CN113294299B - 风电叶片监测方法及相关设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种风电叶片监测方法及相关设备，该监测方法应用于风电叶片运动健康监测系统中，该监测系统包括移动站，设置在风力发电场内的至少一个固定站，以及后台服务器；风力发电场包括至少一个风力发电机组，每个风力发电机组包括至少两个风电叶片，其中，每个风电叶片上设置一个移动站；在监测风电叶片时，基于载波相位差分测量原理确定每个移动站的实时位置坐标信息；再将移动站的实时位置坐标信息发送给后台服务器。其中，移动站的实时位置坐标信息相当于风电叶片的实时位置坐标信息，这样，后台服务器可以获得风电叶片的实时位置坐标信息，进而实现对风电叶片的位置变化监控。

Description

风电叶片监测方法及相关设备

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风电叶片监测方法及相关设备。

背景技术

风能作为一种清洁的、没有公害的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。而风力发电机组是一种将风能转换成电能的装置，风力发电机组包括风轮、发电机；风轮中含风电叶片、轮毂、加固件等组成；它有叶片受风力旋转发电、发电机机头转动等功能。

在风力发电场的设备管理中，风力发电机组的安全运行往往是首要考虑问题。如果不能实现对设备各部分变化的实时检查，庞大的风力发电机组的叶片在运转时，微小的变化或者损伤都有可能导致风力发电机组出现故障或者叶片断裂等较为严重的结果。而对风电叶片的监测，对于风力发电机组的监测来说，具有重大的意义。但是，现有技术中，一般是通过停机后利用望远镜或者无人机进行拍照检测叶片的表面有无撕裂纹路，事实上，叶片的撕裂表象在叶片停机时又很难被观测得到。通过对叶片在线的运动状态监测可以预先诊断叶片的运动健康状态，目前尚无有效手段收集每一个风电叶片工作时的运动状态参数信息，因此，亟需对这一技术进行改进。

发明内容

本发明实施例提供了一种风电叶片监测方法及相关设备，可以监测风电叶片的实时位置。

第一方面，本发明实施例提供了一种风电叶片监测方法，应用于风电叶片运动健康监测系统，所述监测系统包括移动站，设置在风力发电场内的至少一个固定站，以及后台服务器；所述风力发电场包括至少一个风力发电机组，每个所述风力发电机组包括至少两个风电叶片，其中，每个所述风电叶片上设置一个所述移动站；所述方法包括：

基于载波相位差分测量原理，确定每个移动站的实时位置坐标信息；

将所述移动站的实时位置坐标信息发送给所述后台服务器。

可选地，所述监测系统还包括通信链路，用于实现所述固定站与所述移动站之间的通信，以及实现所述固定站与所述后台服务器之间的通信；所述方法还包括：

通过所述通信链路将所述移动站的实时位置坐标信息发送给所述后台服务器。

可选地，所述固定站设置于所述风力发电机组上。

可选地，所述固定站设置于所述风力发电机组的机舱内。

可选地，所述固定站的卫星导航接收天线设置于所述风力发电机组的机舱之外，和/或，所述移动站的卫星导航接收天线设置在所述风电叶片的表面上。

第二方面，本发明实施例提供了一种风电叶片监测装置，应用于风电叶片运动健康监测系统，所述监测系统包括移动站，设置在风力发电场内的至少一个固定站，以及后台服务器；所述风力发电场包括至少一个风力发电机组，每个所述风力发电机组包括至少两个风电叶片，其中，每个所述风电叶片上设置一个所述移动站；所述监测装置包括：

确定模块，用于基于载波相位差分测量原理，确定每个移动站的实时位置坐标信息；

发送模块，用于将所述移动站的实时位置坐标信息发送给所述后台服务器。

可选地，所述确定模块为所述固定站和所述移动站。

可选地，监测系统还包括通信链路，用于实现所述固定站与所述移动站之间的通信，以及实现所述固定站与所述后台服务器之间的通信；其中，所述发送模块为所述通信链路。

第三方面，本发明实施例提供了一种风电叶片监测设备，包括：处理器和存储器；

所述处理器和存储器相连，其中，所述存储器用于存储程序代码，所述处理器用于调用所述程序代码，以执行如第一方面所述的风电叶片监测方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时，执行如第一方面所述的风电叶片监测方法。

