CN113339203B - 一种风力机塔架螺栓松动的报警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种风力机塔架螺栓松动的报警系统,正对风力机塔架上监控组件,以及设置在风力机塔架内部的监控主机,监控主机与监控组件通信连接;监控组件包括风速风量传感器以及多组视频采集模块;监控主机内设置有数据整合模块、模型建立模块、数据对比模块和报警模块;数据整合模块记录成第一数据信息;模型建立模块第二数据信息,数据对比模块将第一数据信息和第二数据信息进行对比,记录为第三数据信息,当第三数据超过预定误差阈值时,报警模块发出报警信息。本发明实现风力机塔架的全方位的监测,并且可以实现对螺栓是否松动进行监测并报警。
Description
技术领域
本发明涉及风力机塔架螺栓松动监控领域,尤其涉及一种风力机塔架螺栓松动的报警系统。
背景技术
风能是自然界产生的一种取之不尽、用之不竭的清洁可再生资源,在现有的可再生能源中,风能无疑是最具竞争力的,也是目前国内外重点开发利用的新能源之一。随着风电机组技术的发展,为了获取更大的风电生产能力,增加机组容量和加大轮毂高度已经成为风电发展的趋势。风电机组设备包括风电塔架,以及设置在风电塔架下方的施工平台,施工平台用于对风电塔架内部进行穿索、张拉、封闭接缝、紧固螺栓等操作。
为了保证风电塔架包括风力发电设备以及用于支撑风力发电设备的塔架,在实际生产过程中,为了保证风力发电的安全有序的进行,在施工平台内设置有对风力发电设备和塔架进行监控的设备;但是该监控设备主要监控风力发电设备是否正常运行,对风力机塔架没有做到很好的监控,特别是对风力机塔架上的螺栓是否松动没有做到很好的监控,缺少一种针对风力机塔架上的螺栓进行监控的系统。
并且现有技术中,申请号为201922230292.9的实用新型专利:一种风电机组塔筒螺栓松动检测装置和系统,其中包括第一套件、第二套件和信号处理单元,具体的是采用将螺栓分为两个部件,当第一套件和第二套件的相对位置发生改变时,信号处理单元检测到二者的偏转角度,从而实现对螺栓是否松动进行有效的监控,但是该监控方式需要对每个螺栓进行编号配置,该方式投入过大,并且每个螺栓上均有信号处理单元,处理器处理的监控数据量过大,大大增加处理的负担,使用及其不便,并且监控范围狭窄,不能对风力机塔架进行全方位监控。
发明内容
有鉴于此,本发明要解决的技术问题是现有的风力机塔架螺栓松动监控系统的投入过大,并且每个螺栓上均有信号处理单元,处理器处理的监控数据量过大,大大增加处理的负担,并且不能对风力机塔架进行全方位监控的问题。
本发明的技术方案是这样实现的:
一种风力机塔架螺栓松动的报警系统,包括正对风力机塔架上监控组件,以及设置在风力机塔架内部的监控主机,所述监控主机与所述监控组件通信连接;
所述监控组件包括风速风量传感器以及多组视频采集模块,多组所述视频采集模块由上而下竖直设置,每两个所述视频采集模块之间的间距不大于1m;多组所述视频采集模块用于分段采集风力机塔架倾斜角度数据,并且传输给所述监控主机,所述风速风量传感器用于测量实时风速和风量,并且将实时风速和风量传输给所述监控主机;
所述监控主机内设置有数据整合模块、模型建立模块、数据对比模块和报警模块;所述数据整合模块用于将同一时间段的风力机塔架倾斜角度数据以及风速和风量数据进行整合,记录成第一数据信息;所述模型建立模块用于记录风力机塔架的安装合格后在不同风速和风量下的倾斜角度数据,记录成第二数据信息,所述数据对比模块将第一数据信息和第二数据信息进行对比,计算出二者的数据误差值,并且每1min输出一个误差值数据,记录为第三数据信息,且所述数据对比模块中设置有误差阈值,当第三数据超过预定误差阈值时,报警模块发出报警信息。
