CN112229787A - 一种用于风电装备的自供电环境腐蚀监测系统 - Google Patents
一种用于风电装备的自供电环境腐蚀监测系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种用于风电装备的自供电环境腐蚀监测系统,包括:若干检测仪单元,以及通过通信单元与检测仪单元通信连接的云服务器,检测仪单元包括若干腐蚀传感器、电源、采集器,采集器包括:主控模块,分别与所述主控模块电性连接的供电模块、档位切换模块、信号处理模块、AD转换模块、无线通信模块和本地存储模块。本发明可以实现非接触式的环境腐蚀监测,使得监测更加方便;检测仪单元的整体功耗较低,可以实现长续航使用,并且可以通过电池自供电,安装和移动更加方便;可以实现在线测试腐蚀情况,能够精确测量出腐蚀速率以及累计腐蚀量等数据,可以实现方便分析以及预警等;采集器可以实现精确测量nA级别的微电流,使得检测效果更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及风电装备的腐蚀监测技术领域,尤其涉及一种用于风电装备的自供电环境腐蚀监测系统。
背景技术
现有的对风电装置的腐蚀情况的检测,一般采用挂片失重测试、宏观外部检测、超声波厚度测量、剖面射线照相、涡流检测、模拟测试等方法。采用挂片失重测试的方法,存在挂片数据量少,除锈称重流程复杂等问题;宏观目视检测是最直观有效的检测方法,但需要剥除保温层材料进行观察、施工花费高、存在周期重复、如果剥除保温层材料位置不是最严重的区域可能反映错误信息;采用超声波厚度测量技术虽然可以检测出腐蚀后的内外壁剩余厚度,但也存在需剥除保温材料、很难在腐蚀面获得读数、需要表面进行打磨处理等问题,对于剖面射线照相技术,其优势是可在设备运行时使用,可以测量内外部的厚度,但考虑安全、辐射和环境等问题,使用区域要严格的出入限制、并只能对小范围剖面管进行检测,有可能错过局部腐蚀区域;涡流渗透效应的影响,只适用于检查金属表面及近表面缺陷,不能检查金属材料深层的内部缺陷。涡流效应的影响因素多,对缺陷定性和定量还比较困难;模拟测试方法的模拟条件有限,也无法反映设备实际运行的腐蚀情况。
因此,现有技术存在缺陷,需要改进。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种用于风电装备的自供电环境腐蚀监测系统。
本发明的技术方案如下:本发明提供一种用于风电装备的自供电环境腐蚀监测系统,包括:若干检测仪单元,以及通过所述通信单元与所述检测仪单元通信连接的云服务器,所述检测仪单元包括若干腐蚀传感器、电源、采集器,所述采集器包括:主控模块,分别与所述主控模块电性连接的供电模块、档位切换模块、信号处理模块、AD转换模块、无线通信模块和本地存储模块。
进一步地,所述无线通信模块包括一LoRa通信模块。
进一步地,所述通信单元包括LoRa转485模块、485转WiFi模块和WiFi转有线模块。
进一步地,所述采集器还包括与所述主控模块电性连接的显示模块,所述显示模块包括一显示屏。
进一步地,所述采集器还包括与所述主控模块电性连接的温湿度传感器模块。
进一步地,所述档位切换模块包括三个继电器。
进一步地,所述本地存储模块包括一存储芯片和存储卡。
进一步地,所述AD转换模块包括一AD转换芯片,型号为AD7171。
进一步地,所述处理模块包括一放大器芯片,型号为ADA4530。
进一步地,所述主控模块包括一主控MCU,所述主控MCU的型号为STM32L151C8。
采用上述方案,本发明的有益效果在于:可以实现非接触式的环境腐蚀监测,使得监测更加方便;检测仪单元的整体功耗较低,可以实现长续航使用,并且可以通过电池自供电,安装和移动更加方便;可以实现在线测试腐蚀情况,能够精确测量出腐蚀速率以及累计腐蚀量等数据,可以实现方便分析以及预警等;采集器可以实现精确测量nA级别的微电流,使得检测效果更加准确。
附图说明
图1为本发明一实施例的腐蚀检测系统的原理框图。
图2为本发明一实施例的采集器的原理框图。
图3和图4为本发明一实施例的主控模块的电路图。
图5为本发明一实施例的信号处理模块的电路图。
图6为本发明一实施例的档位切换模块的电路图。
图7为本发明一实施例的AD转换模块的电路图。
图8为本发明一实施例的无线通信模块的电路图。
图9为本发明一实施例的存储芯片的电路图。
图10为本发明一实施例的温湿度传感器模块的电路图。
图11至图17为本发明一实施例的供电模块的电路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例,对本发明进行详细说明。
请结合参阅图1至图17,在本实施例中,本发明提供一种用于风电装备的自供电环境腐蚀监测系统,包括:若干检测仪单元100,以及通过所述通信单元200与所述检测仪单元100通信连接的云服务器300。在本方案中,所述检测仪单元100包括若干腐蚀传感器102、电源、采集器103。所述电源用于提供所述采集器103和所述腐蚀传感器102工作所需的电源。所述腐蚀传感器102用于检测风电装备的腐蚀情况。所述采集器103包括:主控模块104,分别与所述主控模块104电性连接的供电模块105、档位切换模块106、信号处理模块107、AD转换模块108、无线通信模块109和本体存储模块111。本方案中,所述检测仪单元100用于通过所述腐蚀传感器102监测风电装备的腐蚀情况并通过通信单元200将数据发送给云服务器300,所述云服务器300可以对数据进行存储,实现在线分析、观看、监控和报警等功能。
具体地,请参阅图3和图4,本方案中,所述主控模块104包括一主控MCU和一时钟芯片,所述主控MCU的型号为STM32L151C8,所述时钟芯片的型号为RX-8025,用于给所述主控MCU提供时钟信号。所述主控模块104用于所述采集器103的数据处理以及控制所述采集器103中的各个模块工作。请参阅5,所述信号处理模块107包括一放大器芯片,型号为ADA4530,所述信号处理模块107用于将所述腐蚀传感器102的信号进行放大处理。请参阅图6,所述档位切换模块106包括三个继电器,所述主控模块104通过控制继电器的开闭来切换电阻,实现改变所述放大器芯片的偏置电流,从而可以选择切换所述放大器芯片工作的档位。请参阅图7,所述AD转换模块108包括一AD转换芯片,型号为AD7171,所述AD转换模块108用于将模拟信号转换为数字信号发送给所述主控模块104。请参阅图8,所述无线通信模块109为LoRa通信模块,包括一LoRa通信芯片,型号为F8L10D,所述无线通信模块109具有通信功能,可以在所述主控模块104控制下将数据向外发送。所述本体存储模块111用于数据存储,包括一存储芯片和存储卡。请参阅图9,所述存储芯片可以用于存储设备参数,如设备id号、网络号、休眠时间以及其他所述主控模块104所需的数据。所述存储卡可以为TF卡,用于存储腐蚀传器的电流数据等。本方案的所述采集器103中,还可以设置与所述主控模块104电性连接的显示模块110。所述显示模块110包括一显示屏,可以用于显示数据,如实时的腐蚀电流数据以及设备的工作参数、工作状态等。请参阅图10,所述采集器103还包括与所述主控模块104电性连接的温湿度传感器模块,可以用于采集温湿度信息并发送给所述主控模块104,获得的温湿度信息可以方便后续所述腐蚀传感器102获得的数据进行对比和使用,方便分析风电装备的腐蚀状况。请参阅图11至图17,所述供电模块105包括若干稳压单元,所述供电模块105用于提供所述采集器103工作所需要的电压。
请结合参阅图1至图17,在所述检测仪单元100中,若干所述腐蚀传感器102形成的腐蚀电流经过所述信号处理模块107进行放大以后再通过所述AD转换模块108将模拟信号转换为数字信号发送给所述主控模块104。由于通过可以通过所述档位切换模块106切换工作档位,所述信号处理模块107的测量的电流范围值可以达到1nA到10mA,极大地方便了数据测量以及提升的精度。所述主控模块104通过同步串口SPI方式与所述AD转换模块108通信,可以得到转换的AD值,后续可以经过参考电压及电阻换算得到腐蚀电流。所述主控模块104的数据可以通过通信单元200发送给云服务器300。本实施例所述通信单元200包括LoRa转485模块201、485转WiFi模块202和WiFi转有线模块203。所述采集器103的数据通过所述LoRa通信模块发送给所述LoRa转485模块201(DTU,数据转换单元),多个所述LoRa转485模块201经过串联后再与所述485转WiFi模块202相连,再通过所述WiFi转有线模块203,使得WiFi与光纤组网后,将数据发送给所述云服务器300。所述云服务器300可以对数据进行在线查看、进一步分析、预警等功能,可以精确测量出风电装备的腐蚀速率以及累计腐蚀量。
本方案的监测系统,可以实现非接触式的环境腐蚀监测,使得监测更加方便;检测仪单元的整体功耗较低,可以实现长续航使用,并且可以通过电池自供电,安装和移动更加方便;可以实现在线测试腐蚀情况,能够精确测量出腐蚀速率以及累计腐蚀量等数据,可以实现方便分析以及预警等;采集器可以实现精确测量nA级别的微电流,使得检测效果更加准确。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于风电装备的自供电环境腐蚀监测系统,其特征在于,包括:若干检测仪单元,以及通过所述通信单元与所述检测仪单元通信连接的云服务器,所述检测仪单元包括若干腐蚀传感器、电源、采集器,所述采集器包括:主控模块,分别与所述主控模块电性连接的供电模块、档位切换模块、信号处理模块、AD转换模块、无线通信模块和本地存储模块。
2.根据权利要求1所述的用于风电装备的自供电环境腐蚀监测系统,其特征在于,所述无线通信模块包括一LoRa通信模块。
3.根据权利要求2所述的用于风电装备的自供电环境腐蚀监测系统,其特征在于,所述通信单元包括LoRa转485模块、485转WiFi模块和WiFi转有线模块。
4.根据权利要求1所述的用于风电装备的自供电环境腐蚀监测系统,其特征在于,所述采集器还包括与所述主控模块电性连接的显示模块,所述显示模块包括一显示屏。
5.根据权利要求1用于风电装备的自供电环境腐蚀监测系统,其特征在于,所述采集器还包括与所述主控模块电性连接的温湿度传感器模块。
6.根据权利要求1至5任一项所述的用于风电装备的自供电环境腐蚀监测系统,其特征在于,所述档位切换模块包括三个继电器。
7.根据权利要求1至5任一项所述的用于风电装备的自供电环境腐蚀监测系统,其特征在于,所述本地存储模块包括一存储芯片和存储卡。
8.根据权利要求1至5任一项所述的用于风电装备的自供电环境腐蚀监测系统,其特征在于,所述AD转换模块包括一AD转换芯片,型号为AD7171。
9.根据权利要求1至5任一项所述的用于风电装备的自供电环境腐蚀监测系统,其特征在于,所述信号处理模块包括一放大器芯片,型号为ADA4530。
10.根据权利要求1至5任一项所述的用于风电装备的自供电环境腐蚀监测系统,其特征在于,所述主控模块包括一主控MCU,所述主控MCU的型号为STM32L151C8。
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