CN214145773U - 一种除冰风电叶片加热系统检测装置 - Google Patents

Abstract

一种除冰风电叶片加热系统检测装置，包括无人飞行器、地面控制器和地面中央控制台，无人飞行器上设置有用于控制无人飞行器的飞行器控制器、可见光成像仪、红外热像仪、飞行器位置传感器和热像仪位置传感器，红外热像仪与可见光成像仪并列设置，并且拍摄方向相同；红外热像仪与可见光成像仪的拍摄控制端口连接至同一个拍摄指令输出端口，在无人飞行器上还设有用于向地面中央控制台传递红外热像仪和可见光成像仪拍摄图像的数据传输组件，在地面中央控制台内设置有用于存储风电叶片加热元件位置分布图的存储器。利用该装置可以实现远程检测除冰风电叶片加热系统，有助于节省人力、提高效率，并且安全性更高。

Description

一种除冰风电叶片加热系统检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种风电叶片的检测装置，具体地说是一种除冰风电叶片加热系统检测装置。

背景技术

风力发电是一种清洁能源，近年来受到全球的广泛关注。风电叶片是风力发电机组的重要组成部件之一，其表面情况对风力发电机组的运行有重要影响。在寒冷冬季，风电叶片在实际运行过程中表面容易结冰，不仅降低了翼型的气动效率，而且影响机组的可利用效率。风电叶片防/除冰技术已经成为风电机组设计中考虑的重要因素，其中不同的加热防/除冰的方法已在多篇专利中描述，如专利号CN:200920000677.X利用电阻器产生热量进行防/除冰；为了能够及时采取防/除冰措施，监测和判断叶片表面的温度情况方法及检测风电叶片结冰状况的方法也在多篇专利中提出。无论加热装置安放于叶片内部或表面，加热系统的良好状态才能确保叶片防/除冰功能的正常。诸如严寒酷暑的冷热循环，雷电袭击，紫外线照射，尘埃碎片侵蚀，叶片震动等多种不可避免的动态因素均会引起加热系统的失效，如何有效检测叶片加热系统的状况，保证叶片防/除冰功能，对于叶片在低温及寒冷条件下的正常运转有重要影响。

装机的风电叶片在塔筒的顶端，一般叶片缺陷损伤的定期检查主要是依靠检查人员站在地面目测，用高倍望远镜查看及听声音判断叶片的运行情况，但这些方法都不适用于叶片表面温度的测量。通过吊篮或攀爬利用人工检测叶片表面或内部的加热装置费事费力，且无法全面检测叶片表面温度，这就给除冰叶片的正常运行留下了较大隐患。现有无人机检测装置通常用于检测目标表面破碎等状况，无法针对性的对叶片内部加热装置的故障情况进行检测。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可用于检测除冰风电叶片加热系统运行故障的检测装置。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种除冰风电叶片加热系统检测装置，包括无人飞行器、用于控制无人飞行器的地面控制器和用于处理数据的地面中央控制台，在无人飞行器上设置有用于根据地面控制器的操作指令控制无人飞行器的飞行器控制器、用于拍摄可见光图像的可见光成像仪和用于检测无人飞行器高度及位置信息的飞行器位置传感器，在所述的无人飞行器上还搭载有用于拍摄红外热像图的红外热像仪和用于检测红外热像仪与拍摄目标距离的热像仪位置传感器，所述的红外热像仪与可见光成像仪并列设置，并且拍摄方向相同；红外热像仪与可见光成像仪的拍摄控制端口连接至同一个拍摄指令输出端口，在无人飞行器上还设有用于向地面中央控制台传递红外热像仪和可见光成像仪拍摄图像的数据传输组件，在地面中央控制台内设置有用于存储风电叶片加热元件位置分布图的存储器。

所述的无人飞行器内设有用于控制红外热像仪和可见光成像仪拍摄的检测控制器，该检测控制器通过数据传输组件与地面控制器通信，并且其拍摄指令输出端口同时连接至红外热像仪和可见光成像仪。

所述的地面中央控制台与地面控制器集成设置。

所述的地面中央控制台与地面控制器通过无线信号传输组件无线连接。

所述的地面控制器设有与飞行器控制器无线连接以控制无人飞行器飞行姿态的第一控制单元以及与检测控制器无线连接以控制红外热像仪和可见光成像仪拍摄焦距及角度的第二控制单元。