优选的,每个所述视频采集模块包括两个水平设置的CCD相机,两个所述CCD相机沿着风力机塔架对称设置,并且镜头正对风力机塔架,所述CCD相机采用镜头焦距为16mm,成像系统的分辨率为100um。
优选的,每个所述CCD相机上设置辅助光源,所述辅助光源采用LED灯。
优选的,还包括重点监控模块,所述重点监控模块对风力机塔架重点节点处的螺栓进行监测,该处的螺栓采用高强度螺栓。
优选的,所述重点监控模块包括对所述高强度螺栓的压力值、量程、量程标定的数据进行检测的探测传感器,对不同螺栓进行标识编码的标定模块,以及设置在所述监控主机内部的计算模块,所述计算模块接受标定模块检测和探测传感器到的数据,并且精确定位高强度螺栓的算法,通过对高强度螺栓压力值、量程、量程标定以及螺栓的标识编码,对每个高强度螺栓构建一个唯一标识码,精准定位每个高强度螺栓的信息,并且所述计算模块与所述报警模块通信连接。
优选的,所述探测传感器在对螺栓进行数据采集时,形成一次力矩禁锢过程谱线,采集力矩标识码、量程、力矩线谱、作业螺栓动态数据,对螺栓力矩作业进行全息监控,并将采集到的数据传输给所述计算模块,并且针对每个高强度螺栓进行单独检测。
优选的,所述标定模块采用无源智能芯片,精确标识和定位螺栓,且智能芯片的排布频率根据录入的算法进行调节,满足不同规格的螺栓;且智能芯片的编码采用可变公差的等差数列编码规则,同时与计算模块有机结合,对高强度螺栓进行冗余定位。
优选的,所述主服务器内还设置有GPRS模块,所述GPRS模块与所述报警模块进行通信连接,并且所述GPRS模块外接互联网,可将报警模块的报警信息进行传输。
优选的,所述计算模块至少有两个,两个所述计算模块具有相同的功能。
有益效果:
本发明通过设置正对风力机塔架上监控组件,以及设置在风力机塔架内部的监控主机,监控主机与监控组件通信连接;监控组件包括风速风量传感器以及多组视频采集模块,多组视频采集模块由上而下竖直设置,每两个视频采集模块之间的间距不大于1m,可以实现风力机塔架的分段监控;多组视频采集模块用于分段采集风力机塔架倾斜角度数据,并且传输给监控主机,风速风量传感器用于测量实时风速和风量,并且将实时风速和风量传输给监控主机;
监控主机内设置有数据整合模块、模型建立模块、数据对比模块和报警模块;数据整合模块用于将同一时间段的风力机塔架倾斜角度数据以及风速和风量数据进行整合,记录成第一数据信息;模型建立模块用于记录风力机塔架的安装合格后在不同风速和风量下的倾斜角度数据,记录成第二数据信息,数据对比模块将第一数据信息和第二数据信息进行对比,计算出二者的数据误差值,记录为第三数据信息,且数据对比模块中设置有误差阈值,当第三数据超过预定误差阈值时,报警模块发出报警信息。
每一组视频采集模块采集到的图像信息为风力机塔架其中一段的数据信息,相当于将风力机塔架每一段中的第二数据信息和第一数据信息进行比对,这样即可查看每该区域段的风力机塔架的在当时风速情况下的倾斜和晃动情况,如果出现晃动情况过大,代表风力机的塔架不够稳定,通过每一段第三数据的大小和误差阈值进行对比,即可了解风机塔架在哪一个段出现问题,此时报警模块发出报警信息,可以全方位的对风力机塔架进行监控,并且通过第一数据中某段的数据异常过大的情况下,针对性的查看该段视频采集模块采集到的图像,可以很便利的确定该段的螺栓是否有松动的情况,从而实现全方位的监测,并且可以实现对螺栓是否松动进行监测并报警,并且采用范围检测,降低了投入,并且处理器处理数据量小,监控报警速率提升。
附图说明
图1为本发明一种风力机塔架螺栓松动的报警系统的结构示意图;
图2为本发明一种风力机塔架螺栓松动的报警系统的系统框图。
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,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示,本发明实施例提出了一种风力机塔架1螺栓松动的报警系统,包括正对风力机塔架1上监控组件,以及设置在风力机塔架1内部的监控主机3,监控主机3与监控组件通信连接;
