CN108754503A - 一种海上风电基础的监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海上风电基础的监测系统，包括集控中心平台和设在每一台风机上现场监测单元，现场监测单元包括振动监测单元、结构安全监测单元和腐蚀电位监测单元。振动监测单元包括现场加速度传感器、高速采集卡和嵌入式控制器；结构安全监测单元包括现场传感器、数据采集模块、数据采集控制器和串口转换器；腐蚀电位监测单元包括阴极保护系统、信号变送器、数据采集模块和微控制器；现场监测单元通过光纤与海上升压站平台通讯，海上升压站平台通过以太网与集控中心平台通讯，该集控中心平台的服务器通过无线网络与远程的授权用户终端通讯；集控中心平台基于B/S系统架构。本发明的监测系统实现了无人值守状态下的数据采集功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种海上风电基础的监测系统。
背景技术
海上风电场一般由多台海上风力发电机在海中阵列布置，并经海上升压站平台集中送电。海上风电是一个技术复杂程度较高的领域，加之海上风电环境的复杂性使得其技术难度进一步提高。从其环境来讲，海上风电的环境影响因素主要是指风、浪、流等气象水文条件因素。在风电场建成后，由于浪、流等水动力作用会对风机单桩基础产生严重的局部冲刷，使基础产生不均匀沉降而倾斜，从而影响风机基础的稳定性。因此在海上风电基础施工期间和建成后均需要对进行基础不均匀沉降监测，即在每台风机基础的顶部各布置一个双向倾角仪。在风电场建设期，数据采集主要采用人工监测。在风电场建设完成后，由于按无人值班运行模式设计，因此如何实现风电基础的实时监控成为业内人士亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种海上风电基础的监测系统，它能够实现无人值守状态下对海上风电基础结构的数据采集，适应风电分散及管理的需求，保障了风电场安全可靠运行。
本发明的目的是这样实现的：一种海上风电基础的监测系统，包括集控中心平台和设在在风场内的每一台风机上现场监测单元，现场监测单元包括振动监测单元、结构安全监测单元和腐蚀电位监测单元；其中，
所述振动监测单元包括现场加速度传感器、高速采集卡和嵌入式控制器；所述高速采集卡采集所述现场加速度传感器发出的并通过信号调理模块变送的信号，并传递给所述嵌入式控制器，通过嵌入式控制器处理数据并通过光纤传输给海上升压站平台；
所述结构安全监测单元包括现场传感器、数据采集模块、数据采集控制器和串口转换器；所述数据采集模块采集所述现场传感器发出的信号，并将采集来的信号传递给所述数据采集控制器，由数据采集控制器将信号传递给串口转换器，通过串口转换器完成数据转换并通过光纤传输给海上升压站平台；
所述腐蚀电位监测单元包括阴极保护系统、信号变送器、数据采集模块和微控制器；所述阴极保护系统为外加电流方式并包括辅助阳极和参比电极；所述信号变送器采集辅助阳极的电流信号和参比电极的点位信号；所述数据采集模块将标准电信号转换成数字信号传给微控制器，由微控制器通过光纤传输给海上升压站平台；
所述海上升压站平台通过以太网与所述集控中心平台通讯，该集控中心平台的服务器通过无线网络与远程的授权用户终端通讯；
所述集控中心平台基于B/S系统架构并包括风机管理模块、监测内容管理模块、测点部署模块、数据检索模块、图表统计模块、监测数据异常预警模块、监测/检测报告管理模块和监测项目资料发布模块。
上述的海上风电基础的远程监测系统，其中，所述现场加速度传感器为安装在风机基础上的多个拾振器。
上述的海上风电基础的监测系统，其中，所述现场传感器包括安装在风机基础上的静力水准仪、钢板应力计、应变计和倾角仪。
上述的海上风电基础的监测系统，其中，所述阴极保护系统还包括安装在风机基础上的阴极、电控箱和电缆。
上述的海上风电基础的监测系统，其中，所述远程监测系统还包括具有自动管理功能的供电系统，该供电系统具备交、直流供电方式，并配有后备电池；当交流电正常时，启动限流恒压充电功能为后备电池充电，后备电池为现场监测单元和通讯单元供电；后备电池的容量能保证现场监测单元在系统断电后工作一周以上。
上述的海上风电基础的监测系统，其中，所述集控中心平台具有风机管理功能、测点内容管理功能、数据管理功能、数据展示功能、数据统计功能、数据检索功能、提供检测报告功能和权限认证功能。
