CN113542255A - 一种基于身份认证的风力发电场信息安全系统及维护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于身份认证的风力发电场信息安全系统及维护方法，其中该风力发电场信息安全系统包括风场维护控制系统和授权端；风场维护控制系统向授权端分配不同类型的维护信息；验证端，用于读取存储于授权端的维护信息，并对维护信息进行验证；风机控制器，其连接于验证端，用于在验证端对所述维护信息验证后接收验证端读取的维护信息，并根据不同类型的维护信息执行相应的操作。本发明不仅能防止未授权人员登录系统操作风机，还能记录维护员登录系统的信息及操作，方便做好风电机组维护工作。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电场，特别涉及一种基于身份认证的风力发电场信息安全系统及维护方法。
背景技术
目前国内的风力发电机组塔筒门目前国内大多数风电机组的塔筒门锁为钥匙门锁，由于长期暴漏在塔筒外面容易受到雨水或者空气的腐蚀，时间较长后使用钥匙无法打开门锁。由于塔筒门锁是钥匙门锁，容易被不法分子暴力破坏，进入塔筒内偷取风电机组设备。容易造成机组部件损坏和丢失。并且由于风电场风电机组较多，如果所有风机使用同一把钥匙，降低了安全性，或者每台机组的钥匙不统一，经常容易造成拿错钥匙的情况，影响风电机组的维护效率。并且目前只能通过风电场维护值班人员的钥匙记录本记录进入机组的维护人员，容易漏记和错记。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于身份认证的风力发电场信息安全系统及维护方法，通过在风力发电机组的塔底安装一验证端，验证端会把扫描到的信息通过数字量和通讯信号传输给主控控制器，控制器根据接收到的信号判断维护人员是否有权限操作机组。本发明不仅能防止未授权人员登录系统操作风机，还能记录维护员登录系统的信息及操作，方便做好风电机组维护工作。
为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于身份认证的风力发电场信息安全系统，其特点是，包括：
风场维护控制系统和授权端；所述的风场维护控制系统向授权端分配不同类型的维护信息；
验证端，用于读取存储于授权端的维护信息，并对所述的维护信息进行验证；
风机控制器，其连接于验证端，用于在验证端对所述维护信息验证后接收验证端读取的维护信息，并根据不同类型的维护信息执行相应的操作。
所述的风机控制器设有一事件记录模块，用于记录通过验证端验证后的维护人员的维护操作记录。
所述的风场维护控制系统向授权端分配第一类型的维护信息，所述验证端对所述第一类型的维护信息验证后发送所述第一类型的维护信息至风机控制器，所述的风机控制器识别与所述第一类型的维护信息对应的维护操作范围为第一区域，所述风机控制器控制风机执行相应的动作，并且控制所述风机仅响应所述第一区域内所述维护人员对所述风机进行的手动操作。
所述的风场维护控制系统向授权端分配第二类型的维护信息，所述验证端对所述第二类型的维护信息验证后发送所述第二类型的维护信息至风机控制器，所述的风机控制器识别与所述第二类型的维护信息对应的维护操作范围为第二区域，所述第二区域为除第一区域以外的区域，所述风机控制器控制风机执行相应的动作，并且控制所述风机仅响应第二区域内所述维护人员对所述风机进行的手动操作。
所述验证端对所述维护信息验证后根据所述维护信息的类型选择性地发送一停机指令至风机控制器，使所述风机控制器控制风机执行停机动作。
所述风机控制器接收所述维护信息后，根据所述维护信息的类型选择性地控制风机执行停机动作。
所述验证端对所述第二类型维护信息验证后发送一维护指令至风机控制器，所述风机控制器控制风机进入维护模式。
所述验证端对所述授权端内的所述维护信息进行二次读取和验证后发送一维护完成信息至风机控制器，使得所述风机控制器响应于所述维护人员的开机操作而控制风机运行启动。
所述风机控制器接收到所述维护完成信息后对机组的状态进行判断，如果所述机组正常，则所述风机控制器响应于所述维护人员的开机操作而控制风机运行启动。
一种利用上述的基于身份认证的风力发电场信息安全系统的维护方法，其特点是，所述方法包括：
风场维护控制系统向授权端分配不同类型的维护信息；
验证端读取存储于授权端的维护信息，并对所述的维护信息进行验证；
风机控制器在验证端对所述维护信息验证后接收验证端读取的维护信息，并根据不同类型的维护信息执行相应的操作。
进一步包括：
记录通过验证端验证后的维护人员的维护操作记录。
所述对所述的维护信息进行验证后还包括：
若维护信息验证无法通过，风场维护控制系统收到验证端发出的报警信息。
所述维护信息为第一类型的维护信息，所述风机控制器在验证端对所述维护信息验证后接收验证端读取的维护信息，并根据不同类型的维护信息执行相应的操作的步骤包括：
所述的风机控制器接收所述第一类型的维护信息并识别与所述第一类型的维护信息对应的维护操作范围为第一区域，所述风机控制器控制风机执行相应的动作，并且控制所述风机仅响应所述第一区域内所述维护人员对所述风机进行的手动操作。
所述维护信息为第二类型的维护信息，所述风机控制器在验证端对所述维护信息验证后接收验证端读取的维护信息，并根据不同类型的维护信息执行相应的操作的步骤包括：
所述的风机控制器接收所述第二类型的维护信息并识别所述第二类型的维护信息对应的维护操作范围为第二区域，所述第二区域为除第一区域以外的区域，所述风机控制器控制风机执行相应的动作，并且控制所述风机仅响应所述第二区域内所述维护人员对所述风机进行的手动操作。
进一步包括
所述验证端对所述授权端内的维护信息进行第二次读取和验证。
所述验证端对所述授权端内的维护信息进行二次读取和验证为后，发送一维护完成信息至所述风机控制器，使得所述风机控制器响应于所述维护人员的开机操作而控制风机运行启动。
所述风机控制器接收到所述维护完成信息后对机组的状态进行判断，如果所述机组正常，则所述风机控制器响应于所述维护人员的开机操作而控制风机运行启动。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、防止未经授权人员登录风机控制系统，并对风机进行操作；
2、防止维护人员在进入风机的机舱或者轮毂工作时，塔底的其他维护人员误以为当前无人维护，对风机进行启机或者复位操作；
3、能详细的记录维护人员身份信息，以及对风机的维护操作记录。
4、保证对风机维护工作的安全性。
附图说明
图1为本发明一种基于身份认证的风力发电场信息安全系统的结构示意图；
图2为本发明一种利用基于身份认证的风力发电场信息安全系统的维护方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，一种基于身份认证的风力发电场信息安全系统，包括：风场维护控制系统和授权端；所述的风场维护控制系统向授权端分配不同类型的维护信息；验证端，其连接于所述的风场维护控制系统，用于读取存储于授权端的权限信息，并对所述的权限信息进行验证；风机控制器，其连接于验证端和风场维护控制系统，用于接收验证端读取的维护信息，并根据不同类型的维护信息执行相应的操作。进一步地，上述的风场维护控制系统通过交换机连接验证端和风机控制器，并通过交换机进行数据交互。
需要说明的是，上述的授权端可以为IC卡或能通过各种方式记录显示维护信息的移动终端。
所述的风机控制器设有一事件记录模块，用于记录通过验证端验证后的维护人员的维护操作记录。
在具体实施例中，所述的风场维护控制系统向授权端分配第一类型的维护信息，所述的风场维护控制系统向授权端分配第一类型的维护信息，所述验证端对所述第一类型的维护信息验证后发送一第一类型的维护信息至风机控制器，所述的风机控制器识别第一类型的维护信息对应的维护操作范围为第一区域，所述风机控制器控制风机执行相应的动作，并且控制风机仅响应第一区域内维护人员对风机进行的手动操作，上述第一区域具体指风机塔底(不上塔)或塔筒外附近，风机控制器控制风机执行相应的动作包括但不限于以下一种或多种：停机、停机偏航、将风机转向某个位置、打开塔底照明灯、打开塔筒照明灯或启动电梯。
进一步地，第一类型的维护信息工作内容为：在塔底或者塔筒外附近工作，可以对风机进行停机操作，或者手动维护风机，可以在保证安全的前提下自由启动风机。上述第一区域内，维护人员对风机执行的操作包括但不限于以下一种或多种：在第一区域内，对风机进行手动控制的操作(如手动控制风机的各个部套，如风扇、加热器)，或者手动控制风机变桨系统、变流系统等。
