CN110471447A - 风力机的巡检方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风力机巡检技术领域，具体涉及一种风力机的巡检方法和系统。所述风力机的巡检方法包括：采集风力机的风力叶轮表面的第一点云集；根据所述第一点云集计算叶轮叶片的空间位置模型；根据所述叶轮叶片的空间位置模型计算出所述无人机预飞区域线路第一边界线，所述边界线包括内边界线和外边界线；根据所述内边界线和外边界线确定无人机预飞区域线路；无人机按照所述无人机预飞区域线路进行巡航。所述风力机的巡检系统包括：视觉测距仪、监测单元、数据处理单元和无人机控制单元。可以准确判断叶片的裂纹及扩展情况，避免事故发生。
Description
技术领域
本发明涉及风力机巡检技术领域，具体涉及一种风力机的巡检方法和系统。
背景技术
叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件，其良好的设计，可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素。因其整体裸露在外，工作条件恶劣，叶片损失失效事故时有发生。当叶片发生失效事故特别是单片断裂事故时，3片叶片平衡旋转状态被破坏，发电机组瞬间剧烈振动；若机组保护失效或刹车装置迟延动作，将对发电机组轴系以及塔筒带来严重危害，并可能导致整台机组烧毁。
因此需要对叶片进行定期巡检，及时发现缺陷，迅速采取有效措施消除或防止缺陷扩大，将事故消灭在萌芽状态，从而避免事故发生，减少经济损失，保证设备及系统的安全运行。
目前已有巡检手段主要是望远镜观察和吊篮高空作业。望远镜观察，一次只能观察叶片的下表面；另外人员巡检有视线盲区，再加上叶片表面油渍，污垢，积沙尘等遮盖，从地面用望远镜很难发现。另外地面观察容易形成误诊，比如叶片磨蚀形成麻面后吸附的静电灰尘，往往会被误认为是漏油产出的积灰现象。吊篮高空作业可以准确判断叶片表面情况，但是吊篮巡检需要时间久，对环境条件要求也比较苛刻。必须使得叶片垂直向下，同时一次只能巡检一只叶片。且吊篮高空作业对天气环境等敏感，大风、下雨等都不能登高作业。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种风力机的巡检方法和系统，所述风力机的巡检方法和系统可以准确判断叶片的裂纹及扩展情况，避免事故发生。
根据本发明提供的技术方案，作为本发明的第一方面，提供一种风力机的巡检方法，所述风力机的巡检方法包括：
采集风力机的风力叶轮表面的第一点云集；
根据所述第一点云集计算叶轮叶片的空间位置模型；
根据所述叶轮叶片的空间位置模型计算出所述无人机预飞区域线路第一边界线，所述边界线包括内边界线和外边界线；
根据所述内边界线和外边界线确定无人机预飞区域线路；
无人机按照所述无人机预飞区域线路进行巡航。
进一步地，所述根据所述叶轮叶片的空间位置模型计算出所述无人机预飞区域线路的内边界线和外边界线的步骤具体包括：
获取叶轮叶片的空间位置模型的第二边界线，距离所述第二边界线第一距离的边界线确定为无人机预飞区域线路的内边界线；距离所述第二边界线第二距离的边界线确定为无人机预飞区域线路的外边界线；
所述第一距离为用于防止无人机的碰撞叶轮表面的安全距离；
所述第二距离为无人机距离叶轮表面的最远距离。
进一步地，还包括：在巡航过程中检测无人机是否偏航。
进一步地，在巡航过程中检测无人机是否偏航具体包括：
实时采集无人机表面的第二点云集；
根据所述第二点云集实时计算无人机的实时空间位置模型；
根据所述无人机的实时空间位置模型判断无人机是否巡航在无人机预飞区域线路中。
作为本发明的第二方面，提供一种风力机的巡检系统，所述风力机的巡检系统包括：
视觉测距仪，所述视觉测距仪用于采集风力机的风力叶轮表面的第一点云集，并传输给监测单元；
监测单元，所述监测单元用于将所述第一点云集发送给数据处理单元；
数据处理单元，所述数据处理单元用于根据所述第一点云集计算叶轮叶片的空间位置模型；根据所述叶轮叶片的空间位置模型计算出所述无人机预飞区域线路第一边界线，所述边界线包括内边界线和外边界线；根据所述内边界线和外边界线确定无人机预飞区域线路；并将所述无人机预飞区域线路发送给无人机控制单元；
无人机控制单元，所述无人机控制单元用于控制无人机按照无人机预飞区域线路进行巡航。
进一步地，所述数据处理单元还用于获取叶轮叶片的空间位置模型的第二边界线，距离所述第二边界线第一距离的边界线确定为无人机预飞区域线路的内边界线；距离所述第二边界线第二距离的边界线确定为无人机预飞区域线路的外边界线；
所述第一距离为用于防止无人机的碰撞叶轮表面的安全距离；
所述第二距离为无人机距离叶轮表面的最远距离。
进一步地，所述巡航状态反馈模块包括：
