CN113757051B - 风力发电机组塔架净空监测方法、装置及其系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种风力发电机组塔架净空监测方法、装置及其系统，属于风力发电技术领域。该方法包括：获取激光测距设备生成的测量数据，激光测距设备设置在风力发电机组的机舱外壳，用于发出N条激光线束，并生成与N条激光线束对应的测量数据，测量数据包括测距数据；基于测距数据和风力发电机组叶片的叶片长度，确定无遮挡激光线束，无遮挡激光线束包括未被叶片及塔筒遮挡的激光线束；根据无遮挡激光线束的信息和参考净空值，确定当前净空值是否小于参考净空值；在当前净空值小于参考净空值的情况下，发出净空预警信号。根据本申请实施例能够提高风力发电机组的安全性。
Description
技术领域
本申请属于风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组塔架净空监测方法、装置及其系统。
背景技术
风力发电机组的塔架净空是指叶轮在旋转过程中叶片的叶尖到塔筒表面的距离。对于风力发电机组而言，叶片在旋转过程中有可能会打到塔筒，即发生叶片扫塔。一旦发生叶片扫塔的情况，则需要更换叶片。为了能够及时对叶片扫塔的情况进行预警，需要对风力发电机组的塔架净空进行监测。因此，亟需一种能够对风力发电机组的塔架净空进行监测的方法，以提高风力发电机组的安全性。
发明内容
本申请实施例提供一种风力发电机组塔架净空监测方法、装置及其系统，能够提高风力发电机组的安全性。
第一方面，本申请实施例提供一种风力发电机组塔架净空监测方法，包括：获取激光测距设备生成的测量数据，激光测距设备设置在风力发电机组的机舱外壳，用于发出N条激光线束，并生成与N条激光线束对应的测量数据，在激光测距设备的一个扫描周期内，N条激光线束中的至少部分被风力发电机组的叶片和/或塔筒所遮挡，测量数据包括测距数据，测距数据用于表征激光测距设备与遮挡激光线束的物体之间的距离，N为大于或等于16的整数；基于测距数据和风力发电机组叶片的叶片长度，确定无遮挡激光线束，无遮挡激光线束包括未被叶片及塔筒遮挡的激光线束；根据无遮挡激光线束的信息和参考净空值，确定当前净空值是否小于参考净空值，当前净空值与无遮挡激光线束的信息具有转换关系；在当前净空值小于参考净空值的情况下，发出净空预警信号。
在一些可能的实施例中，无遮挡激光线束的信息包括无遮挡激光线束的数目，根据无遮挡激光线束的信息和参考净空值，确定当前净空值是否小于参考净空值，包括：获取一个扫描周期内在参考净空值条件下未被叶片及塔筒遮挡的激光线束的数目，作为参考无遮挡激光线束数目；在无遮挡激光线束的数目小于参考无遮挡激光线束数目的情况下，确定当前净空值小于参考净空值。
在一些可能的实施例中，参考无遮挡激光线束数目为安全净空角度与激光雷达发出的激光线束的角分辨率的比值，安全净空角度是指参考净空值条件下塔筒标记位置、激光测距设备和叶片的尖端到达的最低点形成的夹角，塔筒标记位置距离塔筒面向机舱的端面的长度为一个叶片长度。
在一些可能的实施例中，无遮挡激光线束的信息包括无遮挡激光线束中两条无遮挡激光线束形成的最大夹角，根据无遮挡激光线束的信息和参考净空值，确定当前净空值是否小于参考净空值，包括：根据最大夹角和叶片长度，计算得到目标净空值；在参考净空值与目标净空值的差值大于预设偏差阈值的情况下，确定当前净空值小于参考净空值，目标净空值小于当前净空值。
在一些可能的实施例中，根据测距数据和风力发电机组的叶片的叶片长度，确定无遮挡激光线束，包括：在一个扫描周期内，统计N条激光线束各自的遮挡次数，遮挡次数为测距数据表征的距离小于叶片长度的次数；将遮挡次数小于预设次数阈值的激光线束确定为无遮挡激光线束。
在一些可能的实施例中，N条激光线束围绕穿过激光测距设备的扫描旋转轴旋转扫描，基于测距数据和风力发电机组的叶片的叶片长度，确定无遮挡激光线束，包括：选取N条激光线束围绕扫描旋转轴在预定旋转角度范围内的测距数据，预定旋转角度范围的对称轴与塔筒的中心线平行，预定旋转角度范围大于或等于120°；基于选取的测距数据和风力发电机组的叶片的叶片长度，确定无遮挡激光线束。
在一些可能的实施例中，N的取值包括16、32或64。
在一些可能的实施例中，该方法还包括：在获取的N条激光线束对应的测距数据表征的距离均小于异常距离阈值的情况下，发出异常提示信息，异常距离阈值小于叶片长度，异常提示信息用于提示激光测距设备发生异常。
在一些可能的实施例中，测量数据还包括N条激光线束围绕扫描旋转轴旋转的扫描角度，该方法还包括：获取多个扫描周期的测距数据和扫描角度；根据每个扫描周期的测距数据和扫描角度，生成每个扫描周期的叶片的形状图像和/或塔筒的形状图像；基于多个扫描周期的叶片的形状图像和/或塔筒的形状图像，生成叶片形变动态图像和/或塔筒形变动态图像。
第二方面，本申请实施例提供一种风力发电机组塔架净空监测装置，包括：数据获取单元，用于获取激光测距设备生成的测量数据，激光测距设备设置在风力发电机组的机舱外壳，用于发出N条激光线束，并生成与N条激光线束对应的测量数据，在激光测距设备的一个扫描周期内，N条激光线束中的至少部分被风力发电机组的叶片和/或塔筒所遮挡，测量数据包括测距数据，测距数据用于表征激光测距设备与遮挡激光线束的物体之间的距离，N为大于或等于16的整数；第一处理单元，用于基于测距数据和风力发电机组叶片的叶片长度，确定无遮挡激光线束，无遮挡激光线束包括未被叶片及塔筒遮挡的激光线束；第二处理单元，用于根据无遮挡激光线束的信息和参考净空值，确定当前净空值是否小于参考净空值，当前净空值与无遮挡激光线束的信息具有转换关系；以及预警单元，用于在当前净空值小于参考净空值的情况下，发出净空预警信号。
第三方面，本申请实施例提供一种风力发电机组塔架净空监测系统，包括：激光测距设备，设置于风力发电机组的机舱外壳，激光测距设备发出N条激光线束，并生成与N条激光线束对应的测量数据，测量数据包括测距数据，测距数据用于表征激光测距设备与遮挡激光线束的物体之间的距离，在一个扫描周期内，N条激光线束中的至少部分被风力发电机组的叶片和/或塔筒所遮挡，N为大于等于16的整数；监测模块，用于基于测距数据和风力发电机组叶片的叶片长度，确定无遮挡激光线束，根据无遮挡激光线束的信息和参考净空值，确定当前净空值是否小于参考净空值，在当前净空值小于参考净空值的情况下，发出净空预警信号，无遮挡激光线束包括未被叶片及塔筒遮挡的激光线束，当前净空值与无遮挡激光线束的信息具有转换关系。
在一些可能的实施例中，无遮挡激光线束的信息包括无遮挡激光线束的数目，监测模块用于：获取一个扫描周期内在参考净空值条件下测得的未被叶片及塔筒遮挡的激光线束的数目，作为参考无遮挡激光线束数目；在无遮挡激光线束的数目小于参考无遮挡激光线束数目的情况下，确定当前净空值小于参考净空值。
在一些可能的实施例中，无遮挡激光线束的信息包括无遮挡激光线束中两条目标无遮挡激光线束形成的最大夹角，监测模块用于：根据最大夹角和叶片长度，计算得到目标净空值；在参考净空值与目标净空值的差值大于预设偏差阈值的情况下，确定当前净空值小于参考净空值，目标净空值小于当前净空值。