所述的风场维护控制系统向授权端分配第二类型的维护信息，所述验证端对所述第二类型的维护信息验证后发送一第二类型的维护信息至风机控制器，所述的风机控制器识别第二类型的维护信息对应的维护操作范围为第二区域，所述第二区域为除第一区域以外的区域，所述风机控制器控制风机执行相应的动作，并且仅响应第二区域内维护人员对风机进行的手动操作。
需要说明的是，上述的第二区域可以为机舱、塔筒(不含塔底)或轮毂内；第二类型的维护信息工作内容为：前往风机的机舱或塔筒内或进入风机的轮毂进行工作。
风机控制器控制风机执行相应的动作包括但不限于以下一种或多种：停机，停机偏航，将风机转向某个位置，打开塔底照明灯，打开塔筒照明灯，启动电梯。
在本发明的一实施例中，验证端对维护信息验证后，会根据维护信息的类型自动地选择性地向风机控制器发出停机指令。如，考虑到在第二区域内的维护操作危险性要大于在第一区域内的维护操作，对于第一类型的维护信息，验证端可以不发出停机指令，即维护人员可以不必在停机状态下进行维护。而对于第二类型的维护信息，验证端必须向风机控制器发出停机指令，风机控制器控制风机从运行模式进入停机模式，风机桨叶开始收桨，转速逐渐转至0转，从而确保维护人员在第二区域内维护操作的安全性。在其它实施例中，可选的，不论第一类型或第二类型的维护信息，验证端在验证成功后都会自动向风机控制器发出停机指令。
在本发明的另一实施例中，验证端对维护信息验证后，并不会发出停机指令，而仅将维护信息发送至风机控制器。风机控制器根据维护信息的类型自行判断而选择性地控制风机执行停机动作。例如，考虑到在第二区域内的维护操作危险性要大于在第一区域内的维护操作，如果风机控制器接收到第一类型的维护信息，风机控制器可以不控制风机执行停机动作，即维护人员可以不必在停机状态下进行维护。但如果风机控制器接收到第二类型的维护信息，那么必须控制风机执行停机动作，使得风机从运行模式进入停机模式，风机桨叶开始收桨，转速逐渐转至0转。
在本发明的另一优选实施例中，所述验证端对所述第二类型的维护信息验证后还会发送一维护指令至风机控制器，所述风机控制器控制风机进入维护模式，在维护模式下，风机控制系统会执行一些维护指令，以保护风机避免自动运行危及风机内维护人员的安全；并且在维护模式下远程SCADA系统无法远程运行启动风机。维护完成后若需启动或者复位风机，所述验证端需要再次对所述维护信息进行读取和验证，后发送一运行启动指令至风机控制器，所述的风机控制器控制风机运行启动。
进一步地，所述验证端对所述授权端内的所述维护信息进行二次读取和验证后发送一维护完成信息至风机控制器，使得所述风机控制器响应于所述维护人员的开机操作而控制风机运行启动，另外，所述风机控制器接收到所述维护完成信息后对机组的状态进行判断，如果所述机组正常，则所述风机控制器响应于所述维护人员的开机操作而控制风机运行启动。
以上结合图1描述了本发明实施例的基于身份认证的风力发电场信息安全系统。参见图2，进一步地，本发明还公开了一种利用该系统的维护方法，包括如下步骤：
S10，风场维护控制系统向授权端分配不同类型的维护信息；
S20，验证端读取存储于授权端的维护信息，并对所述的维护信息进行验证；
在具体实施例中，上述的步骤S20具体为：
维修人员携带授权端至设置于塔底部的验证端，验证端读取存储于授权端的维护信息，并对所述的维护信息进行验证，若验证通过，则维护人员通过验证，可以打开门锁进入风机，在风机内实时维修检修等相关操作，包括对风机主控制器上的人机交互界面进行操作；如果没未通过验证，维护人员无法进入风机内部，更无法对风机控制器进行任何操作，此时风场维护控制系统收到验证端发出的报警信息。
S30，风机控制器接收验证端读取的维护信息，并根据不同类型的维护信息执行相应的操作，且维修人员根据对应的维护信息对风电机组进行维护。
在具体实施例中，上述的步骤S30包括：所述的风机控制器接收所述第一类型的维护信息并识别与所述第一类型的维护信息对应的维护操作范围为第一区域，所述风机控制器控制风机执行相应的动作，并且控制所述风机仅响应所述第一区域内所述维护人员对所述风机进行的手动操作。
在另外的实施例中，上述的维护信息为第二类型的维护信息，则步骤S30具体包括：所述的风机控制器接收所述第二类型的维护信息并识别所述第二类型的维护信息对应的维护操作范围为第二区域，所述第二区域为除第一区域以外的区域，所述风机控制器控制风机执行相应的动作，并且控制所述风机仅响应所述第二区域内所述维护人员对所述风机进行的手动操作。对于第一区域和第二区域的范围，以及风机控制器控制风机执行的对应操作，上文已经说明，这里不再赘述。
另外，验证端对维护信息验证后，会根据维护信息的类型自动地选择性地向风机控制器发出停机指令。如，考虑到在第二区域内的维护操作危险性要大于在第一区域内的维护操作，对于第一类型的维护信息，验证端可以不发出停机指令，即维护人员可以不必在停机状态下进行维护。而对于第二类型的维护信息，验证端必须向风机控制器发出停机指令，风机控制器控制风机从运行模式进入停机模式，风机桨叶开始收桨，转速逐渐转至0转，从而确保维护人员在第二区域内维护操作的安全性。
在本发明的另一实施例中，验证端对维护信息验证后，并不会发出停机指令，而仅将维护信息发送至风机控制器。风机控制器根据维护信息的类型自行判断而选择性地控制风机执行停机动作。例如，考虑到在第二区域内的维护操作危险性要大于在第一区域内的维护操作，如果风机控制器接收到第一类型的维护信息，风机控制器可以不控制风机执行停机动作，即维护人员可以不必在停机状态下进行维护。但如果风机控制器接收到第二类型的维护信息，那么必须控制风机执行停机动作，使得风机从运行模式进入停机模式，风机桨叶开始收桨，转速逐渐转至0转。
在具体实施例中，上述的方法进一步包括：记录通过验证端验证后的维护人员的维护操作记录。
在具体实施例中，所述维修人员根据对应的维护信息对风电机组进行维护后还包括：
S40，对所述授权端内的维护信息进行第二次读取和验证。
所述验证端对所述授权端内的维护信息进行二次读取和验证为后，发送一维护完成信息至所述风机控制器，使得所述风机控制器响应于所述维护人员的开机操作而控制风机运行启动。
所述验证端对所述第二类型的维护信息验证后还会发送一维护指令至风机控制器，所述风机控制器控制风机进入维护模式，在维护模式下，风机控制系统会执行一些维护指令，以保护风机避免自动运行危及风机内维护人员的安全；并且在维护模式下远程SCADA系统无法远程运行启动风机。维护完成后若需启动或者复位风机，所述验证端需要再次对所述维护信息进行读取和验证，后发送一运行启动指令至风机控制器，所述的风机控制器控制风机运行启动。
进一步地，所述验证端对所述授权端内的所述维护信息进行二次读取和验证后发送一维护完成信息至风机控制器，使得所述风机控制器响应于所述维护人员的开机操作而控制风机运行启动，另外，所述风机控制器接收到所述维护完成信息后对机组的状态进行判断，如果所述机组正常，则所述风机控制器响应于所述维护人员的开机操作而控制风机运行启动。
综上所述，本发明一种基于身份认证的风力发电场信息安全系统及维护方法，通过在风力发电机组的塔底安装一验证端，验证端会把扫描到的信息通过数字量和通讯信号传输给主控控制器，控制器根据接收到的信号判断维护人员是否有权限操作机组。本发明不仅能防止未授权人员登录系统操作风机，还能记录维护员登录系统的信息及操作，方便做好风电机组维护工作。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”、“第二”、“第三”等关系术语(如果存在)仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”、“包含”、“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (17)
1.一种基于身份认证的风力发电场信息安全系统，其特征在于，包括：
风场维护控制系统和授权端；所述的风场维护控制系统向授权端分配不同类型的维护信息；
验证端，用于读取存储于授权端的维护信息，并对所述的维护信息进行验证；
风机控制器，其连接于验证端，用于在验证端对所述维护信息验证后接收验证端读取的维护信息，并根据不同类型的维护信息执行相应的操作。
2.如权利要求1所述的基于身份认证的风力发电场信息安全系统，其特征在于，所述的风机控制器设有一事件记录模块，用于记录通过验证端验证后的维护人员的维护操作记录。
3.如权利要求1所述的基于身份认证的风力发电场信息安全系统，其特征在于，所述的风场维护控制系统向授权端分配第一类型的维护信息，所述验证端对所述第一类型的维护信息验证后发送所述第一类型的维护信息至风机控制器，所述的风机控制器识别与所述第一类型的维护信息对应的维护操作范围为第一区域，所述风机控制器控制风机执行相应的动作，并且控制所述风机仅响应所述第一区域内所述维护人员对所述风机进行的手动操作。