视觉测距仪包括巡航状态采集模块，所述巡航状态采集模块用于实时采集无人机表面的第二点云集；
所述数据处理单元包括巡航空间计算模块和巡航空间计算模块；
所述巡航空间计算模块用于根据所述第二点云集实时计算无人机的实时空间位置模型；
偏航判断模块，所述偏航判断模块用于根据所述无人机的实时空间位置模型判断无人机是否巡航在无人机预飞区域线路中。
从以上所述可以看出，本发明提供的一种风力机的巡检系统，与现有技术相比具备以下优点：本发明完成一组叶片巡检的时间大大降低，风机的停机时间成本同时也降低，从而巡检对风机停机时间间隔条件放宽；同时相比传统的吊篮巡检，本发明需要的操作人员减少，而且无人员安全风险；同时本发明对其他环境因素相比传统方法较不敏感；此外，本发明对叶片图像数据追溯性强，可建立叶片诊断数据库。
附图说明
图1为本发明第一方面的流程图。
图2为本发明第二方面的俯视布置示意图。
图3为本发明第二方面的系统拓扑图。
100. 视觉测距仪， 200. 监测单元，300. 数据处理单元，400. 无人机控制单元。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。使用的词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
作为本发明的第一方面，如图1所示，提供一种风力机的巡检方法，所述风力机的巡检方法包括：
S1：采集风力机的风力叶轮表面的第一点云集；
S2：根据所述第一点云集计算叶轮叶片的空间位置模型；
S3：根据所述叶轮叶片的空间位置模型计算出所述无人机预飞区域线路第一边界线，所述边界线包括内边界线和外边界线；
S4：根据所述内边界线和外边界线确定无人机预飞区域线路；
S5：无人机按照所述无人机预飞区域线路进行巡航。
其中对于S3：根据所述叶轮叶片的空间位置模型计算出所述无人机预飞区域线路第一边界线，所述边界线包括内边界线和外边界线的步骤具体包括：
获取叶轮叶片的空间位置模型的第二边界线，距离所述第二边界线第一距离的边界线确定为无人机预飞区域线路的内边界线；距离所述第二边界线第二距离的边界线确定为无人机预飞区域线路的外边界线；
所述第一距离为预设的用于防止无人机的碰撞叶轮表面的安全距离；
所述第二距离为预设的无人机距离叶轮表面的最远距离。
为了保证无人机的安全以及风力机叶片不会受到无人机旋翼的破坏，还包括S6：在巡航过程中检测无人机是否偏航，所述S6：在巡航过程中检测无人机是否偏航具体包括：
S610：实时采集无人机表面的第二点云集；
S620：根据所述第二点云集实时计算无人机的实时空间位置模型；
S630：根据所述无人机的实时空间位置模型判断无人机是否巡航在无人机预飞区域线路中。
需要解释的是，若无人机偏离无人机预飞区域线路，则及时作出相关修正处理，然后反馈至飞行控制单元和无人机，保证无人机的安全以及风力机叶片不会受到无人机旋翼的破坏。
作为本发明的第二方面，如图2和图3所示，提供一种所述风力机的巡检系统包括：
视觉测距仪100，所述视觉测距仪100用于采集风力机的风力叶轮表面的第一点云集，并传输给监测单元200；
监测单元200，所述监测单元200用于将所述第一点云集发送给数据处理单元300；
数据处理单元300，所述数据处理单元300用于根据所述第一点云集计算叶轮叶片的空间位置模型；根据所述叶轮叶片的空间位置模型计算出所述无人机预飞区域线路第一边界线，所述边界线包括内边界线和外边界线；根据所述内边界线和外边界线确定无人机预飞区域线路；并将所述无人机预飞区域线路发送给无人机控制单元400；
无人机控制单元400，所述无人机控制单元400用于控制无人机按照无人机预飞区域线路进行巡航。
所述数据处理单元300还用于获取叶轮叶片的空间位置模型的第二边界线，距离所述第二边界线第一距离的边界线确定为无人机预飞区域线路的内边界线；距离所述第二边界线第二距离的边界线确定为无人机预飞区域线路的外边界线；
所述第一距离为用于防止无人机的碰撞叶轮表面的安全距离；
所述第二距离为无人机距离叶轮表面的最远距离。
本发明提供一种风力机的巡检系统，所述风力机的巡检系统用于通过无人机对风力机上的叶片进行巡查；所述风力机的巡检系统包括：
视觉测距仪100，所述视觉测距仪100用于采集风力机的风力叶轮表面的点云集，所述点云集为无数个采样点的空间坐标集合；
监测单元200，所述监测单元200用于获取所述视觉测距仪100发送的点云集，并将所述点云集发送给数据处理元；
数据处理单元300，所述数据处理单元300用于根据所述点云集计算叶轮叶片的空间位置模型；根据所述空间位置模型规划处无人机预飞区域线路；并将所述无人机预飞区域线路发送给无人机控制单元400；
无人机控制单元400，所述无人机控制单元400用于控制无人机按照接收到的无人机预飞区域线路进行巡航；
无人机，所述无人机用于按照无人机预飞区域线路进行巡航，并采集叶轮叶片表面的图像信息，并传输给无人机控制单元400。
为了保证无人机的安全以及风力机叶片不会受到无人机旋翼的破坏，视觉测距仪100包括巡航状态采集模块，所述巡航状态采集模块用于实时采集无人机表面的第二点云集；
所述数据处理单元300包括巡航空间计算模块和偏航判断模块；
所述巡航空间计算模块用于根据所述第二点云集实时计算无人机的实时空间位置模型；
所述偏航判断模块用于根据所述无人机的实时空间位置模型判断无人机是否巡航在无人机预飞区域线路中。
需要解释的是，若无人机偏离无人机预飞区域线路，则及时作出相关修正处理，然后反馈至飞行控制单元和无人机，保证无人机的安全以及风力机叶片不会受到无人机旋翼的破坏。
为了保证视觉测距仪对风力机叶片及无人机的监测全覆盖、无死角，安全性冗余所述风力叶轮的周围布设有三组视觉测距仪100，其中一组视觉测距仪100布置在风力叶轮的前端，另两组视觉测距仪100布置在风力叶轮的后端两侧；从而对风力叶轮的风力叶片和飞行在所述风力叶轮周围无人机进行全覆盖且无死角的进行监测。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的主旨之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种风力机的巡检方法，其特征在于，所述风力机的巡检方法包括：
采集风力机的风力叶轮表面的第一点云集；
根据所述第一点云集计算叶轮叶片的空间位置模型；
根据所述叶轮叶片的空间位置模型计算出所述无人机预飞区域线路第一边界线，所述边界线包括内边界线和外边界线；
根据所述内边界线和外边界线确定无人机预飞区域线路；
无人机按照所述无人机预飞区域线路进行巡航。
2.如权利要求1所述的风力机的巡检方法，其特征在于，所述根据所述叶轮叶片的空间位置模型计算出所述无人机预飞区域线路的内边界线和外边界线的步骤具体包括：
获取叶轮叶片的空间位置模型的第二边界线，距离所述第二边界线第一距离的边界线确定为无人机预飞区域线路的内边界线；距离所述第二边界线第二距离的边界线确定为无人机预飞区域线路的外边界线；
所述第一距离为用于防止无人机的碰撞叶轮表面的安全距离；
所述第二距离为无人机距离叶轮表面的最远距离。
3.如权利要求1所述的风力机的巡检方法，其特征在于，还包括：在巡航过程中检测无人机是否偏航。
4.如权利要求3所述的风力机的巡检方法，其特征在于，在巡航过程中检测无人机是否偏航具体包括：
实时采集无人机表面的第二点云集；
根据所述第二点云集实时计算无人机的实时空间位置模型；
根据所述无人机的实时空间位置模型判断无人机是否巡航在无人机预飞区域线路中。
5.一种风力机的巡检系统，其特征在于，所述风力机的巡检系统包括：
视觉测距仪（100），所述视觉测距仪（100）用于采集风力机的风力叶轮表面的第一点云集，并传输给监测单元（200）；
监测单元（200），所述监测单元（200）用于将所述第一点云集发送给数据处理单元（300）；
数据处理单元（300），所述数据处理单元（300）用于根据所述第一点云集计算叶轮叶片的空间位置模型；根据所述叶轮叶片的空间位置模型计算出所述无人机预飞区域线路第一边界线，所述边界线包括内边界线和外边界线；根据所述内边界线和外边界线确定无人机预飞区域线路；并将所述无人机预飞区域线路发送给无人机控制单元（400）；
无人机控制单元（400），所述无人机控制单元（400）用于控制无人机按照无人机预飞区域线路进行巡航。
6.如权利要求5所述的风力机的巡检系统，其特征在于，所述数据处理单元（300）还用于获取叶轮叶片的空间位置模型的第二边界线，距离所述第二边界线第一距离的边界线确定为无人机预飞区域线路的内边界线；距离所述第二边界线第二距离的边界线确定为无人机预飞区域线路的外边界线；
所述第一距离为用于防止无人机的碰撞叶轮表面的安全距离；
所述第二距离为无人机距离叶轮表面的最远距离。
7.如权利要求5所述的风力机的巡检系统，其特征在于，视觉测距仪（100）包括巡航状态采集模块，所述巡航状态采集模块用于实时采集无人机表面的第二点云集；
所述数据处理单元（300）包括巡航空间计算模块和偏航判断模块；
所述巡航空间计算模块用于根据所述第二点云集实时计算无人机的实时空间位置模型；
偏航判断模块，所述偏航判断模块用于根据所述无人机的实时空间位置模型判断无人机是否巡航在无人机预飞区域线路中。
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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: 20191119 |
|
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