在一些可能的实施例中，监测模块用于：在一个扫描周期内，统计N条激光线束各自的遮挡次数，遮挡次数为测距数据表征的距离小于叶片长度的次数；将遮挡次数小于预设次数阈值的激光线束确定为无遮挡激光线束。
在一些可能的实施例中，激光测距设备设置在机舱外壳的底部或机舱外壳的顶部。
在一些可能的实施例中，N条激光线束围绕穿过激光测距设备的扫描旋转轴旋转扫描，扫描旋转轴与风力发电机组的叶轮的轴线平行；N条激光线束形成的平面与叶轮的旋转平面垂直。
在一些可能的实施例中，N的取值包括16、32或64。
在一些可能的实施例中，该系统还包括：风机控制器，用于接收监测模块发送的净空预警信号，并根据净空预警信号，控制风力发电机组变桨。
第四方面，本申请实施例提供一种风力发电机组，包括第三方面的风力发电机组塔架净空监测系统。
第五方面，本申请实施例提供一种风力发电机组塔架净空监测设备，包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；处理器执行计算机程序指令时实现第一方面的风力发电机组塔架净空监测方法。
第六方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现第一方面的风力发电机组塔架净空监测方法。
本申请实施例提供一种风力发电机组塔架净空监测方法、装置及其系统，可将激光测距设备设置在风力发电机组的机舱外壳，基于激光测距设备生成的与发出的激光线束对应的测量数据和叶片长度，确定未被叶片及塔筒遮挡的激光线束。未被叶片及塔筒遮挡的激光线束与当前净空值具有一定的关系，未被叶片及塔筒遮挡的激光线束的信息与当前净空值具有转换关系，可相互转换。通过无遮挡激光线束和参考净空值，能够确定当前净空值与参考净空值之间的大小关系。当前净空值小于参考净空值表示风力发电机组当前的塔架净空异常，通过净空预警信号发出预警，以避免发生叶片扫塔，实现风力发电机组塔架净空监测，提高风力发电机组的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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为本申请实施例提供的风力发电机组的一示例的侧面示意图；
图2为本申请实施例提供的设置有激光测距设备的风力发电机组在一个角度下的一示例的示意图；
图3为本申请实施例提供的设置有激光测距设备的风力发电机组在另一角度下的一示例的示意图；
图4为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测方法的一实施例的流程图；
图5为本申请实施例提供的预定旋转角度范围的一示例的示意图；
图6为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测方法的另一实施例的流程图；
图7为本申请实施例提供的安全净空角度的一示例的示意图；
图8为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测方法的又一实施例的流程图；
图9为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测方法的再一实施例的流程图；
图10为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测装置的一实施例的结构示意图；
图11为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测装置的另一实施例的结构示意图；
图12为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测装置的又一实施例的结构示意图；
图13为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测系统的一实施例的结构示意图；
图14为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测系统的另一实施例的结构示意图；
图15为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测设备的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。
随着新能源技术的迅速发展，新能源的应用范围越来越广。其中，风力发电技术成为了重点关注的新能源技术之一。风力发电技术为将风能转化为电能的技术，具体可利用风力发电机组将风能转化为电能。
图1为本申请实施例提供的风力发电机组的一示例的侧面示意图。如图1所示，风力发电机组包括叶片11、机舱12和塔筒13。风力发电机组的塔架净空是指叶轮在旋转过程中叶片11的叶尖到塔筒13表面的距离。图1中的D1即为该风力发电机组的塔架净空。叶片11在旋转过程中，可能会由于塔架净空距离过小而达到塔筒13，即发生叶片扫塔。一旦发生叶片扫塔的情况，则需要更换叶片11。为了能够及时对叶片扫塔的情况进行预警，需要对风力发电机组的塔架净空进行监测。
本申请提供一种风力发电机组塔架净空监测方法、装置、系统及风力发电机组，可在风力发电机组上设置激光测距设备，利用激光测距设备发出的激光线束对应的测量数据，以及叶片的叶片长度，来确定塔架净空是否过小，是否需要进行预警，从而实现对塔架净空的监测，提高风力发电机组的安全性。
图2为本申请实施例提供的设置有激光测距设备的风力发电机组在一个角度下的一示例的示意图。图3为本申请实施例提供的设置有激光测距设备的风力发电机组在另一角度下的一示例的示意图。如图2和图3所示，激光测距设备14可设置于风力发电机组的机舱12外壳。图2和图3中的激光测距设备14具体设置在机舱12外壳的底部。在另一些示例中，激光测距设备14也可设置在机舱12外壳的顶部，在此并不限定。为了便于理解，下面主要以激光测距设备14位于机舱12外壳的底部为例进行说明。
激光测距设备14可发出N条激光线束15(图3中未示出激光线束)，并生成与N条激光线束15对应的测量数据。N为大于等于16的整数。在一些示例中，N的取值可包括但不限于16、32或64，可根据具体应用场景和应用需求选择能够发出其他数目的激光线束15的激光测距设备14。激光测距设备14具有扫描周期，在一个扫描周期内，该激光测距设备14发出的N条激光线束15可旋转扫描。例如，N条激光线束15可按照图3所示的箭头方向旋转扫描。在N条激光线束15旋转扫描的过程中，激光线束15会扫到叶片11和/或塔筒13，在激光线束15扫到叶片11和/或塔筒13的情况下，该激光线束15会被叶片11和/或塔筒13遮挡。也就是说，在激光测距设备14的一个扫描周期内，N条激光线束15中的至少部分被风力发电机组的叶片11和/或塔筒13所遮挡。需要说明的是，若激光测距设备设置在机舱12外壳的顶部，则在激光测距设备14的一个扫描周期内，N条激光线束15中的至少部分被叶片11所遮挡。