本发明实施例的应用于风电叶片运动健康监测系统的风电叶片监测方法中，该监测系统包括移动站，设置在风力发电场内的至少一个固定站，以及后台服务器；风力发电场包括至少一个风力发电机组，每个风力发电机组包括至少两个风电叶片，其中，每个风电叶片上设置一个移动站；在监测风电叶片时，基于载波相位差分测量原理确定每个移动站的实时位置坐标信息；再将移动站的实时位置坐标信息发送给后台服务器。其中，移动站的实时位置坐标信息相当于风电叶片的实时位置坐标信息，这样，后台服务器可以获得风电叶片的实时位置坐标信息，进而实现对风电叶片的位置变化监控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种风电叶片监测方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种风电叶片监测装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种风电叶片运动健康监测系统的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种风电叶片监测设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

应当理解，本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本发明所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

现有技术中，无法收集风电叶片在工作状态时的运动状态参数信息，因此，本申请提供一种新的风电叶片监测方法，可以获得风电叶片的实时位置坐标信息。

下面结合图纸对本申请实施例的风电叶片监测方法进行具体说明：

参考图1，图1是本发明实施例提供的一种风电叶片监测方法的流程示意图；该风电叶片监测方法应用于风电叶片运动健康监测系统，其中，风电叶片运动健康监测系统包括移动站，设置在风力发电场内的至少一个固定站，以及后台服务器；风力发电场包括至少一个风力发电机组，每个风力发电机组包括至少两个风电叶片，其中，每个风电叶片上设置一个移动站。另外，固定站也即基准站，可以利用现有基准站标定方法来精准标定基准站的位置坐标，不做特别限定。其中，风电叶片监测方法包括：

101、基于载波相位差分测量原理，确定每个移动站的实时位置坐标信息。

具体地，移动站和固定站基于载波相位差分测量原理，可以确定每个移动站的实时位置，也即可以获得移动站的实时位置坐标信息，由于移动站设置在风电叶片上，因此，移动站的实时位置坐标信息相当于风电叶片的实时位置坐标信息。

102、将移动站的实时位置坐标信息发送给后台服务器。

具体地，在得到移动站的实时位置之后，可以将该实时位置反馈给后台服务器，以使后台服务器存储移动站的实时位置坐标信息并能够根据该信息监控风电叶片的实时位置变化。

利用图1的监控方法，不仅监测步骤简单，而且能够获得风电叶片的实时位置，实现对风电叶片的位置监控。

在一些实施例中，载波相位差分测量定位原理是通过基准站和流动站(接收机位置)之间的实时数据链路和载波相对定位快速解算技术，实现高精度动态相对定位。移动站和固定站基于载波相位差分测量原理确定每个移动站的实时位置时，可以利用卫星导航定位系统进行位置定位确定实时位置坐标，其中，不同的卫星导航定位系统的定位原理相似，可以参见现有技术，不再赘述。而卫星导航定位系统包括北斗卫星定位系统，全球定位系统(Global Positioning System，GPS)，伽利略定位系统以及格洛纳斯(Glonass)定位系统。

在一些实施例中，风电叶片监测方法还包括：

确定风电叶片的实时位置坐标信息满足预设异常条件时，输出故障报警信息。

具体地，预设异常条件可以根据实际情况进行设置，不做特别限定。例如，预设异常条件可以设置成预设间隔内，风电叶片的实时位置坐标信息未发生变化，即风电叶片处于静止状态，其中，预设间隔的时间长度可以根据实际情形进行调整设置，不做特别限定，例如预设间隔为1分钟；又或者，预设间隔为5分钟或10分钟。后台服务器监控到风电叶片的实时位置坐标信息满足预设异常条件时，则向风力发电机组的运维人员输出故障报警信息，以提示运维人员风电叶片的运动状态出现异常状况，即风电叶片存在故障，这样，可以实现实时预警，在风电叶片出现损伤的前期就能对其进行维护，避免后期事故的发生，提高风电叶片的使用寿命。

在一些实施例中，风电叶片运动健康监测系统还包括通信链路，用于实现固定站与移动站之间的通信，以及实现固定站与后台服务器之间的通信；风电叶片监测方法还包括：通过通信链路将移动站的实时位置坐标信息发送给后台服务器。

其中，通信链路可以有线通信链路或无线通信链路，无线通信链路包括利用蓝牙、WiFi等无线通信方式建立的通信链路。

在一些实施例中，固定站安装于风力发电场内的地面上，只要固定站位于风力发电场内即可。或者，固定站也可以是设置于风力发电机组上。优选地，固定站设置于风力发电机组的机舱内，一般地，机舱设置在风力发电机组的塔柱的顶端。其中，一个风力发电场内，可以一个风力发电机组设置一台固定站，也可以是多个风力发电机组共用一台固定站。

在一些实施例中，一个风力发电机组包括至少两个风电叶片，则每个风力发电机组至少具有两个移动站。其中，固定站的卫星导航接收天线设置于风力发电机组的机舱之外，以使天线顺利接收信号；和/或，移动站的卫星导航接收天线设置在风电叶片的表面上，天线裸露以保证信号顺利接收。具体地，可以将移动站设置在风电叶片的叶尖上，以使实时位置坐标信息的测量结果更加准确。

