JP2015172342A - state monitoring system and state monitoring method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、システムの状態の監視に関し、特に、風力発電装置に設けられた機器の状態の監視に関する。 The present disclosure relates to system status monitoring, and more particularly, to status monitoring of equipment provided in a wind turbine generator.
従来、風力発電装置の運転状態を遠隔地で管理するための種々の技術が提案されてきた。たとえば、特開2002−349415号公報(特許文献1)は、遠隔地における風力発電装置の運転状態の監視を容易にするためのローカルエリアネットワークを開示している。当該ローカルエリアネットワークでは、風力発電機、サーバ、および、監視装置が、光ファイバによって接続されている。 Conventionally, various techniques for managing the operating state of a wind turbine generator at a remote location have been proposed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-349415 (Patent Document 1) discloses a local area network for facilitating monitoring of the operating state of a wind turbine generator in a remote place. In the local area network, the wind power generator, the server, and the monitoring device are connected by an optical fiber.
風力発電機において、監視対象の機器がナセル内に収容されている場合、センサの検出データを蓄積したナセル内のデータ収集用の装置とサーバとが、光ファイバ等で接続できない場合があり得る。このような場合、当該装置から、携帯電話回線を利用して、蓄積されたデータがサーバへ送信される場合があった。 In the wind power generator, when the device to be monitored is accommodated in the nacelle, the data collection device in the nacelle in which the detection data of the sensor is stored and the server may not be connected by an optical fiber or the like. In such a case, the stored data may be transmitted from the apparatus to the server using a mobile phone line.
上記のように、データ収集用の装置および携帯電話回線が利用された場合、データ収集用の装置の設置に費用が必要となり、さらに、携帯電話回線の利用にも費用が必要となる。さらに、携帯電話回線を利用する送信は、回線における電波の状況によって影響を受ける場合があり、サーバへのデータ送信が滞る場合があり得る。 As described above, when a data collection device and a mobile phone line are used, a cost is required for installing the data collection device, and a cost is also required for using the mobile phone line. Furthermore, transmission using a mobile phone line may be affected by the state of radio waves on the line, and data transmission to the server may be delayed.
本開示は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、風力発電装置に設けられた機器の状態を、低コストでかつ確実に監視するためのシステムを提供することである。 The present disclosure has been devised in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a system for reliably monitoring the state of equipment provided in a wind turbine generator at low cost.
ある局面に従うと、風力発電装置に設けられた機器の状態を監視するための状態監視システムが提供される。状態監視システムは、機器に関する情報を管理するための管理装置と、風力発電装置に設けられた情報処理装置と、機器に設けられるセンサと、センサの検出出力を、情報処理装置に送信するための第1の通信回路とを備える。情報処理装置は、第1の通信回路から送信された検出出力を、ネットワークを介して、管理装置へ送信するための第2の通信回路を含む。 When a certain situation is followed, the state monitoring system for monitoring the state of the apparatus provided in the wind power generator is provided. The state monitoring system is configured to transmit a management device for managing information related to a device, an information processing device provided in the wind turbine generator, a sensor provided in the device, and a detection output of the sensor to the information processing device. A first communication circuit. The information processing apparatus includes a second communication circuit for transmitting the detection output transmitted from the first communication circuit to the management apparatus via the network.
好ましくは、第1の通信回路は、近距離無線通信方式で、情報処理装置に、センサの検出出力を送信する。 Preferably, the first communication circuit transmits the detection output of the sensor to the information processing apparatus by a short-range wireless communication method.
好ましくは、風力発電装置は、機器を収容するナセルと、ナセルを支持する支柱とをさらに備える。センサは、ナセル内に収容され、情報処理装置は、支柱内に収容されている。 Preferably, the wind turbine generator further includes a nacelle that accommodates the device and a support column that supports the nacelle. The sensor is accommodated in the nacelle, and the information processing apparatus is accommodated in the support column.
