JP6359307B2 - 状態監視システム - Google Patents

Description

この発明は状態監視システムに関し、特に、風力発電装置の状態を監視する状態監視システムに関する。

風力発電装置においては、風力を受けるブレードに接続される主軸を回転させ、増速機により主軸の回転を増速した上で発電機のロータを回転させることによって発電が行なわれる。この主軸、増速機、発電機等の異常を診断するために振動センサを用いて振動を計測し、その計測値から風力発電装置の状態を診断する技術が知られている。

例えば、特許文献１（特開２０１３−１８５５０７号公報）に開示の「状態監視システム」は、ナセル内部に取付けられた電流センサまたは振動センサ、ナセル内のモニタ装置、およびデータサーバを含んで構成されている。振動センサまたは電流センサは、計測値をモニタ装置に無線通信によって送信し、モニタ装置は振動センサまたは電流センサからの計測値をデータサーバに送信する。

特開２０１３−１８５５０７号公報

特許文献１では、振動センサまたは電流センサの計測値を無線送信するが、電波状況等の通信環境によって通信が途切れる場合がある。しかし、特許文献１では当該課題に対する対策は取られていないために、通信環境によっては適切な診断をすることができない。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、風力発電装置の状態を適切に監視できる状態監視システムを提供することである。

この発明のある局面に従う、風力発電装置に設けられた機器の状態を監視する状態監視システムは、機器に設けられるセンサを含む無線計測ユニットと、無線計測ユニットと無線通信するデータ収集装置と、を備える。

無線計測ユニットは、センサから取得した測定データを格納するメモリと、センサから取得した測定データを、データ収集装置に送信する無線通信部と、を含む。データ収集装置は、無線計測ユニットから測定データを受信できなかったとき、無線計測ユニットに対して当該測定データの再送信を要求する。データ収集装置は、無線計測ユニットに対して、測定する時間間隔を指定し、測定データを指定したデータ数毎（ブロック）に分割し、ブロック単位で送信することを要求し、かつ、データ収集装置は全測定データの受信可否を判断し、受信できない場合は既受信ブロック以降の測定データの再送信を要求し、受信する。

好ましくは、無線計測ユニットは、第１タイマと、センサから取得した測定データを、測定順に従い第１タイマが計時する第１時間データが対応付けされた測定データを、メモリに格納する格納手段とを、さらに含み、無線通信部が送信する再送信の要求は、受信できなかった測定データの第１時間データを特定する情報を含む。

好ましくは、データ収集装置は、計時する第２タイマと、第２タイマが計時する第２時間データを用いて、無線計測ユニットに対し、第１タイマが当該第２タイマと同期して計時するような計時要求を送信する同期処理部と、センサとは異なるセンサであって、機器に設けられる当該異なるセンサから測定データを取得するデータ取得部と、データ取得部によって取得した測定データを、第２タイマの第２時間データと対応づけて格納する収集格納手段とを、さらに含む。

データ収集装置は、無線計測ユニットに対して、無線計測ユニットからデータ収集装置が全測定データを受信できない場合、一度に送信するデータ数を減らして、１ブロックとして送受信する。

好ましくは、機器は、風車に連通する軸を支持する軸受を含み、軸受は、軸が通過する内輪と当該内輪の外周に設けられた外輪とを有する。内輪および外輪の一方は、風車の回転に連動して軸を中心に同心円状に回転し、且つ他の一方は固定であり、センサを含む無線計測ユニットは、内輪および外輪の少なくとも一方に設けられる。

本発明によれば、無線通信において、データ収集装置は、無線計測ユニットから測定データを受信できなかったとき、無線計測ユニットに対して当該測定データの再送信を要求する。これにより状態監視のための測定データを欠けることなく取得できる。

本発明の実施の形態に係る状態監視システムの全体構成を概略的に示した図である。 本発明の実施の形態に係る風力発電装置１０の構成を概略的に示した図である。 本実施の形態に係る無線計測ユニット７０の取付け態様を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る無線計測ユニット７０の構成と通信態様を説明する図である。 本発明の実施の形態に係るデータ収集装置８０の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るモニタ表示例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る運転条件と同期をとったデータ測定・収集を説明するためのグラフである。 本発明の実施の形態に係る無線計測ユニット７０とデータ収集装置８０との間の通信シーケンスと関連付けた処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の第１の変形例による無線計測ユニット７０の取付け態様を説明する図である。

以下、本発明に係る状態監視システムおよび関連する部分について図面を参照しながら説明する。図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとし、重複する説明は繰り返さない場合がある。各実施の形態における構成を適宜組合わせて用いることは当初から予定されていることである。

＜状態監視システムの全体構成＞
図１は、本実施の形態の状態監視システムの全体構成を概略的に示した図である。図１を参照して、風力発電装置１０の運転状態を監視する状態監視システムは、監視用データの収集装置に相当するデータ収集装置８０、データサーバ３３０、および監視用端末３４０を備える。データ収集装置８０、データサーバ３３０および監視用端末３４０はインターネット３２０を含む有線および無線の通信路を介して通信する。

データ収集装置８０は後述する無線計測ユニット７０と無線通信する（図２）。無線計測ユニット７０は振動センサ７０Ａが有線ケーブルによって接続され、データ収集装置８０は振動センサ７０Ｂが有線ケーブルによって接続される（図２）。データ収集装置８０と無線計測ユニット７０の無線通信の方式については、無線ＬＡＮ（Local Area Network）を利用することができる。

また、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンともいう）に相当する複数台の監視用端末３４０は、インターネット３２０を通して、データサーバ３３０が受信した測定データを閲覧、測定データの詳細な解析、データサーバ３３０を通してのデータ収集装置８０への設定変更、風力発電装置１０の各機器の状態を表示させる。監視用端末３４０は固定端末および移動体である携帯型端末を含む。

本実施の形態では、データ収集装置８０と無線計測ユニット７０との間は無線通信により接続されるから、高価なセンサケーブルを配線する必要はなく、必要な電源ケーブルの配線だけでよい。

＜風力発電装置１０の構成＞
図２は、風力発電装置１０の構成を概略的に示した図である。図２を参照して、風力発電装置１０は、主軸２０、ブレード３０、増速機に相当するギヤボックス４０、発電機５０、および主軸受６０を備える。さらに、風力発電装置１０は振動センサ７０Ａ，７０Ｂ、およびデータ収集装置８０を備える。ギヤボックス４０、発電機５０、主軸受６０、センサ７０Ａ，７０Ｂおよびデータ収集装置８０は、ナセル９０内に格納され、ナセル９０はタワー１００によって支持される。

主軸２０は、ナセル９０内に進入してギヤボックス４０の入力軸に接続され、主軸受６０によって回転自在に支持される。主軸２０は、風力を受けた風車に相当するブレード３０により発生する回転トルクをギヤボックス４０の入力軸へ伝達する。ブレード３０は主軸２０の先端に設けられ、風力を回転トルクに変換して主軸２０に伝達する。

主軸受６０（外輪、内輪、転動体）は、ナセル９０内において固設され、主軸２０を回転自在に支持する。主軸受６０は、主軸２０が通過する固設（回転しない）された内輪６４、内輪６４の周囲に設けた外輪６３と、転動体６１（図３）とを備える。転動体６１は内輪６４と外輪６３との間に配置される。外輪６３は、主軸２０と一体的に構成されて、主軸２０の回転に連動して、主軸２０を中心に同心円状に回転する。主軸受６０は、例えば、自動調芯ころ軸受や円すいころ軸受、円筒ころ軸受、玉軸受等によって構成される。なお、これらの軸受は、単列のものでも複列のものでもよい。

振動センサ７０Ａ，７０Ｂは、内輪側にスペースがなく、アクセスが困難でメンテナンスがしにくいなどの理由がある場合、主軸受の回転する側となる外輪にに固設される。具体的には、振動センサ７０Ａ、Ｂは、主軸受６０の状態を監視するために主軸受６０の外輪に固設される、なお、振動センサの取付位置および取付け台数もこれらに限定されず、ヨーまたはブレード３０に取付けてもよい。