本申请实施例提供一种风力发电机组塔架净空监测方法。图4为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测方法的一实施例的流程图。如图4所示，该风力发电机组塔架净空监测方法可包括步骤S201至步骤S204。
在步骤S201中，获取激光测距设备生成的测量数据。
激光测距设备可生成与N条激光线束对应的测量数据。测量数据包括测距数据，测距数据用于表征激光测距设备与遮挡激光线束的物体之间的距离。具体地，一条激光线束对应的测距数据可表征激光测距设备与该条激光线束打到遮挡该条激光线束的物体上的位置之间的距离。
测量数据还可包括其他数据，如激光线束之间的角度、N条激光线束旋转扫描的扫描角度等，在此并不限定。
激光测距设备的其他具体内容可参见上述实施例中的相关说明，在此不再赘述。
在一些示例中，可将表征的距离超出标准距离范围的测距数据剔除，以去除无效数据，提高塔架净空监测的准确性。标准距离范围为激光测距设备生成的测距数据表征的距离的正常的波动范围。例如，标准距离范围可为[0.5米，150米]，在测距数据表征的距离小于0.5米或大于150米的情况下，将该测距数据剔除。
在步骤S202中，基于测距数据和风力发电机组叶片的叶片长度，确定无遮挡激光线束。
无遮挡激光线束包括未被叶片及塔筒遮挡的激光线束。在一个扫描周期中，部分激光线束会打到叶片和/或塔筒，使得这部分激光线束被叶片和/或塔筒遮挡，被叶片和/或塔筒遮挡的激光线束对应的测距数据表征的距离小于未被叶片及塔筒遮挡的激光线束对应的测距数据表征的距离。在一条激光线束打到叶片的叶尖能够达到的最低点的情况下，该条激光线束对应的测距数据表征的距离与叶片的叶片长度比较接近，因此可通过测距数据和叶片长度，来确定未被叶片及塔筒遮挡的激光线束。需要说明的是，这里的未被塔筒遮挡的激光线束可包括打在距离塔筒顶部的端面一个叶片长度以外的位置的激光线束。
在一些示例中，N条激光线束围绕穿过激光测距设备的扫描旋转轴旋转扫描。该扫描旋转轴可与风力发电机组的叶轮的轴线平行。例如，如图1所示，N条激光线束围绕穿过激光测距设备14的扫描旋转轴16旋转扫描。为了提高风力发电机组塔架净空监测效率，可在获取的测距数据中选取部分来确定无遮挡激光线束。
具体地，可选取N条激光线束围绕扫描旋转轴在预定旋转角度范围内的测距数据，基于选取的测距数据和风力发电机组的叶片的叶片长度，确定无遮挡激光线束。预定旋转角度范围的对称轴与塔筒的中心线平行。预定旋转角度范围可大于或等于120°，例如，预定旋转角度范围可为120°、150°或180°等，在此并不限定。也就是说，在预定旋转角度范围内需要能够扫描到至少两个叶片，即N条激光线束在预定旋转角度范围内旋转扫描的过程中，N条激光线束中的部分可被至少两个叶片所遮挡，从而能够得到更为准确的测量数据。
例如，图5为本申请实施例提供的预定旋转角度范围的一示例的示意图。如图5所示，预定旋转角度范围为α，预定旋转角度范围α的对称轴17与塔筒13的中心线平行。可基于激光测距设备14发出的N条激光线束15在预定旋转角度范围α扫描得到的测距数据与叶片长度，确定无遮挡激光线束。
通过选取预定旋转角度范围内的测距数据，能够减少风力发电机组塔架净空监测过程中的计算量，提高风力发电机组塔架净空监测的效率。
在步骤S203中，根据无遮挡激光线束的信息和参考净空值，确定当前净空值是否小于参考净空值。
当前净空值为风力发电机组当前的塔架净空的值。当前净空值与无遮挡激光线束的信息具有转换关系。无遮挡激光线束的信息可包括无遮挡激光线束的分布信息。在一些示例中，无遮挡激光线束的信息可包括无遮挡激光线束的数目、无遮挡激光线束之间的夹角等，在此并不限定。当前净空值越大，无遮挡激光线束越多；当前净空值越小，无遮挡激光线束越少。根据无遮挡激光线束的信息，可转换得到当前净空值；同理，根据当前净空值，可转换得到无遮挡激光线束的信息。当前净空值与无遮挡激光线束的转换关系可通过几何计算或测量统计得到，在此并不限定。
参考净空值为风力发电机组正常的塔架净空的值。通过对比当前净空值和参考净空值，可确定风力发电机组当前的塔架净空是否正常。在确定当前净空值小于参考净空值的情况下，可确定风力发电机组当前的塔架净空异常，很有可能发生叶片扫塔。在确定当前净空值大于等于参考净空值的情况下，可确定风力发电机组当前的塔架净空正常。
在步骤S204中，在当前净空值小于参考净空值的情况下，发出净空预警信号。
净空预警信号可用于对塔架净空异常预警，提示操作人员或相关工作人员风力发电机组的塔架净空异常，以使得操作人员或相关工作人员能够及时采取相应措施，保证风力发电机组的安全性。
在当前净空值大于或等于参考净空值的情况下，不需发出净空预警信号。
在本申请实施例中，可将激光测距设备设置在风力发电机组的机舱外壳，基于激光测距设备生成的与发出的激光线束对应的测量数据和叶片长度，确定未被叶片及塔筒遮挡的激光线束。未被叶片及塔筒遮挡的激光线束与当前净空值具有一定的关系，未被叶片及塔筒遮挡的激光线束的信息与当前净空值具有转换关系，可相互转换。通过无遮挡激光线束和参考净空值，能够确定当前净空值与参考净空值之间的大小关系。当前净空值小于参考净空值表示风力发电机组当前的塔架净空异常，通过净空预警信号发出预警，以避免发生叶片扫塔，实现风力发电机组塔架净空监测，提高风力发电机组的安全性。而且，监测方法简单可行，对计算性能的要求较低，能够减少占用的计算资源，提高监测性能。
在一些实施例中，无遮挡激光线束的信息包括无遮挡激光线束的数目，可通过无遮挡激光线束的数目来确定当前净空值是否小于参考净空值。图6为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测方法的另一实施例的流程图。图6与图4的不同之处在于，图4中的步骤S203可具体细化为图6中的步骤S2031和步骤S2032。
在步骤S2031中，获取一个扫描周期内在参考净空值条件下未被叶片及塔筒遮挡的激光线束的数目，作为参考无遮挡激光线束数目。
净空值一定，一个扫描周期内未被叶片及塔筒遮挡的激光线束的数目即为该净空值所对应的无遮挡激光线束数目。参考净空值所对应的无遮挡激光线束数目即为参考无遮挡激光线束数目。
在一些示例中，可直接计算得到参考无遮挡激光线束数目。参考无遮挡激光线束数目为安全净空角度与激光雷达发出的激光线束的角分辨率的比值。安全净空角度是指参考净空值条件下塔筒标记位置、激光测距设备和叶片的尖端到达的最低点形成的夹角。塔筒标记位置距离塔筒面向机舱的端面的长度为一个叶片长度。激光线束的角分辨率为激光测距设备的角分辨率。
在另一些示例中，可通过实验统计得到参考无遮挡激光线束数目，在此并不限定得到参考无遮挡激光线束数目的方式。
例如，图7为本申请实施例提供的安全净空角度的一示例的示意图。如图7所示，塔筒标记位置A距离塔筒13面向机舱12的端面的长度为一个叶片长度L1，叶片11的尖端到达的最低点B与塔筒13表面的距离为参考净空值。塔筒标记位置A、激光测距设备14与叶片11的尖端到达的最低点B形成的夹角即为安全净空角度β。
在步骤S2032中，在无遮挡激光线束的数目小于参考无遮挡激光线束数目的情况下，确定当前净空值小于参考净空值。
参考无遮挡激光线束数目为与参考净空值对应的无遮挡激光线束的数目。当前净空值对应的无遮挡激光线束的数目小于参考无遮挡激光线束数目，表示当前净空值小于参考净空值。
在无遮挡激光线束的数目大于或等于参考无遮挡激光线束数目的情况下，确定当前净空值大于或等于参考净空值。
在一些实施例中，无遮挡激光线束的信息包括无遮挡激光线束中两条无遮挡激光线束形成的最大夹角，可通过该最大夹角来确定当前净空值是否小于参考净空值。图8为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测方法的又一实施例的流程图。图8与图4的不同之处在于，图4中的步骤S203可具体细化为图8中的步骤S2033和步骤S2034。
在步骤S2033中，根据最大夹角和叶片长度，计算得到目标净空值。
最大夹角可为无遮挡激光线束中位于最外侧的两条无遮挡激光线束之间的夹角。例如，如图2所示，无遮挡激光线束包括5条激光线束，则5条激光线束中位于最外侧的2条激光线束之间的夹角γ即为无遮挡激光线束中两条无遮挡激光线束形成的最大夹角。
目标净空值是估算得到的净空值，小于当前净空值，但与当前净空值非常接近。可通过参考净空值和目标净空值的对比，来确定当前净空值是否小于参考净空值。在一些示例中，可根据以下算式(1)计算得到目标净空值：
D2＝L1×sinγ (1)
其中，D2为目标净空值，L1为叶片长度，γ为无遮挡激光线束中两条无遮挡激光线束形成的最大夹角。
在步骤S2034中，在参考净空值与目标净空值的差值大于预设偏差阈值的情况下，确定当前净空值小于参考净空值。
预设偏差阈值可为当前净空值与目标净空值的偏差阈值。参考净空值与目标净空值的差值大于预设偏差阈值，表示当前净空值小于参考净空值。参考净空值与目标净空值的差值小于或等于预设偏差阈值，表示当前净空值大于等于参考净空值。
本申请实施例中的风力发电机组塔架净空监测方法可应用于风力发电机组运行或停止运行的过程中，在此并不限定。为了避免叶片转动对无遮挡激光线束的判定的影响，可通过一个扫描周期中激光线束的遮挡次数来确定无遮挡激光线束。图9为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测方法的再一实施例的流程图。图9与图4的不同之处在于，图4中的步骤S202可具体细化为图9中的步骤S2021和步骤S2022。
在步骤S2021中，在一个扫描周期内，统计N条激光线束各自的遮挡次数。
遮挡次数为测距数据表征的距离小于叶片长度的次数。一条激光线束在某一时刻对应的测距数据表征的距离小于叶片长度，表示该条激光线束在这一时刻被叶片或塔筒遮挡。
在步骤S2022中，将遮挡次数小于预设次数阈值的激光线束确定为无遮挡激光线束。
由于N条激光线束会旋转扫描，因此一个扫描周期内激光线束不会始终被遮挡，可通过遮挡次数来确定无遮挡激光线束。预设次数阈值为用于判定激光线束是否为无遮挡激光线束的遮挡次数阈值，可根据应用场景、应用需求、经验等设定，在此并不限定。例如，预设次数阈值可为5。一条激光线束的遮挡次数小于预设次数阈值，认为该条激光线束为无遮挡激光线束。一条激光线束的遮挡次数大于或等于预设次数阈值，认为该条激光线束不是无遮挡激光线束。
一个扫描周期中各激光线束各自的遮挡次数可作为各激光线束各自被叶片和/或塔筒遮挡的置信度。即可将各激光线束被叶片和/或塔筒遮挡的置信度小于预设次数阈值的激光线束确定为无遮挡激光线束。
通过遮挡次数和预设次数阈值，可更为准确地确定无遮挡激光线束，从而提高风力发电机组塔架净空监测的准确度，也能够更准确地提高净空异常的预警的准确度。
下面以几个具体示例对本申请实施例中的风力发电机组塔架净空监测方法进行说明。
例如，激光测距设备发出16条激光线束。激光测距设备的扫描频率为10赫兹，扫描周期为100毫秒。可以获取100毫秒内在预定旋转角度范围为150°内的16条激光线束的测距数据，得到100毫秒内在预定旋转角度范围为150°内的16条激光线束的测距数据表征的距离。参考净空值为8米，安全净空角度为8°，激光测距设备的角分辨率为2°，则参考无遮挡激光线束数目为4。预设次数阈值为5。若100毫秒内在预定旋转角度范围为150°内有少于4条激光线束的遮挡次数小于5，可发出净空预警信号。
又例如，激光测距设备发出16条激光线束。激光测距设备的扫描频率为10赫兹，扫描周期为100毫秒。可以获取100毫秒内在预定旋转角度范围为150°内的16条激光线束的测距数据，得到100毫秒内在预定旋转角度范围为150°内的16条激光线束的测距数据表征的距离。参考净空值为8米。若无遮挡激光线束中两条无遮挡激光线束形成的最大夹角为8°，可计算得到目标净空值为50×sin8°＝6.97米，预设偏差阈值为0.5米，参考净空值8米与目标净空值6.97米的差值为1.03米，该差值大于预设偏差阈值0.5米，可发出净空预警信号。
再例如，激光测距设备发出32条激光线束。激光测距设备的扫描频率为10赫兹，扫描周期为100毫秒。可以获取100毫秒内在预定旋转角度范围为120°内的32条激光线束的测距数据，得到100毫秒内在预定旋转角度范围为120°内的32条激光线束的测距数据表征的距离。参考净空值为8米，安全净空角度为8°，激光测距设备的角分辨率为1°，则参考无遮挡激光线束数目为8。预设次数阈值为5。若100毫秒内在预定旋转角度范围为150°内有少于8条激光线束的遮挡次数小于5，可发出净空预警信号。
又例如，激光测距设备发出64条激光线束。激光测距设备的扫描频率为10赫兹，扫描周期为100毫秒。可以获取100毫秒内在预定旋转角度范围为180°内的64条激光线束的测距数据，得到100毫秒内在预定旋转角度范围为180°内的64条激光线束的测距数据表征的距离。参考净空值为8米，安全净空角度为9°，激光测距设备的角分辨率为0.5°，则参考无遮挡激光线束数目为18。预设次数阈值为5。若100毫秒内在预定旋转角度范围为150°内有少于18条激光线束的遮挡次数小于5，可发出净空预警信号。
还例如，激光测距设备发出64条激光线束。激光测距设备的扫描频率为10赫兹，扫描周期为100毫秒。可以获取100毫秒内在预定旋转角度范围为180°内的64条激光线束的测距数据，得到100毫秒内在预定旋转角度范围为180°内的64条激光线束的测距数据表征的距离。参考净空值为8米，若无遮挡激光线束中两条无遮挡激光线束形成的最大夹角为9°，可计算得到目标净空值为50×sin9°＝7.82米，预设偏差阈值为0.5米，参考净空值8米与目标净空值7.82米的差值为0.18米，该差值小于预设偏差阈值0.5米，不需发出净空预警信号。
在一些实施例中，可能会发生大雾等恶劣天气、激光测距设备损坏、激光测距设备被塑料袋等物体长时间遮挡等异常情况，可通过对N条激光线束对应的测距数据来确定是否发生上述异常情况。具体地，在获取的N条激光线束对应的测距数据表征的距离均小于异常距离阈值的情况下，可发出异常提示信息。该异常提示信息用于提示激光测距设备发生异常。异常距离阈值为用于判定激光测距设备是否发生异常情况的距离阈值，该异常距离阈值小于叶片长度，具体取值可根据应用场景、应用需求、经验等设定，在此并不限定。例如，异常距离阈值可为25米，N＝16，若激光测距设备发出的16条激光线束对应的测距数据表征的距离均小于25米，可发出异常提示信息。
通过激光线束对应的测距数据和异常距离阈值，可确定激光测距设备是否发生异常，该异常可包括激光测距设备的异常，也可包括激光测距设备周围环境的异常，从而及时进行预警，便于操作人员或相关工作人员采取相应措施，进一步提高风力发电机组的安全性。
在一些实施例中，上述实施例中的测量数据还可包括N条激光线束围绕扫描旋转轴旋转的扫描角度。通过不同扫描周期的测距数据和扫描角度，能够得到叶片的形状和/或塔筒的形状的变化情况。具体地，可获取多个扫描周期的测距数据和扫描角度，根据每个扫描周期的测距数据和扫描角度，生成每个扫描周期的叶片的形状图像和/或塔筒的形状图像，基于多个扫描周期的叶片的形状图像和/或塔筒的形状图像，生成叶片形变动态图像和/或塔筒形变动态图像。
根据一个扫描周期中获取的扫描角度和测距数据表征的距离，能够还原得到该扫描周期中叶片的形状图像和/或塔筒的形状图像。将多个扫描周期中叶片的形状图像和/或塔筒的形状图像按照时间顺序组合，即可得到叶片形变动态图像和/或塔筒形变动态图像。
通过叶片形变动态图像和/或塔筒形变动态图像能够更加直观地体现风力发电机组的叶片和/或塔筒的状态，从而便于分析得到风力发电机组的健康信息。
测量数据也可通过无线通信或有线通信的方式传输，以便于将测量数据传输至其他设备，使得叶片形变动态图像和/或塔筒形变动态图像能够离线动态显示。
而且，叶片形变动态图像和/或塔筒形变动态图像能够体现叶片在旋转过程中的形变、在N条激光线束能够形成的最大角度内因机舱发生点头导致的叶片运动和/或塔筒的弯曲等，在此并不限定，从而能够获取到机舱点头和/或塔筒弯曲的情况。
本申请还提供一种风力发电机组塔架净空监测装置。图10为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测装置的一实施例的结构示意图。如图10所示，该风力发电机组塔架净空监测装置300可包括数据获取单元301、第一处理单元302、第二处理单元303和预警单元304。
数据获取单元301可用于获取激光测距设备生成的测量数据。
激光测距设备设置在风力发电机组的机舱外壳，用于发出N条激光线束，并生成与N条激光线束对应的测量数据。在激光测距设备的一个扫描周期内，N条激光线束中的至少部分被风力发电机组的叶片和/或塔筒所遮挡。测量数据包括测距数据，测距数据用于表征激光测距设备与遮挡激光线束的物体之间的距离。N为大于或等于16的整数。
在一些示例中，N的取值可包括16、32或64。
第一处理单元302可用于基于测距数据和风力发电机组叶片的叶片长度，确定无遮挡激光线束。
无遮挡激光线束包括未被叶片及塔筒遮挡的激光线束。
第二处理单元303可用于根据无遮挡激光线束的信息和参考净空值，确定当前净空值是否小于参考净空值。
当前净空值与无遮挡激光线束的信息具有转换关系。
预警单元304可用于在当前净空值小于参考净空值的情况下，发出净空预警信号。
在本申请实施例中，可将激光测距设备设置在风力发电机组的机舱外壳，基于激光测距设备生成的与发出的激光线束对应的测量数据和叶片长度，确定未被叶片及塔筒遮挡的激光线束。未被叶片及塔筒遮挡的激光线束与当前净空值具有一定的关系，未被叶片及塔筒遮挡的激光线束的信息与当前净空值具有转换关系，可相互转换。通过无遮挡激光线束和参考净空值，能够确定当前净空值与参考净空值之间的大小关系。当前净空值小于参考净空值表示风力发电机组当前的塔架净空异常，通过净空预警信号发出预警，以避免发生叶片扫塔，实现风力发电机组塔架净空监测，提高风力发电机组的安全性。而且，监测方法简单可行，对计算性能的要求较低，能够减少占用的计算资源，提高监测性能。
在一些示例中，无遮挡激光线束的信息包括无遮挡激光线束的数目。上述第二处理单元303可用于：获取一个扫描周期内在参考净空值条件下未被叶片及塔筒遮挡的激光线束的数目，作为参考无遮挡激光线束数目；在无遮挡激光线束的数目小于参考无遮挡激光线束数目的情况下，确定当前净空值小于参考净空值。
具体地，参考无遮挡激光线束数目为安全净空角度与激光雷达发出的激光线束的角分辨率的比值。安全净空角度是指参考净空值条件下塔筒标记位置、激光测距设备和叶片的尖端到达的最低点形成的夹角。塔筒标记位置距离塔筒面向机舱的端面的长度为一个叶片长度。
在一些示例中，无遮挡激光线束的信息包括无遮挡激光线束中两条无遮挡激光线束形成的最大夹角。上述第二处理单元303可用于：根据最大夹角和叶片长度，计算得到目标净空值；在参考净空值与目标净空值的差值大于预设偏差阈值的情况下，确定当前净空值小于参考净空值，目标净空值小于当前净空值。
在一些示例中，上述第一处理单元302可用于：在一个扫描周期内，统计N条激光线束各自的遮挡次数，遮挡次数为测距数据表征的距离小于叶片长度的次数；将遮挡次数小于预设次数阈值的激光线束确定为无遮挡激光线束。
在一些示例中，N条激光线束围绕穿过激光测距设备的扫描旋转轴旋转扫描。上述第一处理单元302可用于：选取N条激光线束围绕扫描旋转轴在预定旋转角度范围内的测距数据，预定旋转角度范围的对称轴与塔筒的中心线平行，预定旋转角度范围大于或等于120°；基于选取的测距数据和风力发电机组的叶片的叶片长度，确定无遮挡激光线束。
图11为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测装置的另一实施例的结构示意图。图11与图10的不同之处在于，图11所示的风力发电机组塔架净空监测装置还可包括异常提示单元305。
异常提示单元305可用于在获取的N条激光线束对应的测距数据表征的距离均小于异常距离阈值的情况下，发出异常提示信息。
异常距离阈值小于叶片长度。异常提示信息用于提示激光测距设备发生异常。
图12为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测装置的又一实施例的结构示意图。图12与图10的不同之处在于，图12所示的风力发电机组塔架净空监测装置还可包图像生成单元306。
上述实施例中的测量数据还可包括N条激光线束围绕扫描旋转轴旋转的扫描角度。
上述数据获取单元301还可用于获取多个扫描周期的测距数据和扫描角度。
图像生成单元306可用于根据每个扫描周期的测距数据和扫描角度，生成每个扫描周期的叶片的形状图像和/或塔筒的形状图像，以及，基于多个扫描周期的叶片的形状图像和/或塔筒的形状图像，生成叶片形变动态图像和/或塔筒形变动态图像。
本申请还提供一种风力发电机组塔架净空监测系统。图13为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测系统的一实施例的结构示意图。如图13所示，该风力发电机组塔架净空监测系统可包括激光测距设备401和监测模块402。
激光测距设备401可设置于风力发电机组的机舱外壳，激光测距设备发出N条激光线束，并生成与N条激光线束对应的测量数据。
测量数据包括测距数据，测距数据用于表征激光测距设备与遮挡激光线束的物体之间的距离。在一个扫描周期内，N条激光线束中的至少部分被风力发电机组的叶片和/或塔筒所遮挡。N为大于等于16的整数。
在一些示例中，N的取值包括16、32或64。
激光测距设备401的具体内容可参见上述实施例中的相关说明，在此不再赘述。激光测距设备401具体可实现为激光雷达或其他设备，在此并不限定。
在一些示例中，激光测距设备401可设置在机舱外壳的底部或机舱外壳的顶部。
在一些示例中，激光测距设备401发出的N条激光线束可围绕穿过激光测距设备401的扫描旋转轴旋转扫描。具体地，该扫描旋转轴与风力发电机组的叶轮的轴线平行。
N条激光线束呈扇形散开，N条激光线束形成的平面可与叶轮的旋转平面垂直。
监测模块402可用于基于测距数据和风力发电机组叶片的叶片长度，确定无遮挡激光线束，根据无遮挡激光线束的信息和参考净空值，确定当前净空值是否小于参考净空值，在当前净空值小于参考净空值的情况下，发出净空预警信号。
无遮挡激光线束包括未被叶片及塔筒遮挡的激光线束。当前净空值与无遮挡激光线束的信息具有转换关系。
监测模块402具体可实现为风力发电机组中的控制器或处理器等，也可实现为其他设备、模块等，在此并不限定。
在本申请实施例中，可将激光测距设备401设置在风力发电机组的机舱外壳，基于激光测距设备401生成的与发出的激光线束对应的测量数据和叶片长度，确定未被叶片及塔筒遮挡的激光线束。未被叶片及塔筒遮挡的激光线束与当前净空值具有一定的关系，未被叶片及塔筒遮挡的激光线束的信息与当前净空值具有转换关系，可相互转换。通过无遮挡激光线束和参考净空值，能够确定当前净空值与参考净空值之间的大小关系。当前净空值小于参考净空值表示风力发电机组当前的塔架净空异常，通过净空预警信号发出预警，以避免发生叶片扫塔，实现风力发电机组塔架净空监测，提高风力发电机组的安全性。而且，监测方法简单可行，对计算性能的要求较低，能够减少占用的计算资源，提高监测性能。
在一些示例中，无遮挡激光线束的信息包括无遮挡激光线束的数目。
监测模块402用于：获取一个扫描周期内在参考净空值条件下测得的未被叶片及塔筒遮挡的激光线束的数目，作为参考无遮挡激光线束数目；在无遮挡激光线束的数目小于参考无遮挡激光线束数目的情况下，确定当前净空值小于参考净空值。
具体地，参考无遮挡激光线束数目为安全净空角度与激光雷达发出的激光线束的角分辨率的比值。安全净空角度是指参考净空值条件下塔筒标记位置、激光测距设备和叶片的尖端到达的最低点形成的夹角。塔筒标记位置距离塔筒面向机舱的端面的长度为一个叶片长度。
在一些示例中，无遮挡激光线束的信息包括无遮挡激光线束中两条目标无遮挡激光线束形成的最大夹角。
监测模块402用于：根据最大夹角和叶片长度，计算得到目标净空值；在参考净空值与目标净空值的差值大于预设偏差阈值的情况下，确定当前净空值小于参考净空值，目标净空值小于当前净空值。
在一些示例中，监测模块402用于：在一个扫描周期内，统计N条激光线束各自的遮挡次数，遮挡次数为测距数据表征的距离小于叶片长度的次数；将遮挡次数小于预设次数阈值的激光线束确定为无遮挡激光线束。
图14为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测系统的另一实施例的结构示意图。图14与图13的不同之处在于，图14所示的风力发电机组塔架净空监测系统还可包括风机控制器403。
风机控制器403可用于接收监测模块发送的净空预警信号，并根据净空预警信号，控制风力发电机组变桨。
在一些示例中，在接收到净空预警信号的情况下，风机控制器403可具体控制风力发电机组收桨，以避免风力发电机组继续运行导致叶片扫塔，从而避免对风力发电机组造成损害，保证风力发电机组的安全。
本申请还提供一种风力发电机组。该风力发电机组可包括上述实施例中的风力发电机组塔架净空监测系统，具体内容可参见上述实施例中的相关说明，在此不在赘述。
本申请还提供一种风力发电机组塔架净空监测设备。图15为本申请提供的风力发电机组塔架净空监测设备的一实施例的结构示意图。如图15所示，风力发电机组塔架净空监测设备500包括存储器501、处理器502及存储在存储器501上并可在处理器502上运行的计算机程序。
在一个示例中，上述处理器502可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
存储器501可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)，随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)，磁盘存储介质设备，光存储介质设备，闪存设备，电气、光学或其他物理/有形的存储器存储设备。因此，通常，存储器包括一个或多个编码有包括计算机可执行指令的软件的有形(非暂态)计算机可读存储介质(例如，存储器设备)，并且当该软件被执行(例如，由一个或多个处理器)时，其可操作来执行参考根据本申请实施例中风力发电机组塔架净空监测方法所描述的操作。
处理器502通过读取存储器501中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的计算机程序，以用于实现上述实施例中风力发电机组塔架净空监测方法。
在一个示例中，风力发电机组塔架净空监测设备500还可包括通信接口503和总线504。其中，如图15所示，存储器501、处理器502、通信接口503通过总线504连接并完成相互间的通信。
通信接口503，主要用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。也可通过通信接口503接入输入设备和/或输出设备。
总线504包括硬件、软件或两者，将风力发电机组塔架净空监测设备500的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线504可包括加速图形端口(Accelerated GraphicsPort，AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(Enhanced Industry StandardArchitecture，EISA)总线、前端总线(Front Side Bus，FSB)、超传输(Hyper Transport，HT)互连、工业标准架构(Industrial Standard Architecture，ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(Low pin count，LPC)总线、存储器总线、微信道架构(Micro ChannelArchitecture，MCA)总线、外围组件互连(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(Serial Advanced TechnologyAttachment，SATA)总线、视频电子标准协会局部(Video Electronics StandardsAssociation Local Bus，VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线504可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被处理器执行时可实现上述实施例中的风力发电机组塔架净空监测方法，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，上述计算机可读存储介质可包括非暂态计算机可读存储介质，如只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等，在此并不限定。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置实施例、系统实施例、风力发电机组实施例、设备实施例、计算机可读存储介质实施例而言，相关之处可以参见方法实施例的说明部分。本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本申请的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
上面参考根据本申请的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本申请的各方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器，以产生一种机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是但不限于是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。还可理解，框图和/或流程图中的每个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合，也可以由执行指定的功能或动作的专用硬件来实现，或可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。
本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；数量词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。
Claims (19)
1.一种风力发电机组塔架净空监测方法，其特征在于，包括：
获取激光测距设备生成的测量数据，所述激光测距设备设置在风力发电机组的机舱外壳，用于发出N条激光线束，并生成与N条激光线束对应的所述测量数据，在所述激光测距设备的一个扫描周期内，N条激光线束中的至少部分被所述风力发电机组的叶片和/或塔筒所遮挡，所述测量数据包括测距数据，所述测距数据用于表征所述激光测距设备与遮挡激光线束的物体之间的距离，N为大于或等于16的整数；
基于所述测距数据和所述风力发电机组叶片的叶片长度，确定无遮挡激光线束，所述无遮挡激光线束包括未被所述叶片及塔筒遮挡的激光线束；
根据所述无遮挡激光线束的信息和参考净空值，确定当前净空值是否小于所述参考净空值，所述当前净空值与所述无遮挡激光线束的信息具有转换关系；
在所述当前净空值小于所述参考净空值的情况下，发出净空预警信号；
其中，所述无遮挡激光线束的信息包括所述无遮挡激光线束的数目，
所述根据所述无遮挡激光线束的信息和参考净空值，确定当前净空值是否小于所述参考净空值，包括：
获取一个所述扫描周期内在所述参考净空值条件下未被所述叶片及所述塔筒遮挡的激光线束的数目，作为参考无遮挡激光线束数目；
在所述无遮挡激光线束的数目小于所述参考无遮挡激光线束数目的情况下，确定所述当前净空值小于所述参考净空值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述参考无遮挡激光线束数目为安全净空角度与激光雷达发出的激光线束的角分辨率的比值，所述安全净空角度是指所述参考净空值条件下塔筒标记位置、所述激光测距设备和所述叶片的尖端到达的最低点形成的夹角，所述塔筒标记位置距离所述塔筒面向机舱的端面的长度为一个所述叶片长度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无遮挡激光线束的信息包括所述无遮挡激光线束中两条所述无遮挡激光线束形成的最大夹角，
所述根据所述无遮挡激光线束的信息和参考净空值，确定当前净空值是否小于所述参考净空值，包括：
根据所述最大夹角和所述叶片长度，计算得到目标净空值；
在所述参考净空值与所述目标净空值的差值大于预设偏差阈值的情况下，确定所述当前净空值小于所述参考净空值，所述目标净空值小于所述当前净空值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述测距数据和所述风力发电机组的叶片的叶片长度，确定无遮挡激光线束，包括：
在一个所述扫描周期内，统计N条激光线束各自的遮挡次数，所述遮挡次数为所述测距数据表征的距离小于所述叶片长度的次数；
将所述遮挡次数小于预设次数阈值的激光线束确定为所述无遮挡激光线束。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，N条激光线束围绕穿过所述激光测距设备的扫描旋转轴旋转扫描，
所述基于所述测距数据和所述风力发电机组的叶片的叶片长度，确定无遮挡激光线束，包括：
选取N条激光线束围绕所述扫描旋转轴在预定旋转角度范围内的所述测距数据，所述预定旋转角度范围的对称轴与所述塔筒的中心线平行，所述预定旋转角度范围大于或等于120°；
基于选取的所述测距数据和所述风力发电机组的叶片的叶片长度，确定所述无遮挡激光线束。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，N的取值包括16、32或64。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在获取的N条激光线束对应的所述测距数据表征的距离均小于异常距离阈值的情况下，发出异常提示信息，所述异常距离阈值小于所述叶片长度，所述异常提示信息用于提示所述激光测距设备发生异常。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述测量数据还包括N条激光线束围绕扫描旋转轴旋转的扫描角度，
所述方法还包括：
获取多个所述扫描周期的所述测距数据和所述扫描角度；
根据每个所述扫描周期的所述测距数据和扫描角度，生成每个所述扫描周期的所述叶片的形状图像和/或所述塔筒的形状图像；
基于多个扫描周期的所述叶片的形状图像和/或所述塔筒的形状图像，生成叶片形变动态图像和/或塔筒形变动态图像。
9.一种风力发电机组塔架净空监测装置，其特征在于，包括：
数据获取单元，用于获取激光测距设备生成的测量数据，所述激光测距设备设置在风力发电机组的机舱外壳，用于发出N条激光线束，并生成与N条激光线束对应的所述测量数据，在所述激光测距设备的一个扫描周期内，N条激光线束中的至少部分被所述风力发电机组的叶片和/或塔筒所遮挡，所述测量数据包括测距数据，所述测距数据用于表征所述激光测距设备与遮挡激光线束的物体之间的距离，N为大于或等于16的整数；
第一处理单元，用于基于所述测距数据和所述风力发电机组叶片的叶片长度，确定无遮挡激光线束，所述无遮挡激光线束包括未被所述叶片及塔筒遮挡的激光线束；
第二处理单元，用于根据所述无遮挡激光线束的信息和参考净空值，确定当前净空值是否小于所述参考净空值，所述当前净空值与所述无遮挡激光线束的信息具有转换关系；以及
预警单元，用于在所述当前净空值小于所述参考净空值的情况下，发出净空预警信号；
其中，无遮挡激光线束的信息包括无遮挡激光线束的数目，
所述第二处理单元用于：获取一个所述扫描周期内在所述参考净空值条件下未被所述叶片及所述塔筒遮挡的激光线束的数目，作为参考无遮挡激光线束数目；在所述无遮挡激光线束的数目小于所述参考无遮挡激光线束数目的情况下，确定所述当前净空值小于所述参考净空值。
10.一种风力发电机组塔架净空监测系统，其特征在于，包括：
激光测距设备，设置于风力发电机组的机舱外壳，所述激光测距设备发出N条激光线束，并生成与N条激光线束对应的测量数据，所述测量数据包括测距数据，所述测距数据用于表征所述激光测距设备与遮挡激光线束的物体之间的距离，在一个扫描周期内，N条激光线束中的至少部分被所述风力发电机组的叶片和/或塔筒所遮挡，N为大于等于16的整数；
监测模块，用于基于所述测距数据和所述风力发电机组叶片的叶片长度，确定无遮挡激光线束，根据所述无遮挡激光线束的信息和参考净空值，确定当前净空值是否小于所述参考净空值，在所述当前净空值小于所述参考净空值的情况下，发出净空预警信号，所述无遮挡激光线束包括未被所述叶片及塔筒遮挡的激光线束，所述当前净空值与所述无遮挡激光线束的信息具有转换关系；
其中，所述无遮挡激光线束的信息包括所述无遮挡激光线束的数目，
所述监测模块用于：
获取一个所述扫描周期内在所述参考净空值条件下测得的未被所述叶片及所述塔筒遮挡的激光线束的数目，作为参考无遮挡激光线束数目；
在所述无遮挡激光线束的数目小于所述参考无遮挡激光线束数目的情况下，确定所述当前净空值小于所述参考净空值。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述无遮挡激光线束的信息包括所述无遮挡激光线束中两条所述无遮挡激光线束形成的最大夹角，
所述监测模块用于：
根据所述最大夹角和所述叶片长度，计算得到目标净空值；
在所述参考净空值与所述目标净空值的差值大于预设偏差阈值的情况下，确定所述当前净空值小于所述参考净空值，所述目标净空值小于所述当前净空值。
12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，
所述监测模块用于：
在一个所述扫描周期内，统计N条激光线束各自的遮挡次数，所述遮挡次数为所述测距数据表征的距离小于所述叶片长度的次数；
将所述遮挡次数小于预设次数阈值的激光线束确定为所述无遮挡激光线束。
13.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述激光测距设备设置在所述机舱外壳的底部或所述机舱外壳的顶部。
14.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，
N条激光线束围绕穿过所述激光测距设备的扫描旋转轴旋转扫描，所述扫描旋转轴与所述风力发电机组的叶轮的轴线平行；
N条激光线束形成的平面与所述叶轮的旋转平面垂直。
15.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，N的取值包括16、32或64。
16.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括：
风机控制器，用于接收所述监测模块发送的所述净空预警信号，并根据所述净空预警信号，控制所述风力发电机组变桨。
17.一种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求10至16中任意一项所述的风力发电机组塔架净空监测系统。
18.一种风力发电机组塔架净空监测设备，其特征在于，包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；
所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1至8中任意一项所述的风力发电机组塔架净空监测方法。
19.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1至8中任意一项所述的风力发电机组塔架净空监测方法。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2873854A1 (en) * | 2013-11-14 | 2015-05-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Method to determine a distance between a tower wall and a wind turbine blade |
| CN111980872A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-11-24 | 南京镭智传感技术研究院有限公司 | 一种测量风力发电机叶片到塔筒的距离传感装置 |
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Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| EP2873854A1 (en) * | 2013-11-14 | 2015-05-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Method to determine a distance between a tower wall and a wind turbine blade |
| CN111980872A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-11-24 | 南京镭智传感技术研究院有限公司 | 一种测量风力发电机叶片到塔筒的距离传感装置 |
| CN112267980A (zh) * | 2020-10-26 | 2021-01-26 | 无锡风电设计研究院有限公司 | 风力发电机组的叶片净空监测系统和方法 |
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