JP6407553B2 - Condition monitoring system - Google Patents
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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。 The present invention relates to a state monitoring system, and more particularly to a state monitoring system that monitors the state of a wind turbine generator.
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。 In a wind power generator, power is generated by rotating a main shaft connected to a blade that receives wind power, rotating the main shaft with a speed increaser, and then rotating a rotor of the power generator. In order to diagnose abnormalities of the main shaft, speed increaser, generator, etc., a technique is known in which vibration is measured using a vibration sensor and the state of the wind power generator is diagnosed from the measured value.
例えば、特許文献1(特開2012−98149号公報)に開示の携帯型振動診断装置は、複数の振動センサユニットと、振動センサユニットから送信される無線信号を受信して機器の診断を行う振動診断部とを備える。 For example, a portable vibration diagnostic device disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-98149) receives a plurality of vibration sensor units and radio signals received from the vibration sensor units to diagnose a device. A diagnostic unit.
特許文献1では、振動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。 In Patent Document 1, the measurement value of the vibration sensor is wirelessly transmitted, but communication may be interrupted depending on a communication environment such as a radio wave condition. However, since Patent Document 1 does not take measures against the problem, an appropriate diagnosis cannot be made depending on the communication environment.
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。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a state monitoring system capable of appropriately monitoring the state of a wind turbine generator.
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、機器に設けられて状態を検出するための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、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、データ収集装置と通信する無線通信部と、無線計測ユニットの各部を制御する制御部と、を含み、制御部は、無線通信部がデータ収集装置から要求を受信すると、メモリに格納された複数の測定データのうちの予め定めた個数からなるデータ群を無線通信部により送信する。 According to one aspect of the present invention, a state monitoring system for monitoring a state of a device provided in a wind turbine generator includes a wireless measurement unit including a sensor provided in the device for detecting the state, a wireless measurement unit, and wireless communication A wireless measurement unit, a memory that stores measurement data acquired from a sensor, a wireless communication unit that communicates with the data collection device, and a control unit that controls each part of the wireless measurement unit. In addition, when the wireless communication unit receives a request from the data collection device, the control unit transmits a data group including a predetermined number of the plurality of measurement data stored in the memory by the wireless communication unit.
好ましくは、要求は、受信を要求する測定データの個数を示す要求データ数を含み、予め定めた個数は、受信した要求に含まれる要求データ数によって示される。 Preferably, the request includes a request data number indicating the number of measurement data requested to be received, and the predetermined number is indicated by a request data number included in the received request.
好ましくは、データ収集装置は、要求に対応して無線計測ユニットからデータを受信できたか否かを判定する受信判定部を含み、受信判定部により受信できていないと判定されたとき、無線計測ユニットに対して当該要求を再度送信する。 Preferably, the data collection device includes a reception determination unit that determines whether or not data can be received from the wireless measurement unit in response to the request, and when the reception determination unit determines that the data cannot be received, the wireless measurement unit The request is sent again.
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、内輪の外周に設けられた外輪とを有し、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。 Preferably, the device includes a bearing that supports a shaft communicating with the windmill, and the bearing has an inner ring through which the shaft passes and an outer ring provided on an outer periphery of the inner ring, and one of the inner ring and the outer ring is a windmill. In conjunction with the rotation, it rotates concentrically around the axis, and the other one is fixed, and the wireless measurement unit including the sensor is provided on at least one of the inner ring and the outer ring.
本発明によれば、風力発電装置の状態を適切に監視できる。 According to the present invention, it is possible to appropriately monitor the state of the wind turbine generator.
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。 Hereinafter, the state monitoring system according to the present invention and related portions will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals represent the same or corresponding parts, and redundant description may not be repeated.
