CN114666352A - 一种海上风电设备监测数据处理方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种海上风电设备监测数据处理方法及设备，该方法通过识别安装于海上风电设备上的各类传感器类型，并采集产生的对应类型感应数据；按预设规则，对采集的不同类型感应数据进行边缘计算处理，得到传感器监测数据；将所述传感器监测数据传输至云端进行分析存储。通过本发明，能够实时将海上风电设备的监测数据传输至陆地，保证数据时效。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种海上风电设备监测数据处理方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
为了应对气候变暖带来的严峻环境问题，可再生能源技术近年来得到了快速的发展。由于近海海面比较充裕的风能条件，以及技术提高和成本下降带来的乘数效应，近年来海上风电兴起了建设热潮，海上风电装机总额和项目数量连年攀升，但由于风力发电需要依靠不确定的风能，输出功率不稳定，达不到额定功率，海上风电相关电气设备有很大的功率缺额空间未被利用，海上能源利用不够充分。
另一方面，海洋能作为一种可再生清洁能源，具有不占用陆上土地，且总量极其丰富的特点。潮流能发电技术在此背景下孕育而生，潮流能相对太阳能和风能，其能量密度更大，且根据地月日运动具有可预测性，能量相对稳定；潮流能应用较为成熟的水轮机机械能-电能转化原理，近年来在国内外开展了一系列的试验和应用，前景广阔。然而，潮流能因为远离陆地，其铺设离岸电力传输、控制等设备的基建成本很大，且易受到恶劣海况的破坏，单独建设离岸潮流能电站的经济性较低。
由于海上风电机组大型化时代的到来，从而对海上风力发电关键技术与重要配套部件提高更高要求，如大型风电机组关键部件塔架，在沿海极端天气情况下，经受台风、强风沙、低温及高盐雾恶劣环境考验，为了满足上述使用条件下要求，需要对海上风电设备进行实时监测，并对监测数据进行采集分析。
然而由于海上风电设备设置于海上，需要将监测数据回传至陆地，但是海上环境复杂，通信不便，有时无法及时将数据传输至陆地。
发明内容
本发明提供一种海上风电设备监测数据处理方法、装置、计算机设备及存储介质，旨在实时将海上风电设备的监测数据传输至陆地，保证数据时效。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种海上风电设备监测数据处理方法，包括：
识别安装于海上风电设备上的各类传感器类型，并采集产生的对应类型感应数据；
按预设规则，对采集的不同类型感应数据进行边缘计算处理，得到传感器监测数据；
将所述传感器监测数据传输至云端进行分析存储。
其中，数据采集连接至所述海上风电设备上安装的传感器；其中，所述传感器分为有线传输传感器和无线传输传感器；所述有线传输传感器类型至少包括振动传感器、应力传感器、螺栓顶紧力传感器、激光雷达；所述无线传输传感器的类型至少包括位移、倾角传感器及大气海洋环境传感器。
其中，在按预设规则，对采集的不同类型感应数据进行边缘计算处理，得到传感器监测数据的步骤中，包括步骤：
设定预设数据接收频率，并将不同类型感应数据的采样频率与所述预设数据接收频率进行比较；
按预设数据接收频率，从所述数据采集接收不同类型的感应数据；
通过对比所述数据接收频率和不同类型传感器的采样频率，进行数据处理，发送数据并存储；
根据不同类型传感器的感应数据的采样频率，对传感器进行对时。
其中，判定当前处理类型的感应数据的采样频率与预设数据接收频率相同时，则以所述预设数据接收频率发送数据并存储；
当判定当前处理类型的感应数据的采样频率大于预设数据接收频率时，计算选取特征值，并将所述特征值以设定接收频率发送并存储；
当判定当前处理类型的感应数据的采样频率小于预设数据接收频率时，进行数据补充，以实现以设定接收频率发送数据并存储。
其中，无线传输传感器通过5G网络，将感应数据输出。
其中，预设的设定接收频率为1Hz，若传感器的实际采样频率大于1Hz，则计算采样数据的特征值；其中，计算的特征值为平均值、均方根值、标准差、偏斜度、峭度中的任意一种；若传感器的实际采样频率小于1Hz，按照1Hz进行数据插补，或计算平均值或直线斜率的方法。
其中，将接收到的感应数据进行存储，并根据上位机的指令进行数据传输。
本发明的第二个目的在于提出一种基于边云协同的海上风电设备数据处理装置，包括：
数据采集，用于识别安装于海上风电设备上的各类传感器类型，并采集产生的对应类型感应数据；
数据处理模块，用于按预设规则，对采集的不同类型感应数据进行边缘计算处理，得到传感器监测数据；
数据传输模块，用于将所述传感器监测数据传输至云端进行分析存储。
本发明的第三个目的在于提出一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现如前述技术方案的方法。
本发明的第四个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现前述技术方案的方法。
区别于现有技术，本发明提供的海上风电设备监测数据处理方法，识别安装于海上风电设备上的各类传感器类型，并采集产生的对应类型感应数据；按预设规则，对采集的不同类型感应数据进行边缘计算处理，得到传感器监测数据；将所述传感器监测数据传输至云端进行分析存储。通过本发明，能够实时将海上风电设备的监测数据传输至陆地，保证数据时效。
附图说明
本发明的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明提供的一种海上风电设备监测数据处理方法的流程示意图。
图2是本发明提供的一种海上风电设备监测数据处理方法中海上风电云边协同监测系统结构示意图。
图3是本发明提供的一种海上风电设备监测数据处理方法装置的结构示意图。
图4是本发明提供的一种非临时性计算机可读存储介质的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
图1为本发明实施例所提供的一种海上风电设备监测数据处理方法。该方法包括以下步骤：
步骤101，识别安装于海上风电设备上的各类传感器类型，并采集产生的对应类型感应数据。
数据采集连接至所述海上风电设备上安装的传感器；其中，所述传感器分为有线传输传感器和无线传输传感器；所述有线传输传感器类型至少包括振动传感器、应力传感器、螺栓顶紧力传感器、激光雷达；所述无线传输传感器的类型至少包括位移、倾角传感器及大气海洋环境传感器。
海上的风电设备包括叶片及其控制设备，通过各类传感器采集监测数据，以进行设备监测。振动传感器、应力传感器、螺栓顶紧力传感器、激光雷达等传感器通常设置于风电设备的控制设备中，监测数据采用有线方式传输；而位移、倾角传感器及大气海洋环境传感器通常设置于风电设备的叶片及海洋深处，有线采集消耗较大，本发明中则采用无线方式采集。受限于海上环境复杂，通信不便，在升压站加装5G宏站、在机组内部加装5G/WiFi接入点，实现海上风电场全场网络覆盖，除传统布置于机组内部的传感器可以采用有线/5G/WiFi传输以外，特别针对难以有线传输数据的环境监测设备，如布置于机组顶部的气象传感器、布置于海面上的水文传感器，可以采用5G方式传输数据。
步骤102，按预设规则，对采集的不同类型感应数据进行边缘计算处理，得到传感器监测数据。
具体的，包括以下步骤：
设定预设数据接收频率，并将不同类型感应数据的采样频率与所述预设数据接收频率进行比较；
按预设数据接收频率，从所述数据采集接收不同类型的感应数据；
通过对比所述数据接收频率和不同类型传感器的采样频率，进行数据处理，发送数据并存储；
根据不同类型传感器的感应数据的采样频率，对传感器进行对时。
判定当前处理类型的感应数据的采样频率与预设数据接收频率相同时，则以所述预设数据接收频率发送数据并存储；
当判定当前处理类型的感应数据的采样频率大于预设数据接收频率时，计算选取特征值，并将所述特征值以设定接收频率发送并存储；
当判定当前处理类型的感应数据的采样频率小于预设数据接收频率时，进行数据补充，以实现以设定接收频率发送数据并存储。
具体的，预设的设定接收频率为1Hz，若传感器的实际采样频率大于1Hz，则计算采样数据的特征值；其中，计算的特征值为平均值、均方根值、标准差、偏斜度、峭度中的任意一种；若传感器的实际采样频率小于1Hz，按照1Hz进行数据插补，或计算平均值或直线斜率的方法。
步骤103，将传感器监测数据传输至云端进行分析存储。
本发明的方法依托于一种海上风电云边协同监测系统，该系统的结构如图2所示。系统包括各类传感器连接至风机叶片及风机控制系统，包括振动传感器、应力传感器、螺栓顶紧力传感器、激光雷达、位移、倾角传感器及大气海洋环境传感器，连接至风机叶片及控制系统的相应位置；振动传感器、应力传感器、螺栓顶紧力传感器、激光雷达分别连接一边缘服务器，边缘服务器用于执行步骤101、步骤102的操作。边缘服务器接收其连接的传感器传输的感应数据，并进行数据处理，得到传感器监测数据。
每一类有线传输传感器均连接一边缘服务器，边缘服务器对采集的数据进行存储，然后判定数据的采集频率，设定接收频率为1Hz，若传感器的实际采样频率大于1Hz，则计算采样数据的特征值；其中，计算的特征值为平均值、均方根值、标准差、偏斜度、峭度中的任意一种；若传感器的实际采样频率小于1Hz，按照1Hz进行数据插补，或计算平均值或直线斜率的方法。
处理完成后，将数据包通过与对应边缘服务器连接的环网交换机，发送至局域网交换机，依序经过现场监控服务器、路由器、防火墙，输出至上位设备进行云端存储分析，以及在集控大屏进行展示。进一步，边缘计算服务器可以同时将数据传输至远端集控中心和现场机组控制PLC，参与控制。
为了实现实施例，本发明还提出一种基于边云协同的海上风电设备数据处理装置，如图3所示，包括：
数据采集模块310，用于识别安装于海上风电设备上的各类传感器类型，并采集产生的对应类型感应数据；
数据处理模块320，用于按预设规则，对采集的不同类型感应数据进行边缘计算处理，得到传感器监测数据；
数据传输模块330，用于将所述传感器监测数据传输至云端进行分析存储。
为了实现实施例，本发明还提出另一种计算机设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现如本发明实施例的海上风电设备数据处理。
如图4所示，非临时性计算机可读存储介质包括指令的存储器810，接口830，指令可由根据海上风电设备数据处理装置处理器820执行以完成方法。可选地，存储介质可以是非临时性计算机可读存储介质，例如，非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
为了实现所述实施例，本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例的海上风电设备数据处理。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在所述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现所述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。所述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
所述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，所述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对所述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种海上风电设备监测数据处理方法，其特征在于，包括：
识别安装于海上风电设备上的各类传感器类型，并采集产生的对应类型感应数据；
按预设规则，对采集的不同类型感应数据进行边缘计算处理，得到传感器监测数据；
将所述传感器监测数据传输至云端进行分析存储。
2.根据权利要求1所述的海上风电设备监测数据处理方法，其特征在于，所述数据采集连接至所述海上风电设备上安装的传感器；其中，所述传感器分为有线传输传感器和无线传输传感器；所述有线传输传感器类型至少包括振动传感器、应力传感器、螺栓顶紧力传感器、激光雷达；所述无线传输传感器的类型至少包括位移、倾角传感器及大气海洋环境传感器。
3.根据权利要求2所述的海上风电设备监测数据处理方法，其特征在于，在按预设规则，对采集的不同类型感应数据进行边缘计算处理，得到传感器监测数据的步骤中，包括步骤：
设定预设数据接收频率，并将不同类型感应数据的采样频率与所述预设数据接收频率进行比较；
按预设数据接收频率，从所述数据采集接收不同类型的感应数据；
通过对比所述数据接收频率和不同类型传感器的采样频率，进行数据处理，发送数据并存储；
根据不同类型传感器的感应数据的采样频率，对传感器进行对时。
4.根据权利要求3所述的海上风电设备监测数据处理方法，其特征在于，判定当前处理类型的感应数据的采样频率与预设数据接收频率相同时，则以所述预设数据接收频率发送数据并存储；
当判定当前处理类型的感应数据的采样频率大于预设数据接收频率时，计算选取特征值，并将所述特征值以设定接收频率发送并存储；
当判定当前处理类型的感应数据的采样频率小于预设数据接收频率时，进行数据补充，以实现以设定接收频率发送数据并存储。
5.根据权利要求2所述的海上风电设备监测数据处理方法，其特征在于，所述无线传输传感器通过5G网络，将感应数据输出。
6.根据权利要求4所述的海上风电设备监测数据处理方法，其特征在于，预设的设定接收频率为1Hz，若传感器的实际采样频率大于1Hz，则计算采样数据的特征值；其中，计算的特征值为平均值、均方根值、标准差、偏斜度、峭度中的任意一种；若传感器的实际采样频率小于1Hz，按照1Hz进行数据插补，或计算平均值或直线斜率的方法。
7.根据权利要求3所述的海上风电设备监测数据处理方法，其特征在于，将接收到的感应数据进行存储，并根据上位机的指令进行数据传输。
8.一种基于边云协同的海上风电设备数据处理装置，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于识别安装于海上风电设备上的各类传感器类型，并采集产生的对应类型感应数据；
数据处理模块，用于按预设规则，对采集的不同类型感应数据进行边缘计算处理，得到传感器监测数据；
数据传输模块，用于将所述传感器监测数据传输至云端进行分析存储。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-7中任一所述的方法。
10.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的方法。
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