他の局面に従うと、状態監視システムにおいて風力発電装置に設けられた機器の状態を監視するための方法が提供される。状態監視システムは、機器に関する情報を管理するための管理装置と、機器に設けられるセンサと、風力発電装置に設けられた情報処理装置と、センサの検出出力を情報処理装置に送信するための第1の通信回路とを備える。第1の通信回路は、情報処理装置に、センサの検出出力を送信し、情報処理装置は、第1の通信回路から送信された検出出力を、ネットワークを介して、管理装置へ送信する。 According to another aspect, a method for monitoring the status of equipment provided in a wind turbine generator in a status monitoring system is provided. The state monitoring system includes a management device for managing information related to a device, a sensor provided in the device, an information processing device provided in the wind power generator, and a first device for transmitting the detection output of the sensor to the information processing device. 1 communication circuit. The first communication circuit transmits the detection output of the sensor to the information processing apparatus, and the information processing apparatus transmits the detection output transmitted from the first communication circuit to the management apparatus via the network.
本開示によれば、風力発電装置に設けられた機器にセンサが設けられる。当該センサの検出出力は、風力発電装置に設けられた情報処理装置へ送信される。情報処理装置は、当該センサの検出出力を、ネットワークを経由して、管理装置へと送信する。 According to this indication, a sensor is provided in equipment provided in a wind power generator. The detection output of the sensor is transmitted to an information processing device provided in the wind turbine generator. The information processing apparatus transmits the detection output of the sensor to the management apparatus via the network.
これにより、状態監視システムは、センサの検出出力を蓄積するための特別な装置を必要としない。また、センサの検出出力は、情報処理装置から管理装置に、ネットワークを経由した通信を利用して送信される。このため、状態監視システムは、電話回線を利用する必要がない。したがって、状態監視システムは、そのコストを低減でき、また、センサの検出出力を確実に管理装置へと送信できる。 Thereby, the state monitoring system does not require a special device for accumulating the detection output of the sensor. Further, the detection output of the sensor is transmitted from the information processing apparatus to the management apparatus using communication via a network. For this reason, the state monitoring system does not need to use a telephone line. Therefore, the state monitoring system can reduce the cost, and can reliably transmit the detection output of the sensor to the management device.
以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
[状態監視システムの概要]
はじめに、本開示の状態監視システムの一実施の形態の構成の概要を説明する。図1は、状態監視システムの構成の概要の一例を示す図である。
[Overview of the status monitoring system]
First, an outline of a configuration of an embodiment of the state monitoring system according to the present disclosure will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an outline of a configuration of a state monitoring system.