基于上述风电叶片监测方法的实施例，本申请实施例还提供一种风电叶片监测装置，应用于风电叶片运动健康监测系统，参考图2，图2是本发明实施例提供的一种风电叶片监测装置的结构示意图；风电叶片运动健康监测系统包括移动站，设置在风力发电场内的至少一个固定站，以及后台服务器；风力发电场包括至少一个风力发电机组，每个风力发电机组包括至少两个风电叶片，其中，每个风电叶片上设置一个移动站。监测装置包括：

确定模块201，用于基于载波相位差分测量原理，确定每个移动站的实时位置坐标信息；

发送模块202，用于将移动站的实时位置坐标信息发送给后台服务器。

在一些实施例中，确定模块为固定站和移动站来实现。

在一些实施例中，风电叶片运动健康监测系统还包括通信链路，用于实现固定站与移动站之间的通信，以及实现固定站与后台服务器之间的通信；其中，发送模块为该通信链路。

在一些实施例中，监测装置还包括：

输出模块，用于确定风电叶片的实时位置坐标信息满足预设异常条件时，输出故障报警信息。

在一些实施例中，固定站和移动站确定了移动站即所在风电叶片的实时位置坐标信息之后，可以由固定站收集所在的风力发电机组上所有风电叶片的实时位置坐标信息，并将这些信息打包后通过通信链路发送给后台服务器。进一步具体地，可以是由移动站基于载波相位差分测量原理，并利用固定站完成自身的位置测量，得到实时位置坐标信息之后，移动站将该信息发送给固定站，其中，移动站在向固定站发送自身的实时位置坐标信息时，将会在发送数据中携带移动站对应的设备编号，该设备编号包括风力发电机组的机组编号、移动站的编号，例如，机组编号为FD0231，而移动站的编号为JC11256，则移动站的设备编号为FD0231-JC11256。这样，固定站可以根据设备编号确定所接收的实时位置坐标信息是哪个风电叶片上的移动站所发送的，以有助于后续故障风电叶片的定位。

值得指出的是，其中，风电叶片监测装置的具体功能实现方式可以参见上述风电叶片监测方法的描述，这里不再进行赘述。风电叶片监测装置中的各个单元或模块可以分别或全部合并为一个或若干个另外的单元或模块来构成，或者其中的某个(些)单元或模块还可以再拆分为功能上更小的多个单元或模块来构成，这可以实现同样的操作，而不影响本发明的实施例的技术效果的实现。上述单元或模块是基于逻辑功能划分的，在实际应用中，一个单元(或模块)的功能也可以由多个单元(或模块)来实现，或者多个单元(或模块)的功能由一个单元(或模块)实现。

下面以一个具体实例对本申请实施例的风电叶片运动健康监测系统进行具体说明：

参考图3，图3是本发明实施例提供的一种风电叶片运动健康监测系统的结构示意图；风电叶片运动健康监测系统包括固定站305、移动站(如移动站306、移动站304、移动站303)和后台服务器302。固定站305为卫星导航定位系统的基准站，本实施例中，固定站305安装于风力发电机组307的塔柱顶端的机舱内，且固定站305的卫星导航接收天线设置于机舱之外。另外，以每个风力发电机组307包括3个风电叶片为例，移动站306、移动站304、移动站303分别安装在风力发电机组307的三个风电叶片的叶尖上。固定站305与移动站通过有线/无线的方式相连以使固定站305和移动站通信。固定站305与后台服务器302相连以发送所有风电叶片的实时位置坐标信息；后台服务器302接收到风电叶片的实时位置坐标信息后，通过计算分析可得到风电叶片运动状态的变化，以此达到长期/实时监测风电叶片运动状态的目的。并且，后台服务器302可以根据风电叶片的运动状态来确定风电叶片是否存在故障，当确定风电叶片存在故障时，向运维人员发送故障报警信息，该故障报警信息包括发生故障的风电叶片的设备编号，以使运维人员可以及时对故障的风电叶片进行检查维修。

基于上述方法实施例以及装置实施例的描述，本发明实施例还提供一种风电叶片监测设备，该风电叶片监测设备应用于风电叶片运动健康监测系统，风电叶片运动健康监测系统包括移动站，设置在风力发电场内的至少一个固定站，以及后台服务器；风力发电场包括至少一个风力发电机组，每个风力发电机组包括至少两个风电叶片，其中，每个风电叶片上设置一个移动站。