所述的地面中央控制台中设有用于对比分析红外热像仪和可见光成像仪拍摄图像及存储器存储的加热元件分布位置图的分析处理单元。

所述的无人飞行器中设有用于测量红外热像仪与可见光成像仪倾斜角度的倾斜角度检测器。

本实用新型的有益效果是：红外热像仪与可见光成像仪并列设置拍摄方向相同，并且由同一拍摄指令输出端口控制，可同步拍摄风电叶片相同区域的可见光图像和红外热像图，并将拍摄的可见光图像和红外热像图传递至地面中央控制台，以便能够将两者结合与存储的风电叶片加热元件位置分布图比对，从而判断加热元件工作状态是否正常。利用该装置可以实现远程检测除冰风电叶片加热系统，有助于节省人力、提高效率，并且安全性更高。

附图说明

图1是本实用新型的检测装置的结构示意图。

图2是本实用新型的检测控制和信息传递示意图。

图中标记：1、无人飞行器，2、飞行器位置传感器，3、飞行器控制器，4、数据传输组件，5、红外热像仪位置传感器，6、可见光成像仪，7、红外热像仪，8、第一控制单元，9、第二控制单元，10、接收器单元，11、分析处理单元，12、显示终端，13、地面中央控制台，14、地面控制器，15、地面，16、检测控制器，17、倾斜角度检测器，18、存储器。

具体实施方式

以下结合附图具体说明本实用新型的实施方式。

如图所示，本实用新型除冰风电叶片加热系统检测装置包括无人飞行器1、用于控制无人飞行器的地面控制器14和用于处理数据的地面中央控制台13，在无人飞行器上设置有用于根据地面控制器的操作指令控制无人飞行器的飞行器控制器3和用于检测无人飞行器高度及位置信息的飞行器位置传感器2。无人飞行器1采用现有的无人机技术，具体结构和控制方法不再详细说明。地面控制器14和地面中央控制台13可以集成设置，在操纵无人飞行器检测的同时对无人飞行器采集的数据进行处理分析。在需要处理的数据量较大时，数据分析处理单元的尺寸和重量可能影响地面控制器14的便携性，此时可将地面控制器14和地面中央控制台13分开设置，采集的数据暂时保存在地面控制器14中随后集中处理，或者地面控制器14与地面中央控制台13通过无线信号传输组件无线连接，由地面控制器14远程将数据传递至地面中央控制台13。

在无人飞行器1上还设有用于拍摄可见光图像的可见光成像仪6、用于拍摄红外热像图的红外热像仪7和用于检测红外热像仪与拍摄目标距离的热像仪位置传感器5。所述的红外热像仪7与可见光成像仪6并列设置，并且拍摄方向相同，在同一时刻，两者的拍摄区域应该是大致相同的。为了使得红外热像仪7和可见光成像仪6拍摄的目标位置保持一致，红外热像仪7与可见光成像仪6的拍摄控制端口连接至同一个拍摄指令输出端口。例如将无人飞行器1内设置的检测控制器16的拍摄指令输出端口同时连接至红外热像仪和可见光成像仪。在检测控制器16输出一个控制指令时，可同时控制红外热像仪和可见光成像仪同步拍摄。在地面控制器14中除了设有与飞行器控制器3无线连接以控制无人飞行器飞行姿态的第一控制单元8之外，还设有与检测控制器无线连接以控制红外热像仪和可见光成像仪拍摄焦距及角度的第二控制单元9。该检测控制器16通过无人飞行器1上设置的数据传输组件4与地面控制器14通信，根据操作人员的控制指令动作。

红外热像仪7与可见光成像仪6拍摄的图像通过数据传输组件4传递至地面中央控制台13。其中，地面控制器14与地面中央控制台13集成时可直接传递至中央控制台13，例如在中央控制台13设置接收器单元10，用于接收图像数据。而地面控制器14与地面中央控制台13分开设置时，可以先传递至地面控制器14，而后通过无线远程传输或通过存储媒介传递至地面中央控制台13。

在地面中央控制台13内设置有用于存储风电叶片加热元件位置分布图的存储器18和用于对比分析红外热像仪和可见光成像仪拍摄图像及存储器存储的加热元件分布位置图的分析处理单元11。所述的无人飞行器中设有用于测量红外热像仪与可见光成像仪倾斜角度的倾斜角度检测器17。

以除冰加热系统铺设在风电叶片前缘为例，因无人机飞行过程中受风况及其他不确定因素的影响，需根据无人机实际行进情况及时调整无人机的飞行方式。选择在风较小的季节对风场的除冰风电叶片进行加热系统进行近距离检测，包括以下步骤：