図1に示されるように、状態監視システムは、風力発電装置100と、情報処理装置200と、管理サーバ300とを含む。情報処理装置200は、風力発電装置100内の機器の状態を示す検出出力を取得して、管理サーバ300へと送信する。管理サーバ300は、上記検出出力を管理する。たとえば、管理サーバ300は、管理者が当該検出出力を所定のしきい値と比較し、当該比較の結果に基づいて、所定の端末に以上を通知するためのデータを管理する。
As shown in FIG. 1, the state monitoring system includes a
(風力発電装置100の構成)
風力発電装置100は、主に、ブレード20と、ナセル30(筐体)と、支柱40とを備える。ナセル30の内部には、風力発電装置100の機器(主軸50、増速機60、発電機70および主軸受80)と、振動センサ90A〜90Fとが配置されている。振動センサ90Aは、主軸受80の振動を検出する。振動センサ90B,90C,90Dは、増速機60の振動を検出する。振動センサ90E,90Fは、発電機70の振動を検出する。本明細書では、振動センサ90A〜90Fにおいて共通する構成を説明する場合には、振動センサ90A〜90Fを「振動センサ90」と総称する。
(Configuration of the wind turbine generator 100)
The
ナセル30は、地上(図示しない)に設置された支柱40の上方(すなわち高所)に配置されている。ナセル30は、支柱40の軸周りにおいて回転し得る。ブレード20は、ナセル30の外部に突出した主軸50の一端に接続されている。主軸50は、ナセル30内に配置されている。そして、主軸50は、ブレード20が受ける風力によって回転し得る。
The
増速機60は、ブレード20が接続される上記一端とは反対側の他端において、主軸50に接続されている。増速機60は、主軸50の回転を増速し、増速された主軸50の当該回転を出力軸61を介して発電機70へ出力する。増速機60は、たとえば遊星ギヤまたは中間軸、高速軸などを含む歯車増速機構により構成されている。
The step-up
発電機70は、主軸受80とは反対側において増速機60に接続されている。発電機70は、出力軸61を介して増速機60に接続され、増速機60から出力された回転により発電する。発電機70は、たとえば誘導発電機である。
The
主軸受80は、増速機60に隣接して配置されており、主軸50を軸周りにおいて回転可能に支持する。主軸受80は、転がり軸受であり、たとえば自動調芯ころ軸受、円すいころ軸受、円筒ころ軸受または玉軸受などである。また、これらの軸受は、単列のものでも複列のものでもよい。
The
風力発電装置100の定格出力は特に限定されるものではないが、たとえば500kWよりも大きくなっている。
Although the rated output of the
風力発電装置100では、まず、風力を受けてブレード20が回転することにより、ブレード20に接続された主軸50が主軸受80により支持されつつ回転する。主軸50の当該回転は増速機60に伝達されて増速され、出力軸61の回転に変換される。そして、出力軸61の当該回転は発電機70に伝達され、電磁誘導作用により発電機70において起電力が発生する。
In the
(状態監視システムの構成)
次に、状態監視システムの全体的な構成について説明する。状態監視システムは、風力発電装置100の機器(主軸50、増速機60、発電機70および主軸受80)の損傷および劣化状態を監視するためのシステムである。
(Configuration of status monitoring system)
Next, the overall configuration of the state monitoring system will be described. The state monitoring system is a system for monitoring damage and deterioration states of the devices (the
まず、状態監視システムでは、情報処理装置200は、振動センサ90A〜90Fの検出出力を取得する。より具体的には、情報処理装置200は、支柱40の中に配置されている。そして、振動センサ90A〜90Fのそれぞれは、定常的に、定期的(一定時間ごと)に、または、予め設定された条件が成立したときに、情報処理装置200へ、各センサの検出出力を送信する。送信の態様は、たとえば、WiFi(Wireless Fidelity)などの近距離無線通信方式に従っても良いし、有線であってもよい。本明細書では、当該送信の一例として、近距離無線通信方式に従った送信を採用して、説明を行なう。
First, in the state monitoring system, the
そして、情報処理装置200は、ネットワーク900を介して、上記検出出力を管理サーバ300へと送信する。ネットワーク900は、たとえばインターネット等の公衆回線である。情報処理装置200は、たとえばLAN(Local Area Network)を経由してネットワーク900へ接続する。
The
管理サーバ300は、上記検出出力を監視する。具体的には、たとえば、管理サーバ300内の制御装置(後述するCPU(Central Processing Unit)31)は、当該検出出力を、表示し、および/または、所定の端末等に送信する。また、上記制御装置は、当該検出出力を、予め設定されたしきい値と比較し、当該比較の結果を、表示し、および/または、所定の端末等に送信する。
The
[ハードウェア構成]
次に、状態監視システムのそれぞれの構成要素のハードウェア構成を説明する。
[Hardware configuration]
Next, the hardware configuration of each component of the state monitoring system will be described.