请参见图4，是本发明实施例提供的一种风电叶片监测设备的结构示意图。如图4所示，上述的风电叶片监测装置可以应用于所述风电叶片监测设备400，所述风电叶片监测设备400可以包括：处理器401，网络接口404和存储器405，此外，所述风电叶片监测设备400还可以包括：用户接口403，和至少一个通信总线402。其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。其中，用户接口403可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选用户接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口404可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器405可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器405可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器401的存储装置。如图4所示，作为一种计算机存储介质的存储器405中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及设备控制应用程序。

在图4所示的风电叶片监测设备400中，网络接口404可提供网络通讯功能；而用户接口403主要用于为用户提供输入的接口；而处理器401可以用于调用存储器405中存储的设备控制应用程序，以实现：

基于载波相位差分测量原理，确定每个移动站的实时位置坐标信息；

将移动站的实时位置坐标信息发送给后台服务器。

在一些实施例中，监测系统还包括通信链路，用于实现固定站与移动站之间的通信，以及实现固定站与后台服务器之间的通信；方法还包括：

通过通信链路将移动站的实时位置坐标信息发送给后台服务器。

在一些实施例中，固定站设置于风力发电机组上。可选地，固定站设置于风力发电机组的机舱内。

在一些实施例中，固定站的卫星导航接收天线设置于风力发电机组的机舱之外，和/或，移动站的卫星导航接收天线设置在风电叶片的表面上。

在一些实施例中，处理器401还用于执行以下步骤：

确定风电叶片的实时位置坐标信息满足预设异常条件时，输出故障报警信息。

应当理解，本发明实施例中所描述的风电叶片监测设备400可执行前文所述风电叶片监测方法，也可执行前文所述风电叶片监测装置的描述，在此不再赘述。另外，对采用相同方法的有益效果描述，也不再进行赘述。

此外，这里需要指出的是：本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，且所述计算机存储介质中存储有前文提及的风电叶片监测装置所执行的计算机程序，且所述计算机程序包括程序指令，当处理器执行所述程序指令时，能够执行前文所述风电叶片监测方法的描述，因此，这里将不再进行赘述。另外，对采用相同方法的有益效果描述，也不再进行赘述。对于本发明所涉及的计算机存储介质实施例中未披露的技术细节，请参照本发明方法实施例的描述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种风电叶片监测方法，其特征在于，应用于风电叶片运动健康监测系统，所述监测系统包括移动站，设置在风力发电场内的至少一个固定站，以及后台服务器；所述风力发电场包括至少一个风力发电机组，每个所述风力发电机组包括至少两个风电叶片，其中，每个所述风电叶片上设置一个所述移动站；所述方法包括：

基于载波相位差分测量原理，确定每个移动站的实时位置坐标信息；

将所述移动站的实时位置坐标信息发送给所述后台服务器；

确定风电叶片的实时位置坐标信息满足预设异常条件时，输出故障报警信息，所述预设异常条件为预设间隔内，风电叶片的实时位置坐标信息未发生变化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监测系统还包括通信链路，用于实现所述固定站与所述移动站之间的通信，以及实现所述固定站与所述后台服务器之间的通信；所述方法还包括：

通过所述通信链路将所述移动站的实时位置坐标信息发送给所述后台服务器。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定站设置于所述风力发电机组上。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定站设置于所述风力发电机组的机舱内。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述固定站的卫星导航接收天线设置于所述风力发电机组的机舱之外，和/或，所述移动站的卫星导航接收天线设置在所述风电叶片的表面上。

6.一种风电叶片监测装置，其特征在于，应用于风电叶片运动健康监测系统，所述监测系统包括移动站，设置在风力发电场内的至少一个固定站，以及后台服务器；所述风力发电场包括至少一个风力发电机组，每个所述风力发电机组包括至少两个风电叶片，其中，每个所述风电叶片上设置一个所述移动站；所述监测装置包括：

确定模块，用于基于载波相位差分测量原理，确定每个移动站的实时位置坐标信息；

发送模块，用于将所述移动站的实时位置坐标信息发送给所述后台服务器；

输出模块，用于确定风电叶片的实时位置坐标信息满足预设异常条件时，输出故障报警信息，所述预设异常条件为预设间隔内，风电叶片的实时位置坐标信息未发生变化。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定模块为所述固定站和所述移动站来实现。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述监测系统还包括通信链路，用于实现所述固定站与所述移动站之间的通信，以及实现所述固定站与所述后台服务器之间的通信；

其中，所述发送模块为所述通信链路。

9.一种风电叶片监测设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；

所述处理器和存储器相连，其中，所述存储器用于存储程序代码，所述处理器用于调用所述程序代码，以执行如权利要求1至5任一项所述的风电叶片监测方法。

10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时，执行如权利要求1至5任一项所述的风电叶片监测方法。

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