CN114812504A - 一种用于海上风电基础的多参数协同监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于海上风电基础的多参数协同监测系统，属于海上风力发电安全检测技术领域，包括控制中心、警报模块、提醒模块、监测模块，控制中心与监测模块连接，警报模块与提醒模块均与监测模块电信号连接；监测模块包括水平仪、应力传感器、压力传感器，水平仪固定在海上风电基础的主杆处，用于检测竖杆受力的倾斜角度，应力传感器安装在海上风电基础的主杆与底座之间的斜撑处，用于检测主杆对底座的应力，压力传感器安装在海上风电基础的底座底部，用于检测底座倾斜侧的压力；本申请通过多种多参数综合分析对海上风电基础进行安全监测，实现海上风电基础的可多方位多结构位置处的准确预警，在提高预警的同时避免不必要的工作人员调动。
Description
技术领域
本发明属于海上风力发电安全检测技术领域，尤其涉及一种用于海上风电基础的多参数协同监测系统。
背景技术
风能作为一种清洁和可再生的新能源，近年来逐渐得到人们的关注。由于海上风资源丰富，具有发电量大、发电时间长、不占用土地、可大规模开发等优势，风电技术正从陆上逐步延伸到海上。海上风力发电机已经成为世界可再生能源发展领域的热点。
但是由于海上风电场较陆上风电场的工作环境更为恶劣，湿气和盐雾腐蚀、雷电和台风的破坏、冰雪和海浪以及海上冲击物(海冰)等恶劣天气会对海上风电机组运行带来风险。
传统的风机安全观测设备有水准仪、光纤光栅传感器等，水准仪因其受地理环境因素影响无法运用于海上风机观测；光纤光栅传感器观测在工程领域中应用广泛，技术最成熟，但由于光纤光栅比较脆弱，在恶劣工作环境中非常容易破坏，因而需要对其进行封装后才能使用，即将传感器植入机组塔内部，这会造成对在日后的维护和维修中不易取出和再次植入的技术问题。
且对于海上风电基础的倾倒问题没有很好的监测手段，在大风、海啸等突发恶劣天气情况下对海上风电基础的破坏性很大，因此对海上风电基础进行监测是必不可少的，但是海上风电基础涉及多个结构，一般的监测是单独一个参数一个参数地考虑，但是只是在某一个结构处设置监测，监测信息准确性低，且监测信息多源化不足，若出现监测故障，则安全隐患较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于海上风电基础的多参数协同监测系统，本申请通过多种多参数综合分析对海上风电基础进行安全监测，实现海上风电基础的可多方位多结构位置处的准确预警，在提高预警的同时避免不必要的工作人员调动。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于海上风电基础的多参数协同监测系统，该用于海上风电基础的多参数协同监测系统包括包括控制中心、警报模块、提醒模块、监测模块，其特征在于，所述控制中心与所述监测模块连接，控制中心接受来自监测模块的监测数据，所述警报模块与所述提醒模块均与监测模块电信号连接；
所述监测模块包括水平仪、应力传感器、压力传感器，水平仪固定在海上风电基础的主杆处，用于检测竖杆受力的倾斜角度，应力传感器安装在海上风电基础的主杆与底座之间的斜撑处，用于检测主杆对底座的应力，压力传感器安装在海上风电基础的底座底部，用于检测底座倾斜侧的压力；
所述警报模块包括警报器；
所述提醒模块包括LED指示灯，LED指示灯包括三个，分别为L1、L2、L3，分别与所述水平仪、所述应力传感器、所述压力传感器串联；
水平仪、应力传感器、压力传感器三条串联线路均并联连接有输出电源，另一端并联后与所述警报器串联。
优选的，所述输出电源的输出电压为220V，稳定电压。
优选的，所述水平仪包括水平仪表盘，水平仪表盘上设有刻度条，刻度条沿水平仪表盘圆周方向设有若干，每两个刻度条之间的角度为1°～2°，还包括指针，指针在转动时，可在刻度条上接触滑动，所述LED指示灯两端分别导接在指针与刻度条上。
优选的，每两个所述刻度条之间的电阻值相差值为1～2Ω。
优选的，所述水平仪两端连接有第一电流监测仪A1，所述应力传感器两端连接有第二电流监测仪A2，所述压力传感器两端连接有第三电流监测仪A3。
优选的，所述第一电流监测仪A1、所述第二电流监测仪A2、所述第三电流监测仪A3的电流数据在每隔5-10min时间段t内上传至控制中心处，时间段t的前段时间为t1，因此可在控制中心计算出时间段t与时间段t1两端时间内部的电流变化率P，分别对应于第一电流监测仪A1、第二电流监测仪A2、第三电流监测仪A3，其电流变化率分别为P1、P2、P3。
优选的，所述P1对应的所述指示灯L1、P2对应的所述指示灯L2、P3对应的所述指示灯L3均设有预设电流值变化率，分别为Q1、Q2、Q3，当P1≥Q1，P2≥Q2，P3≥Q3，指示灯L1提高一个亮度级，指示灯L2、指示灯L3均降低一个亮度级。
优选的，所述警报器设有预设电压值U1，在流经报警器的电流值超过预设电流值，警报器预警声音最大。
本发明的有益效果是：本申请通过多种多参数综合分析对海上风电基础进行安全监测，在海上风电基础的主杆、斜撑、底座上均设置监测装置，实现海上风电基础的可多方位多结构位置处的准确预警，且不同方位可分别给出监测结构，在提高预警的同时避免不必要的工作人员调动，同时可准确定位问题出现位置，大大降低工作人员劳动强度，提高监测效率。
附图说明
图1是本发明提供的一种用于海上风电基础的多参数协同监测系统的结构示意图；
图2是本发明提供的一种用于海上风电基础的多参数协同监测系统的实施例电路示意图；
图3是本发明提供的一种用于海上风电基础的多参数协同监测系统的水平仪结构示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
请参考图1-3，下面将结合附图对本发明实施例的用于海上风电基础的多参数协同监测系统作详细说明。
该用于海上风电基础的多参数协同监测系统控制中心、警报模块、提醒模块、监测模块，其特征在于，所述控制中心与所述监测模块连接，控制中心接受来自监测模块的监测数据，所述警报模块与所述提醒模块均与监测模块电信号连接；
所述监测模块包括水平仪、应力传感器、压力传感器，水平仪固定在海上风电基础的主杆处，用于检测竖杆受力的倾斜角度，应力传感器安装在海上风电基础的主杆与底座之间的斜撑处，用于检测主杆对底座的应力，压力传感器安装在海上风电基础的底座底部，用于检测底座倾斜侧的压力；
所述警报模块包括警报器；
所述提醒模块包括LED指示灯，LED指示灯包括三个，分别为L1、L2、L3，分别与所述水平仪、所述应力传感器、所述压力传感器串联；
水平仪、应力传感器、压力传感器三条串联线路均并联连接有输出电源，另一端并联后与所述警报器串联。
其中输出电源的输出电压为220V，稳定电压。
在本实施例中，水平仪包括水平仪表盘，水平仪表盘上设有刻度条，刻度条沿水平仪表盘圆周方向设有若干，每两个刻度条之间的角度为1°～2°，还包括指针，指针在转动时，可在刻度条上接触滑动，所述LED指示灯两端分别导接在指针与刻度条上，两个所述刻度条之间的电阻值相差值为1～2Ω。
在本实施例中，每两个刻度条之间的角度为2°，每两个刻度条之间的电阻值相差值为2Ω，电阻值越远离0°处电阻值越小。
其中，水平仪两端连接有第一电流监测仪A1，所述应力传感器两端连接有第二电流监测仪A2，所述压力传感器两端连接有第三电流监测仪A3。
第一电流监测仪A1、所述第二电流监测仪A2、所述第三电流监测仪A3的电流数据在每隔5-10min时间段t内上传至控制中心处，时间段t的前段时间为t1，因此可在控制中心计算出时间段t与时间段t1两端时间内部的电流变化率P，分别对应于第一电流监测仪A1、第二电流监测仪A2、第三电流监测仪A3，其电流变化率分别为P1、P2、P3。
在某段时间t中，第一电流监测仪A1、第二电流监测仪A2、第三电流监测仪A3分别监测水平仪、应力传感器、压力传感器处的电流值，由于在海面，经常会受到风力或者洋流的影响，由于海上风电基础包括有主杆和底座，底座内负压的吸力倒吸在海底，主杆一部分没入海面，在主杆受到大的风力时，主杆与底座之间的斜撑处会产生应力集中，同时在风力或者洋流存在时，主杆会存在摇晃的情况，同时在主杆摇晃时，会朝向一侧倾斜，在倾斜时，主杆对底座施压，在施压后，底座底部的压力传感器会做出感应。
在主杆收到风力或者洋流影响时，主杆上的水平仪内部的指针会朝向与倾斜相反的方向转动，在转动过程中，指针触及刻度条时，会导通水平仪与指示灯L1，由于指针偏离越大，触及的刻度条电阻值越小，因此在两端电压不变的情况下，流经水平仪处的电流增大，由于指示灯L1与水平仪串联，因此流经指示灯L1处的电流同样增加，指示灯L1的亮度随即发生变化。
在斜撑杆上的应力传感器在主杆收到风力影响时，斜撑杆上的应力增加，进而应力传感器的电阻值变大，因此随着应力传感器所受应力增加，应力传感器两端的电流减小，因此与之串联的指示灯L2两端的电流减小，指示灯L2的亮度降低。
在底座底部的压力传感器在主杆收到风力影响时，底座上端的压力增加，进而压力传感器的电阻值变大，因此随着压力传感器所受应力增加，压力传感器两端的电流减小，因此与之串联的指示灯L3两端的电流减小，指示灯L3的亮度降低。
P1对应的所述指示灯L1、P2对应的所述指示灯L2、P3对应的所述指示灯L3均设有预设电流值变化率，分别为Q1、Q2、Q3，当P1≥Q1，P2≥Q2，P3≥Q3，指示灯L1提高一个亮度级，指示灯L2、指示灯L3均降低一个亮度级。
相对应的，在P1≥Q1时，则表明主杆受到的风力或者洋流较大，则L1提高一个亮度级，提示工作人员，具体为主杆问题，同时在P2≥Q2或P3≥Q3，则表明主杆受到的风力或者洋流较大，则L2、L3降低一个亮度级，提示工作人员，具体为斜撑杆或底座的问题。
同时在本实施例中，三个指示灯L1、L2、L3的预设电流值变化率分别为：Q1：60％，Q2：60％，Q3：40％，因此在水平仪、应力传感器、压力传感器两端的电流均减少时，且减少的幅度均导致指示灯处的电流值变化率大于Q1或Q2或Q3时，指示灯L1提高一个亮度级，指示灯L2、指示灯L3均降低一个亮度级，同时此时水平仪、应力传感器、压力传感器的三者的并联电路中的电流最低，由于报警器与水平仪、应力传感器、压力传感器的三者并联电路为串联，因此在整体电路中的电压稳定时，报警器处的电压最大，若警报器处的电压超过警报器设有的预设电压值U1，警报器预警声音最大，作为预警声音，达到最大预警效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种用于海上风电基础的多参数协同监测系统，包括控制中心、警报模块、提醒模块、监测模块，其特征在于，所述控制中心与所述监测模块连接，控制中心接受来自监测模块的监测数据，所述警报模块与所述提醒模块均与监测模块电信号连接；
所述监测模块包括水平仪、应力传感器、压力传感器，水平仪固定在海上风电基础的主杆处，用于检测竖杆受力的倾斜角度，应力传感器安装在海上风电基础的主杆与底座之间的斜撑处，用于检测主杆对底座的应力，压力传感器安装在海上风电基础的底座底部，用于检测底座倾斜侧的压力；
所述警报模块包括警报器；
所述提醒模块包括LED指示灯，LED指示灯包括三个，分别为L1、L2、L3，分别与所述水平仪、所述应力传感器、所述压力传感器串联；
水平仪、应力传感器、压力传感器三条串联线路均并联连接有输出电源，另一端并联后与所述警报器串联。
2.根据权利要求1所述的一种用于海上风电基础的多参数协同监测系统，其特征在于，所述输出电源的输出电压为220V，稳定电压。
3.根据权利要求1所述的一种用于海上风电基础的多参数协同监测系统，其特征在于，所述水平仪包括水平仪表盘，水平仪表盘上设有刻度条，刻度条沿水平仪表盘圆周方向设有若干，每两个刻度条之间的角度为1°～2°，还包括指针，指针在转动时，可在刻度条上接触滑动，所述LED指示灯两端分别导接在指针与刻度条上。
4.根据权利要求3所述的一种用于海上风电基础的多参数协同监测系统，其特征在于，每两个所述刻度条之间的电阻值相差值为1～2Ω。
5.根据权利要求1所述的一种用于海上风电基础的多参数协同监测系统，其特征在于，所述水平仪两端连接有第一电流监测仪A1，所述应力传感器两端连接有第二电流监测仪A2，所述压力传感器两端连接有第三电流监测仪A3。
6.根据权利要求5所述的一种用于海上风电基础的多参数协同监测系统，其特征在于，所述第一电流监测仪A1、所述第二电流监测仪A2、所述第三电流监测仪A3的电流数据在每隔5-10min时间段t内上传至控制中心处，时间段t的前段时间为t1，因此可在控制中心计算出时间段t与时间段t1两端时间内部的电流变化率P，分别对应于第一电流监测仪A1、第二电流监测仪A2、第三电流监测仪A3，其电流变化率分别为P1、P2、P3。
7.根据权利要求6所述的一种用于海上风电基础的多参数协同监测系统，其特征在于，所述P1对应的所述指示灯L1、P2对应的所述指示灯L2、P3对应的所述指示灯L3均设有预设电流值变化率，分别为Q1、Q2、Q3，当P1≥Q1，P2≥Q2，P3≥Q3，指示灯L1提高一个亮度级，指示灯L2、指示灯L3均降低一个亮度级。
8.根据权利要求1所述的一种用于海上风电基础的多参数协同监测系统，其特征在于，所述警报器设有预设电压值U1，在流经报警器的电流值超过预设电流值，警报器预警声音最大。
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