监控组件包括风速风量传感器以及多组视频采集模块2,多组视频采集模块2由上而下竖直设置,每两个视频采集模块2之间的间距不大于1m;多组视频采集模块2用于分段采集风力机塔架1倾斜角度数据,并且传输给监控主机3,风速风量传感器用于测量实时风速和风量,并且将实时风速和风量传输给监控主机3;其中本实施例中,取用标准的情况,在风力机塔架1的顶端开始布置视频采集模块2,然后每间隔1m的情况布置一组视频采集模块2,其中还包括上一组和下一组的监控区域重合的情况,但是重合监控的情况不会影响最后分段监测的结果,并且重合的监控的区域在后期数据的反馈中,更能反映出某段的数据异常,更便利的了解该区域的螺栓松动的情况。其中视频采集模块2可以直接采用支架连接在风力机塔架1上即可。
监控主机3内设置有数据整合模块、模型建立模块、数据对比模块和报警模块;数据整合模块用于将同一时间段的风力机塔架1倾斜角度数据以及风速和风量数据进行整合,记录成第一数据信息;模型建立模块用于记录风力机塔架1的安装合格后在不同风速和风量下的倾斜角度数据,每个风力机塔架1在安装完成后需要交由专业部门评估检测,合格后方能使用,该数据得以保存,记录成第二数据信息,数据对比模块将第一数据信息和第二数据信息进行对比,计算出二者的数据误差值,并且每1min输出一个误差值数据,记录为第三数据信息,且数据对比模块中设置有误差阈值,当第三数据超过预定误差阈值时,报警模块发出报警信息。本实施例中,每一组视频采集模块2采集到的图像信息为风力机塔架1其中一段的数据信息,相当于将风力机塔架1每一段中的第二数据信息和第一数据信息进行比对,这样即可查看每该区域段的风力机塔架1的在当时风速情况下的倾斜和晃动情况,如果出现晃动情况过大,代表风力机的塔架不够稳定,通过每一段第三数据的大小和误差阈值进行对比,即可了解风机塔架在哪一个段出现问题,此时报警模块发出报警信息,可以全方位的对风力机塔架1进行监控,并且通过第一数据中某段的数据异常过大的情况下,针对性的查看该段视频采集模块2采集到的图像,可以很便利的确定该段的螺栓是否有松动的情况,从而实现全方位的监测,并且可以实现对螺栓是否松动进行监测并报警。
每个视频采集模块2包括两个水平设置的CCD相机,两个CCD相机沿着风力机塔架1对称设置,并且镜头正对风力机塔架1,CCD相机采用镜头焦距为16mm,成像系统的分辨率为100um。
每个CCD相机上设置辅助光源,辅助光源采用LED灯,为了保证夜间监测的准确性,增加光源,保证夜间采集到的视频图像更加清晰。
本实施例的监测系统在监测过程中,为了对重要的节点进行监控,还包括重点监控模块,重点监控模块对风力机塔架1重点节点处的螺栓进行监测,该处的螺栓采用高强度螺栓。高强度螺栓处的监控尤为重要,所以在每个重要的节点还设置有重点监控模块。
重点监控模块包括对高强度螺栓的压力值、量程、量程标定的数据进行检测的探测传感器,对不同螺栓进行标识编码的标定模块,以及设置在监控主机3内部的计算模块,计算模块接受标定模块检测和探测传感器到的数据,并且精确定位高强度螺栓的算法,通过对高强度螺栓压力值、量程、量程标定以及螺栓的标识编码,对每个高强度螺栓构建一个唯一标识码,精准定位每个高强度螺栓的信息,并且计算模块与报警模块通信连接。计算模块至少有两个,两个计算模块具有相同的功能。其中一个计算模块作为备用,当一个损坏时,另一个可以直接启用,标定模块采用无源智能芯片,精确标识和定位螺栓,且智能芯片的排布频率根据录入的算法进行调节,满足不同规格的螺栓;且智能芯片的编码采用可变公差的等差数列编码规则,同时与计算模块有机结合,对高强度螺栓进行冗余定位。主服务器内还设置有GPRS模块,GPRS模块与报警模块进行通信连接,并且GPRS模块外接互联网,可将报警模块的报警信息进行传输。