(振動センサ90)
図2は、振動センサ90のハードウェア構成の一例を示す図である。図2に示されるように、振動センサ90は、主に、各種処理を実行するためのCPU(Central Processing Unit)91と、CPU91によって実行されるプログラム、データなどを格納するためのメモリ92と、情報処理装置200等の外部の機器と通信するための無線通信部93と、当該振動センサ90が取り付けられた機器の振動に関するデータを取得するための部材によって構成されるデータ取得部95とを含む。無線通信部93は、たとえばWiFi方式で通信が可能なWiFiモジュールによって構成される。
(Vibration sensor 90)
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the
(情報処理装置200)
図3は、情報処理装置200のハードウェア構成の一例を示す図である。
(Information processing apparatus 200)
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the
図3に示されるように、情報処理装置200は、主たる構成要素として、CPU21と、メモリ22と、入力装置23と、ディスプレイ24と、無線通信部25と、通信インターフェイス(I/F)26と、メディアI/F27とを含む。
As shown in FIG. 3, the
CPU21は、メモリ22に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、情報処理装置200の各部の動作を制御する。メモリ22は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read-Only Memory)、フラッシュメモリなどによって実現される。
The
入力装置23は、たとえば、汎用のコンピュータにおいて使用される、マウスやキーボードなどによって構成される。ユーザは、入力装置23を介して、情報処理装置200に対して、情報を入力できる。ディスプレイ24は、たとえば液晶表示装置やプラズマディスプレイなどの、情報を表示できる装置によって構成される。ディスプレイ24は、たとえば、CPU21による演算結果および情報処理装置200に入力されたデータを含む、各種の情報を表示できる。
The
無線通信部25は、WiFi等の近距離無線通信方式に従った無線通信のための信号を送受信する。これにより、情報処理装置200は、振動センサ90から送信された、当該振動センサ90の検出出力を受信する。
The
通信I/F26は、ネットワークを介した通信のための通信方式で、管理サーバ300を含む他の通信機器との間で各種データをやり取りするための通信インターフェイスである。通信I/F26は、たとえば、アダプタやコネクタなどによって実現される。
The communication I /
メディアI/F27は、情報処理装置200に対して着脱可能な記録媒体200Xに記録された情報を読み込む。また、メディアI/F27は、当該記録媒体200Xに情報を書き込む場合もあり得る。記録媒体200Xとしては、たとえば、USB(Universal Serial Bus)メモリ、CD−ROM、フレキシブルディスク、および、フラッシュメモリ等の種々の記録媒体が採用され得る。CPU21は、記録媒体200X内に格納されたプログラムを実行し得る。
The media I /
(管理サーバ300)
図4は、管理サーバ300のハードウェア構成の一例を示す図である。
(Management server 300)
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the
図4に示されるように、管理サーバ300は、主たる構成要素として、CPU31と、メモリ32と、入力装置33と、ディスプレイ34と、通信インターフェイス(I/F)36と、メディアI/F37とを含む。
As shown in FIG. 4, the
CPU31は、メモリ32に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、管理サーバ300の各部の動作を制御する。メモリ32は、RAM、ROM、フラッシュメモリなどによって実現される。
The
入力装置33は、たとえば、汎用のコンピュータにおいて使用される、マウスやキーボードなどによって構成される。ユーザは、入力装置33を介して、管理サーバ300に対して、情報を入力できる。ディスプレイ34は、たとえば液晶表示装置やプラズマディスプレイなどの、情報を表示できる装置によって構成される。ディスプレイ34は、たとえば、CPU31による演算結果および管理サーバ300に入力されたデータを含む、各種の情報を表示できる。
The
無線通信部25は、WiFi等の近距離無線通信方式に従った無線通信のための信号を送受信する。これにより、管理サーバ300は、振動センサ90から送信された、当該振動センサ90の検出出力を受信する。
The
通信I/F36は、ネットワークを介した通信のための通信方式で、情報処理装置200を含む他の通信機器との間で各種データをやり取りするための通信インターフェイスである。通信I/F36は、たとえば、アダプタやコネクタなどによって実現される。
The communication I /
メディアI/F37は、管理サーバ300に対して着脱可能な記録媒体300Xに記録された情報を読み込む。また、メディアI/F37は、当該記録媒体300Xに情報を書き込む場合もあり得る。記録媒体300Xとしては、たとえば、USBメモリ、CD−ROM、フレキシブルディスク、および、フラッシュメモリ等の種々の記録媒体が採用され得る。CPU31は、記録媒体300X内に格納されたプログラムを実行し得る。
The media I /
[実施の形態のまとめ]
以上説明した本開示における実施の形態では、状態監視システムは、機器に関する情報を管理するための管理装置(管理サーバ300)と、風力発電装置に設けられた情報処理装置(情報処理装置200)と、機器に設けられるセンサ(振動センサ90A〜90Fの無線通信部93以外の部分)とを備える。振動センサ90は、センサの検出出力を、情報処理装置に送信するための第1の通信回路(無線通信部93)を備える。
[Summary of embodiment]