<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1台以上の監視用端末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。
<Overall configuration of status monitoring system>
FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of the state monitoring system of the present embodiment. Referring to FIG. 1, the state monitoring system that monitors the operation state of the
データ収集装置80は後述する無線計測ユニット70(図4)と無線通信する。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。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。
The
また、パーソナルコンピュータ(以下、パソコンともいう)に相当する各監視用端末340は、インターネット320を通して、データサーバ330が受信した計測データを閲覧する機能、計測データの詳細な解析機能、データサーバ330を通してのデータ収集装置80への設定変更機能、風力発電装置10の各機器の状態を表示させる機能等を有する。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。
Further, each
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。
In the present embodiment, since the
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の計測データを受信し、データ処理する。具体的には、振動センサ70Aの計測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に送信する。データサーバ330はデータ収集装置80から受信したデータについて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。
The
<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3は、無線計測ユニット70の取付け態様を説明する図である。風力発電装置10は、後述する主軸受60と発電部である発電機50が一体となったタイプ(同期型)の風車である。図2と図3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、振動センサ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。
<Configuration of
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the configuration of the
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。
The
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と、転動体61(図3)とを備える。転動体61は内輪64と外輪との間に配置される。外輪は、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。
The main bearing 60 (outer ring, inner ring, rolling element) is fixed in the
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。
The
(取付け態様)
図3を参照して、本実施の形態では、無線計測ユニット70は電源供給部であるスリップスプリング701にケーブル接続されて電力供給がされる。振動センサ70Aは無線計測ユニット70から電力供給がされる。また、無線計測ユニット70および振動センサ70Aは、主軸受60の外輪側に取り付けられる。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70Aと無線計測ユニット70を回転する外輪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の外輪側に取付ける。
(Mounting mode)
With reference to FIG. 3, in this Embodiment, the
ここでは、無線計測ユニット70および振動センサ70Aは外輪側に取り付けるとしたが、これに限定されない。
Here, the
図示されるように、風車に連通する軸を支持する主軸受60は、軸が通過する内輪64と、内輪64の外周に設けられた外輪とを有する。この内輪64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る。振動センサ70Aおよび無線計測ユニット70は、内輪64および外輪の少なくとも一方に設けられるとしてもよい。
As shown in the drawing, the
(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。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。
(Configuration and communication mode of wireless measurement unit 70)
FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration and communication mode of the
データ収集装置80と、アンテナ81およびアクセスポイント82とは無線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。
The
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。
The
無線計測ユニット70は、2台の振動センサ70Aから出力される計測データ(アナログ信号)を受ける入力チャンネル71、入力チャンネル71が受けた計測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計測データを処理する機能などを有した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。メモリ76は、振動センサ70Aから受信した振動の計測データを格納(記憶)するためのフラッシュメモリに相当する記憶領域79を含む。
The
CPU75は、無線計測ユニット70の各部を制御する制御部に相当し、各部はCPU75からの信号(指令)・データにより制御される。
The
入力チャンネル71は、2つの振動センサ70Aからの計測データを、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。
The
(無線計測ユニット70のデータ収集態様)
無線計測ユニット70は、無線通信により振動計測データをデータ収集装置80に送信する。無線計測ユニット70は、振動センサ70Aからの計測データを、記憶領域79に識別データをつけて格納する。例えば、時系列に入力する計測データを、記憶領域79の予め確保された配列領域に順番に格納する。配列に格納された計測データ(配列要素)に対応した配列の添え字(例えば数値)は、当該計測データの識別データに相当する。なお、識別データの付与方法はこれに限定されない。したがって、識別データが示す添え字の値によって、対応する計測データが計測された順番を示すことができる。
(Data collection mode of the wireless measurement unit 70)
The
無線計測ユニット70は、記憶領域79の計測データを複数グループ(群)に分割した各グループ単位で送信する。グループは、1個以上の計測データからなる。ここでは、このグループをブロックと称する。具体的には、無線計測ユニット70は、データ収集装置80から指定された識別番号(識別データ)に対応したデータのブロックを検索し、送信する。分割された各ブロックのデータサイズは、全計測データのそれよりも小さい。したがって、無線計測ユニット70とデータ収集装置80との間で必要な無線回線の接続維持時間は、1ブロック分を送信することができる維持時間にまで短縮することができ、接続維持時間の確保が容易になる。無線計測ユニット70は、分割された各ブロックのデータ送信を繰り返すことで、振動センサ70Aによる全計測データを、データ収集装置80に送信することができる。
The
本実施の形態では、記憶領域79の計測データの書込みと読出しとは同時(並列)ではなく時間差をもって実施される。具体的には、計測データの取得(格納)を確実にするために、計測時には振動センサ70Aから受信する振動計測データを全て記憶領域79に格納する。その後の送信時に当該計測データを記憶領域79からの読出し、上述のようにブロック単位でデータ収集装置80へ送信する。これにより、全計測データの取得(記憶領域79への格納)を確実にすることができるとともに、計測データのサンプリングレートと、データ収集装置80への送信レートとを独立に扱うことができる。
In the present embodiment, the writing and reading of the measurement data in the
(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、および図示しない他のセンサな等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。
(Configuration of data collection device 80)
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of the
I/F部601は、有線で接続された振動センサ70Bからの振動の計測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。
The I /
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。
The
無線通信部700は、無線計測ユニット70からの計測データを格納したパケット(後述する)を受信した場合には、受信パケットの本体部からデータを抽出し、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の計測データ、すなわち好ましくは、計測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。
When the
また、無線通信部700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(計測データ)を読出し、読出されたデータを、アンテナ602を介して、例えばパケットの形式で、外部の装置(データサーバ330等)に送信する。
In addition, the
データサーバ330は、データ収集装置80から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から受信した計測データが蓄積されているデータサーバ330から受信した計測データを処理してモニタ出力(表示等)する。ユーザはモニタの表示から、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。
The
(通信パケットの構成)
図6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。図6(A)を参照して、パケットPAは基本的にヘッダ部HEおよび本体部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、本体部DBは送信するべきデータを含む。
(Composition of communication packet)
FIG. 6 is a diagram showing an example of a communication packet according to the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6A, packet PA basically includes a header portion HE and a main body DB. The header portion HE includes information (address etc.) for identifying the destination and transmission source of the packet, and the main body portion DB includes data to be transmitted.
無線計測ユニット70とデータ収集装置80はパケットPAを用いて通信するが、ヘッダ部HEに格納するべき識別情報について、無線計測ユニット70は予めメモリ76に格納しており、また、データ収集装置80はCPU704がアクセス可能な図示しないメモリに格納していると想定する。なお、パケットに代えて、フレームを用いてもよい。
The
図6(B)は、データ収集装置80が、無線計測ユニット70に対して計測データの送信を要求するための要求パケットPAQを示す。パケットPAQの本体部DBには、送信の要求コマンドが格納される。
FIG. 6B shows a request packet PAQ for the
図6(C)は、無線計測ユニット70がデータ収集装置80に送信する応答パケットPARであって、パケットPARの本体部DBには、要求パケットPAQに対する応答コマンドが格納される。
FIG. 6C shows a response packet PAR transmitted from the
(データ送信)
本実施の形態に係る風力発電機の状態監視システムにおいて、無線計測ユニット70は、記憶領域79の計測データを、それぞれが1つ以上の計測データからなる複数のブロックに分割し、1個の要求パケットPAQを受信すると、そのうちの1個のブロックデータを送信する。要求パケットPAQの受信およびブロックデータ送信を、複数ブロック分だけ繰返すことによって、全計測データをデータ収集装置80へ送信することができる。
(Data transmission)
In the wind power generator state monitoring system according to the present embodiment, the
次に、無線計測ユニット70が、記憶領域79に格納した1536000個のデータ(サンプリング周期:25.6kHz、60秒分の計測、1データサイズは2byte)を、50000Byte/sec(400000bps)の送信レートで送信するとして、無線計測ユニット70の送信バッファサイズが1100Byteおよびデータ収集装置80の受信バッファサイズが2048Byteである場合における、全計測データの一括送信と、ブロック単位の分割送信とを比較して説明する。
Next, the
一括送信の場合は、1536000×2(byte)=3072000byteに要するデータ受信時間は3072020/5000=61.4404secである。 In the case of batch transmission, the data reception time required for 1536000 × 2 (bytes) = 3072000 bytes is 3072020/5000 = 61.4404 sec.
データ収集装置80からの要求コマンド回数:1回あたりの要求コマンド処理オーバヘッド時間:2msec/回、および要求コマンド処理オーバヘッド時間:0.002×1=0.002secである。 Request command count from the data collection device 80: Request command processing overhead time per time: 2 msec / time, and request command processing overhead time: 0.002 × 1 = 0.002 sec.
また、無線計測ユニット70の要求コマンドに対する応答送信回数:1回あたりの送信オーバヘッド:2msec/回、および送信オーバヘッド時間:0.002×1=0.002secである。 Further, the number of response transmissions to the request command of the wireless measurement unit 70: transmission overhead per time: 2 msec / time, and transmission overhead time: 0.002 × 1 = 0.002 sec.
無線計測ユニット70側の送信バッファサイズは1100Byteであるから、無線計測ユニット70からデータ収集装置80へのデータ送信回数は3072020/1100=2793回となる。
Since the transmission buffer size on the
したがって、データ収集装置80が1回要求コマンドを送信すると、無線計測ユニット70からは2793回だけデータ送信が繰り返される。仮に、途中でデータ収集装置80は送信データを受取れずデータ送信が中断したときは、一括送信の場合には、中断したその時点で、無線計測ユニット70に対して中断したデータの送信要求をすることはできない。
Therefore, when the
一括送信の送信所要時間に関しては、受信回数:2793回、その1回あたりの受信オーバヘッド:2msec/回、および受信オーバヘッド時間:0.002×2793=5.586secとなる。そして、中断したために一括送信終了後に要求コマンドを送信したときは、要求コマンド応答受信回数:1回、要求コマンド応答処理オーバヘッド:2msec/回、および要求コマンド応答処理オーバヘッド時間:0.002×1=0.002secである。 Regarding the transmission time required for batch transmission, the number of receptions is 2,793, the reception overhead per one: 2 msec / time, and the reception overhead time: 0.002 × 2793 = 5.586 sec. When a request command is transmitted after completion of batch transmission due to interruption, the number of request command response reception: 1 time, request command response processing overhead: 2 msec / time, and request command response processing overhead time: 0.002 × 1 = 0.002 sec.
したがって、一括送信の場合は、送信時間は61.4404+0.002+0.002+5.586+0.002=67.0324secとなる。実際には、CPU処理に関する遅延が生じ、約70secと見積もることができる。 Therefore, in the case of batch transmission, the transmission time is 61.4404 + 0.002 + 0.002 + 5.586 + 0.002 = 67.0324 sec. Actually, a delay related to the CPU processing occurs, and it can be estimated to be about 70 seconds.
分割送信の送信所要時間に関しては、512データ/ブロックとすると、(1536000÷512)=3000個のブロックを送信する必要があるから、要求コマンド送信回数は3000回およびデータ受信回数は3000回となる。 With regard to the transmission time required for divided transmission, if 512 data / blocks are required, (1536000 ÷ 512) = 3000 blocks need to be transmitted, so the number of request command transmissions is 3000 and the number of data receptions is 3000. .
したがって、データ送信時間は61.4404sec、要求コマンド処理オーバヘッド時間:2msec×3000=6sec、および送信オーバヘッド時間:2msec×3000=6secである。また、受信オーバヘッド時間:0.002×3000=6secおよび要求コマンド応答処理オーバヘッド時間:0.002×3000=6secである。この結果、分割送信の場合は、送信時間は61.4404+6+6+6+6=85.4404であり、約85secと見積もることができる。 Therefore, the data transmission time is 61.4404 sec, the request command processing overhead time: 2 msec × 3000 = 6 sec, and the transmission overhead time: 2 msec × 3000 = 6 sec. Further, the reception overhead time: 0.002 × 3000 = 6 sec and the request command response processing overhead time: 0.002 × 3000 = 6 sec. As a result, in the case of divided transmission, the transmission time is 61.4404 + 6 + 6 + 6 + 6 = 85.4404, which can be estimated as about 85 seconds.
このように分割送信の場合には、全データ送信に要する時間は85secかかるが、1ブロックの送信時間は(85/3000)=0.028secで済むから、たとえ短い無線通信接続維持時間しか確保できない場合であったとしても、ブロック単位で確実にデータ送信することが可能となる。 Thus, in the case of divided transmission, the time required for all data transmission takes 85 seconds, but since the transmission time for one block is (85/3000) = 0.028 seconds, only a short wireless communication connection maintaining time can be secured. Even if this is the case, it is possible to reliably transmit data in units of blocks.
なお、ここでは、データ収集装置80と無線計測ユニット70間で可能な無線通信接続維持時間、要求コマンド送信にかかるオーバヘッド時間等を考慮して、例えば512データ/ブロックとしたが、1ブロック当たりのデータ数(サイズ)は、これに限定されない。
Here, in consideration of the wireless communication connection maintenance time possible between the
(処理フローチャート)
図7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、それに関連し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処理はプログラムを実行することにより実現される。無線計測ユニット70側のプログラムは、予めメモリ76に格納されて、データ収集装置80からの計測指令コマンドに応答してCPU75がプログラムを読出し実行を開始する。また、データ収集装置80側のプログラムは、無線通信部700の図示しないメモリに予め格納されて、例えば電源ONされたときCPU704がプログラムを読出し実行を開始する。ここでは、1ブロック当たり512個のデータが送信されるとする。
(Processing flowchart)
FIG. 7 is a flowchart showing a communication sequence between the
まず、無線計測ユニット70では、CPU75は、予め受信した計測指令コマンドに基づき、振動センサ70Aからの計測データを記憶領域79の配列に格納する(ステップS3)。格納される計測データは、サンプリングレートが25600Hzおよび1秒分の計測データであるとする。したがって、記憶領域79には25600個の計測データが格納される。
First, in the
データ収集装置80のCPU704はパケットPAQを生成して送信する(ステップS7)。パケットPAQの要求コマンドは、送信を要求する計測データを指定するための識別番号として“1〜512”を含む。
The CPU 704 of the
無線計測ユニット70のCPU75は、パケットPAQを受信すると(ステップS9)、パケットPARを生成し返答として送信する(ステップS11)。このパケットPARの本体部DBの応答コマンドは、ステップS9で受信した要求コマンドから読み出された識別番号“1〜512”を含む。
When receiving the packet PAQ (step S9), the
データ収集装置80のCPU74はパケットPARの受信処理を実施し(ステップS13)、受信できたか否かを判定する(ステップS15)。具体的には、パケットPARを受信できなかった、または受信したが応答コマンドの識別番号が直前に送信した要求コマンドの識別番号と一致していないと判定したときは(ステップS15でNO)、直前の要求コマンドを再度送信するためにステップS7に戻る。
The
一方、パケットPARを受信できたと判定すると(ステップS15でYES)、CPU75は、本体部DBにデータ送信指令を格納したパケットPAを生成し送信する(ステップS17)。このデータ送信指令は、直前に送信したパケットPAQの識別番号“1〜512”を含む。
On the other hand, if it is determined that the packet PAR has been received (YES in step S15), the
無線計測ユニット70のCPU75は、データ収集装置80からデータ送信指令を受信する(ステップS19)。そして、受信した識別番号“1〜512”に基づき記憶領域79を検索し、配列から当該識別番号に一致する512個の計測データを読出し、読出した512個の計測データ(識別番号が付与された状態)を本体部DBに格納したパケットPAを生成して、データ収集装置80に送信する(ステップS21)。
The
データ収集装置80のCPU704は、計測データを格納したパケットPAを受信する(ステップS23)。受信した計測データは、データ収集部606のメモリに格納される。
The CPU 704 of the
データ収集装置80のCPU704は、上記の計測指令コマンドにより収集を指示した計測データの全てを、無線計測ユニット70から受信したか否かを判定する(ステップS25)。具体的には、直前のステップS23で受信した計測データに付与された識別番号の値と、計測指令コマンドが示す計測データ総数(25600Hzおよび1秒分の計測データである25600個)を示す値1〜25600とを比較する。比較結果に基づき、直前に受信した計測データの識別番号の値に“25600”が含まれると判定した場合には、全データを受信できたと判定し(ステップS25でYES)、処理を終了する。
The CPU 704 of the
一方、比較結果に基づき、直前に受信した計測データの識別番号の値に“25600”が含まれないと判定した場合には、未だ全データを受信できていないと判定し(ステップS25でNO)、ステップS7に戻る。 On the other hand, if it is determined that “25600” is not included in the value of the identification number of the measurement data received immediately before based on the comparison result, it is determined that all data has not been received yet (NO in step S25). Return to step S7.
ステップS7では、次位のブロックすなわち識別番号“513〜1024”の計測データを無線計測ユニット70から受信するために、当該次位ブロックの識別番号“513〜1024”を含む要求コマンドを格納したパケットPAQを生成し、無線計測ユニット70の送信する(ステップS7)。以降は、次位のブロックの計測データについて、前述と同様の通信処理が実施される。
In step S7, in order to receive the measurement data of the next block, that is, the identification number “513 to 1024” from the
このように、全計測データが受信できたと判定されるまで(ステップS25でYES)ステップS7〜ステップS23の1ブロック単位の計測データ送信が繰返されること、また送信対象のブロックを指定する要求コマンドに対する応答コマンドを正常に受信できるまで要求コマンド再送を繰返(ステップS7〜S15を繰返)すことで、無線通信の接続条件が良くない(無線通信接続時間が短くなる)場合であっても、全ブロック(全計測データ)を送信することができる。 As described above, until it is determined that all measurement data has been received (YES in step S25), measurement data transmission in units of one block in steps S7 to S23 is repeated, and a request command for designating a transmission target block is received. Even if the wireless communication connection condition is not good (wireless communication connection time is shortened) by repeating the request command retransmission until the response command can be normally received (repeating steps S7 to S15), All blocks (all measurement data) can be transmitted.
(変形例)
ここでは、風力発電装置10に設けられた機器の状態として振動を監視するために振動センサ70Aによる計測データを収集したが、機器の状態は振動に限定されない。したがって、状態を検出するためのセンサは、振動センサに限定されない。
(Modification)
Here, the measurement data by the
また、512個のデータでブロックを構成するとしたが、構成するデータ個数は512個に限定されない。また、データ収集装置80が送信する要求パケットPAQにより常時、512個のデータが要求されるとしたが、各要求パケットPAQにより要求するデータ個数は可変であってもよい。
In addition, although a block is configured with 512 data, the number of data to be configured is not limited to 512. Further, although 512 data is always requested by the request packet PAQ transmitted by the
(実施の形態による効果)
回転体に設置される無線計測ユニット70は、回転体に伴い自身も回転することによって電波が遮断される位置に移動してしまうことがあり、1回の送信当たりのデータ長が長い(データ量が多い)場合には、必要な無線通信の接続維持時間を確保できずに計測データを送信できない恐れがある。
(Effects of the embodiment)
The
これに対して、本実施の形態では、計測データを複数のブロックに分割し、ブロック単位で送信することで、要求される無線通信の接続維持時間を1ブロック送信可能な時間にまで短縮することができる。したがって、上述のように回転によって無線計測ユニット70が電波遮断される位置に移動するとしても、全ブロック(全計測データ)を確実に送信することができる。
In contrast, in the present embodiment, the measurement data is divided into a plurality of blocks and transmitted in units of blocks, thereby reducing the required wireless communication connection maintenance time to a time during which one block can be transmitted. Can do. Therefore, even if the
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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention 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.
10 風力発電装置、70 無線計測ユニット、70A 振動センサ、79 記憶領域、80 データ収集装置、PA パケット、PAQ 要求パケット、PAR 応答パケット。 10 wind power generator, 70 wireless measurement unit, 70A vibration sensor, 79 storage area, 80 data collection device, PA packet, PAQ request packet, PAR response packet.
Claims (3)
前記機器に設けられて状態を検出するための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、
前記データ収集装置と通信する無線通信部と、
前記無線計測ユニットの各部を制御する制御部と、を含み、
前記制御部は、
前記無線通信部が前記データ収集装置から要求を受信すると、前記メモリに格納された複数の測定データのうちの予め定めた個数からなるデータ群を前記無線通信部により送信し、前記要求は、受信を要求する測定データの個数を示す要求データ数を含み、
前記予め定めた個数は、受信した前記要求に含まれる前記要求データ数によって示される、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 wireless measurement unit including a sensor provided in the device for detecting a state;
A data collection device that wirelessly communicates with the wireless measurement unit;
The wireless measurement unit is
A memory for storing measurement data acquired from the sensor;
A wireless communication unit communicating with the data collection device;
A control unit for controlling each part of the wireless measurement unit,
The controller is
When the wireless communication unit receives a request from the data collection device, the wireless communication unit transmits a data group consisting of a predetermined number of measurement data stored in the memory, and the request is received. Including the number of requested data indicating the number of measurement data requested
The state monitoring system, wherein the predetermined number is indicated by the number of request data included in the received request .
前記要求に対応して前記無線計測ユニットからデータを受信できたか否かを判定する受信判定部を含み、
前記受信判定部により受信できていないと判定されたとき、前記無線計測ユニットに対して当該要求を再度送信する、請求項1に記載の状態監視システム。 The data collection device includes:
Including a reception determination unit that determines whether data can be received from the wireless measurement unit in response to the request;
When it is determined not to be received by the reception determination unit transmits the request again to the radio measurement unit, the state monitoring system according to claim 1.
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または2に記載の状態監視システム。 The apparatus includes a bearing that supports a shaft communicating with the windmill,
The bearing has an inner ring through which the shaft passes, and an outer ring provided on the outer periphery of the inner ring,
One of the inner ring and the outer ring rotates concentrically around the axis in conjunction with the rotation of the windmill, and the other is fixed,
The state monitoring system according to claim 1 or 2 , wherein the wireless measurement unit including the sensor is provided in at least one of the inner ring and the outer ring.
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