4.如权利要求1所述的基于身份认证的风力发电场信息安全系统，其特征在于，所述的风场维护控制系统向授权端分配第二类型的维护信息，所述验证端对所述第二类型的维护信息验证后发送所述第二类型的维护信息至风机控制器，所述的风机控制器识别与所述第二类型的维护信息对应的维护操作范围为第二区域，所述第二区域为除第一区域以外的区域，所述风机控制器控制风机执行相应的动作，并且控制所述风机仅响应第二区域内所述维护人员对所述风机进行的手动操作。
5.如权利要求2所述的基于身份认证的风力发电场信息安全系统，其特征在于，所述验证端对所述维护信息验证后根据所述维护信息的类型选择性地发送一停机指令至风机控制器，使所述风机控制器控制风机执行停机动作。
6.如权利要求3或4所述的基于身份认证的风力发电场信息安全系统，其特征在于，所述风机控制器接收所述维护信息后，根据所述维护信息的类型选择性地控制风机执行停机动作。
7.如权利要求4所述的基于身份认证的风力发电场信息安全系统，其特征在于，所述验证端对所述第二类型维护信息验证后发送一维护指令至风机控制器，所述风机控制器控制风机进入维护模式。
8.如权利要求4所述的基于身份认证的风力发电场信息安全系统，其特征在于，所述验证端对所述授权端内的所述维护信息进行二次读取和验证后发送一维护完成信息至风机控制器，使得所述风机控制器响应于所述维护人员的开机操作而控制风机运行启动。
9.如权利要求8所述的基于身份认证的风力发电场信息安全系统，其特征在于，所述风机控制器接收到所述维护完成信息后对机组的状态进行判断，如果所述机组正常，则所述风机控制器响应于所述维护人员的开机操作而控制风机运行启动。
10.一种利用如权利要求1-9任一项所述的基于身份认证的风力发电场信息安全系统的维护方法，其特征在于，所述方法包括：
风场维护控制系统向授权端分配不同类型的维护信息；
验证端读取存储于授权端的维护信息，并对所述的维护信息进行验证；
风机控制器在验证端对所述维护信息验证后接收验证端读取的维护信息，并根据不同类型的维护信息执行相应的操作。
11.如权利要求10所述的维护方法，其特征在于，进一步包括：
记录通过验证端验证后的维护人员的维护操作记录。
12.如权利要求10所述的维护方法，其特征在于，所述对所述的维护信息进行验证后还包括：
若维护信息验证无法通过，风场维护控制系统收到验证端发出的报警信息。
13.如权利要求10所述的维护方法，其特征在于，所述维护信息为第一类型的维护信息，所述风机控制器在验证端对所述维护信息验证后接收验证端读取的维护信息，并根据不同类型的维护信息执行相应的操作的步骤包括：所述的风机控制器接收所述第一类型的维护信息并识别与所述第一类型的维护信息对应的维护操作范围为第一区域，所述风机控制器控制风机执行相应的动作，并且控制所述风机仅响应所述第一区域内所述维护人员对所述风机进行的手动操作。
14.如权利要求10所述的维护方法，其特征在于，所述维护信息为第二类型的维护信息，所述风机控制器在验证端对所述维护信息验证后接收验证端读取的维护信息，并根据不同类型的维护信息执行相应的操作的步骤包括：所述的风机控制器接收所述第二类型的维护信息并识别所述第二类型的维护信息对应的维护操作范围为第二区域，所述第二区域为除第一区域以外的区域，所述风机控制器控制风机执行相应的动作，并且控制所述风机仅响应所述第二区域内所述维护人员对所述风机进行的手动操作。
15.如权利要求10所述的维护方法，其特征在于，进一步包括
所述验证端对所述授权端内的维护信息进行第二次读取和验证。
16.如权利要求15所述的维护方法，其特征在于，所述验证端对所述授权端内的维护信息进行二次读取和验证为后，发送一维护完成信息至所述风机控制器，使得所述风机控制器响应于所述维护人员的开机操作而控制风机运行启动。
17.如权利要求16所述的维护方法，其特征在于，所述风机控制器接收到所述维护完成信息后对机组的状态进行判断，如果所述机组正常，则所述风机控制器响应于所述维护人员的开机操作而控制风机运行启动。
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