其中,探测传感器在对螺栓进行数据采集时,形成一次力矩禁锢过程谱线,采集力矩标识码、量程、力矩线谱、作业螺栓动态数据,对螺栓力矩作业进行全息监控,并将采集到的数据传输给计算模块,并且针对每个高强度螺栓进行单独检测,避免数据采集过程中一次识别多个编码,一次只识别需要的螺栓特征编码,针对每个高强度螺栓进行监控,保证整个风力机塔架1能够安全稳定的运行。
最后需要说明的是:以上所述仅为本发明的较佳实施例,仅用于说明本发明的技术方案,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种风力机塔架螺栓松动的报警系统,包括正对风力机塔架上监控组件,以及设置在风力机塔架内部的监控主机,其特征在于,所述监控主机与所述监控组件通信连接;
所述监控组件包括风速风量传感器以及多组视频采集模块,多组所述视频采集模块由上而下竖直设置,每两个所述视频采集模块之间的间距不大于1m;多组所述视频采集模块用于分段采集风力机塔架倾斜角度数据,并且传输给所述监控主机,所述风速风量传感器用于测量实时风速和风量,并且将实时风速和风量传输给所述监控主机;
所述监控主机内设置有数据整合模块、模型建立模块、数据对比模块和报警模块;所述数据整合模块用于将同一时间段的风力机塔架倾斜角度数据以及风速和风量数据进行整合,记录成第一数据信息;所述模型建立模块用于记录风力机塔架的安装合格后在不同风速和风量下的倾斜角度数据,记录成第二数据信息,所述数据对比模块将第一数据信息和第二数据信息进行对比,计算出二者的数据误差值,并且每1min输出一个误差值数据,记录为第三数据信息,且所述数据对比模块中设置有误差阈值,当第三数据超过预定误差阈值时,报警模块发出报警信息。
2.根据权利要求1所述的风力机塔架螺栓松动的报警系统,其特征在于,每个所述视频采集模块包括两个水平设置的CCD相机,两个所述CCD相机沿着风力机塔架对称设置,并且镜头正对风力机塔架,所述CCD相机采用镜头焦距为16mm,成像系统的分辨率为100um。
3.根据权利要求2所述的风力机塔架螺栓松动的报警系统,其特征在于,每个所述CCD相机上设置辅助光源,所述辅助光源采用LED灯。
4.根据权利要求1所述的风力机塔架螺栓松动的报警系统,其特征在于,还包括重点监控模块,所述重点监控模块对风力机塔架重点节点处的螺栓进行监测,该处的螺栓采用高强度螺栓。
5.根据权利要求4所述的风力机塔架螺栓松动的报警系统,其特征在于,所述重点监控模块包括对所述高强度螺栓的压力值、量程、量程标定的数据进行检测的探测传感器,对不同螺栓进行标识编码的标定模块,以及设置在所述监控主机内部的计算模块,所述计算模块接受标定模块检测和探测传感器到的数据,并且精确定位高强度螺栓的算法,通过对高强度螺栓压力值、量程、量程标定以及螺栓的标识编码,对每个高强度螺栓构建一个唯一标识码,精准定位每个高强度螺栓的信息,并且所述计算模块与所述报警模块通信连接。
6.根据权利要求5所述的风力机塔架螺栓松动的报警系统,其特征在于,所述探测传感器在对螺栓进行数据采集时,形成一次力矩禁锢过程谱线,采集力矩标识码、量程、力矩线谱、作业螺栓动态数据,对螺栓力矩作业进行全息监控,并将采集到的数据传输给所述计算模块,并且针对每个高强度螺栓进行单独检测。
7.根据权利要求5所述的风力机塔架螺栓松动的报警系统,其特征在于,所述标定模块采用无源智能芯片,精确标识和定位螺栓,且智能芯片的排布频率根据录入的算法进行调节,满足不同规格的螺栓;且智能芯片的编码采用可变公差的等差数列编码规则,同时与计算模块有机结合,对高强度螺栓进行冗余定位。
8.根据权利要求5所述的风力机塔架螺栓松动的报警系统,其特征在于,所述计算模块至少有两个,两个所述计算模块具有相同的功能。
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