本发明的海上风电基础的监测系统，采用光纤和以太网通讯将各个风电基础结构上的现场监测单元与集控中心平台相连，由集控中心平台统一接收监测数据，并把相应数据传输到网络上，使用户终端可以实时查阅，替代了人工现场的监测，节省监测时间，既适应风电分散及管理的需求，又能简化风电场计算机监控系统硬件及软件设施配置和运行维护人员的配置，同时能随时观察风电基础结构是否处于被保护的范围之中。本发明利用远程自动化监测的方式实现了无人值守状态下的数据采集，保障了风电场安全可靠运行。
附图说明
图1是本发明的海上风电基础的监测系统的整体架构图；
图2是本发明的海上风电基础的监测系统的网络拓扑图；
图3是本发明的海上风电基础的监测系统中的振动监测单元的示意图；
图4是本发明的海上风电基础的监测系统中的结构安全监测单元的示意图；
图5是本发明的海上风电基础的监测系统中的腐蚀电位监测单元的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1至图5，本发明的海上风电基础的监测系统，包括集控中心平台和设在风场内的每一台风机上现场监测单元，现场监测单元包括振动监测单元、结构安全监测单元和腐蚀电位监测单元。
振动监测单元包括现场加速度传感器11、高速采集卡12和嵌入式控制器13；现场加速度传感器11为安装在风机基础上的多个拾振器，每个拾振器即为一个监测点；高速采集卡12采集现场加速度传感器11发出的并通过信号调理模块变送的信号，并传递给嵌入式控制器13，通过嵌入式控制器13处理数据并通过光纤传输给海上升压站平台(见图1和图3)。
结构安全监测单元包括现场传感器21、数据采集模块22、数据采集控制器23和串口转换器24；现场传感器21包括安装在风机基础上的静力水准仪、钢板应力计、应变计和倾角仪；数据采集模块22采集现场传感器21发出的信号，并将采集来的信号传递给数据采集控制器23，由数据采集控制器23将信号传递给串口转换器24，通过串口转换器24完成数据转换并通过光纤传输给海上升压站平台(见图1和图4)；
腐蚀电位监测单元包括阴极保护系统31、信号变送器32、数据采集模块33和微控制器34；阴极保护系统31为外加电流方式并包括安装在风机基础上的辅助阳极、参比电极、阴极、电控箱和电缆；信号变送器32采集辅助阳极的电流信号和参比电极的点位信号；数据采集模块33将标准电信号转换成数字信号后传给微控制器34，由微控制器34通过光纤传输给海上升压站平台(见图1和图5)；
本发明的监测系统还包括具有自动管理功能的供电系统200，该供电系统200具备交流供电单元和直流供电单元，并配有后备电池；可根据现场情况灵活选用，如现场具备交流供电条件，则优先选用交流供电单元；当交流电正常时，启动限流恒压充电功能为后备电池充电，后备电池为现场监测单元和通讯单元供电；后备电池的容量能保证现场监测单元在系统断电后工作一周以上，最大限度的保证了系统数据的安全。
海上升压站平台将接收到的信号通过以太网传给集控中心平台100；该集控中心平台的服务器通过无线网络与远程的授权用户终端200通讯；
集控中心平台100是基于B/S系统架构实现的；集控中心平台100包括风机管理模块、监测内容管理模块、测点部署模块、数据检索模块、图表统计模块、监测数据异常预警模块、监测/检测报告管理模块和监测项目资料发布模块。集控中心平台100具有风机管理功能、测点内容管理功能、数据管理功能、数据展示功能、数据统计功能、数据检索功能、提供检测报告功能和权限认证功能。
风机管理功能：由系统管理员录入风场内风机的信息，录入需要监测的风机编号等基本信息，可导入风场布置图，正在监测的风机可以在界面上高亮显示，处于异常状态的风机可在界面上进行报警提示，点击风机可以查看该风机详细测点信息。
测点内容管理功能：将监测风机、监测仪器信息、仪器安装位置、被测的物理量、通讯单元、预警信息等进行一一对应。
数据管理功能：系统通过光纤传输转为以太网通讯，将采集的数据备份到数据库中，数据库管理系统采用SQL Server2008标准版，另外现场监测单元也对数据进行数据冗余存储机制，最大限度的保证了数据的安全。
数据展示功能：通过图形化的展示形式实现了的数据信息展示，信息系统通过录入的测点信息、测点位置信息和测点实测工程量信息等形成一个模拟的风机，在风机各个断面对应的测点处展示该测点的最后一次监测数据。同时，通过颜色的区别显示该测点的状态，可以通过鼠标点击进入该测点的详细监测数据查询，以及历史监测数据查询等界面。
数据统计功能：用户可通过监测内容、测点、监测时间等灵活多变的数据筛选条件，可自动生成“应力-时间”、“倾角-时间”曲线等，可帮助监测人员分析该测点的监测数据变化情况，既可以分析单一测点在不同时间段内的变化曲线，也可选择同一时间段内不同测点的数据变化曲线进行对比分析。
数据检索功能：提供多种数据列表的检索，可通过业务流程定制各种数据检索列表，默认集控中心平台中提供原数据列表和图形化的浏览界面。图形化的浏览界面中直观地展示2D施工图纸中的每个测点监测信息，并通过不同颜色标记测点数据的健康状态。
提供监测报告功能：信息化管理平台提供定制菜单管理不同类别的监测和检测报告，监测人员可根据业务管理需要制定对应的报告分类，一般分为日报、周报、月报和阶段性报告，上传报告文件支持Word、Excel、PDF等文件格式。同时，系统对上传的文件报告进行浏览记录、下载记录的跟踪，追溯到每位查阅报告的人员何时浏览或下载了报告。
权限认证功能：通过权限系统与数据库权限系统两种认证机制确保平台与数据的安全性、可靠性。权限系统按角色管理，不同角色配置对应的授权列表。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
Claims (6)
1.一种海上风电基础的监测系统，包括集控中心平台和设在在风场内的每一台风机上现场监测单元，现场监测单元包括振动监测单元、结构安全监测单元和腐蚀电位监测单元；其特征在于，
所述振动监测单元包括现场加速度传感器、高速采集卡和嵌入式控制器；所述高速采集卡采集所述现场加速度传感器发出的并通过信号调理模块变送的信号，并传递给所述嵌入式控制器，通过嵌入式控制器处理数据并通过光纤传输给海上升压站平台；
所述结构安全监测单元包括现场传感器、数据采集模块、数据采集控制器和串口转换器；所述数据采集模块采集所述现场传感器发出的信号，并将采集来的信号传递给所述数据采集控制器，由数据采集控制器将信号传递给串口转换器，通过串口转换器完成数据转换并通过光纤传输给海上升压站平台；
所述腐蚀电位监测单元包括阴极保护系统、信号变送器、数据采集模块和微控制器；所述阴极保护系统为外加电流方式并包括辅助阳极和参比电极；所述信号变送器采集辅助阳极的电流信号和参比电极的点位信号；所述数据采集模块将标准电信号转换成数字信号传给微控制器，由微控制器通过光纤传输给海上升压站平台；
所述海上升压站平台通过以太网与所述集控中心平台通讯，该集控中心平台的服务器通过无线网络与远程的授权用户终端通讯；
所述集控中心平台基于B/S系统架构并包括风机管理模块、监测内容管理模块、测点部署模块、数据检索模块、图表统计模块、监测数据异常预警模块、监测/检测报告管理模块和监测项目资料发布模块。
2.根据权利要求1所述的海上风电基础的监测系统，其特征在于，所述现场加速度传感器为安装在风机基础上的多个拾振器。
3.根据权利要求1所述的海上风电基础的监测系统，其特征在于，所述现场传感器包括安装在风机基础上的静力水准仪、钢板应力计、应变计和倾角仪。
4.根据权利要求1所述的海上风电基础的监测系统，其特征在于，所述阴极保护系统还包括安装在风机基础上的阴极、电控箱和电缆。
5.根据权利要求1所述的海上风电基础的监测系统，其特征在于，所述远程监测系统还包括具有自动管理功能的供电系统，该供电系统具备交、直流供电方式，并配有后备电池；当交流电正常时，启动限流恒压充电功能为后备电池充电，后备电池为现场监测单元和通讯单元供电；后备电池的容量能保证现场监测单元在系统断电后工作一周以上。
6.根据权利要求1所述的海上风电基础的监测系统，其特征在于，所述集控中心平台具有风机管理功能、测点内容管理功能、数据管理功能、数据展示功能、数据统计功能、数据检索功能、提供检测报告功能和权限认证功能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181106 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |