JP6567909B2 - Wind power generator and wireless communication method in wind power generator - Google Patents
Wind power generator and wireless communication method in wind power generator Download PDFInfo
- Publication number
- JP6567909B2 JP6567909B2 JP2015144926A JP2015144926A JP6567909B2 JP 6567909 B2 JP6567909 B2 JP 6567909B2 JP 2015144926 A JP2015144926 A JP 2015144926A JP 2015144926 A JP2015144926 A JP 2015144926A JP 6567909 B2 JP6567909 B2 JP 6567909B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- antenna
- blade
- node
- wind power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
- Support Of Aerials (AREA)
Description
本発明は、無線センサネットワークを有する風力発電装置及び風力発電装置における無線通信方法に関する。 The present invention relates to a wind turbine generator having a wireless sensor network and a wireless communication method in the wind turbine generator.
無線技術を用いた風力発電装置に関して、特許文献1に開示されている。特許文献1は、「本実施の形態にかかる風力発電装置では、歪みゲージから振動算出部に送信される信号および騒音センサから振動状態調整部に送信される信号の少なくとも一つを、無線を用いて送信するようにしてもよい。このように、無線技術を用いることで、大規模な風力発電装置であっても容易にセンサネットワークを構築することができる。」と記載している。 A wind power generator using wireless technology is disclosed in Patent Document 1. Patent document 1 states, “In the wind turbine generator according to the present embodiment, at least one of a signal transmitted from the strain gauge to the vibration calculating unit and a signal transmitted from the noise sensor to the vibration state adjusting unit is wirelessly used. In this way, by using wireless technology, a sensor network can be easily constructed even with a large-scale wind power generator. "
風力発電装置は、安定した風力が得られる地域に設置される。逆に言えば、風力発電装置を設置する地域は、周辺地形(海上に設置する場合は、周囲の陸地の地形)によって限定される。限定された地域に複数の風力発電装置を設置し、設置するスペース効率を高くする必要がある。また、風力発電装置のブレードの状態を把握するために、ブレードにセンサを設け、ナセルに設けた送受信装置との間でセンサデータ等を送受信するために無線通信を用いる。 The wind power generator is installed in an area where stable wind power can be obtained. In other words, the area where the wind turbine generator is installed is limited by the surrounding terrain (or the terrain of the surrounding land when installed on the sea). It is necessary to install a plurality of wind power generators in a limited area to increase the installation space efficiency. Moreover, in order to grasp | ascertain the state of the braid | blade of a wind power generator, a wireless communication is used in order to transmit / receive sensor data etc. between the transmitter / receiver provided in the blade and the nacelle.
複数の風力発電装置が、限定された地域に設置される場合であっても、無線通信に、隣接する風力発電装置と異なる周波数帯域(チャネル)を使用することは困難である。なぜならば、周波数帯域が異なれば、使用する周波数帯域ごとにフィルタ等を調整する必要があるからである。また、ある地域の風力発電装置に複数の周波数帯域を用いることも、周波数の有効利用の観点から困難である。異なる複数の無線通信に同じ周波数帯域の電波を使用すると、それらの電波の間で干渉が生じる。特許文献1では、無線センサネットワークの電波干渉について考慮されていない。 Even when a plurality of wind turbine generators are installed in a limited area, it is difficult to use a frequency band (channel) different from that of an adjacent wind turbine generator for wireless communication. This is because if the frequency band is different, it is necessary to adjust a filter or the like for each frequency band to be used. In addition, it is difficult to use a plurality of frequency bands for a wind power generator in a certain area from the viewpoint of effective use of frequencies. When radio waves in the same frequency band are used for a plurality of different radio communications, interference occurs between the radio waves. In Patent Document 1, no consideration is given to radio wave interference of a wireless sensor network.
このような状況において、風力発電装置のブレードに設けたセンサを含むセンサノードとナセルなどに設けた送受信装置を含むシンクノードとの間で無線通信を用いると、隣接する風力発電装置の無線通信との間で電波干渉が生じる。 In such a situation, when wireless communication is used between a sensor node including a sensor provided on a blade of a wind turbine generator and a sink node including a transmitter / receiver provided in a nacelle or the like, wireless communication between adjacent wind generators and Interference occurs between the two.
開示する風力発電装置は、鉛直方向を基準とする所定角度(±α度)内の、ブレードの回転位置に同期して、第1のアンテナを介して信号を送信し、センサデータを受信するシンクノードを有するナセル、並びに、第2のアンテナを介した第1のアンテナからの信号の受信に応答して、第2のアンテナを介してセンサデータを送信するセンサノードを設けた、ナセルに接続するロータにより回転するブレードを有する。 The disclosed wind turbine generator transmits a signal via the first antenna and receives sensor data in synchronization with the rotational position of the blade within a predetermined angle (± α degrees) with respect to the vertical direction. A nacelle having a node and a nacelle provided with a sensor node for transmitting sensor data via the second antenna in response to reception of a signal from the first antenna via the second antenna It has a blade that is rotated by a rotor.
開示する風力発電装置によれば、隣接する風力発電装置の無線通信との間で電波干渉の発生を軽減できる。 According to the disclosed wind turbine generator, it is possible to reduce the occurrence of radio wave interference with the wireless communication between adjacent wind turbine generators.
以下、実施例を、図面を用いて説明する。 Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings.
図1は、風力発電装置の構成例の正面図(風力発電装置の各ブレードの回転面を正面から見た図)である。図2は、図1の風力発電装置の構成例の側面図である。 FIG. 1 is a front view of a configuration example of a wind power generator (a view of a rotating surface of each blade of the wind power generator viewed from the front). FIG. 2 is a side view of a configuration example of the wind turbine generator of FIG.
風力発電装置は、ブレードA101、ブレードB102、およびブレードC103の3枚のブレード、ナセル108、タワー109、並びに、ハブ110を有する。図1の構成例は、3枚のブレードを示しているが、1枚でもよい。風力発電装置の力学的バランスから、通常は2枚以上である。 The wind turbine generator includes three blades of a blade A101, a blade B102, and a blade C103, a nacelle 108, a tower 109, and a hub 110. Although the configuration example in FIG. 1 shows three blades, one blade may be used. From the mechanical balance of a wind power generator, it is usually two or more.
ハブ110は、3枚のブレードA〜C(101〜103)を120度間隔で固定した、ロータと呼ばれる回転部である。ブレードA〜C(101〜103)が風を受け、図1に示すブレード回転方向に回転することにより、ハブ110の回転軸が回転し、回転軸に接続された変速機を介して発電機に回転運動が伝えられて発電する。ハブ110の回転軸は軸受でナセル108に固定され、変速機および発電機はナセル108に内蔵されている。 The hub 110 is a rotating part called a rotor in which three blades A to C (101 to 103) are fixed at intervals of 120 degrees. The blades A to C (101 to 103) receive wind and rotate in the blade rotation direction shown in FIG. 1, whereby the rotation shaft of the hub 110 rotates, and the generator is connected to the generator via the transmission connected to the rotation shaft. Rotational motion is transmitted to generate electricity. The rotating shaft of the hub 110 is fixed to the nacelle 108 by a bearing, and the transmission and the generator are built in the nacelle 108.
風力発電装置は、ブレードのひずみなどの状態を測定するセンサを有するセンサノードA〜C(105〜107)を各ブレードA〜C(101〜103)に設置している。センサは、たとえば、ひずみ測定の場合は歪計である。ナセル108に設けたシンクノード104が、センサノードA〜C(105〜107)からのセンサデータを受信する。センサノードA〜C(105〜107)とシンクノード104とにより無線センサネットワークが構成される。
In the wind turbine generator, sensor nodes A to C (105 to 107) having sensors for measuring a state such as blade strain are installed in the blades A to C (101 to 103). The sensor is, for example, a strain gauge in the case of strain measurement. A
シンクノード104および各センサノードA〜C(105〜107)は、図1に示すように、放射パターンが円形をなす無指向性アンテナを有する。シンクノード104と各センサノードA〜C(105〜107)との通信可能な範囲は、各センサノードA〜C(105〜107)のアンテナが、シンクノード104のアンテナの放射パターンの範囲内にあり、シンクノード104のアンテナが各センサノードA〜C(105〜107)のアンテナの放射パターンの範囲内にあるときである。また、各センサノードA〜C(105〜107)が無線通信に用いる周波数帯域は同じである。
As shown in FIG. 1, the
図3は、隣接する風力発電装置のセンサノードからの無線電波との干渉を説明する図である。一般に、隣接する風力発電装置のブレードの回転による乱流の影響を受けない間隔を空けて風力発電装置が設置される。その間隔は、ブレードの先端が描く回転円の直径の2倍から10倍程度である。 FIG. 3 is a diagram for explaining interference with radio waves from sensor nodes of adjacent wind turbine generators. In general, wind turbine generators are installed at an interval that is not affected by the turbulence caused by the rotation of blades of adjacent wind turbine generators. The interval is about 2 to 10 times the diameter of the rotating circle drawn by the tip of the blade.
一方、シンクノードと各センサノードとの間の無線通信を確実にする(データの誤り率が所定値(仕様値)以下になる信号対雑音比を確保する。)ために、前述したように通信相手(シンクノードとセンサノード)をそれぞれのアンテナの放射パターンに含むように無線通信回線を設計する。風力発電装置の設置間隔が狭い場合、図中にハッチングで示す領域のように、センサノード間の放射パターンが重なり、センサノードから放射される電波に干渉が生じ、搬送されるデータに誤りが生じる。干渉電波は、減衰するもののシンクノードにおいて雑音の要因になる。また、図中の風力発電装置Bに近い(風力発電装置Aのシンクノードから風力発電装置Bのシンクノード方向にある)風力発電装置Aのセンサノードから放射される電波は、風力発電装置Bのセンサノードから電波が放射されずに電波干渉しなくても、風力発電装置Bのシンクノードにおいて雑音の要因になる。 On the other hand, in order to ensure wireless communication between the sink node and each sensor node (to ensure a signal-to-noise ratio where the data error rate is equal to or lower than a predetermined value (specification value)), communication is performed as described above. The wireless communication line is designed to include the other party (sink node and sensor node) in the radiation pattern of each antenna. When the installation interval of wind power generators is narrow, radiation patterns between sensor nodes overlap as shown by hatching in the figure, interference occurs in radio waves radiated from sensor nodes, and errors occur in the data being conveyed . Although the interference radio wave attenuates, it causes noise at the sink node. Further, the radio wave radiated from the sensor node of the wind power generator A close to the wind power generator B in the figure (in the direction from the sink node of the wind power generator A to the sink node of the wind power generator B) Even if radio waves are not radiated from the sensor node and radio wave interference does not occur, it becomes a noise factor in the sink node of the wind turbine generator B.
そこで、干渉領域が生じないように(電波干渉が無線通信に影響しない程度に抑制するように)、各センサノードから放射される電波を制御する必要が生じる。干渉領域の方向に電波を放射しないように制御すればよい。 Therefore, it is necessary to control the radio waves radiated from each sensor node so as not to cause an interference region (so as to suppress the radio wave interference so as not to affect the wireless communication). What is necessary is just to control so that an electromagnetic wave is not radiated | emitted in the direction of an interference area | region.
図示するように、各アンテナの放射パターンの半径をrとする。また、風力発電装置Aと風力発電装置Bとの間隔をDとする。図中、風力発電装置Aのナセル内のシンクノードを通り、風力発電装置Bのセンサノードの放射パターンに外接する直線をLとし、その外接点をMとする。 As shown in the figure, the radius of the radiation pattern of each antenna is r. Also, let D be the interval between the wind power generator A and the wind power generator B. In the figure, a straight line that passes through the sink node in the nacelle of the wind power generator A and circumscribes the radiation pattern of the sensor node of the wind power generator B is L, and its outer contact is M.
直線Lと風力発電装置Aのシンクノードの鉛直方向とのなす角をαとすると、風力発電装置Bのセンサノードと外接点Mを結ぶ直線と風力発電装置Bのセンサノードと風力発電装置Aのシンクノードを結ぶ直線とがなす角として得られる。風力発電装置Aのシンクノード、風力発電装置Bのセンサノード、および外接点Mは、図示するように直角三角形を形成するので、α=arccosα≒arccos{r/(D-r)}である。 If the angle between the straight line L and the vertical direction of the sink node of the wind turbine generator A is α, the straight line connecting the sensor node of the wind turbine generator B and the external contact M, the sensor node of the wind turbine generator B, and the wind generator A It is obtained as the angle formed by the straight line connecting the sink nodes. Since the sink node of the wind power generator A, the sensor node of the wind power generator B, and the outer contact M form a right triangle as shown in the figure, α = arccos α≈arccos {r / (D−r)}.
以上より、各センサノードから放射される電波を、シンクノードの鉛直方向を基準に±α度未満の範囲で放射するように制御する。 As described above, the radio wave radiated from each sensor node is controlled to be radiated in a range of less than ± α degrees with respect to the vertical direction of the sink node.
図4は、シンクノード104及びセンサノードA〜C(105〜107)を含む無線センサネットワークシステムの構成例である。無線センサネットワークシステムは、シンクノード104及びセンサノードA〜C(105〜107)の他に、サーバ201、制御装置202、およびブレード位置検知装置203を有する。
FIG. 4 is a configuration example of a wireless sensor network system including the
サーバ201は、制御装置202を介して、シンクノード104が受信したセンサノードA〜C(105〜107)からのセンサデータを収集する。サーバ201は、風力発電装置と異なる場所に設けられてもよく、複数の風力発電装置に対応し、それらのセンサデータを収集してもよい。
The
制御装置202は、ブレード位置検知装置203からのブレードの位置情報(回転角度情報)に基づいて、シンクノード104と各センサノードA〜C(105〜107)との無線通信を制御し、シンクノード104が受信したセンサデータをサーバ201へ出力する。
The
ブレード位置検知装置203は、ナセル108に対するハブ110の回転角度を検知し、制御装置202へ出力する。回転角度は、各センサノードA〜C(105〜107)の位置が分かればよく、ハブ110の回転角度を0とする基準角度を任意に定めることができるが、ここでは、センサノードA105がナセル108の真上(鉛直方向)にあるときを基準角度として説明する。したがって、センサノードB106がナセル108の真上(鉛直方向)にあるとき、ハブ110の回転角度は120度である。逆言すると、ハブ110の回転角度が120度のとき、センサノードB106がナセル108の真上(鉛直方向)にある。同様に、ハブ110の回転角度が240度のとき、センサノードC107がナセル108の真上(鉛直方向)にある。
The blade
シンクノード104は、制御装置202により制御され、センサノードA〜C(105〜107)との間で無線通信するための送受信部1041およびアンテナ1042を有する。アンテナ1042は、前述したように、無指向性アンテナである。
The
図5は、センサノードA105(他のセンサノードも同様の構成であるので、センサノードA105を代表させる。)の構成例である。センサノードA105は、アンテナ301、アンテナ301を送受信に共用するための、アンテナ301からの受信波とアンテナ301への送信波とを分離するデュプレクサ(分波器)302、デュプレクサ302に接続し、受信波からセンサノードA105を特定するIDを含む受信データを抽出し、出力する受信部303、デュプレクサ302にSW1を介して接続し、送信データを搬送する送信波を出力する送信部304、受信部303、送信部304およびひずみ計のようなセンサ部308に接続し、SW1〜SW2の接続を制御する制御部305、並びに、SW2を介して送信部304に接続し、SW3を介してセンサ部308に接続するバッファP306およびバッファQ307の交替バッファを有する。
FIG. 5 shows a configuration example of the sensor node A 105 (the other sensor nodes have the same configuration, and therefore the
送信部304からの送信波は、制御部305によるSW1のONによりアンテナ301から放射され、SW1のOFFにより放射されない。交替バッファは、制御部305によるSW2およびSW3の排反的な制御(SW2がpに接続しているとき、SW3がqに接続し、SW2がqに接続しているとき、SW3がpに接続)により、一方のバッファの内容(センサデータ)が送信データとして送信されているとき、他方のバッファにセンサ部308からのセンサデータが格納される。
A transmission wave from the
センサデータのバッファへの格納は、制御部305によるセンサ部308への出力指示に基づいて、送信データの送信時刻や送信時間とは無関係に繰り返される。制御部305によるセンサ部308への出力指示は、たとえば100ms間隔で制御部305から出力される。
The storage of the sensor data in the buffer is repeated regardless of the transmission time and transmission time of the transmission data based on an output instruction from the
風力発電装置のブレードの回転速度は、機種によって異なるが、10〜50回転/分である。送信データの送信時間として許容される時間の検討のために、より高速回転である60回転/分(1回転/秒)とする。前述の角度αは、D=3rとすると60度であるが、干渉をより抑制できるようにα=45度とする。したがって、これらの厳しい条件の下で、送信時間として許容される時間は、45度×2/360度/1回転/秒=250msである。一方、センサ部308からのセンサデータの出力を100ms間隔で10Byte/回とすると、ブレードの1回転(1秒)当たり、1kByteである。このセンサデータをブレードの1回転ごとに送信するためのヘッダ部(センサノードのIDなど)のデータ量や無線回線の確立や遮断のための時間を考慮に入れ、等価的に10倍のデータ量を送信することに等しいと仮定すると、10kByte×8/250ms=320kBPSである。昨今の無線を用いた高速通信速度に比べたら、桁違いに余裕のある通信速度であるので、容易に実現できる。
The rotational speed of the blade of the wind power generator is 10 to 50 revolutions / minute, although it varies depending on the model. In order to examine the time allowed for the transmission time of the transmission data, the rotation speed is set to 60 rotations / minute (1 rotation / second), which is a higher speed rotation. The aforementioned angle α is 60 ° when D = 3r, but α = 45 ° so that interference can be further suppressed. Therefore, under these severe conditions, the time allowed for the transmission time is 45 degrees × 2/360 degrees / 1 rotation / second = 250 ms. On the other hand, if the output of sensor data from the
図6は、風力発電装置のブレードが1回転するときのシンクノード104とセンサノードA〜C(105〜107)との間の無線通信シーケンス図である。無線通信シーケンスを、図4および図5を引用しながら説明する。
FIG. 6 is a wireless communication sequence diagram between the
シンクノード104に接続する制御装置202は、ブレード位置検出装置203からのブレードA101がシンクノード104の上方(前述の数値例では、−45度)にあるとの位置(所定角度)情報に基づいて、センサノードA105のID(識別子)を含むビーコン信号を、送受信部1041を介して送信する。センサノードA105は、受信部303が記憶しているID(センサノードA105のID)とビーコン信号に含まれるIDの一致を検出して、制御部305へ送信開始を出力する。制御部305は、送信開始の入力に応答して、SW1をONして、送信波を出力できるように送信部304を復帰させる(送信部復帰、送信部活性化)と共に、送信部304へACK(IDを含むビーコン信号の受信に対する肯定応答)を送信するように指示する。また、制御部305は、SW2およびSW3を、前述のように排反的に制御して、バッファP306とバッファQ307とを交替させる。バッファの交替により、センサ部308からのセンサデータは、SW3により接続されたバッファに格納される。
The
センサノードA105からのACKの受信に応答して、シンクノード104の送受信部1041は、センサノードA105のIDを含むデータ送信要求を送信する。センサノードA105の受信部303は、受信部303が記憶しているIDとデータ送信要求に含まれるIDの一致を検出して、データ送信要求を制御部305に出力する。制御部305は、データ送信要求の入力に応答して、SW2を介して接続している交替バッファの一方の内容(センサデータ)を送信するように送信部304へ指示する。送信部304は、バッファの内容の送信完了に伴い、送信完了を制御部305へ通知する。制御部305は、送信完了の通知に応答して、SW1をOFFして、送信部304から送信波が出力されないようにする(送信部スリープ、送信部不活性化)。
In response to the reception of the ACK from the
センサノードB106およびセンサノードC107に関しては、シンクノード104がビーコン信号を送信する、ブレードの位置に同期したタイミング、すなわちブレードB102がシンクノード104の上方(前述の数値例では、−45度、基準角度を基にすると120度−45度=75度)にあるとの位置(所定角度)情報、およびブレードC103がシンクノード104の上方(前述の数値例では、−45度、基準角度を基にすると240度−45度=195度)にあるとの位置(所定角度)情報に基づくこと以外は同様の動作であるので、説明を省略する。
Regarding the sensor node B106 and the sensor node C107, the timing at which the
なお、ビーコン信号およびデータ送信要求は、各センサノードA〜C(105〜107)によって受信されるので、送受信するセンサノードを特定するためにセンサノードのIDを用いる。 Since the beacon signal and the data transmission request are received by each of the sensor nodes A to C (105 to 107), the sensor node ID is used to identify the sensor node to be transmitted and received.
本実施例によれば、ブレードの位置情報と同期して、ナセルの上方の所定角度内のセンサノードがシンクノードと無線通信するので、隣接する風力発電装置の無線通信との間で電波干渉を抑制できる。 According to the present embodiment, in synchronization with the blade position information, the sensor node within a predetermined angle above the nacelle wirelessly communicates with the sink node. Can be suppressed.
本実施例は、実施例1の風力発電装置のブレードA〜C(101〜103)の各々に複数のセンサノードを設けた風力発電装置である。実施例1では、センサとしてひずみ計を例示したが、センサは、温度、湿度、圧力、音響、加速度、角速度、液体および気体の流量および流速、成分分析などの物理量および化学量を測定するセンサノードであってもよい。ブレードの状態やブレードの周辺状態を監視するために、このような各種のセンサの中から複数のセンサを各ブレードに設けた風力発電装置の、シンクノード104と各センサノードA〜C(105〜107)との間の無線通信を説明する。
A present Example is a wind power generator which provided the some sensor node in each of blade AC of the wind power generator of Example 1 (101-103). In the first embodiment, a strain gauge is illustrated as a sensor. However, the sensor is a sensor node that measures physical quantities and chemical quantities such as temperature, humidity, pressure, sound, acceleration, angular velocity, flow rate and flow rate of liquid and gas, and component analysis. It may be. In order to monitor the state of the blade and the peripheral state of the blade, the
図7は、風力発電装置の一部(ブレードB102およびブレードC103の図示略)である、ナセル108に設けたシンクノード104とブレードA101の構成例である。ブレードA101には、センサノードA1〜A5(1051〜1055)が設けられている。したがって、実施例1と異なる点は、センサノードの数が複数である。なお、各センサノードA1〜A5(1051〜1055)を識別するためのIDは各々異なる。
FIG. 7 is a configuration example of the
このように複数のセンサノードを設けた場合、各センサノードがセンサデータの送受信動作を開始するタイミングの制御は、次の(1)〜(3)のいずれかの一つの方法によればよい。なお、図示するように、センサノードの数を5として説明する。 When a plurality of sensor nodes are provided as described above, the timing at which each sensor node starts the transmission / reception operation of sensor data may be controlled by one of the following methods (1) to (3). As shown in the figure, the number of sensor nodes is assumed to be 5.
(1)第1は、各センサノードA1〜A5(1051〜1055)の送受信動作の開始を、実施例1と同様に、位置(所定角度)情報に基づいて制御する方法である。この方法は、センサノードA1〜A5(1051〜1055)毎のブレードの位置(所定角度)情報に基づいて、シンクノード104がビーコン信号を送信する方法である。センサノードの送受信順序を決めておき、最初の順序のセンサノードにシンクノード104がビーコン信号を送信し、2番目以降にはセンサデータの送信要求を送信するようにしてもよい。
(1) The first is a method of controlling the start of transmission / reception operations of the sensor nodes A1 to A5 (1051 to 1055) based on position (predetermined angle) information as in the first embodiment. This method is a method in which the
実施例1で説明した数値例のように、ブレードA101に設けたセンサノードA1〜A5(1051〜1055)に関しては、−45度から+45度のブレード位置の範囲(90度)で無線通信すればよい。したがって、センサノードA1〜A5(1051〜1055)の各々に許容されるブレード位置の範囲は90度/5=18度である。通信速度は、(2)で説明するように、センサデータのデータ量が同じである場合に、実施例1の場合よりも5倍の通信速度が必要となる。 As in the numerical example described in the first embodiment, regarding the sensor nodes A1 to A5 (1051 to 1055) provided in the blade A101, if wireless communication is performed in a blade position range (90 degrees) from −45 degrees to +45 degrees. Good. Accordingly, the blade position range allowed for each of the sensor nodes A1 to A5 (1051 to 1055) is 90 degrees / 5 = 18 degrees. As described in (2), when the data amount of sensor data is the same, the communication speed is required to be five times higher than that in the first embodiment.
(2)第2は、各センサノードA1〜A5(1051〜1055)の送受信動作の開始を、所定時間ずらす方法である。実施例1の数値例では、ブレードA101に設けたセンサノードに許容される通信時間は250msである。したがって、センサノードA1〜A5(1051〜1055)の各々の送受信動作の開始を250ms/5=50msずつずらし、各々に許容される通信時間を50msとすればよい。通信速度は、実施例1の数値例の5倍の320kBPS×5=1600kBPS=1.6MBPSとなる。所定時間のずらし方は、シンクノード104がビーコン信号を送信するタイミングをずらしてもよいし、センサノードの送受信順序を決めておき、ビーコン信号受信時刻から、送受信順序に従って、各センサノードA1〜A5(1051〜1055)の送受信開始時刻を所定時間遅らせる。この場合、最初に送受信するセンサノードは、実施例1と同様にビーコン信号の受信に応答して送受信を開始するが、2番目以降はビーコン信号の受信に応答して所定の遅延時間を設定したタイマを起動し、所定の遅延時間が経過した後に送受信を開始する。
(2) The second is a method of shifting the start of transmission / reception operations of the sensor nodes A1 to A5 (1051 to 1055) by a predetermined time. In the numerical example of the first embodiment, the communication time allowed for the sensor node provided in the blade A101 is 250 ms. Therefore, the start of transmission / reception operation of each of the sensor nodes A1 to A5 (1051 to 1055) may be shifted by 250 ms / 5 = 50 ms, and the allowable communication time may be 50 ms. The communication speed is 320 kBPS × 5 = 1600 kBPS = 1.6 MBPS, which is five times the numerical example of the first embodiment. For shifting the predetermined time, the timing at which the
(3)第3は、センサノードの送受信順序を決めておき、前の順序のセンサノードの送受信完了に応答して、送受信を開始する方法である。前の順序のセンサノードの送受信完了の検知は、送受信完了を当該センサノードが監視するか、前の順序のセンサノードが当該センサノードのIDを送信し、当該センサノードはそれを受信すればよい。ただし、この場合は、デュプレクサ302および受信部303にセレクタなどを用いて複数チャネル(周波数)を受信できるようにして、他のセンサノードの送信波を受信する必要がある。
(3) A third method is to determine the transmission / reception order of the sensor nodes and start transmission / reception in response to the completion of transmission / reception of the sensor nodes in the previous order. The detection of the completion of transmission / reception of the sensor node in the previous order may be detected by the sensor node monitoring the completion of transmission / reception, or the sensor node in the previous order may transmit the ID of the sensor node, and the sensor node may receive it. . However, in this case, it is necessary to receive a plurality of channels (frequencies) using a selector or the like in the
本実施例によれば、ブレードの位置情報(または、位置情報に等価な遅延時間)と同期して、ナセルの上方の鉛直方向に対する所定角度内のセンサノードがシンクノードと無線通信するので、複数のセンサノードをブレードに設けても、隣接する風力発電装置の無線通信との間で電波干渉が生じない。 According to this embodiment, the sensor node within a predetermined angle with respect to the vertical direction above the nacelle communicates with the sink node in synchronization with the position information of the blade (or a delay time equivalent to the position information). Even if the sensor node is provided on the blade, radio wave interference does not occur between the adjacent wind power generators.
図8は、ナセル108に設けるシンクノード104のアンテナ1042として指向性アンテナを用いた風力発電装置である。この指向性アンテナの半値角をβとする。実施例1で説明したように、シンクノード104とブレード101〜103の各々に設けたセンサノードA〜C(105〜107)との間の無線通信は、各ブレードA〜C(101〜103)の位置情報に同期しているので、無線通信する角度範囲も各ブレードA〜C(101〜103)の位置情報に依存する。実施例1の数値例では、センサノードA105の無線通信の角度範囲はブレードA101の−45度から+45の90度である。したがって、シンクノード104のアンテナ1042の放射方向をシンクノード104のアンテナ1042の真上方向(鉛直方向)とし、半値角β=90度とすれば、実施例1の数値例の角度範囲と一致する。
FIG. 8 shows a wind power generator using a directional antenna as the
このようにシンクノード104のアンテナ1042に半値角β(=α×2)の指向性アンテナを用いると、実施例1のようにブレードに一つのセンサノードを設けた風力発電装置では、センサノードはシンクノード104からの電波の受信開始を、ビーコン信号の受信に代替できるので、シンクノード104はブレードの位置情報に基づいたセンサノードのIDを含むビーコン信号の送信を省略できる。他のセンサノードは、シンクノード104からの電波を受信しないので、センサノードのIDを用いなくても、送受信するセンサノードが特定される。
When a directional antenna with a half-value angle β (= α × 2) is used for the
なお、実施例2のように、ブレードに複数のセンサノードを設けた風力発電装置では、複数のセンサノードの各々を特定する必要があるので、ビーコン信号の送信を省略できても、センサデータの送信要求にはセンサノードのIDを含む必要がある。 Note that, in the wind turbine generator having a plurality of sensor nodes on the blade as in the second embodiment, it is necessary to specify each of the plurality of sensor nodes. The transmission request needs to include the sensor node ID.
本実施例の変形例として、図示を省略するが、次のような構成でもよい。シンクノード104に各ブレードA〜C(101〜103)の方向に指向性を持つ3つのアンテナをハブ110に設けた風力発電装置である。図8の風力発電装置と異なる点は、回転するハブ110にアンテナを設ける点である。この差異に伴い、制御装置202は、シンクノード104が送受信するセンサノードを設けたブレードの位置情報に基づいて、3つのアンテナを切り替える。また、アンテナが回転するハブ110に設けられているので、ナセル108内の送受信部1041との間の接続にブラシ型接点などを用いる。図8の風力発電装置と異なる点以外は、シンクノード104のアンテナはセンサノードのアンテナに対向するので、構成及び動作は同様である。
As a modification of the present embodiment, illustration is omitted, but the following configuration may be used. This is a wind power generator in which three antennas having directivity in the direction of each blade A to C (101 to 103) are provided on the hub 110 on the
本実施例は、図示を省略するが、センサノードのアンテナに、放射方向がシンクノード104方向にある指向性アンテナを用いる風力発電装置である。センサノードのアンテナは、仮に電波を出し続けても(センサノードは送信部304が、復帰/スリープ制御されるので、電波を出し続けることはない。)シンクノード104の方向に指向性を持つので、図3にハッチングで示した干渉領域が発生しない。厳密には、センサノードのアンテナのサイドローブによる干渉が発生するが、指向性アンテナの放射方向のメインローブに比べ放射電力が小さく、干渉を発生した電波の放射電力も小さいので、シンクノード104とセンサノードとの無線通信にほとんど影響しない。
Although not shown, this embodiment is a wind power generator that uses a directional antenna whose radiation direction is in the direction of the
本実施例の変形例として、実施例3のシンクノード104に指向性アンテナを用いる場合とを組み合わせた風力発電装置がある。すなわち、シンクノード104のアンテナおよびセンサノードのアンテナの双方に指向性アンテナを用いた風力発電装置である。この変形例の構成及び動作は、実施例3および本実施例を組み合わせたものとなり、その得失も同様に組み合わせたものとなる。
As a modification of the present embodiment, there is a wind turbine generator that combines a case where a directional antenna is used for the
以上説明した実施形態の風力発電装置によれば、ブレードに設けたセンサノードとナセルなどに設けたシンクノードとの間で無線通信を用いても、隣接する風力発電装置の無線通信との間の電波干渉を抑制できる。 According to the wind turbine generator of the embodiment described above, even if wireless communication is used between the sensor node provided in the blade and the sink node provided in the nacelle or the like, the wireless communication between adjacent wind generators Radio wave interference can be suppressed.
101〜103:ブレード、104:シンクノード、105〜107:センサノード、108:ナセル、109:タワー、110:ハブ、201:サーバ、202:制御装置、203:ブレード位置検知装置、301:アンテナ、302:デュプレクサ、303:受信部、304:送信部、305:制御部、306〜307:バッファ、308:センサ部、1041:送受信部、1042:アンテナ、1051〜1055:センサノード。 101-103: Blade, 104: Sink node, 105-107: Sensor node, 108: Nacelle, 109: Tower, 110: Hub, 201: Server, 202: Control device, 203: Blade position detection device, 301: Antenna, 302: duplexer, 303: receiving unit, 304: transmitting unit, 305: control unit, 306 to 307: buffer, 308: sensor unit, 1041: transmitting / receiving unit, 1042: antenna, 1051 to 1055: sensor node.
Claims (8)
前記ナセルは、前記ブレードの鉛直方向を基準とする所定角度内の回転位置に同期して、第1のアンテナを介して信号を送信し、センサデータを受信するシンクノードを有し、
前記ブレードは、第2のアンテナを介した前記第1のアンテナからの前記信号の受信に応答して、前記第2のアンテナを介して前記センサデータを送信するセンサノードを有し、
前記シンクノードが送信する前記信号は、前記センサノードを識別するIDを含み、
前記センサノードは、前記IDの検出に応答して、前記センサデータを送信する送信部を活性化し、前記ブレードの回転位置が前記所定角度内での前記センサデータの送信の完了に応じて、前記送信部を不活性化することを特徴とする風力発電装置。 A wind power generator having a hub, a plurality of blades fixed to the hub, a nacelle including a generator driven by rotation of the hub, and a tower that supports the nacelle,
The nacelle is synchronized with the rotational position within a predetermined angle degrees relative to the vertical direction of the blade, and transmitting a signal over a first antenna, have a sink node receiving the sensor data,
The blades, in response to receiving the signal from the first antenna via a second antenna, have a sensor nodes for transmitting the sensor data via the second antenna,
The signal transmitted by the sink node includes an ID for identifying the sensor node;
In response to the detection of the ID, the sensor node activates a transmission unit that transmits the sensor data, and the rotation position of the blade is in response to the completion of the transmission of the sensor data within the predetermined angle. A wind power generator characterized in that the transmitter is inactivated .
前記シンクノードは、前記ブレードの鉛直方向を基準とする所定角度内の回転位置に同期して、第1のアンテナを介して信号を送信し、
前記センサノードは、第2のアンテナを介した前記第1のアンテナからの前記信号の受信に応答して、前記第2のアンテナを介してセンサデータを送信し、
前記シンクノードは、前記第1のアンテナを介して前記センサデータを受信し、
前記シンクノードが送信する前記信号は、前記センサノードを識別するIDを含み、
前記センサノードは、前記IDの検出に応答して、前記センサデータを送信する送信部を活性化し、前記ブレードの回転位置が前記所定角度内での前記センサデータの送信の完了に応じて、前記送信部を不活性化することを特徴とする風力発電装置における無線通信方法。 In a wind turbine generator having a hub, a plurality of blades fixed to the hub and having a sensor node, and a nacelle having a generator and a sink node driven by rotation of the hub, between the sink node and the sensor node Wireless communication method,
The sink node transmits a signal via the first antenna in synchronization with a rotational position within a predetermined angle with respect to the vertical direction of the blade,
The sensor node transmits sensor data via the second antenna in response to receiving the signal from the first antenna via the second antenna;
The sink node receives the sensor data via the first antenna;
The signal transmitted by the sink node includes an ID for identifying the sensor node;
In response to the detection of the ID, the sensor node activates a transmission unit that transmits the sensor data, and the rotation position of the blade is in response to the completion of the transmission of the sensor data within the predetermined angle. A wireless communication method in a wind turbine generator, wherein the transmitter is inactivated .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015144926A JP6567909B2 (en) | 2015-07-22 | 2015-07-22 | Wind power generator and wireless communication method in wind power generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015144926A JP6567909B2 (en) | 2015-07-22 | 2015-07-22 | Wind power generator and wireless communication method in wind power generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017025778A JP2017025778A (en) | 2017-02-02 |
JP6567909B2 true JP6567909B2 (en) | 2019-08-28 |
Family
ID=57949364
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015144926A Active JP6567909B2 (en) | 2015-07-22 | 2015-07-22 | Wind power generator and wireless communication method in wind power generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6567909B2 (en) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7400054B2 (en) * | 2006-01-10 | 2008-07-15 | General Electric Company | Method and assembly for detecting blade status in a wind turbine |
WO2008119354A2 (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-09 | Vestas Wind Systems A/S | Wind turbine blade position determination system |
DE102009058595A1 (en) * | 2009-12-17 | 2011-06-22 | Siemens Aktiengesellschaft, 80333 | Detection of deformation of a wing of a wind turbine |
US8757003B1 (en) * | 2011-12-15 | 2014-06-24 | Shaw Shahriar Makaremi | Multi-frequency-band blade condition monitoring system |
-
2015
- 2015-07-22 JP JP2015144926A patent/JP6567909B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017025778A (en) | 2017-02-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11764838B2 (en) | Method for transmitting a feedback information in a wireless communication system | |
US20220369417A1 (en) | Ue operation method related to sidelink drx in wireless communication system | |
US11432358B2 (en) | Operation method of sidelink TX UE for transmitting Rrc message related to RLF after RRC resumption in wireless communication system | |
US20230109359A1 (en) | Method for transmitting sidelink signal in wireless communication system | |
US12035243B2 (en) | UE operation method related to sidelink DRX in wireless communication system | |
US11470669B2 (en) | Method of operating transmitting UE in relation to RLF reporting in wireless communication system | |
CN109155536A (en) | Wireless power supply, remote sensing instrument measurement system, rotating machinery, the wireless power supply system and turbine system powered to rotary body | |
JP2016503984A5 (en) | ||
US8638253B1 (en) | Vibrating radar sensor | |
JP2007151059A5 (en) | ||
US20220232646A1 (en) | Method for transmitting signal in wireless communication system | |
JP2011190762A (en) | Monitoring system for wind power station | |
WO2012175957A1 (en) | Radio communication system | |
Bannis et al. | Bleep: motor-enabled audio side-channel for constrained UAVs | |
JP6567909B2 (en) | Wind power generator and wireless communication method in wind power generator | |
JP6546803B2 (en) | Wind turbine generator and wireless communication method in wind turbine generator | |
EP2798204B1 (en) | Method for robust wireless wind turbine condition monitoring | |
US11220997B2 (en) | Adaptive noise control for wind turbine | |
JP2006319871A (en) | Radio communication apparatus | |
KR20150105318A (en) | Measurement system and method for measuring a quantity | |
KR20120048526A (en) | Wind farm, wind power plant in a wind farm and operating control for this purpose | |
US20090092002A1 (en) | Acoustic communication and control for seismic sensors | |
US20220155761A1 (en) | Method for monitoring a first machine and a second machine, sensor set, and use of a sensor set for monitoring a first machine and a second machine | |
US9146266B2 (en) | Acoustic methods for sensor communication | |
JPH09225060A (en) | Repeater for fire radio |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180226 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20181225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190108 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190221 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190702 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190801 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6567909 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |