CN113123928B - 风力发电机组及其塔架净空监控方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种风力发电机组及其塔架净空监控方法和装置。所述方法包括以下步骤：采用多线程执行对第一叶片经过塔架附近的图像序列数据的数据采集、以及根据所述图像序列数据对第一叶片的塔架净空值的数据计算；并且根据计算的塔架净空值获得变桨控制信号，并且基于所述变桨控制信号对第二叶片执行变桨控制。基于多线程的塔架净空监控方法能够提高风力发电机组的系统实时性并且延长净空设备的使用寿命。
Description
技术领域
本公开涉及风力发电技术领域，更具体地，本公开涉及一种风力发电机组及其塔架净空监控方法和装置。
背景技术
在现有的塔架净空监控技术中，将塔架净空监控系统的摄像机安装在风力发电机组的机舱底部，由摄像机向下捕捉叶片转动过程中的图像，设置在风力发电机组上的处理器对捕捉的图像进行运算，识别塔架净空值并将其反馈至风力发电机组的主控制器以执行变桨控制。但是，由于处理器进行图像运算的时间较长，所以主控制器不能及时地控制执行叶片变桨。
发明内容
本公开的示例性实施例提供了一种风力发电机组及其塔架净空监控方法和装置，至少解决上述技术问题和上文未提及的其它技术问题，并且提供下述的有益效果。
本公开的一方面在于提供一种风力发电机组的塔架净空监控方法，所述方法可以包括以下步骤：采用多线程执行对第一叶片经过塔架附近的图像序列数据的数据采集和根据所述图像序列数据对第一叶片的塔架净空值的数据计算；根据计算的塔架净空值获取变桨控制信号并且基于所述变桨控制信号对第二叶片执行变桨控制。
所述第一叶片和所述第二叶片顺次经过塔架附近。
可以基于所述变桨控制信号对第二叶片和/或第三叶片执行变桨控制。
所述多线程可以包括：第一线程，用于采集所述图像序列数据；第二线程，用于对所述图像序列数据进行预处理；第三线程，用于根据预处理结果来计算所述塔架净空值；以及第四线程，用于将所述塔架净空值发送到风力发电机组的主控制器。
所述方法还可以包括以下步骤：由第一线程将所述图像序列数据存储在固定长度的队列中；并且由第三线程将所述塔架净空值存储在另一队列中。
对所述图像序列数据进行预处理的步骤可以包括：对所述图像序列数据中所呈现的背景颜色进行统计以获得所述图像序列数据的背景统计值，并且根据所述背景统计值来确定用于计算所述塔架净空值的计算方法。
优选地，对所述图像序列数据执行HSV图像转换并且根据HSV图像转换而得到的明度V值来确定用于计算所述塔架净空值的计算方法。
对所述图像序列数据进行预处理的步骤可以包括：根据控制器的使用率来确定是否对所述图像序列数据执行奇偶抽帧运算。
对所述图像序列数据进行预处理的步骤可以包括：根据所述图像序列数据的帧率来确定当前帧图像是否具有实时性；并且在当前帧图像不具有实时性时，删除当前帧图像，否则保留当前帧图像。
对所述图像序列数据进行预处理的步骤可以包括：使用异动算法对当前帧图像与前一帧图像进行比较来确定当前帧图像是否有异动；在当前帧图像没有异动时，删除当前帧图像，否则保留当前帧图像。
对所述图像序列数据进行预处理的步骤可以包括：根据关于叶片方位角的信息从所述图像序列数据中选择在所述叶片方位角的预定角度范围内的帧图像。
所述方法还可以包括以下步骤：当风力发电机组处于工作状态时，采用多线程执行所述数据采集和所述数据计算；当风力发电机组处于停机状态时，停止所述数据采集和所述数据计算。
本公开的另一方面在于提供一种风力发电机组的塔架净空监控装置，所述装置可以包括：数据处理模块，用于采用多线程执行对第一叶片经过塔架附近的图像序列数据的数据采集和根据所述图像序列数据对第一叶片的塔架净空值的数据计算；获取模块，用于根据计算的塔架净空值获取变桨控制信号；以及控制模块，用于根据所述变桨控制信号对第二叶片执行变桨控制。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种风力发电机组，其可以包括：至少两个叶片；主控制器，用于控制所述至少两个叶片的桨距角；图像采集装置，用于采集叶片经过塔架附近的图像序列数据；监控装置，与所述图像采集装置和主控制器通讯连接，并且用于采用多线程执行对第一叶片经过塔架附近的图像序列数据的数据采集、以及根据所述图像序列数据执行对第一叶片的塔架净空值的数据计算，其中，所述主控制器还用于根据计算的塔架净空值获得变桨控制信号，并基于所述变桨控制信号对第二叶片执行变桨控制。
所述至少两个叶片中的第一叶片和第二叶片顺次经过塔架附近。
所述主控制器还基于所述变桨控制信号对所述至少两个叶片中的第一叶片和/或第三叶片执行变桨控制。
所述多线程可以包括：第一线程，用于采集所述图像序列数据；第二线程，用于对所述图像序列数据进行预处理；第三线程，用于根据预处理结果来计算所述塔架净空值；以及第四线程，用于将所述塔架净空值发送到风力发电机组的主控制器。
所述监控装置还可以利用第一线程将所述图像序列数据存储在固定长度的队列中，并利用第三线程将所述塔架净空值存储在另一队列中。
所述监控装置还可以对所述图像序列数据中所呈现的背景颜色进行统计以获得所述图像序列数据的背景统计值，并根据所述背景统计值来确定用于计算所述塔架净空值的计算方法。
所述监控装置还可以根据所述图像序列数据的帧率来确定当前帧图像是否具有实时性，并且在当前帧图像不具有实时性时，删除当前帧图像，否则保留当前帧图像。
所述监控装置还可以根据关于叶片方位角的信息从所述图像序列数据中选择在所述叶片方位角的预定角度范围内的帧图像。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当计算机程序被处理器执行时实现如上所述的塔架净空监控方法。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种计算机，包括存储有计算机程序的可读介质和处理器，当处理器运行计算机程序时执行如上所述的塔架净空监控方法。
基于以上描述的方法和装置，采用多线程的数据处理策略进行塔架净空监控，提供了系统实时性并减少塔架净空值计算时长；将塔架净空监控与主控实现为闭环控制，使得风力发电机组运行更安全；通过获取风力发电机组的运行状态控制自身系统的启停，延长风力发电机组的使用寿命。
将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明总体构思的实施而得知。
附图说明
通过结合附图，从实施例的下面描述中，本公开这些和/或其它方面及优点将会变得清楚，并且更易于理解，其中：
图1是根据本公开的示例性实施例的风力发电机组的结构示意图；
图2是根据本公开的示例性实施例的第一叶片和第二叶片旋转状态示意图；
图3是根据本公开的示例性实施例的风力发电机组的塔架净空监控方法的流程图；
图4是根据本公开的示例性实施例的多线程数据处理方法的流程图；
图5是根据本公开的示例性实施例的风力发电机组的塔架净空监控装置的框图。
具体实施方式
提供参照附图的以下描述以帮助对由权利要求及其等同物限定的本公开的实施例的全面理解。包括各种特定细节以帮助理解，但这些细节仅被视为是示例性的。因此，本领域的普通技术人员将认识到在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可对描述于此的实施例进行各种改变和修改。此外，为了清楚和简洁，省略对公知的功能和结构的描述。
在本公开中，包括诸如“第一”、“第二”等序数的术语可以被用于描述各种元素，但是这些元素不应被理解为仅限于这些术语。这些术语仅被用于将一个元素与其他元素区分开来。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元素可以被称为第二元素，反之亦然。
图1为本发明示例性实施例的风力发电机组的结构示意图。风力发电机组100包括至少两个叶片101，叶片101可转动地安装在轮毂102上，轮毂102与机舱103相对固定设置。机舱103安装在塔架104的顶端。主控制器105设置在塔架104底部，用于控制所述至少两个叶片的桨距角。主控制器105控制叶片101绕叶根旋转从而改变叶片桨距角，调整叶片的迎风角度。“塔架净空”是指叶片101尖部与塔架104的距离。
图像采集装置106设置在机舱下方能够拍摄叶片101尖部的位置，用于采集叶片101经过塔架104附近的图像序列数据。图像采集装置106可以为摄像机、数码相机等。
监控装置107分别与图像采集装置106和主控制器105通讯连接。在本示例中，监控装置107设置在机舱内部，不限于此，监控装置107还可以安装在机舱外部或者塔架上。
图1中示意性示出两个叶片101。在其他示例中，叶片可以为三支或者四支，不因此限定本发明的保护范围。
图2为本发明示例性实施例的第一叶片和第二叶片的旋转状态示意图。在图2的示例中，显示了绕轮毂圆周均匀设置的三支叶片201、202和203，沿顺时针方向循环经过塔架104附近。下文中，定义第一叶片为201，第二叶片为202，第三叶片为203。其中，沿顺时针方向，第一叶片201和第二叶片202顺次经过塔架104附近。
通常情况下，风力发电机组在满发时叶轮转速为12转/分钟，如果叶片长度为60米，则叶尖线速度为75.36米/秒，如果视频采集频率是25帧/秒,则2帧之间物体移动的距离平均为3.0144米，如果监控视频能够监控的宽度为20米，则能捕捉到一个叶片扫过塔架的帧数为6.6帧。也就是说，叶片在视频中出现的时间为0.26秒，在满发状态下两个叶片被拍摄的时间间隔T为1.6667秒。
在第一叶片201扫过塔架的时间周期T(即1.6667秒)内，净空监控系统需要完成以下工作：1、计算第一叶片201与塔架之间的净空值；2、将净空值输出给风力发电机组的主控制器；3、风力发电机组主控制器根据净空值做出判断，如果净空值过小，则启动净空保护，控制第二叶片202变桨，如果净空值过于小接近0时，则停机防止叶片扫塔。因此对于基于叶片视频计算塔架净空的实时性非常重要。但是在实际监测中，由于计算净空值的时间太长，导致风力发电机组主控制器没有足够的时间来控制叶片进行变桨动作，从而影响净空设备的使用寿命。在本公开中，实时性是指要求净空值输出和采集视频之间的时间差值小于100毫秒。
由此可见，实时性控制是整个净空监控系统最关键的因素，一旦实时性出现问题，净空控制便失去了意义。在本公开中，利用多线程并行运算来减少净空计算时间，从而满足系统的实时性要求以提升对整个系统的控制效果。
在下文中，根据本公开的各种实施例，将参照附图对本公开的设备以及方法进行描述。
图3是根据本公开的示例性实施例的风力发电机组的塔架净空监控方法的流程图。
参照图3，在步骤S301，采用多线程执行对第一叶片经过塔架附近的图像序列数据的数据采集和根据图像序列数据对第一叶片的塔架净空值的数据计算。其中，第一叶片经过塔架附近的图像序列数据能够反应叶尖与塔架之间的距离，即净空值。应注意的是，上述示例仅是示例性的，在本公开中，针对风力发电机组所包括的每个叶片，利用在每个叶片经过塔架附近时所拍摄的图像序列数据实时地计算塔架净空值，使得风力发电机组的主控制器实时地根据塔架净空值做出变桨动作。
在本公开中，采用多线程模式将数据采集和数据计算分开，并且确保数据采集和数据计算同步进行，从而避免数据采集和计算之间相互阻塞。优选地，可以采用四个线程来实现并行运算。下面将参照图2来详细描述多线程数据处理。
参照图4，可以利用第一线程来采集第一叶片经过塔架附近的图像序列数据，利用第二线程对采集的图像序列数据进行预处理，可以利用第三线程根据预处理结果来计算塔架净空值，利用第四线程进行数据通信以将计算的塔架净空值发送到风力发电机组的主控制器。通过将获取数据的线程、预处理处理的线程、计算数据的线程以及发送(更新)数据的线程并行处理来提高系统CPU的使用率。
当第一线程从安装在风力发电机组的机舱底部的摄像机采集拍摄第一叶片与塔架架之间的距离的图像序列数据后，可以将采集的图像序列数据存储在固定长度的队列中。这里，采用固定长度的队列形式来存储原始数据能够保证计算的实时性并且使在第三线程中使用的数据一直是最新数据。在本公开中，队列的固定长度可以根据设备性能的具体要求被计算。例如，假设系统要求的实时性是100毫秒一帧，视频采集的速度是25帧/秒(即40毫秒一帧)，因此队列长度可以为100/40＝2.5帧的数据长度，为了减少计算误差使用四舍五入方法，将队列的固定长度确定为3帧的数据长度。
接下来，可以利用第二线程对采集的图像序列数据进行预处理。由于视频图像采集会受很多因素的影响，例如，一天中太阳的位置、是否是阴雨天以及四季变化等，因此需要根据获取的视频中所呈现的不同背景调用不同的计算方法来计算塔架净空值以保证计算的精度。具体地，在第一线程获取图像序列数据后，第二线程对图像序列数据中所呈现的背景颜色进行统计以获得图像序列数据的背景统计值，然后根据背景统计值来确定用于计算所述塔架净空值的计算方法。优选地，由于HSV图像转换能够使转换后的图像色彩连续且易于量化，所以可以使用HSV图像转换方法作为背景统计方法将获得的图像序列数据中的帧图像转换为HSV格式的帧图像。在将获取的帧图像转换为HSV格式的帧图像后，可以发现，对于在黎明、黄昏、夜晚时段所拍摄的图像的特征是高色调、低饱和度和低亮度，而对于在上午、中午、下午时段所拍摄的图像的特征是低色调、高饱和度和高亮度，因此可以基于当前图像的明度值(即V值)来确定适用于针对当前图像计算塔架净空值的计算方法。例如，当明度值V小于预定阈值时，可以采用适用于使用针对夜间背景的图像计算塔架净空值的计算方法，当明度值V大于或等于预定阈值时，可以采用适用于使用针对白天背景的图像计算塔架净空值的计算方法。这里，针对明度的预定阈值可以被设置为100。然而，本公开不限于此。通过针对不同的背景颜色使用不同的塔架净空计算方法，从而提供更高精度的塔架净空值。
根据实施例，因为在使用帧图像计算塔架净空值时，需要对帧图像进行灰度值转换处理、阈值化处理、腐蚀处理、膨胀处理等，而灰度值转换处理的参数、阈值化处理的参数以及腐蚀、膨胀处理的参数不同，所以需要针对帧图像中所呈现的不同背景来选择一种合适的净空计算方法，从而提高塔架净空值的计算精度。
此外，在对图像序列数据进行预处理中，还可以考虑CPU的使用效率来监测塔架净空。作为示例，可以根据CPU使用率来确定是否对存储的图像序列数据执行奇偶抽帧运算。CPU使用率是当前设备运行状况的主要标志，如果CPU使用率长时间大于60％，则说明系统处于高负荷状态，这时就需要减少运算量。例如，可以采用直接减半抽帧的办法来减少运算量，即只选取图像序列数据的一半进行净空值的计算。
另一方面，在对图像序列数据进行预处理中，可以从采集的图像序列数据中删除无效数据来减少数据的计算量。可以采用帧率监控方式、图像质量监控方式、考虑当前帧图像是否包括叶片中的至少一个来删除无效数据。
作为示例，可以根据图像序列数据的帧率来确定当前帧图像是否具有实时性，在当前帧图像不具有实时性时，删除当前帧图像，否则保留当前帧图像。例如，假设正常的视频(即图像序列数据)帧率是40毫秒一帧，如果实际帧率连续小于40毫秒一帧，则说明系统的视频传输出现了问题，此时获取的图像已失去了实时性，因此可以删除该图像不再参与塔架净空值的计算。
作为另一示例，可以使用异动算法对当前帧图像与前一帧图像进行比较来确定当前帧图像是否有异动。在当前帧图像没有异动时，删除当前帧图像，否则保留当前帧图像。例如，可以采用OpenCV感知哈希算法作为异动算法来监控获取的图像的质量。在OpenCV感知哈希算法中，首先将当前图像缩小到8*8的尺寸(总共64个像素)，这一步的作用是去除当前图像的细节，只保留结构/明暗等基本信息，摒弃不同尺寸/比例带来的图像差异。然后将缩小后的图像转换为64级灰度，即所有像素点总共只有64种颜色，计算所有64个像素的灰度平均值，将每个像素的灰度值与该平均值进行比较，当像素的灰度值大于或等于该平均值时将该像素标记为1，当像素的灰度值小于该平均值将该像素标记为0。根据上述标记结果，构成一个64位的整数，将构成的整数作为该图像的指纹。在得到该指纹后，可以对比不同的图像，检查64位中有多少位是不一样的。如果不相同的数据位数不超过5，则说明两张图像很相似，此时可以将其中一张图像。如果不相同的数据位数大于10，则说明两张图像是不同的图像，此时保留这两张图像。
在本公开中，可以考虑叶片方位角来选择图像序列数据中包括叶片的帧图像。作为示例，可以根据关于叶片方位角的信息从获取的图像序列数据中选择在叶片方位角的预定角度范围内的帧图像。例如，可以在系统配置文件中配置方位角传感器指定叶片对应的角度，因此只需要关注在指定方位角前后10度内的数据参与塔架净空的计算，即只计算包括叶片的帧图像，从而大幅度地减少图像运算量。
根据实施例，在数据预处理中，可以通过考虑到CPU的使用率来删除一部分数据，通过考虑当前帧图像是否具有实时性、当前帧图像是否有异动以及叶片角度信息来删除无效数据来减少运算量，以提高计算时长。然而上述预处理中的操作并不限于上述顺序，可以根据设计要求以及设备性能来选择性地采用上述操作中的至少一种操作。
在对图像序列数据进行预处理后，可以由第三线程利用确定的计算方法根据预处理后的图像序列数据来计算塔架净空值，并且将计算的塔架净空值存储在另一队列中。这里，所述另一队列可以是固定长度的队列，也可以是变长队列，可以根据系统性能来设置队列的长度等。
接下来，利用第四线程将计算结果发送到风力发电机组的主控制器，使得主控制器能够实时地接收塔架净空值并且根据塔架净空值获取变桨控制信号来确定对叶片的变桨控制。
在步骤S302，根据计算的塔架净空值获取变桨控制信号，根据该变桨控制信号对风力发电机组所包括的叶片中的至少一个(例如紧接在第一叶片后面的第二叶片)执行变桨控制。在风力发电机组的控制器接收到塔架净空值后，控制器可以根据塔架净空值来执行对叶片的变桨控制。
由于在风力发电机组的整个生命周期中风力发电机组并不是每时每刻都在运行，在小风天、限电、故障等状态下风力发电机组是停止运行的，这时没有必要有净空的输出，因此可以通过和主控通讯，获得风力发电机组状态，减少不必要的净空计算，降低负载。
在本公开中，可以通过控制是否进行塔架净空值的计算来减少设备负载。这里，可以将其称为负载控制，即控制系统运行时间，减少无效的计算时间以延长设备的使用寿命。具体地，当风力发电机组处于工作状态时，采用多线程执行数据采集和数据计算；当风力发电机组处于停机状态时，停止数据采集和数据计算。
也就是说，可以通过净空系统与主控PLC交互获取风力发电机组的当前信息，根据风力发电机组的当前信息确保净空系统运算时间和风力发电机组工作时间一致，保证风力发电机组处于工作状态时净空系统也正常工作，风力发电机组停机时净空系统也停止运行，从而更好地减少净空系统的运算负载，延长设备的使用寿命。
图5是根据本公开的示例性实施例的风力发电机组的塔架净空监控装置的框图。
参照图5，风力发电机组的塔架净空监控装置500可以包括数据处理模块501和控制模块502。塔架净空监控装置500中的每个模块可以由一个或多个模块来实现，并且对应模块的名称可根据模块的类型而变化。在各种实施例中，可以省略塔架净空监控装置500中的一些模块，或者还可包括另外的模块。此外，根据本公开的各种实施例的模块/元件可以被组合以形成单个实体，并且因此可等效地执行相应模块/元件在组合之前的功能。
数据处理模块501可以采用多线程执行对叶片经过塔架附近的图像序列数据的数据采集和根据图像序列数据对塔架净空值的数据计算。在本公开中，采用多线程模式将数据采集和数据计算分开，并且确保数据采集和数据计算同步进行，从而避免数据采集和计算之间相互阻塞。优选地，可以采用四个线程来实现并行运算。例如，数据处理模块501可以利用第一线程来采集图像序列数据，利用第二线程对采集的图像序列数据进行预处理，可以利用第三线程根据预处理结果来计算塔架净空值，利用第四线程进行数据通信以将计算的塔架净空值发送到风力发电机组的控制器。通过将获取数据的线程、预处理处理的线程、计算数据的线程以及发送(更新)数据的线程并行处理来提高系统CPU的使用率。
当第一线程从风力发电机组的摄像机采集拍摄叶片与塔架之间的距离的图像序列数据后，数据处理模块501可以将采集的图像序列数据存储在固定长度的队列中。这里，采用固定长度的队列形式来存储原始数据能够保证计算的实时性并且使在第三线程中使用的数据一直是最新数据。
接下来，数据处理模块501可以利用第二线程对采集的图像序列数据进行预处理。由于视频图像采集会受很多因素的影响，例如，一天中太阳的位置、是否是阴雨天以及四季变化等，因此需要根据获取的视频中所呈现的不同背景调用不同的计算方法来计算塔架净空值以保证计算的精度。优选地，数据处理模块501可以使用HSV图像转换方法作为背景统计方法将获得的图像序列数据中的帧图像转换为HSV格式的帧图像，基于图像的明度值(即V值)来确定适用于针对当前图像计算塔架净空值的计算方法。例如，数据处理模块501在明度值V小于预定阈值时，采用适用于使用针对夜间背景的图像计算塔架净空值的计算方法，在明度值V大于或等于预定阈值时，采用适用于使用针对白天背景的图像计算塔架净空值的计算方法。
根据实施例，因为在使用帧图像计算塔架净空值时，需要对帧图像进行灰度值转换处理、阈值化处理、腐蚀处理、膨胀处理等，而灰度值转换处理的参数、阈值化处理的参数以及腐蚀、膨胀处理的参数不同，所以需要针对帧图像中所呈现的不同背景来选择一种合适的净空计算方法，从而提高塔架净空值的计算精度。
由于CPU使用率是当前设备运行状况的主要标志，如果CPU使用率长时间大于60％，则说明系统处于高负荷状态，这时就需要减少运算量。数据处理模块501可以根据CPU使用率来确定是否对存储的图像序列数据执行奇偶抽帧运算。例如，可以采用直接减半抽帧的办法来减少运算量。
另一方面，在对图像序列数据进行预处理中，数据处理模块501可以从采集的图像序列数据中删除无效数据来减少数据的计算量，例如，数据处理模块501可以使用帧率监控方式、图像质量监控方式、考虑当前帧图像是否包括叶片的信息中的至少一个来删除无效数据。
作为示例，数据处理模块501可以根据图像序列数据的帧率来确定当前帧图像是否具有实时性，在当前帧图像不具有实时性时，删除当前帧图像，否则保留当前帧图像。例如，假设正常的视频帧率是40毫秒一帧，如果实际帧率连续大于40毫秒一帧，则说明系统的视频传输出现了问题，此时获取的图像已失去了实时性，因此数据处理模块501可以将该图像删除，不再参与塔架净空值的计算。
作为另一示例，数据处理模块501可以使用异动算法对当前帧图像与前一帧图像进行比较来确定当前帧图像是否有异动。在当前帧图像没有异动时，删除当前帧图像，否则保留当前帧图像。例如，数据处理模块501可以采用OpenCV感知哈希算法作为异动算法来监控获取的图像的质量。
在本公开中，可以考虑叶片方位角来选择图像序列数据中包括叶片的帧图像。作为示例，数据处理模块501可以根据关于叶片方位角的信息从获取的图像序列数据中选择在叶片方位角的预定角度范围内的帧图像。例如，数据处理模块501可以在系统配置文件中配置方位角传感器指定叶片对应的角度，因此只需要关注在指定方位角前后10度内的数据参与塔架净空的计算，即只计算包括叶片的帧图像，从而大幅度地减少图像运算量。
根据实施例，数据处理模块501可以使用4线程2通道并行运算，提高CPU使用率，使用图像筛选删除无效数据，减少数据计算量，并且增加CPU使用效率监控，在CPU已经满负荷运算时采用奇偶抽帧减半运算。
在对图像序列数据进行预处理后，数据处理模块501可以由第三线程利用确定的计算方法根据预处理后的图像序列数据来计算塔架净空值。数据处理模块501可以将计算的塔架净空值存储在另一队列中。这里，所述另一队列可以是固定长度的队列，也可以是变长队列，可以根据系统性能来设置队列的长度等。
接下来，数据处理模块501利用第四线程将计算结果发送到风力发电机组的控制器，使得控制器能够实时地接收塔架净空值并且根据塔架净空值来确定对叶片的变桨控制。
在风力发电机组的控制器接收到塔架净空值后，控制模块502可以根据计算的塔架净空值来获取变桨控制信号，并且根据获取的变桨控制信号对风力发电机组所包括的叶片中的至少一个叶片执行变桨控制。
由于在风力发电机组的整个生命周期中风力发电机组并不是每时每刻都在运行，在小风天、限电、故障等状态下风力发电机组是停止运行的，这时没有必要有净空的输出，因此控制模块502可以通过控制是否进行塔架净空值的计算来减少设备负载。具体地，当风力发电机组处于工作状态时，控制模块502控制数据处理模块501采用上述多线程执行数据采集和数据计算。当风力发电机组处于停机状态时，控制模块502控制数据处理模块501停止数据采集和数据计算。这样，确保净空系统运算时间和风力发电机组工作时间一致，保证风力发电机组处于工作状态时，净空系统也正常工作，风力发电机组停机时净空系统也停止运行，从而更好地减少净空系统的运算负载，延长设备的使用寿命。
本技术领域技术人员可以理解，本公开包括涉及用于执行本公开中所述操作/步骤中的一项或多项的设备。这些设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以包括通用计算机中的已知设备。这些设备具有存储在其内的计算机程序，这些计算机程序选择性地激活或重构。这样的计算机程序可以被存储在设备(例如，计算机)可读介质中或者存储在适于存储电子指令并分别耦联到总线的任何类型的介质中，所述计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘)、ROM(Read-OnlyMemory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随即存储器)、EPROM(ErasableProgrammable Read-Only Memory，可擦写可编程只读存储器)、EEPROM(ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由设备(例如，计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。
根据本公开的实施例，采用多线程、定长队列的模式来处理图像序列数据，提高了塔架净空值的计算精度以及实时性，为净空监测系统提供多维度数据资料，通过根据风力发电机组的运行状态控制自身系统的启停，减少净空运算器负载，延长净空设备的使用寿命，节约成本；并且提供多种数据输出，为综合监控提供数据支持。
虽然本公开是参照其示例性的实施例被显示和描述的，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对其形式和细节进行各种改变。
Claims (18)
1.一种风力发电机组的塔架净空监控方法，其特征在于，所述方法包括：
采用多线程执行对第一叶片经过塔架附近的图像序列数据的数据采集、以及根据所述图像序列数据执行对第一叶片的塔架净空值的数据计算；
根据计算的塔架净空值获得变桨控制信号；
基于所述变桨控制信号对第二叶片执行变桨控制，
其中，所述多线程包括：
第一线程，用于采集所述图像序列数据；
第二线程，用于对所述图像序列数据进行预处理；
第三线程，用于根据预处理结果来计算所述塔架净空值；以及
第四线程，用于将所述塔架净空值发送到风力发电机组的主控制器。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一叶片和第二叶片顺次经过塔架附近。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述变桨控制信号对第一叶片和/或第三叶片执行变桨控制。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
由第一线程将所述图像序列数据存储在固定长度的队列中；
由第三线程将所述塔架净空值存储在另一队列中。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述图像序列数据进行预处理的步骤包括：
对所述图像序列数据中所呈现的背景颜色进行统计以获得所述图像序列数据的背景统计值；
根据所述背景统计值来确定用于计算所述塔架净空值的计算方法。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述图像序列数据进行预处理的步骤包括：
根据所述图像序列数据的帧率来确定当前帧图像是否具有实时性；
在当前帧图像不具有实时性时，删除当前帧图像，否则保留当前帧图像。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述图像序列数据进行预处理的步骤包括：
使用异动算法对当前帧图像与前一帧图像进行比较来确定当前帧图像是否有异动；
在当前帧图像没有异动时，删除当前帧图像，否则保留当前帧图像。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述图像序列数据进行预处理的步骤包括：
根据关于叶片方位角的信息从所述图像序列数据中选择在所述叶片方位角的预定角度范围内的帧图像。
9.一种风力发电机组的塔架净空监控装置，其特征在于，所述装置包括：
数据处理模块，用于采用多线程执行对第一叶片经过塔架附近的图像序列数据的数据采集、以及根据所述图像序列数据执行对第一叶片的塔架净空值的数据计算；
获取模块，用于根据计算的塔架净空值获得变桨控制信号；以及
控制模块，用于基于所述变桨控制信号对第二叶片执行变桨控制，
其中，所述多线程包括：
第一线程，用于采集所述图像序列数据；
第二线程，用于对所述图像序列数据进行预处理；
第三线程，用于根据预处理结果来计算所述塔架净空值；以及
第四线程，用于将所述塔架净空值发送到风力发电机组的主控制器。
10.一种风力发电机组，包括：
至少两个叶片；
主控制器，用于控制所述至少两个叶片的桨距角；
图像采集装置，用于采集叶片经过塔架附近的图像序列数据，
其特征在于，还包括：
监控装置，与所述图像采集装置和主控制器通讯连接，并且用于采用多线程执行对第一叶片经过塔架附近的图像序列数据的数据采集、以及根据所述图像序列数据执行对第一叶片的塔架净空值的数据计算，
其中，所述主控制器还用于根据计算的塔架净空值获得变桨控制信号，并基于所述变桨控制信号对第二叶片执行变桨控制，
其中，所述多线程包括：
第一线程，用于采集所述图像序列数据；
第二线程，用于对所述图像序列数据进行预处理；
第三线程，用于根据预处理结果来计算所述塔架净空值；以及
第四线程，用于将所述塔架净空值发送到风力发电机组的主控制器。
11.如权利要求10所述的风力发电机组，其特征在于，所述至少两个叶片中的第一叶片和第二叶片顺次经过塔架附近。
12.如权利要求10所述的风力发电机组，其特征在于，所述主控制器还基于所述变桨控制信号对所述至少两个叶片中的第一叶片和/或第三叶片执行变桨控制。
13.如权利要求10所述的风力发电机组，其特征在于，所述监控装置还用于：
由第一线程将所述图像序列数据存储在固定长度的队列中；
由第三线程将所述塔架净空值存储在另一队列中。
14.如权利要求10所述的风力发电机组，其特征在于，所述监控装置还用于：
对所述图像序列数据中所呈现的背景颜色进行统计以获得所述图像序列数据的背景统计值；
根据所述背景统计值来确定用于计算所述塔架净空值的计算方法。
15.如权利要求10所述的风力发电机组，其特征在于，所述监控装置还用于：
根据所述图像序列数据的帧率来确定当前帧图像是否具有实时性；
在当前帧图像不具有实时性时，删除当前帧图像，否则保留当前帧图像。
16.如权利要求10所述的风力发电机组，其特征在于，所述监控装置还用于：
根据关于叶片方位角的信息从所述图像序列数据中选择在所述叶片方位角的预定角度范围内的帧图像。
17.一种计算机可读存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序包括用于执行如权利要求1-8中的任一项所述方法的指令。
18.一种计算机，包括存储有计算机程序的可读介质和处理器，其特征在于，当所述处理器运行所述计算机程序时执行如权利要求1-8中的任一项所述方法。
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