ギヤボックス４０は、主軸２０と発電機５０との間に設けられ、主軸２０の回転速度を増速して発電機５０へ出力する。発電機５０は、ギヤボックス４０の出力軸に接続され、ギヤボックス４０から受ける回転トルクによって発電する。発電機５０は、例えば、誘導発電機によって構成される。データ収集装置８０は、振動センサ７０Ａ，７０Ｂが測定した各機器の振動のデータを受ける。なお、振動センサ７０Ａ，７０Ｂとデータ収集装置８０とは、有線ケーブルで接続されている。データ収集装置８０とアンテナ８１＋アクセスポイント８２は無線ＬＡＮで接続され、アクセスポイント８２とデータサーバ３３０は有線もしくは無線ＬＡＮで接続される。

監視用端末３４０には、少なくとも、受信した測定データを閲覧、詳細な解析、風力発電装置１０の各機器の状態に関する情報を表示させるプログラムが予め格納されている。監視用端末３４０は風力発電装置１０のユーザ（専門家）が判断するのに役立つ風力発電装置１０の各機器についてのデータを表示する。監視用端末３４０は、データ収集装置８０で計測した測定データが格納されているデータサーバ３３０から当該測定データを受信する。

（取付け態様）
図３は、本実施の形態に係る無線計測ユニット７０の取付け態様を説明する図である。図３を参照して、本実施の形態では、無線計測ユニット７０および振動センサ７０Ａを、主軸受６０の外輪６３側に取り付ける。つまり、主軸受６０の内輪６４側に振動センサの取付け場所がない場合、または内輪６４側では振動センサの交換ができない場合には、振動センサと無線計測ユニット７０を回転する外輪６３側に取付けることによって振動計測が可能となる。例えば、外輪回転タイプの風力発電装置では主軸受６０は内輪固定および外輪回転で構成され、内輪側に振動センサを取付けることは困難な場合がある。このような場合には、図３に示すように、無線計測ユニット７０および振動センサ７０Ａは主軸受６０の外輪６３側に取付ける。ここでは、無線計測ユニット７０には、２台の振動センサ７０Ａが有線通信のケーブルを介して接続される。

本実施の形態では、無線計測ユニット７０に接続される２台の振動センサ７０Ａは、例えば、主軸受６０の外輪６３に固設された振動センサ７０Ａ含む。データ収集装置８０は、無線計測ユニット７０から２台の振動センサ７０Ａの測定データを受信し、データ処理する。具体的には、振動センサ７０Ａの測定データから実効値などの診断パラメータを算出し、時系列データとともに、データサーバ３３０に送信し、データサーバ３３０が対応する閾値を越えているか否か（すなわち、軸受損傷しているか否か）を判定する。その判定結果を監視用端末３４０等に送信する。

（無線計測ユニット７０の構成と通信態様）
図４は、本発明の実施の形態に係る無線計測ユニット７０の構成と通信態様を説明する図である。図４（Ａ）を参照して、ナセル９０内には、２台の振動センサ７０Ａ、振動センサ７０Ａからの出力を受ける無線計測ユニット７０、無線計測ユニット７０に接続されたアンテナ８１、無線ＬＡＮ（Local Area Network）の中継器に相当するアクセスポイント８２、および無線計測ユニット７０と通信するデータ収集装置８０を備える。データ収集装置８０には、主軸受６０に配置された別の振動センサ７０Ｂが接続される。なお、図中、破線は無線による通信路を示し、実線はケーブル等の有線による通信路を示す。

無線計測ユニット７０はアンテナ８１を介してアクセスポイント８２と無線通信し、データ収集装置８０はアクセスポイント８２と有線または無線により通信する。したがって、無線計測ユニット７０とデータ収集装置８０はアクセスポイント８２を介して通信する。

無線計測ユニット７０は、２台の振動センサ７０Ａから出力される測定データを受ける入力チャンネル７１、入力チャンネル７１が受けた測定データについて雑音成分などを除去するフィルタ７２、フィルタ７２からの出力を増幅するゲイン部７３、およびゲイン部７３から出力されたアナログ量をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換部７４を備える。さらに、デジタルデータに変換後の測定データを処理するＣＰＵ（Central Processing Unit）７５、および無線通信部に相当する無線ＬＡＮ(Local Area Network）モジュール７７を備える。無線ＬＡＮモジュール７７はモデム（変調・復調）等を含む。ＣＰＵ７５は、データを記憶するための不揮発性または揮発性の記憶領域に相当するメモリ７６、およびタイマ７８を接続する。

入力チャンネル７１は、複数個の振動センサ７０Ａからの測定データを入力するために設けられる。入力チャンネル７１は、２つの振動センサ７０Ａからの測定データを、ＣＰＵ７５からの制御信号に従ったチャンネル切替えにより入力する。このように、無線計測ユニット７０の入力チャンネル７１を多チャンネルの構成とすることで、センサケーブルの使用長さが減り、また、配線の本数も減るためナセル９０内に機器を設置するための工数が少なくなる。また、ナセル９０内での作業工数が減ることは作業時間の短縮となり、風力発電装置１０が停止する時間も短縮する。これによって、風力発電装置１０の発電量の減少を抑制することができる。

図４（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る通信用のパケットの一例を示す図である。パケットＰＡは、ヘッダ部ＨＥおよびデータ部ＤＢを含む。ヘッダ部ＨＥは、当該パケットの宛先および送信元を識別する情報（アドレス等）を含み、データ部ＤＢは送信するべきデータを含む。

振動センサ７０Ａが測定したデータをデータ収集装置８０へ送信する場合に、ＣＰＵ７５はＡ／Ｄ変換部７４から時系列に入力する振動の測定データを予め定めた各ブロック（例えば、１秒毎）のデータ数（以下、これを単位データともいう）に分割し、単位データをデータ部ＤＢに格納したパケットＰＡを生成する。データ部ＤＢの測定データ、すなわち振動データには当該振動データを測定した振動センサ７０Ａの識別子が付与される。好ましくはタイマ７８から出力された計時データ、すなわち振動データの測定時間を示す時間データも当該単位データと対応付けされてデータ部ＤＢに格納される。なお、ヘッダ部ＨＥの情報は、メモリ７６に予め記憶されており、ＣＰＵ７５は当該情報をメモリ７６から読出し、ヘッダ部ＨＥに格納する。

データ収集装置からのデータ送信のコマンドを受信したら、ＣＰＵ７５は生成したパケットＰＡを無線ＬＡＮモジュール７７およびアンテナ８１を介してデータ収集装置８０に送信する。これにより、無線計測ユニット７０は、振動センサ７０Ａによって測定される振動データを、測定の順番（時系列の順番=分割時に各ブロックに振り分けられるブロック番号）に従ってデータ収集装置８０に送信することができる。なお、パケットＰＡに格納されるデータには、誤り訂正符号等の他の種類の情報が含まれてもよい。

（データ収集装置８０の構成）
図５は、本発明の実施の形態に係るデータ収集装置８０の構成の一例を示すブロック図である。図５を参照して、データ収集装置８０は、電波を受信するためのアンテナ６０２、アンテナ６０２を介した送受信の制御およびデータ処理を実施する無線通信部７００、入出力部６０４、揮発性または不揮発性のメモリを内蔵したデータ収集部６０６、無線通信部７００に電源を供給するＤＣ電源６０８、および振動センサ７０Ｂを含む各部と入出力するためのＩ／Ｆ（InterFaceの略）部６０１を含む。入出力部６０４は、データ収集部６０６とＣＰＵ７０４との間のデータの入出力を制御する。

Ｉ／Ｆ部６０１は、有線で接続された振動センサ７０Ｂからの振動の測定データを入力するデータ取得部に相当し、これら取得したデータ・情報を入力（取得）順にＣＰＵ７０４に出力する。

無線通信部７００は、無線通信回路部７０２、タイマ７０３、およびＣＰＵ（Central Processing Unit）７０４を含む。無線通信回路部７０２は、アンテナ６０２から受信する信号を復調およびＡ／Ｄ変換し、変換後のデータをＣＰＵ７０４に出力するとともに、ＣＰＵ７０４からのデータをＤ／Ａ変換および変調し、変換後のデータを、アンテナ６０２を介して送信する。

無線通信部７００は、無線計測ユニット７０から振動の測定データを格納したパケットＰＡを受信した場合には、受信パケットＰＡのデータ部ＤＢからデータ（振動センサの識別子が付与された測定データ、および対応の時間データ）を抽出し、入出力部６０４を介してデータ収集部６０６のメモリに格納する。また、Ｉ／Ｆ部６０１を介して入力した振動センサ７０Ｂの測定データ、すなわち好ましくは、測定順番に従ってタイマ７０３の時間データと対応づけて、入出力部６０４を介してデータ収集部６０６のメモリに格納する。

また、無線通信部７００は、アンテナ６０２を介して、データ収集装置８０から要求を受信した場合は、入出力部６０４を介してデータ収集部６０６のメモリからデータ（測定データと対応の時間データ）を読出す。読出されたデータは、アンテナ６０２を介して、例えば上述したパケットＰＡの形式で、要求元の装置に送信される。

このように、無線計測ユニット７０はデータ収集部６０６（メモリ）を有し、そこに測定データ（振動データ）を測定の順番に従う時系列データにして格納（保存）しておき、要求に応じて、データ収集部６０６から読出し、測定データと対応の時間データの組をデータ部ＤＢに格納したパケットＰＡを生成して、要求元の装置（データ収集装置８０）に送信する。

要求元のデータサーバ３３０は、受信したデータを予め定めたメモリに格納し、データ処理し、監視用端末３４０に送信する。また、監視用端末３４０は、データ収集装置８０から受信した測定データが蓄積されているデータサーバ３３０から受信した測定データを処理してモニタ出力（表示等）したとき、ユーザは出力データから、風力発電装置１０の振動等の運転状態を監視することができる。

（モニタ表示例）
図６は、本発明の実施の形態に係るモニタ表示例を示す図である。図６では、振動データによる周波数スペクトルが示される。図６の周波数スペクトルの波形Ｗ２はある運転条件において測定された振動データを示す。波形Ｗ２によって、ユーザに対し、監視対象の機器（主軸受６０）の運転状態を診断（正常/異常）するための支援データを提供することができる。

（運転条件とデータ収集）
本実施の形態では、無線計測ユニット７０側による振動データの測定は、データ収集装置８０による他の運転状態を示すデータ収集と同期をとって実施する。

図７は、本発明の実施の形態に係る運転条件と同期をとったデータ測定・収集を説明するためのグラフである。図７のグラフの縦軸には、発電機５０による発電量がとられて、横軸には主軸２０の回転速度（回転数）が取られている。本実施の形態では、発電量情報６０Ａは、発電機５０の出力を示し、当該出力は回転軸トルクと比例関係にあるので、発電量情報６０Ａが示す発電量の変化から軸受トルクの増減が示される。また、回転情報６０Ｂはブレード３０の回転速度またはブレード３０の回転速度をギヤボックス４０により増速した主軸回転速度を示す。

風力発電装置１０は風況等の環境によって運転条件が変化し、振動、回転速度、発電量、風速などの運転状態を示す運転状態データは当該運転条件に従い変化する。すなわち、運転条件が時々刻々と変化する風力発電装置１０の場合には、運転状態を正確に診断するためには、振動の変化が運転条件の変化によるものか、軸受または歯車（ギヤ）の損傷に依るものかを区別する必要がある。したがって、本実施の形態では、データ収集装置８０は、図７のグラフから予め定めた運転条件を検出し、検出した運転条件下で上述の各種の運転状態データ（各振動センサからの振動データ等）を収集するよう動作する。

具体的には、データ収集装置が測定し、データサーバに格納された時系列の発電量情報６０Ａおよび回転情報６０Ｂから図７のグラフデータを生成する。そして、生成したグラフデータから、発電量と主軸回転速度とについて予め定めた条件１と条件２（図７）が成立する範囲に相当する時間期間（以下、条件期間ともいう）を算出する。そして、無線計測ユニット７０から収集する振動データおよび振動センサ７０Ｂから入力する振動データ、すなわちデータ収集部６０６のメモリに格納されたデータのうち、対応付けられた時間データが、データサーバ３３０上で、閾値と比較されて、異常診断が実施される。これにより、軸受トルクへの影響が一定である運転条件下（すなわち、条件期間）における各部の振動変化（トレンド）を検出して、ユーザが転状態を正確に診断するための支援情報を提示することができる。なお、条件１と条件２は、発電量と回転速度の予め定めた上限値および下限値から決定される。

上述の条件期間に該当する振動データは、識別され、データサーバ３３０上に保存される。つまり、無線計測ユニット７０のメモリ７６には振動センサ７０Ａの測定データが時系列データとして格納されている。したがって、無線計測ユニット７０は、データ収集装置８０からの要求を受信すると、データ収集装置８０が指定した時間間隔で計測し、データ収集装置８０を通して、データサーバ３３０に送信される。

（処理フローチャート）
図８は、本発明の実施の形態に係る無線計測ユニット７０とデータ収集装置８０との間の通信シーケンスと関連付けた処理を示すフローチャートである。このフローチャートに従う無線計測ユニット７０側のプログラムは、データ収集装置８０からの計測指令コマンドで計測を実行するプログラムであり、メモリに格納される。図８の処理は、無線計測ユニット７０およびデータ収集装置８０が電源ＯＮされたとき実行開始されるものとする。

通常は、無線計測ユニット７０がデータ収集装置８０からの計測コマンド（測定間隔が指定された）を受信後、計測を実施する。次に、分割した１ブロックあたりのデータ数を指定したコマンドが送信され、データが分割される。指定されたブロックの順番で、データ収集装置８０に送信される。図８を参照して、データ収集装置８０と無線計測ユニット７０との間で同期処理を実施してもよい（ステップＳ１、ステップＴ１）。具体的には、データ収集装置８０のＣＰＵ７０４は、自己のタイマ７０３が計測する時間データを、同期処理開始要求とともに無線計測ユニット７０に対して送信する（ステップＴ１）。無線計測ユニット７０のＣＰＵ７５は、同期処理開始要求を受信すると、当該要求とともに受信した時間データを自己のタイマ７８にセットする。これにより、無線計測ユニット７０のタイマ７８とデータ収集装置８０のタイマ７０３について同期処理が実施されて、以降は、両タイマは実質的に同じ時間を計時することが可能になる。

次に、データ収集装置８０では、ＣＰＵ７０４は、データの収集指令を無線計測ユニット７０に送信し、返答を受信する（ステップＴ２、Ｔ３）。返答の受信を判定し（ステップＴ４）、受信しない間は（ステップＴ４でＮＯ）、ステップＴ２に戻る。受信したと判定すると（ステップＴ４でＹＥＳ）、送信するべきブロック数指定の指令（１ブロック当たりのデータ数指定の指令）を送信し返答を受信する（ステップＴ５、Ｔ６）。返答の受信を判定し（ステップＴ７）、受信しない間は（ステップＴ７でＮＯ）、ステップＴ５に戻る。

無線計測ユニット７０では、ＣＰＵ７５は収集指令を受信すると返答し（ステップＳ２、Ｓ３）、振動センサ７０Ａからの振動の測定データの収集（受信と格納）を開始する（ステップＳ４、Ｓ５）。測定データは、タイマ７８からの時間データと対応付けて、メモリ７６に格納される（ステップＳ５）。これにより、メモリ７６には、振動データが時系列に格納されることになる。また、送信するべきブロック数指定の指令を受信し返答を送信する（ステップＳ６、Ｓ７）。

その後、無線計測ユニット７０のＣＰＵ７５は、予め定められた量の測定データの収集（格納）がなされたとき（たとえば、１０秒分のデータ収集がされたとき）、測定データをパケットＰＡに格納して送信を開始する（ステップＳ８、Ｓ９およびＳ１０）。このとき、１０秒分の送信データは単位データ毎に分割される（ステップＳ８）。データ収集装置８０では、測定データ送信指令を送信し、対する返答としてパケットＰＡの測定データを受信する（ステップＴ８、Ｔ９）。無線計測ユニット７０のＣＰＵ７５は、送信指令を受信し、その返答として、対応の時間データ、指定されたデータ数分のブロック数分をパケットＰＡに格納して送信する（ステップＳ９、Ｓ１０）。したがって、１０秒分の測定データから１０個のパケットＰＡが生成されて、データ収集装置８０に送信される。データ収集装置８０のＣＰＵ７０４は、無線計測ユニット７０からパケットＰＡを受信し（ステップＴ９）、受信パケットＰＡのデータ部ＤＢのデータをデータ収集部６０６のメモリに格納する。

また、データ収集装置８０のＣＰＵ７０４は処理を終了するか否かを、全データを受信したか否かにより判定する（ステップＴ１０）。終了と判定したときは（ステップＴ１０でＹＥＳ）、処理は終了するが、判定しないときは（ステップＴ１０でＮＯ）、ステップＴ８に戻り、以降の処理が繰返される。

図８の処理では、処理が繰返されることで、データ収集装置８０は収集指令を定期的に送信するとしたが、定期送信に限定されない。例えば、収集指令は同期処理が実施された後に１回送信するとしてもよい。

（データ再送信）
本実施の形態では、無線計測ユニット７０とデータ収集装置８０との間の無線通信による通信データの欠け（データ喪失）が生じた場合は、無線計測ユニット７０が、メモリ７６に保存しておいた測定データを再度送信する。

つまり、無線通信において、データ収集装置８０のＣＰＵ７０４は無線計測ユニット７０から受信する測定データに対応の時間データから、時系列データの欠け（データ喪失）が生じているか否かを検出する。正常に受信できた場合には、上記の１０秒間のデータが連続しているが、データ欠けがあった場合には、例えば４秒、５秒の時間データに対応付けされた測定データが未受信となる。このようにして時系列データの欠けを検出すると、無線計測ユニット７０に対して、再送要求を送信する。無線計測ユニット７０は再送要求を受信すると、再送要求された振動データをメモリ７６から読出し、再度、データ収集装置８０に送信する。これにより、データ収集装置８０は欠けのない時系列データを取得することができる。

データ再送要求には、欠けたデータに対応の時間データ（上述の場合は、４秒目と５秒目）を含めるようにしてもよい。これにより、無線計測ユニット７０は、メモリ７６に保存された時系列の振動データのうち、例えば欠けている振動データのみを抽出（読出）し、データ収集装置８０に送信することができる。

本実施の形態では、風力発電装置１０の各部の振動データから、運転状態を監視するようにしたが、用いる測定データの種類は振動データに限定されない。

また、データ収集装置８０が、無線計測ユニット７０から全測定データを受信できなかったときに再送を要求するときは、１ブロックあたりのデータ数を減らして送信するように無線計測ユニット７０に送信し、無線計測ユニット７０からデータ数を減らしたブロック単位で受信する。

（第１の変形例）
本実施の形態に係る第１の変形例では、主軸受６０における振動センサ７０Ａの取付け態様の他の例を示す。

図９は、本発明の実施の形態の第１の変形例による無線計測ユニット７０の取付け態様を説明する図である。図９では、図３とは異なり、無線計測ユニット７０および振動センサ７０Ａを主軸受６０の回転側の外輪６３に取付けるとともに、固定側の内輪６４にも取付ける。外輪６３および内輪６４の無線計測ユニット７０それぞれには、２台の振動センサ７０Ａがケーブルを介して接続される。データ収集装置８０は、各無線計測ユニット７０から振動データのパケットＰＡを受信する。このときパケットＰＡのデータ部ＤＢに格納された振動データには、これを検知した振動センサ７０Ａの識別子が付与されている。無線計測ユニット７０およびデータ収集装置８０は、振動センサ７０Ａの識別子と、当該振動センサ７０Ａの取付位置を示すデータとを対応付けたテーブルを有する。

したがって、受信した振動データに付与された識別子に基づき当該テーブルを検索し、検索結果から、当該振動データを検知した振動センサ７０Ａの取付け位置を判別することができる。判別した取付位置の情報は振動データとともにデータサーバ３３０に送信する。監視用端末３４０は、受信した振動データに基づく情報（図６のグラフ等）を、受信した取付位置情報と関連付けて出力することで、ユーザに対して、振動位置を特定した運転状態の診断情報を提供することができる。

主軸受６０を内輪回転および外輪固定で使用する場合は、図３のように、外輪６３の外周面に取り付けた振動センサ７０Ａにより、取付位置に近い外輪６３の外周面損傷による振動を検知することができる。一方、図３の取付位置の反対側の外輪６３の内周面の損傷は風力発電装置１０等の大型の主軸受６０の場合には、図３の外周面の振動センサ７０Ａの損傷位置から離れるため振動の検知感度は高くない。

そこで、この他の実施の形態では、図９のように、回転側である内輪６４の内周面に振動センサ７０Ａを取付ける。この場合には、内輪６４が回転することによって当該振動センサ７０Ａを外輪６３の内周面の損傷位置に接近させることができ、外輪損傷の検知感度を高くすることができる。

逆に、主軸受６０を内輪固定および外輪回転で使用する場合も、固定側の内輪６４と回転側の外輪６３とに振動センサ７０Ａを取付けることにより診断精度が向上させることができる。

（第２の変形例）
本実施の形態に係る第２の変形例では、データ収集装置８０により、運転状態の診断に係る情報を検出する。

具体的には、データ収集装置８０のＣＰＵ７０４は、受信した時系列の振動データから、実効値またはピーク値等を算出し、データサーバ３３０に送信する。監視用端末３４０は受信した実効値またはピーク値等のデータをメモリに格納し、モニタ表示する。

振動データの時系列データと、実効値またはピーク値等のデータがデータサーバ３３０に保存（格納）されることにより、監視用端末３４０は、保存データを用いた周波数分析やエンベロープ処理が可能となる。したがって、振動データの実効値またはピーク値が閾値を超えた時などに、さらに詳細に診断するためには、その元となった振動データを容易に取得することができて運転状態の正確な診断が可能となる。

今回開示された実施の形態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。本発明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。

１０ 風力発電装置、２０主軸、４０ ギヤボックス、５０ 発電機、６０ 主軸受、６０Ａ 発電量情報、６０Ｂ 回転情報、７０ 無線計測ユニット、７０Ａ，７０Ｂ 振動センサ、８０ データ収集装置、８２ アクセスポイント、９０ ナセル、３２０ インターネット、３３０ データサーバ、３４０ 監視用端末、６０６ データ収集部。

Claims (5)

1. 風力発電装置に設けられた機器の状態を監視する状態監視システムであって、
   前記機器に設けられるセンサを含む無線計測ユニットと、
   前記無線計測ユニットと無線通信するデータ収集装置と、を備え、
   前記無線計測ユニットは、
   前記センサから取得した測定データを格納するメモリと、
   前記センサから取得した測定データを、前記データ収集装置に送信する無線通信部と、を含み、
   前記データ収集装置は、
   前記無線計測ユニットから測定データを受信できなかったとき、前記無線計測ユニットに対して当該測定データの再送信を要求し、
   前記無線計測ユニットは、第１タイマと、前記センサから取得した測定データであって、測定順に従い前記第１タイマが計時する第１時間データが対応付けされた測定データを、前記メモリに格納する格納手段とを、さらに含み、
   前記無線通信部が送信する前記再送信の要求は、受信できなかった測定データの前記第１時間データを特定する情報を含む、状態監視システム。
2. 前記データ収集装置は、
   計時する第２タイマと、
   前記第２タイマが計時する第２時間データを用いて、前記無線計測ユニットに対し、前記第１タイマが当該第２タイマと同期して計時するような計時要求を送信する同期処理部と、
   前記センサとは異なるセンサであって、前記機器に設けられる当該異なるセンサから測定データを取得するデータ取得部と、
   前記データ取得部によって取得した測定データを、前記第２タイマの第２時間データと対応づけて格納する収集格納手段とを、さらに含む、請求項１に記載の状態監視システム。
3. 前記データ収集装置は、
   前記無線計測ユニットに対して、測定する時間間隔を指定し、測定データを指定したデータ数毎のブロックに分割し、ブロック単位で送信することを要求し、且つ、データ収集装置は全測定データの受信可否を判断し、受信できない場合は既受信ブロック以降の測定データの再送信を要求し、受信する手段を有する、請求項２に記載の状態監視システム。
4. 前記データ収集装置は、
   前記無線計測ユニットから受信する前記第１時間データが対応付けされた測定データを格納する受信格納手段と、
   前記受信する手段により、前記無線計測ユニットから全測定データを受信できない場合、一度に送信するデータ数を減らして、１ブロックとして受信するための手段とを有する、請求項３に記載の状態監視システム。
5. 前記機器は、風車に連通する軸を支持する軸受を含み、
   前記軸受は、前記軸が通過する内輪と、前記内輪の外周に設けられた外輪とを有し、
   前記内輪および外輪の一方は、前記風車の回転に連動して前記軸を中心に同心円状に回転し、且つ他の一方は固定であり、
   前記センサを含む前記無線計測ユニットは、前記内輪および外輪の少なくとも一方に設けられる、請求項１から４のいずれか１項に記載の状態監視システム。

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