CN116148832B - 一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法及装置 - Google Patents

一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116148832B
CN116148832B CN202310429204.6A CN202310429204A CN116148832B CN 116148832 B CN116148832 B CN 116148832B CN 202310429204 A CN202310429204 A CN 202310429204A CN 116148832 B CN116148832 B CN 116148832B
Authority
CN
China
Prior art keywords
blade
phased array
monitoring
radar
array radar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202310429204.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116148832A (zh
Inventor
王佳龙
曾雄鹰
梁晓东
谢鸿
李鹏
张敏
高赛
时泽龙
张江河
秦兴超
黄承刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan Lianzhi Monitoring Technology Co ltd
Original Assignee
Hunan Lianzhi Monitoring Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan Lianzhi Monitoring Technology Co ltd filed Critical Hunan Lianzhi Monitoring Technology Co ltd
Priority to CN202310429204.6A priority Critical patent/CN116148832B/zh
Publication of CN116148832A publication Critical patent/CN116148832A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116148832B publication Critical patent/CN116148832B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
    • F16M11/00—Stands or trestles as supports for apparatus or articles placed thereon Stands for scientific apparatus such as gravitational force meters
    • F16M11/02—Heads
    • F16M11/04—Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S2013/0236—Special technical features
    • G01S2013/0245—Radar with phased array antenna
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

本发明公开了一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法及装置，所述方法包括如下步骤：在塔基处设置相控阵雷达装置，所述相控阵雷达装置通过线性排列的多个雷达按照设定的时间差依次发射波束，波束叠加形成加强信号的主波束，主波束形成叶片监测区域；同步调节雷达发射波束的仰角，确保叶片监测区域覆盖风机叶片叶尖部分的运行轨迹；实时采集叶片测距数据并解算得到叶片净空距离，当叶片净空距离小于设定的净空安全值则发出警报。优点是，采用多波束叠加的相控阵雷达对风机叶片净空进行实时监测，具备穿透能力强、高采样率和高分辨率特点，较现有监测风机叶片净空方法，大大提高了监测的范围、速度、数据量、精度和可靠性。

Description

一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法及装置
技术领域
本发明涉及风力发电机监测技术领域，具体涉及一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法及装置。
背景技术
现代化高速转动的超长风机叶片，叶片柔性更加突显，撞击概率相比更大，加上叶片在恶劣天气的高速运行，传统方法检测叶片的净空距离非常困难，捕捉的数据量较少，代表性差，可靠性不高。现有的叶片净空监测方法主要包括图像以及视频监测、嵌入式传感器监测、常规单点激光测距雷达和三维激光雷达监测。