In the embodiment of the present disclosure described above, the state monitoring system includes a management device (management server 300) for managing information on devices, and an information processing device (information processing device 200) provided in the wind turbine generator. And sensors (parts other than the
本開示では、振動センサ90A〜90Fのそれぞれは、無線通信部93を含むように説明されている。なお、無線通信部93は、振動センサ90A〜90Fのそれぞれとは別体に設けられていても良い。これにより、通信機能を持たない振動センサ90A〜90Fに、無線通信部93を接続させることにより、既存の風力発電装置100を本開示の状態監視システムに適用することができる。
In the present disclosure, each of the
そして、本開示における実施の形態では、情報処理装置(情報処理装置200)は、第1の通信回路から送信された検出出力を、ネットワークを介して、管理装置(管理サーバ300)へ送信するための第2の通信回路(通信I/F26)を含む。 In the embodiment of the present disclosure, the information processing apparatus (information processing apparatus 200) transmits the detection output transmitted from the first communication circuit to the management apparatus (management server 300) via the network. The second communication circuit (communication I / F 26).
振動センサ90A〜90Fから情報処理装置200への、各振動センサ90A〜90Fの検出出力の送信は、WiFi方式等の近距離無線通信方式によって実現されることが好ましい。これにより、比較的高所に位置するナセル30内の振動センサ90A〜90Fのそれぞれを情報処理装置200と有線で接続するための作業、および、当該接続を調整するための作業が省略され得る。ただし、本開示は、振動センサ90と情報処理装置200との間の有線での通信を排除するものではない。
Transmission of detection outputs of the
また、本開示における実施の形態では、情報処理装置200は、支柱40内に配置されていることが好ましい。これにより、比較的高所に設けられるナセル30内に設けられる場合よりも、情報処理装置200を安定した場所に設置できる。ただし、情報処理装置200の設置場所は、振動センサ90と近距離無線通信方式での通信が可能な位置であれば、支柱40内に限定されない。
Further, in the embodiment in the present disclosure, the
本開示における実施の形態では、風力発電装置100毎に、情報処理装置200が設けられた。なお、状態監視システムにおいて複数の風力発電装置100が隣接して設けられる場合であって、或る風力発電装置100内の振動センサ90が、隣接する他の風力発電装置100の支柱40内に設けられた情報処理装置200と、近距離無線通信方式での通信が可能な場合もあり得る。このような場合には、たとえば図5に示されるように、情報処理装置200は、複数の風力発電装置100の振動センサ90から検出出力を受信し、管理サーバ300へ送信し得る。
In the embodiment of the present disclosure, the
情報処理装置200から管理サーバ300への上記検出出力の送信のタイミングの例が、以下に列挙される。ただし、これらは例示であって、送信のタイミングはこれらに限定されない。
Examples of timing for transmitting the detection output from the
1)情報処理装置200において予め設定された時刻
2)管理サーバ300から送信を要求されたとき
図5に示された状態監視システムは、風力発電装置100Aと、風力発電装置100Aに隣接する風力発電装置100Bとを含む。図5に示された状態監視システムでは、風力発電装置100Aの支柱40内に設けられた情報処理装置200は、風力発電装置100Aのナセル30内の振動センサ90から送信される検出出力と、風力発電装置100Bのナセル30内の振動センサ90から送信される検出出力とを受信する。なお、風力発電装置100Aの支柱40内に設けられた情報処理装置20は、風力発電装置100Bのナセル30内の振動センサ90から送信される信号を受信可能な位置に配置されている。つまり、図5に示された例では、風力発電装置100Aと風力発電装置100Bとの間隔は、上記情報処理装置20が、風力発電装置100Bのナセル30内の振動センサ90から送信される信号を受信可能なものとされている。
1) Time set in advance in the
以上説明した本開示では、風力発電装置100に設けられた機器の状態を検出するためのセンサの例示として、振動センサが採用された。なお、上記センサの種類は、振動センサに限定されない。本開示の状態監視システムには、あらゆる種類のセンサが適用され得る。
In the present disclosure described above, a vibration sensor is employed as an example of a sensor for detecting the state of a device provided in the
今回開示された実施の形態およびその変形例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be thought that embodiment disclosed this time and its modification are illustrations in all the points, and are not restrictive. The scope of the present disclosure is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
20 ブレード、25,93 無線通信部、26,36 通信I/F、30 ナセル、40 支柱、50 主軸、60 増速機、61 出力軸、70 発電機、80 主軸受、90,90A〜90F 振動センサ、95 データ取得部、100 風力発電装置、200 情報処理装置、200X,300X 記録媒体、300 管理サーバ、900 ネットワーク。 20 blade, 25, 93 wireless communication unit, 26, 36 communication I / F, 30 nacelle, 40 strut, 50 spindle, 60 speed increaser, 61 output shaft, 70 generator, 80 main bearing, 90, 90A-90F vibration Sensor, 95 data acquisition unit, 100 wind power generator, 200 information processing device, 200X, 300X recording medium, 300 management server, 900 network.
Claims (4)
前記機器に関する情報を管理するための管理装置と、
前記風力発電装置に設けられた情報処理装置と、
前記機器に設けられるセンサと、
前記センサの検出出力を、前記情報処理装置に送信するための第1の通信回路とを備え、
前記情報処理装置は、前記第1の通信回路から送信された検出出力を、ネットワークを介して、前記管理装置へ送信するための第2の通信回路を含む、状態監視システム。 A state monitoring system for monitoring the state of equipment provided in a wind turbine generator,
A management device for managing information about the device;
An information processing device provided in the wind turbine generator;
A sensor provided in the device;
A first communication circuit for transmitting the detection output of the sensor to the information processing device;
The information processing apparatus includes a second communication circuit for transmitting the detection output transmitted from the first communication circuit to the management apparatus via a network.
前記ナセルを支持する支柱とをさらに備え、
前記センサは、前記ナセル内に収容され、
前記情報処理装置は、前記支柱内に収容されている、請求項1または請求項2に記載の状態監視システム。 A nacelle containing the device;
And further comprising a column supporting the nacelle,
The sensor is housed in the nacelle;
The state monitoring system according to claim 1 or 2, wherein the information processing apparatus is accommodated in the support column.
前記状態監視システムは、前記機器に関する情報を管理するための管理装置と、前記機器に設けられるセンサと、前記風力発電装置に設けられた情報処理装置と、前記センサの検出出力を前記情報処理装置に送信するための第1の通信回路とを備え、
前記第1の通信回路は、前記情報処理装置に、前記センサの検出出力を送信し、
前記情報処理装置は、前記第1の通信回路から送信された検出出力を、ネットワークを介して、前記管理装置へ送信する、状態監視方法。 A method for monitoring the status of equipment provided in a wind turbine generator in a status monitoring system,
The state monitoring system includes a management device for managing information related to the device, a sensor provided in the device, an information processing device provided in the wind power generator, and a detection output of the sensor as the information processing device. A first communication circuit for transmitting to
The first communication circuit transmits a detection output of the sensor to the information processing apparatus,
The status monitoring method, wherein the information processing apparatus transmits a detection output transmitted from the first communication circuit to the management apparatus via a network.
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