（1）、打开除冰风电叶片加热系统，使其加热元件处于工作状态。

（2）、测量风场的事实风速，根据实时风速，在所述第一控制单元中预先输入无人飞行器飞行方式的数据，并启动无人飞行器启动按键；无人飞行器1在飞行过程中，所述飞行器位置传感器2会测量无人机的实际运行数据，并通过所述数据传输组件和传递给地面控制器14，操作人员根据接收到的飞行状况信息及时在第一控制单元上调整无人飞行器的飞行方式信息，通过所述飞行控制器3控制无人飞行器与风电叶片前缘加热区域的距离。控制无人飞行器飞行至风电叶片前方，并调整无人飞行器与风电叶片的距离以及无人飞行器上可见光成像仪和红外热像仪的拍摄方向。

（3）、当热像仪位置传感器5测量到可见光成像仪和红外热像仪与风电叶片之间的距离和角度调整至合适位置时，通过在第二控制单元和检测控制器控制可见光成像仪和红外热像仪同步拍摄风电叶片同一区域的可见光图像和红外热像图。

（4）、将拍摄的可见光图像和红外热像图传递至地面中央控制台等地面设备进行处理分析，利用拍摄的可见光图像确定所拍摄图像在预先存储的风电叶片加热元件位置分布图上所对应的区域。在对比分析之前，可以利用控制拍摄可见光图像和红外热像图的同时采集的可见光成像仪和红外热像仪的倾斜角度信息对拍摄的可见光图像和红外热像图进行畸形矫正。

（5）、将拍摄的红外热像图与风电叶片加热元件位置分布图上确定的区域叠加，然后在红外热像图上标定出加热元件位置。

（6）、对比红外热像图上各加热元件所处位置所对应的温度数据，当部分加热元件所处位置温度小于其它加热元件对应温度的百分比超过所设定的阈值后，判定该部分加热元件故障。

Claims (7)

1.一种除冰风电叶片加热系统检测装置，包括无人飞行器（1）、用于控制无人飞行器的地面控制器（14）和用于处理数据的地面中央控制台（13），在无人飞行器上设置有用于根据地面控制器的操作指令控制无人飞行器的飞行器控制器（3）、用于拍摄可见光图像的可见光成像仪（6）和用于检测无人飞行器高度及位置信息的飞行器位置传感器（2），其特征在于：在所述的无人飞行器（1）上还搭载有用于拍摄红外热像图的红外热像仪（7）和用于检测红外热像仪与拍摄目标距离的热像仪位置传感器（5），所述的红外热像仪（7）与可见光成像仪（6）并列设置，并且拍摄方向相同；红外热像仪（7）与可见光成像仪（6）的拍摄控制端口连接至同一个拍摄指令输出端口，在无人飞行器（1）上还设有用于向地面中央控制台（13）传递红外热像仪和可见光成像仪拍摄图像的数据传输组件（4），在地面中央控制台（13）内设置有用于存储风电叶片加热元件位置分布图的存储器（18）。

2.如权利要求1所述的一种除冰风电叶片加热系统检测装置，其特征在于：所述的无人飞行器（1）内设有用于控制红外热像仪和可见光成像仪拍摄的检测控制器（16），该检测控制器通过数据传输组件（4）与地面控制器（14）通信，并且其拍摄指令输出端口同时连接至红外热像仪和可见光成像仪。

3.如权利要求1所述的一种除冰风电叶片加热系统检测装置，其特征在于：所述的地面中央控制台与地面控制器集成设置。

4.如权利要求1所述的一种除冰风电叶片加热系统检测装置，其特征在于：所述的地面中央控制台与地面控制器通过无线信号传输组件无线连接。

5.如权利要求2所述的一种除冰风电叶片加热系统检测装置，其特征在于：所述的地面控制器（14）设有与飞行器控制器（3）无线连接以控制无人飞行器飞行姿态的第一控制单元（8）以及与检测控制器无线连接以控制红外热像仪和可见光成像仪拍摄焦距及角度的第二控制单元（9）。

6.如权利要求1所述的一种除冰风电叶片加热系统检测装置，其特征在于：所述的地面中央控制台（13）中设有用于对比分析红外热像仪和可见光成像仪拍摄图像及存储器存储的加热元件分布位置图的分析处理单元（11）。

7.如权利要求1所述的一种除冰风电叶片加热系统检测装置，其特征在于：所述的无人飞行器中设有用于测量红外热像仪与可见光成像仪倾斜角度的倾斜角度检测器（17）。

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