1、现有图像和视频监测风机叶片净空方法，受环境影响较大，当监测环境存在持续大雾、大雨等恶劣天气时，难以实现有效监测；且在昼夜拍摄的图像和视频存在明显的差异，不利于监测数据的解译分析。现有常规的嵌入式传感器（加速度传感器、光纤传感器）监测风机叶片净空方法，很容易因高速旋转的叶片导致传感器失稳或者破坏，造成数据可靠性不高；且在风机叶片内部安装传感器，就需要对叶片进行改造，工艺要求较高，不利于后期的维护和设备更换。
2、现有常规单点激光测距雷达和三维激光雷达监测风机叶片净空方法，由于激光雷达波长较短，大雾天气穿透能力较弱，在恶劣环境下进行监测，准确性不高；无论是单点激光测距雷达还是三维激光雷达，本质上均是单点原理，三维激光是单点点云集，在监测高速转动风机叶片，尤其是监测叶尖位置时，获取的点云数据量及其有限，使得监测数据误差较大，可靠性还存在不足。
3、现有的常规毫米波雷达监测风机叶片净空方法，相比激光雷达波长更长，穿透能力更强，对于雨雪天、大雾天等恶劣环境具有较好的抗干扰能力，能够满足大雾、雨雪天等各种恶劣天气的叶片净空监测条件，但现有常规毫米波雷达监测风机叶片净空均为单波束扫描，监测范围有限，加上高速旋转的叶片及狭窄的叶尖幅宽，会造成获取的数据量非常有限，这些少量数据代表性差，误差相对较大，最终导致准确性和可靠性不足；且随着大风、雨雪等恶劣天气单波束雷达一旦出问题，监测将彻底结束。
叶片运转速度越高，扫塔概率越大，且监测难度越大，现有方法很难满足需求，亟需一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法及装置解决现有技术的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法及装置，具体技术方案如下：
一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法，包括如下步骤：
步骤S1：在塔基处设置相控阵雷达装置，所述相控阵雷达装置包括线性排列的多个雷达，所述雷达之间的连线垂直塔柱且与叶片运行截面平行；
步骤S2：多个雷达按照设定的时间差依次发射波束，多个波束叠加形成加强信号的主波束，所述主波束形成叶片监测区域；
步骤S3：根据风力发电机叶片叶尖离地最小高度调节所有雷达的仰角，使得叶片监测区域追踪风力发电机叶片叶尖以及叶尖上延部分叶片的运行轨迹；
步骤S4：采集扇形监测区域中风力发电机的叶片测距数据，对所述叶片测距数据进行解算得到叶片净空距离，当叶片净空距离小于设定的净空安全值则发出警报。
以上方案优选的，在步骤S1中，所述雷达为
Figure SMS_1
波段雷达。
以上方案优选的，在步骤S2中，所述相控阵雷达装置还包括移相器，用于控制各个雷达发射波束的先后时间。
以上方案优选的，在步骤S2中，所述雷达对称分布为两个雷达组并且各组按照设定的时间差依次发射波束，同侧的多个波束叠加形成主波束，两个雷达组形成的两个主波束组合形成扇形叶片监测区域。
以上方案优选的，在步骤S3中，所述相控阵雷达装置还包括用于安装雷达的调节底座，所述调节底座用于调节雷达发射波束的仰角。
以上方案优选的，所述相控阵雷达装置采用可拆卸式锂电池进行供电。
以上方案优选的，在步骤S4中，对所述叶片测距数据进行解算得到叶片净空距离的表达式如下：
Figure SMS_2
；
其中，
Figure SMS_3
表示叶片净空距离，/>
Figure SMS_4
表示雷达之间连线与塔筒的垂直距离，/>
Figure SMS_5
表示第
Figure SMS_6
个叶片测距数据，/>
Figure SMS_7
表示雷达扫描截面与竖向塔筒的角度。
另外，本发明还提出了一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空装置，用于实现如上述的相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法，所述装置包括数据采集单元、信号传输单元和监测平台；
所述数据采集单元包括相控阵雷达装置，用于采集风力发电机的叶片测距数据；
所述信号传输单元用于实现数据采集单元和管理平台之间的数据传输；
所述监测平台用于接收叶片测距数据并结算得到实时的叶片净空距离，当叶片净空距离小于设定的净空安全值则发出警报。
以上方案优选的，所述相控阵雷达装置包括
Figure SMS_8
波段雷达、移相器和调节底座；
其中，所述调节底座包括固定座、安装座和机械臂，所述固定座通过螺栓固定在地基上，所述安装座通过机械臂与固定座可转动式连接，所述安装座可沿着机械臂可调节式转动，所述安装座远离机械臂的端部设置
Figure SMS_9
波段雷达和移相器，多个/>
Figure SMS_10
波段雷达发射波束形成叶片监测区域。
以上方案优选的，所述信号传输单元包括4G无线网络，用于实现数据采集单元和监测平台之间的无线数据传输。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
（1）本发明公开的相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法，通过改变使用传统的单点或者多点单波束雷达发射源，采用多波束叠加的相控阵雷达对风机叶片净空进行实时监测，相控阵雷达装置包括多个
Figure SMS_11
波段雷达，具备穿透云雾、雨雪，高采样率和高分辨率特点，并将相控阵雷达设计为线性布设，且在空间上始终与竖向塔柱垂直，在横向上可以增加/>
Figure SMS_12
波段雷达数量扩大扫描范围，较现有监测风机叶片净空方法，大大提高了监测的范围、速度、数据量、精度和可靠性，即使是其中一个或者几个雷达出现故障，仍然可以得到可靠数据，可适用于各种恶劣环境下精准确认风机叶片叶尖净空距离，填补了现代化高速运转的风机叶片叶尖净空监测数据量不足，精度不高，可靠性不足的空缺。
（2）本发明公开的相控阵雷达监测风力发电机叶片净空装置将固定座通过螺栓与地基进行固定，固定座与安装座之间采用可调整角度的机械臂进行连接，可以灵活调整相控阵雷达布设位置和监测角度，且可以根据需要任意增添雷达数量，适用于多形式，大范围、多种类的风机叶片净空监测，是一种高适应性采集装置；安装在塔基地面上，克服了现有的监测装置安装在塔顶和塔柱上存在的布设难度大，危险系数高和后期维护困难、维护费用高等问题，做到一次性布设就可为风机叶片净空进行长期、安全、高效、高精度监测。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例1中相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法的步骤流程图；
图2是本发明优选实施例1中相控阵雷达工作原理的示意图；
图3是本发明优选实施例1中相控阵雷达监测风机叶片净空距离解算的示意图；
图4是本发明优选实施例2中相控阵雷达装置的结构示意图。
其中，1-
Figure SMS_13
波段雷达，2-固定座，3-安装座，4-机械臂，5-叶片监测区域。
具体实施方式
本发明公开了一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法及装置，适用于各类风力发电机叶片净空实时监测，特别对现代化超长、高速运转的风机叶片可能存在扫塔安全隐患进行监测预报非常适用，以实时、在线、高效、高密度、高精度和高可靠性的特点来解决目前风机叶片在高速转动和恶劣环境下采集的数据量太少，可靠性不高，不能准确监测风机叶片净空，造成叶片撞击塔筒引起的火灾、人员伤亡及巨大经济损失等问题，做到对风机叶片扫塔的提前发现、提前预报、提前处置。
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
参见图1，本实施例公开了一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法，包括如下步骤：
步骤S1：在塔基处设置相控阵雷达装置，所述相控阵雷达装置包括线性排列的多个雷达，所述雷达之间的连线垂直塔柱且与叶片运行截面平行；
步骤S2：多个雷达按照设定的时间差依次发射波束，多个波束叠加形成加强信号的主波束，所述主波束形成叶片监测区域；
步骤S3：根据风力发电机叶片叶尖离地最小高度调节所有雷达的仰角，使得叶片监测区域追踪风力发电机叶片叶尖以及叶尖上延部分叶片的运行轨迹；
步骤S4：采集扇形监测区域中风力发电机的叶片测距数据，对所述叶片测距数据进行解算得到叶片净空距离，当叶片净空距离小于设定的净空安全值则发出警报。
在具体的一个实施案例中，优选的采用
Figure SMS_14
波段雷达（27-40GHz雷达），由于/>
Figure SMS_15
波段相对于毫米波雷达频带较宽，在满足测距要求条件下，抗干扰能力更强、效率更高、设备体积更小等优点。
在具体的一个实施案例中，所述相控阵雷达装置还包括移相器，用于控制各个雷达发射波束的先后时间。在步骤S2中，通过移相器控制各个雷达发射波束的先后时间从而控制扫描方向，其工作原理如图2所示，例如：
雷达a、雷达b和雷达c按照相同时间间隔依次发射电磁波束，电磁波束就存在相位差，在共同的扫描区域就会存在波束相互叠加，这些叠加加强波束连线就是振动加强的辐射传播方向（向右），同理，将发射顺序倒转，叠加波束连线振动加强区的辐射传播方向向左，整个相控阵雷达连续扫描就形成了一个辐射较大的扇形叶片监测区域，在此区域，最快可以以微秒级进行监测目标的跟踪定位（假定高速运转的叶片叶尖速度为360km/h，相控阵雷达以1毫秒间隔进行定位追踪，换算下来就是高速运转叶片叶尖每转10cm就生成了一个监测数据，如果是中速运转的叶片叶尖速度为120km/h，相控阵雷达以1毫秒间隔进行定位追踪，换算下来就是高速运转叶片叶尖每转3.3cm就生成了一个监测数据），监测效率非常高，数据量大，可靠性非常高，即使是其中一个或者几个雷达出现故障，仍然可以得到可靠的叶片测距数据。
在具体的一个实施案例中，所述相控阵雷达装置还包括用于安装雷达的调节底座，所述调节底座用于调节雷达发射波束的仰角，本实施例中所有雷达均安装在同一个调节底座上，保持所有雷达发射波束的仰角同步。
在具体的一个实施案例中，所述相控阵雷达装置采用可拆卸式锂电池进行供电，具体是12V锂电池，一块12V锂电池可以用于全天时全天候监测7-10天，因此更换锂电池的频率为7天一换，且本实施例中的相控阵雷达装置设置在塔基处，有利于更换锂电池。
如图3所示，叶片测距数据为
Figure SMS_16
，根据雷达发射波束仰角/>
Figure SMS_17
，可以计算出雷达扫描截面与竖向塔筒的角度，再根据勾股定理计算叶片与塔筒的距离，每一个叶片测距数据均可计算出一个所述距离（具体是图3中的/>
Figure SMS_18
），其中最小的距离即为实时监测的叶片净空距离，对所述叶片测距数据进行解算得到叶片净空距离的表达式如下：
Figure SMS_19
；
其中，
Figure SMS_20
表示叶片净空距离，/>
Figure SMS_21
表示雷达之间连线与塔筒的垂直距离，/>
Figure SMS_22
表示第
Figure SMS_23
个叶片测距数据，/>
Figure SMS_24
表示雷达扫描截面与竖向塔筒的角度，该角度可以通过雷达发射波束的仰角/>
Figure SMS_25
进行计算，具体是：/>
Figure SMS_26
。
本实施例公开了一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法，通过改变使用传统的单点或者多点单波束雷达发射源，采用多波束叠加的相控阵雷达对风机叶片净空进行实时监测，相控阵雷达装置包括多个
Figure SMS_27
波段雷达，具备穿透云雾、雨雪，高采样率和高分辨率特点，并将相控阵雷达设计为线性布设，且在空间上始终与竖向塔柱垂直，在横向上可以增加/>
Figure SMS_28
波段雷达数量扩大扫描范围，较现有监测风机叶片净空方法，大大提高了监测的范围、速度、数据量、精度和可靠性，即使是其中一个或者几个雷达出现故障，仍然可以得到可靠数据，可适用于各种恶劣环境下精准确认风机叶片叶尖净空距离，填补了现代化高速运转的风机叶片叶尖净空监测数据量不足，精度不高，可靠性不足的空缺。
应用本实施例对于高速运行的叶片叶尖进行监测，具备高速追踪叶尖运行轨迹，得到数据量足，精度高，稳定性好，可靠性高，全自动化监测特点。应用于实际风机叶片监测只需要将相位阵雷达装置固定在塔基处，然后根据风机叶片叶尖离地最小高度和摆幅现场调节角度，使相控阵雷达能有效追踪叶尖以及叶尖上延一小段距离叶片运行轨迹，插上电源进行采集监测即可，无需安装在塔顶机舱或者采用吊车安装在离叶尖垂向距离最近的塔筒上，安装布设难度小，危险系数低，后期维护便捷、方便，大大的提高了效率，降低了安装安全风险，同时也提高了监测叶片叶尖数据量，精度和可靠性。
实施例2：
如图4所示，本实施例公开了一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空装置，用于实现如实施例1所述的相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法，所述装置包括数据采集单元、信号传输单元和监测平台；
所述数据采集单元包括相控阵雷达装置，用于采集风力发电机的叶片测距数据，具体的，所述相控阵雷达装置包括多个线性排列的
Figure SMS_29
波段雷达1、移相器、调节底座和电源；
所述信号传输单元用于实现数据采集单元和管理平台之间的数据传输，本实施例优选的信号传输单元包括4G无线网络，用于将相控阵雷达装置采集到的叶片测距数据传输到监测平台；
所述监测平台用于接收叶片测距数据并结算得到实时的叶片净空距离，当叶片净空距离小于设定的净空安全值则发出警报。
在具体的一个实施案例中，所述调节底座包括固定座2、安装座3和机械臂4，所述固定座通过螺栓固定在地基上，所述安装座通过机械臂实现与固定座的可转动式连接，所述安装座可沿着机械臂可调节式转动，所述安装座远离机械臂的端部设置
Figure SMS_30
波段雷达1和移相器，多个/>
Figure SMS_31
波段雷达发射波束形成叶片监测区域5。
本实施例公开的相控阵雷达监测风力发电机叶片净空装置将固定座通过螺栓与地基进行固定，固定座与安装座之间采用可调整角度的机械臂进行连接，可以灵活调整相控阵雷达布设位置和监测角度，且可以根据需要任意增添雷达数量，适用于多形式，大范围、多种类的风机叶片净空监测，是一种高适应性采集装置；安装在塔基地面上，克服了现有的监测装置安装在塔顶和塔柱上存在的布设难度大，危险系数高和后期维护困难、维护费用高等问题，做到一次性布设就可为风机叶片净空进行长期、安全、高效、高精度监测。
一方面能解决现有的监测装置安装在塔顶和塔柱上存在的布设难度大，危险系数高和后期维护困难、维护费用高等问题，另一方面可以灵活调整相控阵雷达布设位置和监测角度，是一种高适应性采集装置，适用于多形式，多种类，大范围的风机叶片净空监测。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：在塔基处设置相控阵雷达装置，所述相控阵雷达装置包括线性排列的多个雷达，所述雷达之间的连线垂直塔柱且与叶片运行截面平行；
步骤S2：多个雷达按照设定的时间差依次发射波束，多个波束叠加形成加强信号的主波束，所述主波束形成叶片监测区域；
步骤S3：根据风力发电机叶片叶尖离地最小高度调节所有雷达的仰角，使得叶片监测区域追踪风力发电机叶片叶尖以及叶尖上延部分叶片的运行轨迹；
步骤S4：采集扇形监测区域中风力发电机的叶片测距数据，对所述叶片测距数据进行解算得到叶片净空距离，当叶片净空距离小于设定的净空安全值则发出警报。
2.根据权利要求1所述的相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法，其特征在于，在步骤S1中，所述雷达为
Figure QLYQS_1
波段雷达。
3.根据权利要求1所述的相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法，其特征在于，在步骤S2中，所述相控阵雷达装置还包括移相器，用于控制各个雷达发射波束的先后时间。
4.根据权利要求1所述的相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法，其特征在于，在步骤S2中，所述雷达对称分布为两个雷达组并且各组按照设定的时间差依次发射波束，同侧的多个波束叠加形成主波束，两个雷达组形成的两个主波束组合形成扇形叶片监测区域。
5.根据权利要求1所述的相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法，其特征在于，在步骤S3中，所述相控阵雷达装置还包括用于安装雷达的调节底座，所述调节底座用于调节雷达发射波束的仰角。
6.根据权利要求1所述的相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法，其特征在于，所述相控阵雷达装置采用可拆卸式锂电池进行供电。
7.根据权利要求1所述的相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法，其特征在于，在步骤S4中，对所述叶片测距数据进行解算得到叶片净空距离的表达式如下：
Figure QLYQS_2
；
其中，
Figure QLYQS_3
表示叶片净空距离，/>
Figure QLYQS_4
表示雷达之间连线与塔筒的垂直距离，/>
Figure QLYQS_5
表示第/>
Figure QLYQS_6
个叶片测距数据，/>
Figure QLYQS_7
表示雷达扫描截面与竖向塔筒的角度。
8.一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空装置，其特征在于，用于实现如权利要求1-7任意一项所述的相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法，所述装置包括数据采集单元、信号传输单元和监测平台；
所述数据采集单元包括相控阵雷达装置，用于采集风力发电机的叶片测距数据；
所述信号传输单元用于实现数据采集单元和管理平台之间的数据传输；
所述监测平台用于接收叶片测距数据并结算得到实时的叶片净空距离，当叶片净空距离小于设定的净空安全值则发出警报。
9.根据权利要求8所述的相控阵雷达监测风力发电机叶片净空装置，其特征在于，所述相控阵雷达装置包括
Figure QLYQS_8
波段雷达（1）、移相器和调节底座；
其中，所述调节底座包括固定座（2）、安装座（3）和机械臂（4），所述固定座通过螺栓固定在地基上，所述安装座（3）通过机械臂（4）与固定座（2）可转动式连接，所述安装座（3）可沿着机械臂（4）可调节式转动，所述安装座（3）远离机械臂（4）的端部设置
Figure QLYQS_9
波段雷达（1）和移相器，多个/>
Figure QLYQS_10
波段雷达（1）发射波束形成叶片监测区域（5）。
10.根据权利要求8所述的相控阵雷达监测风力发电机叶片净空装置，其特征在于，所述信号传输单元包括4G无线网络，用于实现数据采集单元和监测平台之间的无线数据传输。
CN202310429204.6A 2023-04-21 2023-04-21 一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法及装置 Active CN116148832B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310429204.6A CN116148832B (zh) 2023-04-21 2023-04-21 一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310429204.6A CN116148832B (zh) 2023-04-21 2023-04-21 一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116148832A CN116148832A (zh) 2023-05-23
CN116148832B true CN116148832B (zh) 2023-06-20

Family

ID=86362239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310429204.6A Active CN116148832B (zh) 2023-04-21 2023-04-21 一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116148832B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112648150A (zh) * 2020-09-08 2021-04-13 上海鲸目科技有限公司 一种基于77GHz毫米波雷达的风力发电机机组叶片净空值的检测方法
CN112926218A (zh) * 2021-03-23 2021-06-08 芜湖森思泰克智能科技有限公司 净空距离的获取方法、装置、设备和存储介质
CN113296073A (zh) * 2021-07-05 2021-08-24 西安多芬睿达科技有限公司 一种基于包络约束的幅相联合叶片净空测量方法
WO2021218541A1 (zh) * 2020-04-30 2021-11-04 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的净空监测系统、监测方法及装置
CN115856858A (zh) * 2023-02-21 2023-03-28 湖南联智监测科技有限公司 一种基于雷达的风机叶片净空距离计算方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014000744A2 (en) * 2012-06-26 2014-01-03 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine blade vibration detection and radar calibration

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021218541A1 (zh) * 2020-04-30 2021-11-04 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的净空监测系统、监测方法及装置
CN112648150A (zh) * 2020-09-08 2021-04-13 上海鲸目科技有限公司 一种基于77GHz毫米波雷达的风力发电机机组叶片净空值的检测方法
CN112926218A (zh) * 2021-03-23 2021-06-08 芜湖森思泰克智能科技有限公司 净空距离的获取方法、装置、设备和存储介质
CN113296073A (zh) * 2021-07-05 2021-08-24 西安多芬睿达科技有限公司 一种基于包络约束的幅相联合叶片净空测量方法
CN115856858A (zh) * 2023-02-21 2023-03-28 湖南联智监测科技有限公司 一种基于雷达的风机叶片净空距离计算方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Measurement and control method of clearance between wind turbine tower and blade-tip based on millimeter-wave radar sensor;Le Zhang 等;Mechanical Systems and Signal Processing;全文 *
一种以风机叶片运行轨迹计算净空距离的方法;李玉霞 等;东方电气评论;第37卷(第145期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116148832A (zh) 2023-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8502730B2 (en) Method for detecting a bird or a flying object
CN204945409U (zh) 一种对铁路障碍进行自动监测的三维激光雷达报警系统
US9804262B2 (en) Radar weather detection for a wind turbine
Beasley et al. Tarsier/spl R/, a millimetre wave radar for airport runway debris detection
CN102565792A (zh) 用于检查风力涡轮机叶片的系统及方法
CN105572670A (zh) 一种飞鸟探测雷达系统
CN109557531A (zh) 一种基于相控阵技术的高分辨率河流雷达装置
CN107988882B (zh) 一种多功能高速公路变形监测基站的工作方法
CN112648150A (zh) 一种基于77GHz毫米波雷达的风力发电机机组叶片净空值的检测方法
CN116148832B (zh) 一种相控阵雷达监测风力发电机叶片净空方法及装置
CN112147607A (zh) 叶片间距测量系统、叶片间距测量方法
CN106556881A (zh) 风场监测系统
CN110766891B (zh) 输电线路面式防外力破坏在线监测装置
CN214196561U (zh) 一种风力发电机组叶片净空监测装置
CN113340192A (zh) 一种多技术联合的边坡坡表变形监测系统及方法
CN113687360A (zh) 一种适合民航空管气象保障的相控阵天气雷达扫描策略
CN111736150A (zh) 一种面向远距离低功耗探鸟雷达的探测方法
CN108627823A (zh) 地面雷达安防系统
WO2020200746A1 (en) Detecting properties of a moving object at a wind turbine site using a beam forming arrangement of leaky feeders
CN208537713U (zh) 一种具有监控及告警系统的多普勒天气雷达
CN112904340B (zh) 一种合成孔径雷达宽幅扫描实现方法和装置
CN212364855U (zh) 基于二轴激光雷达的架空高压线避障系统
Kelly et al. A Novel Portable Phased Array Radar for Meteorological Remote Sensing
CN112731368A (zh) 一种近空小目标雷达监视系统
CN207619800U (zh) 一种多功能高速公路变形监测基站

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant