配对应无线连接，令数据采集单元与测风仪之间经无线信号相互传输数据。

进一步，第一无线信号接收器为wifi、蓝牙、红外、4g模块中的一种或组合；第二无线信号接收器为相对应匹配连接的wifi、蓝牙、红外、4g模块中的一种或组合。

进一步，所述数据采集单元上设有存储器，所述存储器与第一无线信号发射接收终端相连接。

进一步，所述数据采集单元还经数据传输总线与测风塔所在风场中的数据服务器相连接；

或者，数据采集单元上设有第三无线信号发射接收终端，数据服务器上设有第四无线信号发射接收终端，所述第三无线号发射接收终端和第四无线信号发射接收终端相匹配对应无线连接，令数据采集单元与数据服务器相连接。

进一步，所述测风塔包括竖直设置于地面上的塔筒，塔筒的测风高度处设有水平设置的安装杆，安装杆可绕塔筒轴线旋转的安装于塔筒上，安装杆的第一端设有测风仪、第二端设有对重块，所述的安装杆上设有竖直设置的挡风板。

进一步，所述测风塔上设有至少两个处于不同测风高度处的安装杆，每个安装杆上分别设有至少一个测风仪，每个安装杆上设有一个数据采集单元，各数据采集单元上的第一无线信号发射接收端分别与对应安装杆上测风仪的第二无线信号发射接收端相匹配连接。

进一步，测风塔上设有总数据采集单元，所述总数据采集单元的信号接受端经数据总线与各高度处的数据采集单元分别相串连连接，总数据采集单元的信号输出端与测风塔所在风场中的数据服务器相连接。

进一步，测风塔上设有总数据采集单元，所述测风塔上设有至少两个处于不同测风高度处的安装杆，每个安装杆上分别设有至少一个测风仪，测风塔上不同高度处的各测风仪的第二无线信号发射接收端均与总数据采集单元上的第一无线信号发射接收端相匹配连接。

进一步，塔筒上的至少一个高度处设有水平设置的测风平台，所述测风平台上安装有至少一套测风仪，所述的测风平台与塔筒经可旋转的相铰链连接，测风平台上还固定安装有沿径向竖直设置的挡风板，挡风板的水平延伸轴线与测风仪和塔筒轴线之间连接线相垂直设置，令挡风板在风力作用下带动测风平台绕塔身旋转至测风仪相对塔筒处于风向相垂直方向。

进一步，测风塔包括竖直设置于地面上的塔筒，塔筒上的至少一个高度处设有水平设置的安装杆，安装杆可绕塔筒轴线旋转的安装于塔筒上，安装杆的第一端设有测风仪、第二端设有对重块，所述的安装杆上设有竖直设置的挡风板，令挡风板在风力作用下带动安装杆绕塔身旋转至测风仪相对塔筒处于风向上游方向。

本发明与现有技术相比存在如下有益效果：

通过将测风仪与测风塔上的数据采集单元向无线匹配对接，令二者之间经无线信号进行相互之间的数据传递，以避免了二者需要连接数据传输线的麻烦；同时，在测风仪相对塔筒产生位移时，避免了因二者之间有连接线造成测风仪移动不顺畅、数据传输不稳定的问题，提高了整个测风塔数据传输的稳定性。

通过将测风仪设置于随风旋转的测风平台、或安装杆上，使得测风平台上的测风仪始终处于测风仪与塔筒轴线相连接面与风向相垂直，以避免塔筒对测风仪检测时的塔筒效应，提高测风仪检测的准确性。

同时，本发明结构简单，方法简洁，效果显著，适宜推广使用。

附图说明

图1至图5为本发明不同实施例中测风塔的结构示意图；

图6本发明实施例中测风塔的测风平台俯视图；

图7本发明实施例中测风塔的测风平台安装断面图；

图8本发明实施例中测风塔的测风仪安装结构示意图；

图9本发明实施例中测风塔的测风仪俯视图；

图10本发明实施例中测风塔的安装杆俯视图；

图11本发明实施例中测风塔的安装杆安装断面图；

图12和图13本发明不同实施例中测风塔的供电设备示意框图；

图14本发明实施例中测风塔的太阳能板安装断面图；

图15本发明实施例中测风塔的信号传输系统示意框图；

图16至图19本发明实施例中测风塔的安装杆不同旋转过程的示意图；

图20本发明实施例中测风塔的安装杆在外力作用下旋转过程的示意图。

图中主要元件说明：1—塔筒，2—测风仪，3—测风平台，4—安装杆，5—太阳能板，6—风机，7—上法兰，8—下法兰，9—外法兰，10—内法兰，11—卡凸，12—凹槽，13—挡风板，14—对重块，15—支撑杆，16—测风碗，17—连接杆，18—轴套，19—安装段，20—供电模块，21—蓄电池，22—对重块，23—旋转轴，24—发电机，25—第一供电电路，26—第二供电电路，27—供电电源，28—换向开关，29—第一控制开关，30—第二控制开关，31—固定杆，32—第一安装面，33—第二安装面，34—第一无线信号发射接收端，35—第二无线信号发射接收端，36—第三无线信号发射接收端，37—第四无线信号发射接收端，38—数据采集单元，39—总数据采集单元，40—数据服务器，41—存储器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步详细的说明。

实施例一

如图1、图6和图7所示，本实施介绍了一种抗风影测风塔，包括竖直设置于地面上的塔筒1，塔筒1上的至少一个高度处设有水平设置的测风平台3，所述测风平台3上安装有至少一套测风仪2，所述的测风平台3与塔筒1经可旋转的相铰链连接，测风平台3上还固定安装有沿径向竖直设置的挡风板13，挡风板13的水平延伸轴线与测风仪2和塔筒1轴线之间连接线相垂直设置，令挡风板13在风力作用下带动测风平台3绕塔身旋转至测风仪2相对塔筒1处于风向相垂直方向。

通过将测风仪设置于随风旋转的测风平台上，使得测风平台上的测风仪始终处于测风仪与塔筒轴线相连接面与风向相垂直，以避免塔筒对测风仪检测时的塔筒效应，提高测风仪检测的准确性。

本实施例中，所述的测风平台3为水平设置的圆盘状结构，测风平台3的中心与塔筒1同轴设置，测风平台3的外周处设有相对中心对称设置的两个测风仪2。测风平台3的中部设有穿过塔筒1的穿孔，测风塔的塔筒1对应高度处设有向外凸出的支撑结构，测风平台3与支撑结构相铰接，令测风平台3在风力作用下可绕塔筒1轴线旋转。

本实施例中，所述测风平台3上设有相对测风平台3中心对称设置的两道挡风板13，所述的挡风板13为竖直设置的片状结构，挡风板13沿圆形测风平台3径向、自测风平台3与塔筒1连接处延伸至测风平台3外周，两道挡风板13的水平延伸线与两个测风仪2之间连接线相垂直。优选的，所述测风仪2设置于测风平台3的上表面、挡风板13设置于测风平台3的下表面，以降低挡风板13对测风仪2检测风向和风力的影响，提高测风仪2检测的准确性。

本实施例中，所述的测风平台3底部设有上法兰7，测风塔的塔筒1上设有下法兰8，所述上法兰7上设有一圈向下凸出的卡凸11，下法兰8上设有一圈向上设置开口的凹槽12；所述卡凸11卡接入凹槽12中，所述卡凸11和卡槽12均与塔筒1同轴设置，令测风平台3在卡凸11和卡槽12的配合下绕塔筒1轴线旋转。

本实施例中，所述卡凸11包括竖直延伸部和水平延伸部，所述竖直延伸部为自上法兰7底面竖直向下延伸的、与塔筒1同轴设置的筒状结构，所述水平延伸部为与竖直延伸部底部相连接的、与塔筒1同轴设置的环状结构，环状水平延伸部的内周和/或外周凸出竖直延伸部的对应侧壁设置，以构成横截面为“倒置T”或“L”形的卡凸。

本实施例中，所述卡槽12与卡凸11相对应设置，且卡槽12上部设有供卡凸11的竖直延伸部穿出的开口；优选的，所述开口与竖直延伸部之间相接触处设有密封条，以保证凹槽中空间相对密闭设置，保证凹槽中的润滑油不会外泄。

本实施例中，所述卡槽12与卡凸11之间充满润滑油；和/或卡槽12的底壁、侧壁中的至少一个上设有一排间隔排布的滚珠，以降低旋转平台旋转过程中的摩擦力，令测风仪的测量结果更为精确。

本实施例中，所述测风仪2包括竖直支撑杆15，支撑杆15的下端与测风平台3相连接、上端设有绕支撑杆旋转的三角支架，三角支架上设有相对支撑杆轴向对称排布的三个测风碗16。

本实施例中，测风平台3上设置两个相对塔筒1轴线对称设置的测风仪2，两测风仪2的支撑杆15与支撑平台3的连接处相对塔筒1轴线对称设置，各支撑杆15所处平面与挡风板13水平延伸轴线分别相垂直设置。

通过将测风仪相连接线与挡风板的轴线相垂直设置，使测风平台在挡风板受风力作用下始终处于与风向同向方向，并使得测风仪始终不被塔筒干涉影响，实现了消除塔筒的风影效应，提高了测风塔的检测准确度。

本实施例中，所述塔筒1的多个测风高度面处分别设有一个测风平台3，每个测风平台3上分别设有两个相对塔筒1轴线对称设置的测风仪2，且每个测风平台3上分别设有两片沿径向延伸的挡风板13，各挡风板13的水平延伸轴线均与对应测风平台3上的两个测风仪2连接线相垂直设置，以对测风塔的多个不同高度分别进行风力和风向的检测。

实施例二

如图2、图8和图9所示，本实施例中介绍了一种抗风影测风塔，包括竖直设置于地面上的塔筒1，塔筒1的至少一个高度面为测风平面，测风平面上设于相对塔筒1轴线对称设置的至少两个测风仪2，各测风仪2均包括一支撑杆15，支撑杆15的下端与塔筒1相固定连接，支撑杆15的上端设有绕支撑杆15轴线旋转的三脚架，三脚架上设有相对支撑杆15轴线对称排布的至少三个测风碗16。

通过在塔筒的同一高度平面中设置至少两个测风仪，以对塔筒四周的多个方向上风力和风向进行检测，以增加数据收集的多样性，提高检测准确度，降低塔筒风影对测风仪检测数据的影响。

本实施例中，测风仪2的支撑杆15相对塔筒1轴线向外倾斜设置，测风杆15竖直延伸设置，测风杆15的轴线自下向上逐渐向远离塔筒1侧方向倾斜，且测风杆15的轴线与塔筒1轴线处于同一竖直平面中。

本实施例中，所述的测风杆15的上端设有竖直向上弯折的安装段19，安装段19上套装有同轴设置的三脚架，所述三脚架包括套装于安装段19上的同心轴套18，轴套18外周连接有至少三根水平径向延伸的连接杆17，各连接杆17相对轴套18的中心对称排布设置，连接杆17的端部分别连接测风碗16。

本实施例中，所述测风碗16由开口相背设置的两个碗状结构构成，两碗装结构的底部中心相连接，两碗装结构相对连接处对称同形设置，连接杆17的端部与两个碗装结构的连接处相连接，且碗装结构的轴线水平、并与连接杆17轴线相垂直设置。

通过将测风碗设置为相对水平设置的两个碗装结构，以使得测风碗对顺时针和逆时针方向的风力均可承受并进行检测，使得测风仪的检测方式多样化，提高了测风仪的检测准确度。

本实施例中，所述安装段19为竖直延伸的的轴段，安装段19的轴线与测风塔塔筒1之间的距离L>(连接杆长度L1+测风碗半径r)*2，以使得测风仪2的测风碗与塔筒1之间相距一定距离，进一步缩减塔筒1风影对测风仪2检测数据的影响。

本实施例中，所述塔筒1的多个高度面分别为一个测风平面，每个测风平面上分别设有至少两个相对塔筒1轴线对称设置的测风仪2。

本实施例中，相邻测风平面上分别设置N个测风仪2和N+1个测风仪2，所述的N为大于等于2的正整数。

本实施例中，还可以如上述实施例一所述，在塔筒1上的测风平面处设有水平设置的测风平台3，所述测风平面上的多个相对塔筒1轴线对称设置的测风仪2均安装于测风平台3上，所述的测风平台3与塔筒1经可旋转的相铰链连接，测风平台3上还固定安装有沿径向竖直设置的挡风板13，挡风板13的水平延伸轴线与至少一个测风仪2和塔筒1轴线之间连接线相垂直设置，令挡风板13在风力作用下带动测风平台3绕塔身旋转至测风仪2相对塔筒1处于风向相垂直方向(未在附图中注明)。通过上述设置，使得至少一个测风仪可在旋转平台作用下始终处于塔筒的迎风面处，以提高测风仪的测量准确性、消除塔筒风影效应对其测量的干扰。

实施例三

本实施例中介绍了一种基于上述实施例二中抗风影测风塔的测风方法，所述方法如下：对任一测风塔的测风高度面处，相对测风塔轴线对称排布的、距离测风塔距离相等的至少两个测风点进行风向和风力测量，并将两个测风点处分别测得的风力值和风向值相结合，以得出实际测量风力和风向。

通过对测风高度面上不同位置处的风力和风向进行检测，并依据检测值得出实际测量风力和风向，使得实际测量数值综合了塔筒各个方向的的测量值，令测量结果更为精确，降低了塔筒风影对测量结果产生的影响。

本实施例中，风力测量具体步骤如下，

步骤11)、对相对测风塔轴线对称分布的两个测风点处的风向分别进行测量得出第一风速V1和第二风速V2；

步骤12)、利用公式：V＝(V1+V2)/2，得出实际测量风速V。

优选的，本实施例中，对测风平面上的至少三个测风点处的风力分别进行测量，以得出第一风速V1、第二风速V2…第n风速Vn；并利用公式：V＝(V1+V2…+Vn)/n，得出实际测量风速V；所述的n为大于等于3的正整数。

通过对同一测风高度面上的各个测风仪所测量风力的平均值做为最终实际测量风速值，使得各个测风仪处的风力检测相互累加，令迎风面的风力和背风面的风力相互叠加，进而实现了对不同测风点处测量数值相互叠加、消除风影影响的目的。

本实施例中，风向测量具体步骤如下，

步骤21)、对相对测风塔轴线对称分布的两个测风点处的风向分别进行测量得出第一风向F1和第二风向F2；

步骤22)、第一风向F1和第二风向F2相对东西方向的夹角分别为α1和α2；

步骤23)、利用公式：α＝(α1+α2)/2，得出实际测量风向F与东西方向的夹角α；

步骤24)、将夹角α换算为实际测量风向，得出实际测量风向F。

通过上述步骤，使得不同位置处测风仪的风向测量数值之间可相互叠加，以提高测风风向数值的准确度，并实现降低塔筒对检测风向的检测误差的目的，进而达到提高测风塔抗塔筒风影效应的目的。

优选的，本实施例中，风向测量具体步骤如下，

步骤31)、对相对测风塔轴线对称分布的至少三个测风点处的风向分别进行测量得出第一风向F1、第二风向F2…第n风向Fn；

步骤32)、第一风向F1与第一测量点和塔筒轴线连接线的夹角为β1，第二风向F2与第二测量点和塔筒轴线连接线的夹角为β2…第βn风向Fn与第n测量点和塔筒轴线连接线的夹角为βn；

步骤33)、调用与β1、β2…βn分别相对应的对应修订值γ1、γ2…γn；

步骤34)、将第一风向F1叠加修订值γ1、第二风向F2叠加修订值γ2…第n风向叠加修订值γn，以分别得出第一修正风向F11、第二修正风向F12…第二修正风向F1n；

步骤35)、第一修正风向F11、第二修正风向F12…第三修正风向1n分别相对东西方向的夹角分别为α11、α12…α1n；

步骤36)、利用公式：α＝(α11+α12…+α1n)/n，得出实际测量风向F与东西方向的夹角α；

步骤37)、将夹角α换算为实际测量风向，得出实际测量风向F。

本实施例中，上述步骤33)中的修订值γ1、γ2…γn为预存的对应设定值，所述的γ1、γ2…γn与夹角β1、β2…βn相一一对应的预先存储于测风仪上的存储模块中，以在测风仪进行检测过程中进行匹配调用。

利用本实施例中的测量方法，测风塔经上述步骤得出的实际测量风力和风向经无线数据传输、和/或有线数据传输上传至测风塔所处风场的控制服务器。

实施例四

本实施例中介绍了一种应用上述实施例三所述测风方法的抗风影测风塔，其与上述实施例二中抗风影测风塔的区别在于：测风塔的任一测风高度面处分别设置一个处理器，所述处理器与对应测风高度上各测量点处所设的测风仪2分别相连接，测风仪2对风力和风向进行检测并传输至处理器，所述处理器按照实施例二所述的测风方法利用测风仪2测得的风力和风向，得出实际测量风力和风向。

通过在不同测风高度面分别一一对应设置处理器，以使得各处理器分别处理对应高度面上的风力和风向测量数值，以缩减处理器与测风仪2之间的距离，提高处理器的反应速率和处理速度；同时，避免不同高度面上测风仪2进行数据处理时产生的相互干涉。

本实施例中，测风塔的各测风高度面处分别设置一供电模块20，所述供电模块20与处理器和测风仪2的电力输入端分别相连接。

本实施例中，所述的供电模块20包括设置于测风高度面上的太阳能板5，所述太阳能板5的输出端浮充连接蓄电池21的电力输入端，蓄电池21的电力输出端与处理器和测风仪2的电力输入端分别相连接。

通过在测风塔上设置为处理器供电的单独供电模块，以提高处理的供电平稳性，提高测风塔的测量结果准确度。

实施例五

如图3、图10和图11所示，本实施例中介绍了一种抗风影测风塔，包括竖直设置于地面上的塔筒1，塔筒1上的至少一个高度处设有水平设置的安装杆4，安装杆4可绕塔筒1轴线旋转的安装于塔筒1上，安装杆4的第一端设有测风仪2、第二端设有对重块22，所述的安装杆4上设有竖直设置的挡风板13。

通过将测风仪设置于随风旋转的安装杆上，使得安装杆上的测风仪始终处于相对塔筒轴线的风向上游方向，以避免塔筒对测风仪检测时的塔筒效应，提高测风仪检测的准确性。

本实施例中，安装杆4上设有穿设于塔筒1的外法兰9，所述外法兰9靠近第二端设置，塔筒1上设有内法兰10，所述外法兰9与内法兰10相配合内外插接套装，以形成供安装杆4绕塔筒1轴线旋转的铰链。

本实施例中，所述的内法兰10水平安装于塔筒1外周，内法兰10的外侧壁设有向外侧壁开口的一圈凹槽12；外法兰9的内壁设有向中心凸出延伸的、与凹槽12相配合插接的卡凸11，令卡凸11插入凹槽12中，使内法兰10和外法兰9形成可绕塔筒1轴线转动的铰链结构；优选的，内法兰10的上侧面和外法兰9的上侧面、内法兰10的下侧面和外法9的下侧面分别处于同一水平面中。

本实施例中，所述卡凸11包括竖直延伸部和水平延伸部，所述水平延伸部为自外法兰9内侧竖直向中心方向延伸的、与塔筒1轴线相垂直设置的环状结构，所述竖直延伸部为与水平延伸部内周相连接的、与塔筒1同轴设置的筒状结构，筒状竖直延伸部的上侧和/或下侧凸出水平延伸部的对应侧壁设置，以构成横截面为“旋转90度的T”或“L”形的卡凸。

本实施例中，所述安装杆4上设有至少两个测风仪2，各测风仪2自安装杆4第一端至外法兰9方向间隔排布设置，相邻测风仪2之间分别设有挡风板13。

通过在安装杆上设置间隔设置的多个测风仪，以使得多个测风仪对同一高度处的风力和风向进行检查，以提高检查精度。

本实施例中，所述挡风板13竖直设置，各挡风板13分别与塔筒1轴线处于同一平面，挡风板13的高度低于测风仪2的高度。优选的，挡风板13设于安装杆4下部、测风仪2设于安装杆4上部，以消除挡风板13对测风仪2的影响，进一步提高测风仪2的检测精度。

优选的，还可以在本实施例中，相邻挡风板13分别交错设于安装杆4的上侧和下侧，以提高安装杆4的稳定性。

本实施例中，所述测风仪2包括竖直支撑杆15，支撑杆15的下端与测风平台3相连接、上端设有绕支撑杆15旋转的三角支架，三角支架上设有相对支撑杆15轴向对称排布的三个测风碗16。

本实施例中，所述塔筒1的多个测风高度面处分别设有一个绕塔筒1轴线旋转的安装杆4，每个安装杆4上分别设有至少一个测风仪2，且每个安装杆4上分别设有至少一片沿安装杆4轴线方向延伸的挡风板13。

实施例六

本实施例介绍了一种基于上述实施例五所述抗风影测风塔的测风方法，所述测风塔包括竖直设置于地面上的塔筒1，塔筒1的测风高度处设有水平设置的安装杆4，安装杆4可绕塔筒1轴线旋转的安装于塔筒1上，安装杆4的第一端设有测风仪2、第二端设有对重块，所述的安装杆4上设有竖直设置的挡风板13；对安装杆4的旋转角度进行监测，并依据安装杆4的旋转角度检测值得出测风塔的测风高度面处的风向。

通过对安装杆随风旋转停止后方位进行监测，以使得安装杆构成测风塔的风向标，令仅需对安装杆方位进行检测，就可得出预安装杆同方向的风向，进而使得测风仪安装平面就具备了测量风向的功能，实现了对测风塔处风向进行精确测量的目的。

本实施例中，测风方法的具体检测步骤如下，

步骤1)、对安装杆的初始方位进行检测得出初始方位F0；

步骤2)、对安装杆的转动方向进行检测，当俯视安装杆为顺时针旋转时，执行步骤3)；当俯视安装杆为逆时针旋转时，执行步骤4)；

步骤3)、对安装杆的最终位置进行检测得出安装杆相对塔筒轴线的检测方位F1；判断检测方位F1相对初始方位F0的顺时针方向夹角是否小于180度；若是，则如图16所示检测方位F1为风向方向；若否，则如图17所示检测方位F1+180度为风向方向；

步骤4)、对安装杆的最终位置进行检测得出安装杆相对塔筒轴线的检测方位F1；判断检测方位F1相对初始方位F0的逆时针方向夹角是否小于180度；若是，则如图18所示检测方位F1为风向方向；若否，则如图19所示检测方位F1+180度为风向方向。

本实施例中，在安装杆处于最终位置不再产生旋转位移时，对安装杆施加外力，并检测安装杆的再次不再旋转后的二次最终位置，并对二次最终位置进行检测得出安装杆相对塔筒轴线的检测方位F2，以得出修正后的风向方向。

本实施例中，所述修正后的风向方向的检测步骤如下，

步骤11)、安装杆在风力作用下旋转至最终位置并不再移动一定时间t，对最终位置的方位进行测量得出安装杆相对塔筒轴线的检测方位F1；

步骤12)、对安装杆施加水平切线方向的外力，推动安装杆绕塔筒轴线旋转；

步骤13)、安装杆在风力作用下旋转至第二最终位置并不再一定时间t，对第二最终位置的方位进行测量得出安装杆相对塔筒轴线的检测方位F2；

步骤14)、检测安装杆在移动至第二最终位置之前的旋转方向；当俯视安装杆为顺时针旋转时，执行步骤15)；当俯视安装杆为逆时针旋转时，执行步骤16)；

步骤15)、对安装杆的最终位置进行检测得出安装杆相对塔筒轴线的检测方位F2；判断检测方位F2相对初始方位F1的顺时针方向夹角是否小于180度；若是，则检测方位F1为风向方向；若否，则检测方位F1+180度为风向方向；

步骤16)、对安装杆的最终位置进行检测得出安装杆相对塔筒轴线的检测方位F2；判断检测方位F2相对初始方位F1的逆时针方向夹角是否小于180度；若是，则检测方位F2为风向方向；若否，则检测方位F2+180度为风向方向。

通过对安装杆施加外力，以使得安装杆在外力作用下再次旋转、并在风力作用下再次停止旋转，以对外力和风力双重作用下的安装杆转动情况进行检测，以进一步准确确定安装杆的旋转变向方向，进而精确得出风向方向。

优选的，对安装杆施加的外力，需满足安装杆绕塔筒轴线至少旋转360度，以使得安装杆在风力作用、和/或摩擦力作用下至少绕塔筒轴一圈，以保证对变向节点测量的精确性。

如图20所示，本实施例中，检测安装杆在外力推动下旋转时是否改变转动方向；若是，记录改变转动方向时间节点时，安装杆的方位F3，并记录安装杆改变方向后的转动方向；若安装杆改变后的转动方向为，俯视安装杆为顺时针旋转时，风向方向为F3向顺时针方向偏转90度；若安装杆改变方向后的转动方向为，俯视安装杆为逆时针旋转时，风向方向为F3向逆时针方向偏转90度。

本实施例中，对测风塔测风高度处的风力进行测量，并依据风力调用对应的修正方位参数；所述的修正方位参数与依据F3得出的风向方向相结合得出二次修正后风向方向，并将二次修正后风向方向做为测量值输出。

本实施例中，所述的修正方位参数为预存的与风力数值相一一对应的设定值，所述修正方位参数与风力数值为相对应存储于测风仪的存储器中的预存值，以在测风仪工作上调用。通过对风向测量结果累加依据风速对应的二次修订值，以进一步准确确定安装杆的旋转变向方向，进而精确得出风向方向。

依据本实施例上述测风方法得出的实际测量风力和风向经无线数据传输、和/或有线数据传输上传至测风塔所处风场的控制服务器。

实施例七

本实施例介绍了一种基于上述实施例五所述抗风影测风塔的测风方法，所述测风塔包括竖直设置于地面上的塔筒1，塔筒1的测风高度处设有水平设置的安装杆4，安装杆4可绕塔筒1轴线旋转的安装于塔筒1上，安装杆4的第一端设有测风仪2、第二端设有对重块，所述的安装杆4上设有竖直设置的挡风板13；对安装杆4施加外力后检测安装杆4的旋转进行监测，并依据安装杆4的旋转角度检测值得出测风塔的测风高度面处的风向。

通过对施加外力的安装杆随风旋转过程进行监测，以使得安装杆构成测风塔的风向标，令仅需对安装杆改变转动方向时的方位、或最终静止时的方位进行检测，就可得出预安装杆同方向的风向，进而使得测风仪安装平面就具备了测量风向的功能，实现了对测风塔处风向进行精确测量的目的。

如图20所示，本实施例中，检测安装杆在外力推动下旋转时是否改变转动方向；若是，记录改变转动方向时间节点时，安装杆的方位F3，并记录安装杆改变方向后的转动方向；若安装杆改变后的转动方向为，俯视安装杆为顺时针旋转时，风向方向为F3向顺时针方向偏转90度；若安装杆改变方向后的转动方向为，俯视安装杆为逆时针旋转时，风向方向为F3向逆时针方向偏转90度。

本实施例中，具体检测步骤如下，

步骤21)、安装杆在风力作用下旋转至最终位置并不再移动一定时间t，对最终位置的方位进行测量得出安装杆相对塔筒轴线的检测方位F1；

步骤22)、对安装杆施加水平切线方向的外力，推动安装杆绕塔筒轴线旋转；

步骤23)、检测安装杆旋转过程中，安装杆的旋转方向是否发生改变；若是，则执行步骤24)；若否，则执行步骤26)；

步骤24)、检测改变转动方向时间节点时，安装杆的方位F3，并检测安装杆改变方向后的转动方向；

步骤25)、若安装杆改变后的转动方向为，俯视安装杆为顺时针旋转时，风向方向为F3向顺时针方向偏转90度；若安装杆改变方向后的转动方向为，俯视安装杆为逆时针旋转时，风向方向为F3向逆时针方向偏转90度；

步骤26)、安装杆在风力作用下旋转至第二最终位置并不再一定时间t，对第二最终位置的方位进行测量得出安装杆相对塔筒轴线的检测方位F2；

步骤27)、检测安装杆在移动至第二最终位置之前的旋转方向；当俯视安装杆为顺时针旋转时，执行步骤28)；当俯视安装杆为逆时针旋转时，执行步骤29)；

步骤28)、对安装杆的最终位置进行检测得出安装杆相对塔筒轴线的检测方位F2；判断检测方位F2相对初始方位F1的顺时针方向夹角是否小于180度；若是，则检测方位F1为风向方向；若否，则检测方位F1+180度为风向方向；

步骤29)、对安装杆的最终位置进行检测得出安装杆相对塔筒轴线的检测方位F2；判断检测方位F2相对初始方位F1的逆时针方向夹角是否小于180度；若是，则检测方位F1为风向方向；若否，则检测方位F1+180度为风向方向。

本实施例中，对测风塔测风高度处的风力进行测量，并依据风力调用对应的修正方位参数；所述的修正方位参数与依据F3得出的风向方向相结合得出二次修正后风向方向，并将二次修正后风向方向做为测量值输出。

本实施例中，所述的修正方位参数为预存的与风力数值相一一对应的设定值。

依据本实施例上述测风方法得出的实际测量风力和风向经无线数据传输、和/或有线数据传输上传至测风塔所处风场的控制服务器。

实施例八

本实施例介绍了一种基于上述实施例四或五所述测风方法的抗风影测风塔，所述测风塔包括竖直设置于地面上的塔筒1，塔筒1的测风高度处设有水平设置的安装杆4，安装杆4可绕塔筒1轴线旋转的安装于塔筒1上，安装杆4的第一端设有测风仪2、第二端设有对重块，所述的安装杆4上设有竖直设置的挡风板13；所述的测风塔上设有驱动安装杆4绕塔筒1轴线旋转的驱动装置。

本实施例中，测风塔的塔筒1上设有驱动电机，所述驱动电机的输出轴与塔筒1同轴设置；安装杆4上设有套装于塔筒1外周的、同轴设置的外法兰，所述外法兰与输出轴相啮合连接，令安装杆4在驱动电机作用下绕塔筒1轴线旋转。

本实施例中，所述的驱动电机设于塔筒1内部，驱动电机的输出轴端部为竖直设置的、套设于塔筒1外壁的输出轴套，所述输出轴套的下端设有第一花键，安装杆4的外法兰上侧设有与第一花键相配合的第二花键槽，令输出轴套与外法兰相啮合固定连接(未在附图中注明)。

通过上述设置，以在驱动电机作用下对安装杆提供驱动其绕塔筒轴线旋转的外力，令安装杆水平旋转，以对安装杆在风力作用下转向改变节点进行检测，以准确得出测风塔处风向的目的。同时，将安装杆经驱动电机带动旋转，令驱动电机可在设定时间节点工作并输出外力，令安装杆在每隔时间段后就可产生旋转、并对其转向进行检测，达到了自动定时对风向进行测量的目的。

实施例九

如图4和图12所示，本实施例中介绍了一种抗风影测风塔的供电设备，所述测风塔包括竖直设置于地面上的塔筒1，塔筒1的测风高度处设有测风仪2；测风塔上设有至少一个风机6，风机6的旋转轴23与发电机24的动力输入轴相啮合，发电机24的电力输出端经电线与测风仪2的电力输入端相连接。

通过在测风塔上设置风机，以使得测风塔可利用绿色风力能源对测风仪提供动力电源，达到了为测风仪提供稳定输入电源、进而使测风仪进行平稳工作的目的；同时，在测风塔上设置可切换的风机供电电路和火电供电电路，令测风仪可依据工作状况，利用任一电源进行工作。

本实施例中，所述测风塔的塔筒1顶端处设有一个风机6，所述风机6包括与塔筒1顶部同轴套装的、水平设置的旋转轴套，所述旋转轴套的外周连接有至少三个叶片，各叶片分别沿轴套径向向外延伸。

本实施例中，所述旋转轴套向下延伸，令下端向内收缩以构成下段轴套段；所述下段轴套段构成旋转轴23，发电机24的动力输入轴相配合的插入下端轴套段的端部中，下段轴套段与动力输入轴相固定连接，使风机6的旋转轴套带动发电机24的动力输入轴旋转，令发电机工作产生电力。

本实施例中，下段轴套段的端部设有向内径向凸出的内花键，以令下端轴套的端部内壁形成凹凸面；动力输入轴的上端部插入下端轴套中，动力输入轴的上端部外壁上设有沿径向向外凸出的、与内花键相配合的外花键，令插入下端轴套中的动力输入轴相互啮合固定(未在附图中注明)。

本实施例中，发电机24的电力输出端与蓄电池21的电力输入端相连接，令发电机24对蓄电池21浮充连接；蓄电池21的电力输出端与测风仪2的电力输入端相连接。

本实施例中，测风塔的塔筒1上设有供电模块20，所述供电模块20的电力输入端经换向开关28与第一供电电路25或第二供电电路26相连接；所述的第一供电电路25与发电机24的电力输出端相连接，所述第二供电电路26与测风塔所在风场中的供电电源27相连接；供电模块20的电力输出端与测风仪2的电力输入端相连接。

本实施例中，所述的供电模块20包括蓄电池21，供电模块20的电力输入端经第一控制开关29与蓄电池21的电力输入端相连接，蓄电池21的电力输出端经第二控制开关30与供电模块20的电力输出端。

本实施例中，所述的供电模块20上还设有信号接收器，所述信号接收器的输入端与测风塔所在风场中的控制服务器相远程信号匹配连接，所述信号接收器的输出端经信号线与第一控制开关29和第二控制开关30分别相连接。

本实施例中，测风塔上设有多个测风高度，各测风高度面处分别设有一个测风仪2，各测风仪2分别经对应的、并连设置的供电电源线与供电模块20的电力输出端相连接。

本实施例中，所述的供电设备可应用于上述实施例一至八任一所述的测风塔上，与对测风塔上设置的测风仪2提供动力电力，令测风仪2进行工作。

实施例十

如图5和图13、图14所示，本实施例中介绍了一种抗风影测风塔的供电设备，所述测风塔包括竖直设置于地面上的塔筒1，塔筒1的各测风高度处分别设有测风仪2；各测风高度处分别安装至少一个太阳能板5，太阳能板5的电力输出端与测风仪2的电力输入端相连接。

通过在测风塔上设置太阳能板，以使得测风塔可利用绿色太阳能能源对测风仪提供动力电源，达到了为测风仪提供稳定输入电源、进而使测风仪进行平稳工作的目的；同时，在测风塔上设置可切换的太阳能供电电路和火电供电电路，令测风仪可依据工作状况，利用任一电源进行工作。

本实施例中，塔筒1的测风高度处设有相对塔筒1轴线对称排布的至少两个测风仪2，相邻测风仪2之间分别设有一个太阳能板5。

本实施例中，太阳能板5的中心和测风仪2的支撑杆15与塔筒1连接处均处于同一水平面中；所述的太阳能板5与左右两侧测风仪2之间的间距相等设置。

本实施例中，太阳能板5为自上向下逐渐变宽、且自上向下逐渐向远离塔筒1轴线方向倾斜的半圆锥状。

本实施例中，所述太阳能板5的上部和下部分别经至少一个连接件与塔筒1相连接.

本实施例中，所述连接件为水平沿塔筒1径向延伸的固定杆31；固定杆31的第一端设有与塔筒1相连接的第一安装面32，第一安装面32为与塔筒1外壁相匹配贴合的、向塔筒1外侧弯曲的弧形板，弧形板的中部与固定杆31的第一端相连接，弧形板的四个角部分别经螺栓与塔筒1相固定连接；固定杆31的第二端设有与塔筒1相连接的第二安装面33，第二安装面33为与太阳能板5内侧壁相匹配贴合的、向塔筒1外侧弯曲的锥形板，锥形板的中部与固定杆31的第二端相连接，锥形板的四个角部分别经螺栓与太阳能板5相固定连接；

本实施例中，所述测风仪2包括竖直支撑杆15，支撑杆15的下端与测风平台3相连接、上端设有绕支撑杆15旋转的三角支架，三角支架上设有相对支撑杆15轴向对称排布的三个测风碗16。

本实施例中，所述的太阳能板5与相邻测风仪2的支撑杆16与塔筒1连接处之间距离大于测风仪2上构成三角架的连接杆17轴线长度与测风碗16直径之和的两倍。

本实施例中，太阳能板5的电力输出端与蓄电池21的电力输入端相连接，令太阳能板5对蓄电池21浮充连接；蓄电池21的电力输出端与测风仪2的电力输入端相连接。

本实施例中，测风塔的塔筒1上设有供电模块20，所述供电模块20的电力输入端经换向开关28与第一供电电路25或第二供电电路26相连接；所述的第一供电电路25与太阳能板5的电力输出端相连接，所述第二供电电路26与测风塔所在风场中的供电电源27相连接；供电模块20的电力输出端与测风仪2的电力输入端相连接。

本实施例中，所述的供电模块20包括蓄电池21，供电模块20的电力输入端经第一控制开关29与蓄电池21的电力输入端相连接，蓄电池21的电力输出端经第二控制开关30与供电模块20的电力输出端。

本实施例中，所述的供电模块20上还设有信号接收器，所述信号接收器的输入端与测风塔所在风场中的控制服务器相远程信号匹配连接，所述信号接收器的输出端经信号线与第一控制开关29和第二控制开关30分别相连接。

本实施例中，所述的供电设备可应用于上述实施例一至八任一所述的测风塔上，与对测风塔上设置的测风仪2提供动力电力，令测风仪2进行工作。

实施例十一

如图15所示，本实施例中介绍了一种抗风影测风塔的信号传输系统，所述测风塔上设有数据采集单元38和至少一个测风仪2；数据采集单元38上设有第一无线信号发射接收终端34，测风仪2上设有第二无线信号发射接收终端35，所述第一无线信号发射接收终端34与第二无线信号发射接收终端35相匹配对应无线连接，令数据采集单元38与测风仪2之间经无线信号相互传输数据。

通过将测风仪与测风塔上的数据采集单元向无线匹配对接，令二者之间经无线信号进行相互之间的数据传递，以避免了二者需要连接数据传输线的麻烦；同时，在测风仪相对塔筒产生位移时，避免了因二者之间有连接线造成测风仪移动不顺畅、数据传输不稳定的问题，提高了整个测风塔数据传输的稳定性。

本实施例中，第一无线信号接收器34为wifi、蓝牙、红外、4g模块中的一种或组合；第二无线信号接收器35为相对应匹配连接的wifi、蓝牙、红外、4g模块中的一种或组合。

本实施例中，所述数据采集单元38上设有存储器41，所述存储器41与第一无线信号发射接收终端34相连接，以对数据采集单元接收的数据进行存储。

本实施例中，所述数据采集单元38还经数据传输总线与测风塔所在风场中的数据服务器40相连接；或者，数据采集单元38上设有第三无线信号发射接收终端36，数据服务器40上设有第四无线信号发射接收终端37，所述第三无线号发射接收终端36和第四无线信号发射接收终端37相匹配对应无线连接，令数据采集单元38与数据服务器40相连接。

优选的，本实施例中，所述测风塔包括竖直设置于地面上的塔筒1，塔筒1的测风高度处设有水平设置的安装杆4，安装杆4可绕塔筒1轴线旋转的安装于塔筒1上，安装杆4的第一端设有测风仪2、第二端设有对重块22，所述的安装杆4上设有竖直设置的挡风板13。

本实施例中，所述测风塔塔筒1上设有至少两个处于不同测风高度处的安装杆4，每个安装杆4上分别设有至少一个测风仪2，每个安装杆4上设有一个数据采集单元38，各数据采集单元38上的第一无线信号发射接收端34分别与对应安装杆4上测风仪2的第二无线信号发射接收端35相匹配连接。

本实施例中，测风塔上设有总数据采集单元39，所述总数据采集单元39的信号接受端经数据总线与各高度处的数据采集单元38分别相串连连接，总数据采集单元39的信号输出端与测风塔所在风场中的数据服务器40相连接。本实施例中，总数据采集单元39与存储器41相连结，以将总数据采集单元39接收的数据传输至存储器41中进行存储；同时，总数据采集单元39还与测风塔所处风场中的数据服务器40经第三无线号发射接收终端36和第四无线信号发射接收终端37相匹配对应无线连接，以将采集的数据上传至服务器。

上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种抗风影测风塔的信号传输系统，所述测风塔上设有数据采集单元和至少一个测风仪；其特征在于：数据采集单元上设有第一无线信号发射接收终端，测风仪上设有第二无线信号发射接收终端，所述第一无线信号发射接收终端与第二无线信号发射接收终端相匹配对应无线连接，令数据采集单元与测风仪之间经无线信号相互传输数据。

2.根据权利要求1所述的一种抗风影测风塔的信号传输系统，其特征在于：第一无线信号接收器为wifi、蓝牙、红外、4g模块中的一种或组合；第二无线信号接收器为相对应匹配连接的wifi、蓝牙、红外、4g模块中的一种或组合。

3.根据权利要求1所述的一种抗风影测风塔的信号传输系统，其特征在于：所述数据采集单元上设有存储器，所述存储器与第一无线信号发射接收终端相连接。

4.根据权利要求1所述的一种抗风影测风塔的信号传输系统，其特征在于：所述数据采集单元还经数据传输总线与测风塔所在风场中的数据服务器相连接；

或者，数据采集单元上设有第三无线信号发射接收终端，数据服务器上设有第四无线信号发射接收终端，所述第三无线号发射接收终端和第四无线信号发射接收终端相匹配对应无线连接，令数据采集单元与数据服务器相连接。

5.根据权利要求1至4任一所述的一种抗风影测风塔的信号传输系统，其特征在于：所述测风塔包括竖直设置于地面上的塔筒，塔筒的测风高度处设有水平设置的安装杆，安装杆可绕塔筒轴线旋转的安装于塔筒上，安装杆的第一端设有测风仪、第二端设有对重块，所述的安装杆上设有竖直设置的挡风板。

6.根据权利要求5所述的一种抗风影测风塔的信号传输系统，其特征在于：所述测风塔上设有至少两个处于不同测风高度处的安装杆，每个安装杆上分别设有至少一个测风仪，每个安装杆上设有一个数据采集单元，各数据采集单元上的第一无线信号发射接收端分别与对应安装杆上测风仪的第二无线信号发射接收端相匹配连接。

7.根据权利要求6所述的一种抗风影测风塔的信号传输系统，其特征在于：测风塔上设有总数据采集单元，所述总数据采集单元的信号接受端经数据总线与各高度处的数据采集单元分别相串连连接，总数据采集单元的信号输出端与测风塔所在风场中的数据服务器相连接。

8.根据权利要求5所述的一种抗风影测风塔的信号传输系统，其特征在于：测风塔上设有总数据采集单元，所述测风塔上设有至少两个处于不同测风高度处的安装杆，每个安装杆上分别设有至少一个测风仪，测风塔上不同高度处的各测风仪的第二无线信号发射接收端均与总数据采集单元上的第一无线信号发射接收端相匹配连接。

9.根据权利要求1至8任一所述的一种抗风影测风塔的信号传输系统，其特征在于：塔筒上的至少一个高度处设有水平设置的测风平台，所述测风平台上安装有至少一套测风仪，所述的测风平台与塔筒经可旋转的相铰链连接，测风平台上还固定安装有沿径向竖直设置的挡风板，挡风板的水平延伸轴线与测风仪和塔筒轴线之间连接线相垂直设置，令挡风板在风力作用下带动测风平台绕塔身旋转至测风仪相对塔筒处于风向相垂直方向。

10.根据权利要求1至8任一所述的一种抗风影测风塔的信号传输系统，其特征在于：测风塔包括竖直设置于地面上的塔筒，塔筒上的至少一个高度处设有水平设置的安装杆，安装杆可绕塔筒轴线旋转的安装于塔筒上，安装杆的第一端设有测风仪、第二端设有对重块，所述的安装杆上设有竖直设置的挡风板，令挡风板在风力作用下带动安装杆绕塔身旋转至测风仪相对塔筒处于风向上游方向。