CN203978730U - 一种风力发电机组叶片监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种风力发电机组叶片监测系统，包括摄像头、以太网连接设备、工控机、串行接口转以太网服务器、带有多模光纤接口的网络交换机、带有单模光纤接口和多模光纤接口的网络交换机、带有单模光纤接口的网络交换机、服务器端计算机和客户端计算机，本实用新型可以实现风力发电机组叶片远程自动监测，减少工作人员实地监测产生的巨大成本及劳动量，减小工作人员工作中的危险性，工控机与串行接口转以太网服务器之间采用串行总线进行通讯，串行总线通过轮毂的变桨柜与机舱的机舱柜时，仅占用轮毂和机舱之间的两根滑环线路，提高了抗干扰性，图像数据在风力发电机组机舱和塔底通过多模光纤和单模光纤进行传输，实现了远距离的数据传输。
Description
技术领域
本实用新型属于风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机组叶片监测系统。
背景技术：
风力发电机组叶片一般由复合材料制造，具有良好的力学稳定性、化学稳定性以及电稳定性。由于叶片长期连续运行，且风力发电机组一般安装于环境恶劣地区，风力发电机组叶片长时间受到风沙、雨水、雷击、紫外线以及温差等因素的影响，叶片损伤难以避免。
风力发电机组叶片上小的损伤如果没有被及时发现并进行专业修复，将导致裂纹延伸至叶尖，造成大面积的开裂，不得不进行大型修补或者返厂处理，给风力发电场业主带来重大经济损失。
风力发电机组叶片外部损伤可在地面上通过肉眼或望远镜进行检查，而叶片内部损伤目前只能依靠人员进入叶片内部进行检查。风力发电场一般位于偏远地区，交通不便，环境恶劣；工作人员需利用爬梯进入机舱，通过轮毂进入叶片内部进行检查，危险性高；叶片内部空间狭窄、结构复杂，灰尘、有害气体等对人体有很大伤害，冬夏两季气温人体难以承受。综上所述，人工对叶片内部进行检查，工作量大，危险性高，效率低。
由于叶片和轮毂为风力发电机组的旋转部分，轮毂内设备与机舱之间的供电及通讯采用滑环的连接方式。考虑到维护等后续工作，通常预留少量冗余线路，由于滑环的更换及增加滑环通道非常复杂，因此外接设备必须尽可能节约滑环资源。
常规的图像监测设备，如通过同轴电缆传输的模拟信号监控摄像头，虽然只占用两条通讯线路，但清晰度很难满足要求，而且只能传输单个摄像头的画面，无法覆盖多个监测区域；而通过以太网线传输的数字信号监控摄像头，至少需要四条通讯线路才能够实现，过多占用了滑环资源。
随着清洁能源产业的快速发展，风力发电机组在全国各地大量部署，风力发电机组的维护问题逐渐凸显。叶片内部检测是风力发电机组维护的重要环节，而现有技术尚未提出能够实现高效、远程、自动监测的解决方案。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种风力发电机组叶片监测系统。
本实用新型的技术方案是：
一种风力发电机组叶片监测系统，包括摄像头、以太网连接设备、工控机、串行接口转以太网服务器、带有多模光纤接口的网络交换机、带有单模光纤接口和多模光纤接口的网络交换机、带有单模光纤接口的网络交换机、服务器端计算机和客户端计算机；
摄像头有多个分别安装于风力发电机组叶片内部易发生故障位置，以太网连接设备和工控机安装于风力发电机组轮毂内，串行接口转以太网服务器和带有多模光纤接口的网络交换机安装于风力发电机组机舱内，带有单模光纤接口和多模光纤接口的网络交换机安装于风力发电机组塔底，带有单模光纤接口的网络交换机和服务器端计算机位于风力发电场的中控室；
各摄像头通过以太网线连接以太网连接设备，以太网连接设备通过以太网线连接工控机，工控机通过串行总线连接串行接口转以太网服务器，串行接口转以太网服务器通过以太网线连接带有多模光纤接口的网络交换机，带有多模光纤接口的网络交换机通过多模光纤连接带有单模光纤接口和多模光纤接口的网络交换机，带有单模光纤接口和多模光纤接口的网络交换机通过单模光纤连接带有单模光纤接口的网络交换机，带有单模光纤接口的网络交换机通过以太网线连接服务端计算机，客户端计算机通过互联网与服务端计算机进行通讯。
摄像头采用以太网接口的数字信号摄像头。
以太网连接设备采用工业以太网交换机或工业以太网路由器。
工控机采用无风扇、固态硬盘、提供RS485串行接口/CAN总线接口和以太网接口的工控机。
串行接口转以太网服务器采用RS485串行接口或CAN总线接口转以太网接口服务器。
工控机与串行接口转以太网服务器之间的串行总线通过风力发电机组轮毂的变桨柜与风力发电机组机舱的机舱柜时，仅占用轮毂和机舱之间的两根滑环线路。
工控机通过串行总线与串行接口转以太网服务器连接，形成半双工模式、带宽小于等于1Mbps的通讯线路。
本实用新型的有益效果是：本实用新型可以实现远程自动监测，减少了工作人员实地监测产生的巨大成本及劳动量，降低了维护成本，减小了工作人员工作中的危险性；工控机与串行接口转以太网服务器之间采用串行总线进行通讯，并且串行总线通过风力发电机组轮毂的变桨柜与风力发电机组机舱的机舱柜时，仅占用轮毂和机舱之间的两根滑环线路，占用通道少，提高了抗干扰性，避免了更换和增加滑环通道带来的麻烦。数据在风力发电机组机舱和塔底通过多模光纤和单模光纤进行传输，实现了远距离的数据传输，提高了可实现性。
附图说明
图1为本实用新型一种风力发电机组叶片监测系统的结构图；
其中，1-摄像头，2-以太网连接设备，3-工控机，4-串行接口转以太网服务器，5-带有多模光纤接口的网络交换机，6-带有单模光纤接口和多模光纤接口的网络交换机，7-带有单模光纤接口的网络交换机，8-服务器端计算机，9-客户端计算机。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型具体实施方式加以详细的说明，如图1所示。
一种风力发电机组叶片监测系统，包括摄像头1、以太网连接设备2、工控机3、串行接口转网络服务器4、带有多模光纤接口的网络交换机5、带有单模光纤接口和多模光纤接口的网络交换机6、带有单模光纤接口的网络交换机7、服务器端计算机8和客户端计算机9。
本实施方式中，三个摄像头1分别安装于风力发电机组三个叶片内部易发生故障位置，例如风力发电机组叶片最大弦长处，本实施方式中，某43米型号风力发电机组叶片的最大弦长处为距其风力发电机组叶片根部10米处，此处易产生褶皱或裂痕，以太网连接设备2和工控机3安装于风力发电机组轮毂内，串行接口转网络服务器4和带有多模光纤接口的网络交换机5安装于风力发电机组机舱内，带有单模光纤接口和多模光纤接口的网络交换机6安装于风力发电机组塔底，带有单模光纤接口的网络交换机7和服务器端计算机8位于风力发电场的中控室。
摄像头1通过以太网线连接以太网连接设备2，以太网连接设备2通过以太网线连接工控机3，工控机3通过串行总线连接串行接口转网络服务器4，串行接口转网络服务器4通过以太网线连接带有多模光纤接口的网络交换机5，带有多模光纤接口的网络交换机5通过多模光纤连接带有单模光纤接口和多模光纤接口的网络交换机6，带有单模光纤接口和多模光纤接口的网络交换机6通过单模光纤连接带有带有单模光纤接口的网络交换机7，带有单模光纤接口的网络交换机7通过以太网线连接服务端计算机8，客户端计算机8通过互联网与服务端计算机9进行通讯。
摄像头1采用以太网接口的数字信号摄像头，本实施方式中选用DS-2CD2332-I型号摄像头。
以太网连接设备2采用工业以太网交换机或工业以太网路由器，本实施方式中选用EKI-2528/I型号以太网交换机。
工控机3采用无风扇、固态硬盘、提供RS485串行接口/CAN总线接口和以太网接口的工控机，本实施方式中选用ITA-1610型号工控机。
串行接口转网络服务器4采用RS485串行接口或CAN总线接口转以太网接口服务器，本实施方式中选用EKI-1521型号RS485网络服务器。
工控机3与串行接口转网络服务器4之间的通讯选用RS485或CAN通讯接口，本实施方式选用的串行总线为RS485总线，RS485总线通过风力发电机组轮毂的变桨柜与风力发电机组机舱的机舱柜时，仅占用轮毂与机舱之间的两根滑环线路。
工控机3通过串行总线与串行接口转网络服务器4连接，形成半双工模式、带宽小于等于1Mbps的通讯线路。
本实施方式中带有多模光纤接口的网络交换机5选用EDS-316-MM-SC型号带有多模光纤接口的以太网交换机。
本实施方式中带有单模光纤接口和多模光纤接口的网络交换机6选用EDS-316-MS-SC-80型号带有单模光纤接口和多模光纤接口的以太网交换机。
本实施方式中带有单模光纤接口的网络交换机7选用EDS-316-SS-SC-80型号带有单模光纤接口的以太网交换机。
服务器端计算机8采用主流配置的商用台式计算机或服务器，本实施方式中，选用610H型号计算机。
本实施方式中客户端计算机9可以采用通过互联网访问服务器端计算机8数据的设备，可以选用计算机、平板电脑、智能手机等。
上述一种风力发电机组叶片检测系统的工作过程如下：
风力发电机组在工作过程中，可以以手动拍照和自动拍照工作模式对风力发电机组叶片进行检测，在手动拍照工作模式下，当客户端计算机向中控室计算机发送手动拍照指令时，或者自动拍照工作模式下，当前时间达到客户端计算机设定的自动拍照时间时，服务器端计算机将开启摄像头拍照的指令经以太网线传输至带有单模光纤接口的网络交换机，再经单模光纤传输至带有单模光纤接口和多模光纤接口的网络交换机，再经多模光纤传输至带有多模光纤接口的网络交换机，再经以太网线传输至串行接口转以太网服务器，再经串行总线传输至工控机；工控机根据接收到的开启摄像头的指令，控制摄像头开启；各摄像头分别对风力发电机组叶片内部易发生故障位置进行拍照；摄像头将拍照获得的图像经以太网线传输至以太网连接设备，再经以太网线传输至工控机；工控机对接收的图像进行压缩处理；当服务器端计算机等待至指定时间，服务器端计算机将获取图像指令经以太网线传输至带有单模光纤接口的网络交换机，再经单模光纤传输至带有单模光纤接口和多模光纤接口的网络交换机，再经多模光纤传输至带有多模光纤接口的网络交换机，再经以太网线传输至串行接口转以太网服务器，再经串行总线传输至工控机。
工控机根据接收到的获取图像指令，判断图像压缩是否完成，若图像压缩完成则工控机将压缩完成的图像经串行总线传输至网络串行服务器，再经以太网线传输至带有多模光纤接口的网络交换机，再经多模光纤传输至带有单模光纤接口和多模光纤接口的网络交换机，再经单模光纤传输至带有单模光纤接口的网络交换机，再经以太网线传输至服务器端计算机；若图像压缩未完成，服务器端计算机继续对图像进行压缩。
服务器端计算机接收图像后，验证接收的图像是否完整，若服务器端计算机接收的图像完整则对压缩的图像进行图像锐化和边缘检测，将处理后的图像发送至客户端计算机，客户端计算机显示图像，根据客户端计算机显示的图像，判断风力发电机组叶片监控部位是否存在裂纹、褶皱等损坏情况。
Claims (7)
1.一种风力发电机组叶片监测系统，其特征在于，包括摄像头、以太网连接设备、工控机、串行接口转网络服务器、带有多模光纤接口的网络交换机、带有单模光纤接口和多模光纤接口的网络交换机、带有单模光纤接口的网络交换机、服务器端计算机和客户端计算机；
摄像头有多个分别安装于风力发电机组叶片内部易发生故障位置，以太网连接设备和工控机安装于风力发电机组轮毂内，串行接口转网络服务器和带有多模光纤接口的网络交换机安装于风力发电机组机舱内，带有单模光纤接口和多模光纤接口的网络交换机安装于风力发电机组塔底，带有单模光纤接口的网络交换机和服务器端计算机位于风力发电场的中控室；
各摄像头通过以太网线连接以太网连接设备，以太网连接设备通过以太网线连接工控机，工控机通过串行总线连接串行接口转网络服务器，串行接口转网络服务器通过以太网线连接带有多模光纤接口的网络交换机，带有多模光纤接口的网络交换机通过多模光纤连接带有单模光纤接口和多模光纤接口的网络交换机，带有单模光纤接口和多模光纤接口的网络交换机通过单模光纤连接带有单模光纤接口的网络交换机，带有单模光纤接口的网络交换机通过以太网线连接服务端计算机，客户端计算机通过互联网与服务端计算机进行通讯。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片监测系统，其特征在于，所述的摄像头采用以太网接口的数字信号摄像头。
3.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片监测系统，其特征在于，所述的以太网连接设备采用工业以太网交换机或工业以太网路由器。
4.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片监测系统，其特征在于，所述的工控机采用无风扇、固态硬盘、提供RS485串行接口/CAN总线接口和以太网接口的工控机。
5.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片监测系统，其特征在于，所述的串行接口转网络服务器采用RS485串行接口或CAN总线接口转以太网接口服务器。
6.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片监测系统，其特征在于，所述的工控机与串行接口转网络服务器之间的串行总线通过风力发电机组轮毂的变桨柜与风力发电机组机舱的机舱柜时，仅占用轮毂与机舱之间的两根滑环线路。
7.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片监测系统，其特征在于，所述的工控机通过串行总线与串行接口转网络服务器连接，形成半双工模式、带宽小于等于1Mbps的通讯线路。
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017097320A1 (de) * | 2015-12-07 | 2017-06-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Anordnung und verfahren zur netzstabilisierung eines wechselspannungsnetzes |
| CN109413760A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-03-01 | 上海掌门科技有限公司 | 一种无线连接方法及设备 |
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