TWI549103B - 控制一飛行障礙物照明配置之方法及實施此一方法之一風力發電場 - Google Patents

控制一飛行障礙物照明配置之方法及實施此一方法之一風力發電場 Download PDF

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Description

控制一飛行障礙物照明配置之方法及實施此一方法之一風力發電場
本發明係關於一種控制一飛行障礙物照明配置之方法及一種具有用於實施該方法之構件之風力發電場。
已作出關於控制風力發電設備之飛行障礙物照明配置之大量提議。
因此，習知，一給定地理區中之風力發電設備之飛行障礙物照明配置(為簡要起見，亦稱作「飛行照明配置」)取決於當日之各別時間而不斷接通或關斷。
亦已作出關於為包括複數個風力發電設備之一風力發電場配備一雷達器件之提議以使得在該風力發電場附近(且舉例而言，在與風力發電場相撞之一航線中)之飛行體(舉例而言，飛機及諸如此類)然後因飛行照明配置被接通而引起對風力發電場之注意。
本發明將作為最相關目前最佳技術之國際專利申請案WO 2010/133541視為其基本起始點。
彼申請案(其內容亦成為本申請案之內容)揭示藉助一所謂輔助雷達配備一風力發電場，此意指風力發電場之至少一個風力發電設備能夠接收及評估(舉例而言)來自一飛機亦或一空中交通控制中心之一應答機信號。在彼情形中，應答機信號係在空中交通中典型之一所謂「DF 17信號」，亦即其亦包含高度資訊。若高度資訊可肯定地排除飛行體與風力發電場之相撞，則飛行障礙物照明配置保持關斷。 這就是(舉例而言)當應答機信號含有30,000 ft(ft=1英尺)之高度資訊時之情形。
然而，若應答機信號包含涉及關於飛行體相對於風力發電場之一明顯較短距離之高度資訊(舉例而言，關於1,000 ft之高度資訊)，則風力發電場之飛行障礙物照明配置被接通以使得風力發電設備之全部飛行障礙物照明配置經啟動且因此使風力發電場之風力發電設備之位置對飛行體光學清楚。
儘管根據WO 2010/133541之所闡述解決方案已係一極其良好、可靠且亦低廉解決方案，但不能完全排除故障。
現在本發明之目標係改良自WO 2010/133541已知之系統，特定而言，針對其中輔助雷達損壞或已完全失效或飛行體中之應答機信號發射單元失效之情形。
本發明獲得具有技術方案1之特徵之彼物件。附屬技術方案中敍述有利發展。
根據本發明，提議風力發電場之一單個風力發電設備及/或某些風力發電設備及/或風力發電場之全部風力發電設配備有一麥克風配置及因此配備有一聲學監測器件。在彼方面，麥克風配置可亦意指一給定空間配置中之一個別麥克風或亦以一麥克風陣列之方式相對於彼此安置之複數個麥克風(亦即，一表面上之x個麥克風)。環繞根據本發明之風力發電場之空域或空區現在藉助麥克風配置(實際上以一「聲學相機」之方式)進行聲學監測。
出於彼目的，偵測風力發電場之環境中之全部噪音且將其饋送至作為聲學監測器件之一部分之一信號處理系統。
在彼方面，某些濾波器或信號處理演算法之提供意指較佳地肯定知曉其與一飛行體之接近毫無關係之此等噪音已不加考量(或自整個噪音「不加計算」)。因此，舉例而言，風噪音(特定而言，藉助於風撞擊風力發電設備上所造成之彼等風噪音)涉及聲學上不同於一飛機之噪音或典型頻率之一相當典型頻譜(通常相對高頻率)而且一給定噪音交流聲(噪音型樣)。因此，舉例而言，風噪音亦可藉由麥克風之爆音保護器件自整個風交流聲相對可靠地濾出以使得此等風噪音根本不被麥克風記錄。然而，在此等爆音保護之情形中，應注意確保其亦係高度耐候的。
風力發電設備自身亦可由轉子葉片之調整及/或由方位角調整(偏航調整)或亦由於風力發電設備之其他部分(舉例而言，制動器等)而造成噪音。
每當麥克風配置及安置於其下游之信號處理系統偵測到其偵測之唯一噪音係源自風力發電設備自身或源自風之噪音(無論由於風撞擊於風力發電設備之零件上還是來自陣風)時，或亦若偵測到源自風力發電設備之地面(舉例而言，來自風力發電設備附近之農業運載工具或其他運載工具)之噪音，則彼噪音對接通飛行照明配置無影響，亦即，配置非相對於此等噪音接通。
然而，若一飛行體(舉例而言，一飛機或一直升機)之噪音被麥克風配置偵測到，上述情形係藉助信號處理器件確 立，且若彼信號處理器件控制用於接通飛行障礙物照明配置之一開關器件，則飛行障礙物照明配置被接通。飛行障礙物照明配置然後保持接通達一定時間(舉例而言，10分鐘)，且然後自動再次關斷，除非麥克風配置仍偵測到飛行體之噪音。在此一情形中，飛行障礙物照明配置然後繼而繼續操作達又一時間段(舉例而言，又一10分鐘)，且直到麥克風配置可不再偵測到飛行體之噪音，飛行障礙物照明配置關斷。
一記憶體器件與麥克風配置之信號處理系統相關聯，在該記憶體器件中，飛機之各種頻譜及/或飛機之典型噪音儲存為比較參數。
麥克風配置一偵測到飛行體之噪音，立即比較彼等噪音與儲存於記憶體中之噪音，且若存在充分一致性，則致使飛行障礙物照明配置接通。
另一選擇係亦或另外，由麥克風配置記錄之飛行體之噪音可關於其頻率加以評估(舉例而言，藉助一頻率分析),且然後比較所記錄噪音之以彼方式量測之頻率頻譜與對應之所儲存頻率頻譜，且若存在充分一致性，則飛行障礙物照明配置被接通。
較佳地，麥克風配置安置於風力發電場之風力發電設備上，在該風力發電設備上在任何情形中已存在一輔助雷達器件，亦即，用於接收一應答機信號(舉例而言，一「DF 17信號」，亦即，包含高度資訊(舉例而言，30,000 ft)或位置資訊之一信號)之一器件。
較佳地，麥克風配置包括兩個或兩個以上麥克風，該等麥克風配置於風力發電設備之罩艙之不同側上。由於現代飛行障礙物照明配置通常亦包括亦配置於一風力發電設備之罩艙之不同側上之至少兩個閃光及/或照明器件(用於夜間照明之紅光及用於日間照明之白光)，因此麥克風較佳地配置於信號照明器件(亦即，照明及/或閃光器件)配置之位置處，且因此亦由固持該等信號器件(亦即，照明器件(燈、閃光燈及諸如此類))之對應器件固持。
若現在一飛行體接近風力發電場之一風力發電設備且因此風力發電場之若干風力發電設備，且該飛行體之一噪音藉助麥克風配置記錄且因此得以量測，則飛行障礙物照明配置被接通，更具體而言，甚至當接收包含關於其可可靠地排除飛行體與風力發電場之間的一相關接近之高度資訊(舉例而言，30,000 ft)之一應答機信號(亦即，一DF 17信號)時。
若輔助雷達器件接收致使飛行障礙物照明配置接通之一應答機信號(亦即，舉例而言，一DF 17信號)，則亦實施飛行障礙物照明配置之此接通。然而，同時麥克風配置亦可聲學偵測到飛行體之接近且因此確定接通照明配置之決策，但亦較佳的是將飛行體之所記錄聲學信號(亦即，其噪音)作為比較噪音記錄且儲存於與麥克風配置之信號器件相關聯之記憶體中。因此本發明亦使得聲學監測為實際上「自學習」或自適應的成為可能，此乃因預期曾被麥克風配置偵測到之一飛機之噪音即將在一稍後時刻再次被偵 測到(當相同類型之一飛機再次接近風力發電設備或風力發電場時)，且因此聲學監測效應亦設定至風力發電設備之位置或風力發電場之位置且在彼處儲存之噪音頻譜經適宜調適或加強。由於每一風力發電場或每一風力發電設備安置於另一位置處且一風力發電場或該風力發電場內之一風力發電設備之噪音交流聲不僅取決於風力發電場中之毗鄰設備或典型民用噪音(舉例而言，街道交通、鐵道交通及諸如此類)，而且取決於風力發電場或風力發電設備設立之地理概況，因此此類自學習調適係高度期望的。
舉例而言，因此可理解，若一風力發電設備或一風力發電場位於德國北部低地平原中或在一丘陵區域中或實際上在具有肯定已允許聲學回音之陡峭上升山脈/懸崖之一區域中，則某些飛行噪音可能完全不同地被感知或聽到。
若一飛行體之一噪音藉助麥克風配置(亦即，藉助聲學監測器件)偵測到，則如已闡述，風力發電場之該(等)風力發電設備之飛行照明配置被接通。然而，若然後同時未偵測到應答機信號或偵測到自其將不能推斷出噪音偵測之包含關於飛行體之高度資訊之一應答機信號，若因此由麥克風配置量測之噪音信號不能與該應答機信號或該高度資訊達成意義一致，則將一對應資訊項目(舉例而言，一警告訊息、電子郵件及諸如此類)撰寫至(舉例而言)一空中交通控制中心或風力發電場之一服務站且此資訊亦可用於檢查應答機信號接收裝置之恰當工作指令。
對藉助一麥克風配置之上文已闡述之聲學監測之另一選 擇或補充，亦可能在視覺上監測一風力發電設備或一風力發電場之環境，舉例而言，藉助相機、較佳地亦藉助紅外線相機，亦即藉助其可能產生關於風力發電場環境之一熱影像之相機。熱影像一已藉助此等相機在給定扇區中偵測到(舉例而言，扇區係由自選擇之一預定地平線上之區域形成)，立即斷定一飛行體正接近。在彼態樣中，然後應注意確保並非每一所量測熱事件立即導致飛行照明配置中之一者被接通，而係僅當熱事件亦具有一給定品質時，以便藉此若(舉例而言)在風力發電設備之附近存在一鳥類則防止飛行照明配置被接通。
另外，作為聲學監測之另一選擇或對其之補充，可能藉助一相機配置監測一風力發電場之環境，此乃因飛機亦具有其特有之(特定而言)在夜晚亦可極其充分看見之光信號裝置，然後取決於用該相機繼而在一自我確立水平線上偵測到之影像，一風力發電場之一或若干風力發電設備之飛行照明配置可被接通。
在下文參考隨附圖更詳細闡述本發明之一實施例。
圖1至圖4係自WO 2010/010043知曉，惟除麥克風之表示。彼申請案之內容亦變成本申請案之標的物。
圖1以具有三個轉子葉片14(然而，該等轉子葉片僅展示其根部區)之轂蓋12之一正視圖來展示一罩艙1。轉子葉片14中之一者位於一所謂6點鐘位置中且在彼情形中隱藏罩艙1配置於其上之一塔柱。又兩個轉子葉片14分別配置於 其10點鐘及2點鐘位置中且因此允許一中心照明器件2配置於罩艙1之上之頂部處之一自由。中心照明器件2呈一全景燈之形式。一左側側向照明器件及一右側側向照明器件在圖1中分別被10點鐘位置及2點鐘位置中之轉子葉片14遮蔽。
觀看圖2，具有轉子葉片14之轉子已相對於圖1進一步旋轉且一轉子葉片14現在幾乎在一12點鐘位置。此面向上轉子葉片14現在隱藏中心照明器件2。替換地，存在左側側向照明器件4及右側側向照明器件6之一自由視圖。此外，亦存在僅在此處指示之塔柱10之一自由視圖。
右側側向照明器件6之位置將自圖3中之罩艙1之側視圖清楚。右側側向照明器件6沿罩艙1之縱向方向(亦即，參考圖3沿自右至左之方向)配置於大約罩艙1之中心處。該中心處亦係罩艙1之大約最寬位置。沿一垂直方向，右側照明器件6稍微高於罩艙1之中心。在此圖3中，配置於罩艙之頂部上之中心照明器件被面向觀看者之轉子葉片14遮蔽，但側向照明器件6係可見的。
全部三個照明器件2、4、6可自圖4中之後視圖看見。中心照明器件2配置於罩艙1之頂部上。右側側向照明器件6及左側側向照明器件4(其藉助於圖4中之後視圖可看見位於左側及右側處)大約安置在相互相對側處。罩艙1因此大約配置於右側側向照明器件6與左側側向照明器件4之間。另外，三個照明器件2、4、6大約配置於圍繞罩艙1之一環形區上，彼環形區配置於平行於轉子葉片之平面之一平面 中。另外，圖4亦展示緊在中心照明器件2之一出口艙口16。
如自圖1及圖4亦可見，風力發電設備配備有複數個麥克風20、21及22。此等麥克風較佳精確地放置於照明器件2、4及6亦配置之位置處。上述情形具有以下優勢：電連接在任何情形中已存在彼處且亦存在經調適以機械固持麥克風之器件。然而，特定而言，將麥克風配置於彼等位置處亦具有以下優勢：當一飛行體接近罩艙之後部分時，可在任何時間可靠地偵測到對飛行體之噪音之聲學偵測。然而，上述情形以適用於其中飛機自側面或自前側接近罩艙(亦即，其中飛行體接近轉子)之情形。在後者情形中，麥克風之配置亦確保在任何時刻無一轉子葉片同時既遮蔽麥克風又因此聲學屏蔽其，如特定而言自圖2可見，始終存在欲自前側看見(不管轉子位置如何)之麥克風21、20或22中之至少一者。
容易可能增加罩艙上之麥克風之數目且亦將另外麥克風放置於其他位置處。亦可能減少麥克風之數目(舉例而言)以僅在一單個麥克風20之情況下或僅在麥克風21或22中之一者之情形下操作。為自開始絕對不允許風噪音至麥克風薄膜且因此至麥克風中，麥克風20、21及/或22亦可具備習用爆音保護器件。彼爆音保護器件較佳地係耐候的且亦保護麥克風受天氣(舉例而言，雨、霧及諸如此類)影響。用於麥克風之天氣保護亦可藉由將麥克風安置於一獨立外殼中以便藉此可靠地保護免受水分、雨、冰雹、雪及諸如 此類之影響來提供。
然而，作為將麥克風外部地配置於罩艙上之一另一選擇，亦可能將該(等)麥克風安置於罩艙中。上述情形具有以下優勢：此自動給出免受風及天氣影響之良好保護，此乃因天氣保護現在已提供於罩艙內，亦即在風力發電設備之機械載體之產生器及其他重要零件安置於其內之位置處。當罩艙殼體又極其良好傳輸聲音(此係當罩艙殼體由金屬(舉例而言，鋁板)組成時之情形)時，配置於罩艙內係尤其有利的。更特定而言，來自外部之聲音噪音然後亦藉由罩艙殼體(亦即，其壁)之方式傳輸，在某些狀況下甚至成經升高形式，此乃因整個罩艙亦執行一聲音接收器之功能且因此罩艙壁實際上表示一聲音薄膜，且藉由整個罩艙之方式記錄之噪音然後亦進入罩艙之內部中。
在此一情形中，亦可設想根據本發明之麥克風配置極其容易(舉例而言)以耦合至罩艙壁之一加速度感測器之形式提供。更特定而言，當一飛行體接近風力發電設備時，彼飛行體之聲音致使罩艙壁以係飛行體的典型特徵之一給定方式移動，且彼移動可藉由一加速度感測器或一應變感測器極其確切量測。飛行體典型噪音因此亦可藉由彼特定形式之一加速度或應變感測器偵測到。
圖7藉由實例之方式展示具有用於飛行照明配置2之一麥克風及一控制構件之根據本發明之一聲學監測器件之一簡單方塊電路圖。如此處可見，麥克風20具備一爆音保護23。由麥克風20記錄之噪音在一放大器24中經放大或在一 適宜器件24中經預處理且彼等信號然後傳至一信號處理器件25。此信號處理器件可一方面包括一頻率分析單元以使得由麥克風配置記錄之噪音之對應頻率型樣或頻率頻譜自彼等噪音確定及/或將所記錄噪音信號以時間細分成區塊且然後將信號處理器件25之結果傳至一PC 26。PC 26(個人電腦或「CPU」-中央處理單元)亦可係藉由其方式實施對飛行照明配置或其他器件之控制之風力發電場之所謂SCADA電腦，亦即，風力發電場之一中央電腦。在電腦或PC 26中或在一比較器中，可比較信號處理操作之結果與來自一資料庫27之比較值。舉例而言，可能將典型飛行體之真實噪音或噪音型樣(聲音檔案)及/或頻率型樣或頻率頻譜兩者儲存於一資料庫中。
若存在來自麥克風20之所記錄信號與資料庫27中之所儲存信號之比較之充分一致性，且若可相對肯定地斷定一飛行體正接近，則PC接通飛行照明配置2。
同時，PC 26可連接至一輔助雷達器件28，輔助雷達器件之基本結構展示於圖5及圖6中。輔助雷達器件如此亦係自上文所提及之國際專利申請案WO 2010/133541知曉。
若一DF 17信號之接收係藉助輔助雷達器件28確立，該信號設計一相對低高度細節(舉例而言，100 ft)，則彼信號亦傳至PC 26(其在此處執行一開關器件之功能)且彼PC然後接通風力發電設備之飛行照明配置2及任何另外飛行照明配置。
若藉助麥克風器件23未偵測到一飛行體之任何聲學信號 或任何噪音，則亦實現上述情形。
以相反方式，即使未藉由輔助雷達器件之方式獲取為表明一可能接近或危害之一信號的一飛行體之DF信號(應答機信號)(舉例而言，具有高度資訊「30,000 ft」之一DF 17信號)，亦在一飛行體之噪音藉助麥克風23偵測到且經如此辨識時接通飛行照明配置2。
PC因此實施分別來自信號處理器件25及雷達器件28之信號輸入之「或」連結。
若接收一飛行體之一噪音且同時接收涉及一相對低高度細節(舉例而言，100 ft)之一DF信號，則在任何情形中接通飛行照明配置2。同時，在彼情形中，所記錄噪音(或在藉助一頻率分析儀之頻率分析之後，其頻率頻譜)亦可作為一型樣儲存於資料庫27中以使得經調適以用於圖7中所示之器件實施於其中之風力發電場或風力發電設備之位置之一噪音資料庫經設立以使得可能由於一個頂噪音事件而作出關於飛行照明配置2是否接通之一較可靠決策。
信號處理器件亦可涉及一濾波器功能，藉助該濾波器功能，典型民用噪音(舉例而言，風力發電設備處之地面上之交通或在風力發電設備處之地面上之其他裝置)，然而特定而言，亦藉助該濾波器功能，風力發電設備自身之噪音(舉例而言，該等噪音源自螺距驅動器或該等噪音在風力發電設備之方位角調整時發生)，自麥克風信號濾出或藉由計算自其移除。通常，民用噪音，亦如同由風力發電設備自身造成之噪音，具有相當不同於一飛行體之頻率頻 譜之一頻率頻譜，且藉助圖7中所示之配置，設備自身可繼而藉由將典型頻率型樣或其自身造成之噪音儲存於資料庫27中之方式來擴大其特有噪音或頻率頻譜趨勢資料庫以使得繼而在任何噪音情形中可能以一大得多之肯定度預測此是否涉及應觸發飛行照明配置2之啟動(亦即，將其接通)之一事件。
如圖7中所示，亦可存在一揚聲器29，該揚聲器相對於麥克風20以一給定間距(舉例而言，以一預定間距，舉例而言，約0.1 mm至5 mm)配置於風力發電場內之風力發電設備之罩艙上。儲存於資料庫(亦即，在記憶體中)27中之噪音現在亦可傳至PC 26且PC 26可然後將對應電信號傳至揚聲器29以使得揚聲器產生(舉例而言)一飛行體之典型噪音亦或在風力發電設備之螺距或方位角調整時發生之典型噪音。若揚聲器29產生(舉例而言)一飛行體(舉例而言，一直升機)之典型噪音，該等噪音由麥克風20接收，經適宜評估，且將然後必須導致飛行照明配置2之一接通事件。然而，若麥克風20具有一技術問題或若信號處理及評估配置中之後續階段涉及一技術故障，則上述情形一定在PC 26(其亦係信號處理器件或聲學監測器件之一部分)中被偵測到，且一對應警告指示(舉例而言，電子郵件、SMS或諸如此類)可發送至一空中交通控制中心或亦發送至風力發電設備之服務配置以使得風力發電設備之服務配置可較仔細考量技術問題以使得可能修復。
較佳地，一程式儲存於PC中，該程式重複地(舉例而 言，每日一次)在給定時間週期內執行對飛行體之特定設備之聲學監測之測試。
較佳地，出於文件目的，測試結果儲存於一記憶體中且可繼而亦傳至一中心位置。
針對其中測試器件(亦即，藉助PC 26)偵測到聲學監測遭受一錯誤之情形，亦可設定一連續接通信號以使得然後飛行照明配置2保持不斷接通直至聲學監測系統處之損壞已被移除。
如已提及，圖5及圖6展示一風力發電設備之一雷達器件之一配置，如自WO 2010/133541知曉。
應瞭解，根據本發明之風力發電設備亦可經設計無一輔助雷達器件以使得空域可僅藉助聲學監測進行監測以便藉此當一飛行體接近時必定致使飛行照明配置被接通。
然而，如以具有所圖解說明麥克風之一「聲學相機」之方式實現之聲學監測確實亦具有以下優勢：當風力發電場或一風力發電設備具有如圖5及圖6中所揭示之一輔助雷達器件時，彼輔助雷達器件在所闡述聲學空域監測之情況下獲得又一備份系統且甚至針對其中輔助雷達器件亦係錯誤或失效(出於任何技術原因)之情形更可靠。
典型應答機信號，亦即具有一期望之高度資訊(舉例而言，30,000 ft或100 ft)典型DF(特定而言，DF 17)信號亦可藉助PC 26而產生且其可然後藉由一天線30之方式發射。彼天線可又配置於輔助雷達器件在任何情形中已安置於其上之風力發電場之風力發電設備上(然而，天線亦可 配置於風力發電場之其他風力發電設備上)。
通常，現在輔助雷達器件28之天線31應接收對應DF 17信號(亦即，應答機信號)，且評估其以使得輔助雷達器件之自我測試亦係可能的，如已在聲學監測之情況下之情形。
若一飛行體之接近藉助對空域之聲學監測(若因此藉助風力發電設備之麥克風配置)而偵測到，且彼情形導致風力發電場之風力發電設備之飛行照明配置被接通，則接通信號亦可發送至周圍環境之其他風力發電設備，亦即，發送至並非根據本發明之風力發電場之一部分之彼等風力發電設備。彼等風力發電設備然後亦可繼而接通其飛行照明配置。
風力發電設備之麥克風20、21及22較佳地具備特別優良之固載聲音絕緣件以使得風力發電設備之儘可能少之固載聲音傳輸至麥克風。
如所闡述，當一揚聲器(或聲音信號產生器)安裝於麥克風配置之附近時，一飛行體典型噪音亦可藉由其來產生以便以彼方式關於其正確操作模式檢查麥克風配置及下游信號處理以及之信號評估。
又一可能選項亦提供，一給定噪音(聲音信號)由揚聲器連續產生，舉例而言，一相當明確音量及頻率之一正弦聲音(或掃頻信號)藉助揚聲器及將一信號傳至揚聲器之一適宜信號源(舉例而言，聲音信號產生器)。
只要揚聲器之彼正弦信號由麥克風配置或後續信號處理 程序(彼程序藉助於正弦信號而極其容易可能)可靠地辨識，飛行照明配置不接通。然而，若現在麥克風配置之環境中發生另外噪音(舉例而言，一飛機接近且彼等飛行體噪音在彼情形中與揚聲器之正弦信號疊加)，則飛行照明配置接通。揚聲器之聲音信號及源自飛行體之另外噪音一相對於彼此呈現一給定音量(及頻率位置)，正弦信號立即不再如此容易被麥克風配置之信號處理程序偵測到，或若飛行體之噪音極其大聲，則其根本不再被感知以使得然後產生一接通信號且飛行照明配置藉助於聲音信號可不再被偵測到之事實而極其容易接通。
藉助揚聲器(或任何其他聲音產生器件)產生之聲訊信號具有(特定而言)在飛行體之噪音之典型頻譜之區中之一頻譜，以使得在一飛行體(亦即，一飛機或一直升機)之接近時，可預期由揚聲器產生之聲音信號可根本不再被麥克風器件記錄或可經記錄而具有對其高度竄改具有一相對高位準可能性。
然而，由揚聲器產生之聲音信號亦可有利地具有一相對不同頻率或係飛行體之噪音的典型特徵之若干頻率。
又一可能選項亦可提供，(舉例而言)一單調聲音信號非藉助揚聲器產生，而係一「掃頻信號」，亦即(舉例而言)在聲訊頻率頻譜內相對於時間不斷改變頻率之一信號。
在彼方面，亦肯定有利的是，若揚聲器亦可產生在超音波或次音波之範圍中之一信號且因此麥克風配置亦應能夠記錄不僅來自聲訊聲音範圍而且來自次音波及超音波範圍 之聲音。
上述情形可具有以下優勢，來自飛行體之次音波及超音波範圍之典型頻率亦可被偵測以便以彼方式可靠地斷定一飛行體正接近且特定而言可靠地能夠致使飛行照明配置接通。
若因此聲學揚聲器信號被麥克風周圍中之又一噪音充分蓋過，則此亦可導致飛行照明配置被接通。
在其中正下雨之情形中，特定而言其中情形涉及大雨而且冰雹，此等天氣事件之干擾噪音將以瀕於肯定之一可能性位準竄改或蓋過揚聲器之聲學信號達一程度以致然後致使且實現對飛行照明配置接通。上述情形可係用以表示根據本發明之聲學監測之特別高敏感性之一意向條件。
藉由揚聲器產生一聲學信號之優勢亦係指，聲學監測因此不斷處於操作中且聲學監測之操作模式因此亦可不斷被檢查。
由於固有噪音係風力發電設備的典型特徵(舉例而言，在螺距調整、方位角調整或諸如此類時)，因此亦應注意在設定根據本發明之監測程序時確保：不要每當揚聲器信號一旦甚至短暫地被另一信號蓋過時立即接通飛行照明配置。由於螺距調整亦或方位角調整在任何情形中達成僅一非常短時間段，舉例而言，螺距調整通常持續不長於5秒且對於方位角調整而言亦類似，因此一測試演算法可安置於聲學監測系統中，該測試演算法檢查揚聲器信號不再被根據本發明之麥克風配置或信號處理辨識或被其以嚴重竄 改形式辨識多久時間。
舉例而言，若揚聲器信號被竄改達一預定時間段(舉例而言，小於5秒)，則可以一合理肯定度斷定存在由風力發電設備自身致使之一噪音事件且因此飛行照明配置保持被關斷或其由於上述情形不被接通。然而，若對揚聲器信號之聲學影響之時間長度大於預定時間段(舉例而言，長於5秒或長於10秒，長於15秒及諸如此類)，則飛行照明配置然後被接通，此乃因可假定對揚聲器信號之此類長聲學影響或蓋過應屬於非源自風力發電設備自身之一噪音事件。
當一飛行體接近時，然後在一標稱音量情況下，上述情形通常應已提前被聲學感知超過一相當長時間段，舉例而言，超過20秒，通常甚至數分鐘。
如已闡述，亦肯定地期望藉助麥克風配置提供對接近之飛行體之定位。
若麥克風配置具有(舉例而言)三個麥克風，則飛行體之傳入聲音之過渡時間及過渡時間差意指已大約可能作出關於飛行體正自其接近風力發電設備或風力發電場之側之一初步估計。
然而，期望並非全部整個空域(特定而言，非風力發電設備之地面側處之空域)被監測，而係基本上僅在罩艙周圍界定且相對於罩艙之抽象水平線成大約±15至45°(較佳地，±15°)界定之一空間。
上述情形之原因係，預期可能完全以危險方式接近風力發電設備之飛行體精確地來自彼區。
然而，應瞭解，風力發電設備自身周圍之整個空域亦可能藉助具有一全向特性之麥克風來進行聲學監測。
然而，若欲監測僅一相當特定部分(舉例而言，罩艙周圍之所闡述360°圓環(帶))，則亦可能使用方向性麥克風，該方向性麥克風特別敏感地精確監測彼區。在彼情形中，針對聲學事件，亦可能不僅使用穩定方向性麥克風而且使用承載於一馬達驅動支撐件上且因此連續越過整個360°平面且因此以一特定方式「掃描」水平線之一方向性麥克風。
具有一心形或超心形方向性特性之麥克風亦特別適於實施本發明，且若複數個該等麥克風(舉例而言，三個或三個以上)配置於罩艙上，則因此可針對聲學噪音及事件極其良好監測水平線±15°(在彼方面，水平線係與轂之高度有關)。
然而，為改良一飛行體之定位，麥克風信號亦可經受詳細的進一步處理以便藉此能夠相當精確地判定經定位飛行體之確切位置。
麥克風配置亦可用於聲學監測整個風力發電設備。在任何事件下，罩艙之區中之風力發電設備之聲訊聲學事件在任何情形中藉由麥克風配置記錄。若然後麥克風配置亦連接至一記憶體器件及/或與一適宜中心站(舉例而言，其中有人)之一資料通信器件，則由麥克風配置記錄之噪音可被收聽至彼處且被適當評估。
在此一情形中亦可設想麥克風配置用作與中心站之一緊 急通信線，此乃因若服務技術人員或諸如此類可能在風力發電設備之罩艙中且其處於事故中，則其可因此藉由麥克風配置之方式與中心站(特定而言，中心服務站)設立一通信連接，且引起對其特有狀況之注意。
如所闡述，根據本發明之聲學監測器件主要用於首先真實偵測一飛行體(舉例而言，一飛機或一直升機)之接近。
在某些狀況下，亦可能藉由調整聲學監測器件來已實施對飛行體之可能位置之一定向操作，亦即，判定該飛行體之位置。
若現在一飛行體接近風力發電設備或風力發電場，彼飛行體造成之且藉由聲學監測器件藉助麥克風配置記錄及評估之音量將在彼情形中穩定地增加。
根據本發明之又一變化形式現在提供，在飛行體之音量提高時，亦可實現對飛行照明配置之控制之改變。
通常，風力發電設備之飛行照明配置包括包括以一給定節律產生一閃光之閃光燈或以一給定節律且達一相當特定時間地被接通及關斷(舉例而言，以「接通達一秒，關斷達一秒，接通達一秒，關斷達一秒，諸如此類」之節律)之燈。
在彼方面，在飛行照明配置之情形中，具有白光之照明構件亦通常用於白天照明，而一紅色色彩之光通常用於夜間飛行照明。
若現在(如已提及)一飛行體接近聲學監測器件且在彼情形中音量改變(即，變大)，則飛行照明配置極其容易可能 亦藉由以下步驟而隨音量之對應增加改變：藉由改變閃光/照明/關斷節律，(舉例而言)在增加音量之情況下，閃光頻率或照明/關斷頻率增加；及/或藉由在增加音量(該音量可在信號處理器件中相當容易確立)之情況下改變飛行照明配置之亮度；藉由(舉例而言)照明構件之光強度隨著來自飛行體之增加音量而適當增加。
又一措施可提供，在某些狀況下，甚至各種照明構件，亦即，紅光及白光(紅閃光/白閃光)交替接通，此特別在夜晚將在極其大程度上引起飛行體之飛行員的注意，此乃因白色光通常極其明亮且因此幾乎不可被忽視。
因此，舉例而言，上文所闡述對飛行照明配置之照明構件之控制可藉由PC中之一程式、藉由與藉助聲學監測器件之麥克風配置量測之給定音量值相關聯之給定光事件(舉例而言，照明構件之閃光頻率或接通/關斷頻率及/或光強度)來實施。
1‧‧‧罩艙
2‧‧‧中心照明器件/照明器件/飛行照明配置
4‧‧‧左側側向照明器件/照明器件
6‧‧‧右側側向照明器件/照明器件/側向照明器件
10‧‧‧塔柱
12‧‧‧轂蓋
14‧‧‧轉子葉片
16‧‧‧出口艙口
20‧‧‧麥克風
21‧‧‧麥克風
22‧‧‧麥克風
23‧‧‧爆音保護/麥克風器件/麥克風
24‧‧‧放大器/器件
25‧‧‧信號處理器件
26‧‧‧個人電腦/電腦
27‧‧‧資料庫
28‧‧‧輔助雷達器件/雷達器件
29‧‧‧揚聲器
30‧‧‧天線
31‧‧‧天線
圖1展示根據本發明之一罩艙之轉子轂之一前視圖，圖2展示如圖1中之一前視圖中但具有位於一變更位置中之轉子之一罩艙，圖3係如圖1及圖2中所示之根據本發明之一罩艙之一側視圖，圖4展示如圖1至圖3中之一者中所展示之根據本發明之一罩艙之一後視圖，圖5展示在一飛機應答機之失效之情形中一備用系統之 一流程圖，圖6展示本發明之又一實施例，且圖7展示本發明之一方塊電路圖。
1‧‧‧罩艙
2‧‧‧中心照明器件/照明器件/飛行照明配置
12‧‧‧轂蓋
14‧‧‧轉子葉片
20‧‧‧麥克風
23‧‧‧爆音保護/麥克風器件/麥克風

Claims (43)

  1. 一種藉助聲學監測來控制一風力發電場之飛行照明配置之方法，其中該風力發電場具有一聲學監測器件，該聲學監測器件具有一麥克風配置，其中該麥克風配置記錄來自該風力發電場之環境之聲音信號，且該等聲音信號在連接至該麥克風配置之一信號處理器件中得以處理，其中提供用於接通該風力發電場之至少一個風力發電設備之一飛行照明配置之一開關器件，且該開關器件耦合至該信號處理器件且由該信號處理器件控制以使得：若藉助該聲學監測器件偵測到一飛行體之一聲音信號，及/或一預定聲音信號被該飛行體之該等噪音疊加及/或竄改，則該信號處理器件致使該開關器件接通該飛行照明配置。
  2. 如請求項1之方法，其中該麥克風配置在該風力發電設備之一罩艙上。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該風力發電場進一步包含一主動或被動濾波器器件及/或信號處理器件，該主動或被動濾波器器件及/或信號處理器件與該聲學監測器件相關聯，且藉助該主動或被動濾波器器件及/或信號處理器件，將來自該風力發電場之該環境或一風力發電設備之聲學聲音事件自由該麥克風配置記錄之該信號濾出。
  4. 如請求項2之方法，其中該麥克風配置包括至少兩個麥 克風，其中該等麥克風相對於彼此以一給定間距配置或配置於該風力發電設備之該罩艙之不同側上。
  5. 如請求項1或2之方法，其中該風力發電場具有在該風力發電場之邊緣處之N個風力發電設備及不在該風力發電場之該邊緣處之M個風力發電設備，其中僅在該風力發電場之該邊緣處之彼等風力發電設備配備有一聲學監測器件。
  6. 如請求項1或2之方法，其中該風力發電場之至少一個風力發電設備配備有一輔助雷達器件，藉助該輔助雷達器件，可接收應答機信號，該等應答機信號包含高度資訊及/或位置資訊，且當該應答機信號具有一給定資訊內容，該風力發電場之該風力發電設備之該飛行照明配置接通。
  7. 如請求項6之方法，其中該給定資訊內容包含一高度資訊，該高度資訊係低於30,000ft，或介於500ft至2,000ft之間。
  8. 如請求項6之方法，其中當該輔助雷達器件接收包含具有大於一預定值之一高度細節之高度資訊之一應答機信號時，若同時藉由該聲學監測器件之方式未偵測到對應之噪音信號，則該等風力發電設備之該飛行照明配置保持關斷，且然而若藉由該麥克風配置之方式偵測到一飛行體之一噪音，則該飛行照明配置接通。
  9. 如請求項8之方法，其中該預定值係高於5,000ft。
  10. 如請求項1或2之方法，其中藉助該聲學監測器件亦使得可能大約定位該飛行體之位置。
  11. 如請求項1或2之方法，其中當藉助該聲學監測器件偵測到一飛行體之一噪音但同時未接收到應答機信號時，將一對應資訊項目遞送至一空域監測站。
  12. 如請求項1或2之方法，其中該麥克風配置或該等麥克風配置安裝至一風力發電設備，該風力發電設備配備有一揚聲器，藉助該揚聲器可產生一飛行體之一典型噪音以便不時地測試該麥克風配置或該聲學監測器件，且其中出於彼目的，其中儲存有一飛行體之一典型噪音之一對應信號源與該揚聲器相關聯。
  13. 如請求項1或2之方法，其中該風力發電場進一步包含一聲學資料庫，該聲學資料庫與該麥克風配置相關聯，且各種飛行體之噪音、聲音信號或其頻率頻譜儲存於該聲學資料庫中，且在接收一聲學信號之後，旋即在由該麥克風配置記錄之該聲學信號與儲存於該聲學資料庫之一記憶體中之該等信號或資料集之間進行一比較。
  14. 如請求項1或2之方法，其中藉由一中央電腦之方式控制一風力發電場之該等風力發電設備之全部飛行照明配置，其中該中央電腦較佳地在一該風力發電場之一風力發電設備處或在該風力發電場之該風力發電設備中且該中央電腦耦合至該麥克風配置，且倘若該風力發電場之該飛行照明配置藉助於對一飛行體之聲學偵測而接通，則 該中央電腦接通該飛行照明配置。
  15. 如請求項14之方法，其中該風力發電場之該中央電腦亦耦合至該雷達器件，且倘若接收到意欲觸發使該飛行照明配置接通之一應答機信號，則該中央電腦接通該飛行照明配置。
  16. 如請求項1或2之方法，其中該風力發電場之一風力發電設備配備有一揚聲器，藉助該揚聲器可產生一飛行體或一風力發電設備之典型噪音，其中該揚聲器配置於該風力發電設備上，該麥克風配置亦配置於該風力發電設備上。
  17. 如請求項1或2之方法，其中該麥克風配置之一麥克風或若干麥克風具備一固載聲音絕緣件以極其充分地抑制來自該風力發電設備自身之聲音信號。
  18. 如請求項1或2之方法，其中該風力發電場之一風力發電設備配備有一聲音信號源，藉助該聲音信號源產生一預定聲音信號，且只要該麥克風配置記錄具有適當品質之該揚聲器之該預定聲音信號，該飛行照明配置即不接通或保持關斷，且當該聲音信號被另一噪音蓋過，或經竄改達一程度以致不再可能確立藉由該監測器件對該聲音信號之可靠偵測及/或接收時，接通該風力發電場之該風力發電設備或該等風力發電設備之該飛行照明配置。
  19. 如請求項1之方法，其中該麥克風配置之一麥克風或若干麥克風配置於一風力發電設備之一罩艙內。
  20. 如請求項3之方法，其中該等聲學聲音事件包含由風造 成之噪音及/或由該風力發電設備造成之噪音及/或由該風力發電場或該風力發電設備處之地面上之運載工具造成之噪音。
  21. 一種風力發電場之風力發電設備，其中該風力發電設備具有一用於控制或接通或關斷該風力發電設備之一飛行照明配置的聲學監測器件，其中該聲學監測器件具有一麥克風配置，其中該麥克風配置記錄來自該風力發電設備之環境之聲音信號，且該等聲音信號在連接至該麥克風配置之一信號處理器件中得以處理，且其中提供用於接通該風力發電設備之一飛行照明配置之一開關器件，且該開關器件耦合至該信號處理器件且由該信號處理器件控制以使得：若藉助該聲學監測器件偵測到一飛行體之一聲音信號，及/或一預定聲音信號被該飛行體之該等噪音疊加及/或竄改，則該信號處理器件致使該開關器件接通該飛行照明配置。
  22. 如請求項21之風力發電場之風力發電設備，其中該麥克風配置在該風力發電設備之一罩艙上。
  23. 如請求項21或22之風力發電場之風力發電設備，其中該風力發電設備進一步包含一主動或被動濾波器器件及/或信號處理器件，該主動或被動濾波器器件及/或信號處理器件與該聲學監測器件相關聯，且藉助該主動或被動濾波器器件及/或信號處理器件，將來自該風力發電設備之該環境之聲學聲音事件自由該麥克風配置記錄之該信號 濾出。
  24. 如請求項22之風力發電場之風力發電設備，其中該麥克風配置包括至少兩個麥克風，其中該等麥克風相對於彼此以一給定間距配置或配置於該風力發電設備之該罩艙之不同側上。
  25. 如請求項21或22之風力發電場之風力發電設備，其中該風力發電場具有在該風力發電場之邊緣處之N個風力發電設備及不在該風力發電場之該邊緣處之M個風力發電設備，其中該風力發電設備在該風力發電場之該邊緣處且配備有一聲學監測器件。
  26. 如請求項21或22之風力發電場之風力發電設備，其中該風力發電場之該風力發電設備配備有一輔助雷達器件，藉助該輔助雷達器件，可接收應答機信號，該等應答機信號包含高度資訊及/或位置資訊，且當該應答機信號具有一給定資訊內容，該風力發電場之該風力發電設備之該飛行照明配置接通。
  27. 如請求項26之風力發電場之風力發電設備，其中該給定資訊內容包含一高度資訊，該高度資訊係低於30,000ft，或介於500ft至2,000ft之間。
  28. 如請求項26之風力發電場之風力發電設備，其中當該輔助雷達器件接收包含具有大於一預定值之一高度細節之高度資訊之一應答機信號時，若同時藉由該聲學監測器件之方式未偵測到對應之噪音信號，則該風力發電設備 之該飛行照明配置保持關斷，且然而若藉由該麥克風配置之方式偵測到一飛行體之一噪音，則該飛行照明配置接通。
  29. 如請求項28之風力發電場之風力發電設備，其中該預定值係高於5,000ft。
  30. 如請求項21或22之風力發電場之風力發電設備，其中藉助該聲學監測器件亦使得可能大約定位該飛行體之位置。
  31. 如請求項21或22之風力發電場之風力發電設備，其中當藉助該聲學監測器件偵測到一飛行體之一噪音但同時未接收到應答機信號時，將一對應資訊項目遞送至一空域監測站。
  32. 如請求項21或22之風力發電場之風力發電設備，其中該麥克風配置或該等麥克風配置安裝至一風力發電設備，該風力發電設備配備有一揚聲器，藉助該揚聲器可產生一飛行體之一典型噪音以便不時地測試該麥克風配置或該聲學監測器件，且其中出於彼目的，其中儲存有一飛行體之一典型噪音之一對應信號源與該揚聲器相關聯。
  33. 如請求項21或22之風力發電場之風力發電設備，其中該風力發電設備進一步包含一聲學資料庫，該聲學資料庫與該麥克風配置相關聯，且各種飛行體之噪音、聲音信號或其頻率頻譜儲存於該聲學資料庫中，且在接收一聲學信號之後，旋即在由該麥克風配置記錄之該聲學信號與儲存於該聲學資料庫之一記憶體中之該等信號或資料 集之間進行一比較。
  34. 如請求項21或22之風力發電場之風力發電設備，其中藉由一中央電腦之方式控制該風力發電場之該風力發電設備之全部飛行照明配置，其中該中央電腦較佳地在該風力發電場之該風力發電設備處或在該風力發電場之該風力發電設備中且該中央電腦耦合至該麥克風配置，且倘若該風力發電場之該飛行照明配置藉助於對一飛行體之聲學偵測而接通，則該中央電腦接通該飛行照明配置。
  35. 如請求項34之風力發電場之風力發電設備，其中該風力發電設備之該中央電腦亦耦合至該雷達器件，且倘若接收到意欲觸發使該飛行照明配置接通之一應答機信號，則該中央電腦接通該飛行照明配置。
  36. 如請求項21或22之風力發電場之風力發電設備，其中該風力發電設備配備有一揚聲器，藉助該揚聲器可產生一飛行體或該風力發電設備之典型噪音，其中該揚聲器配置於該風力發電設備上，該麥克風配置亦配置於該風力發電設備上。
  37. 如請求項21或22之風力發電場之風力發電設備，其中該麥克風配置之一麥克風或若干麥克風具備一固載聲音絕緣件以極其充分地抑制來自該風力發電設備自身之聲音信號。
  38. 如請求項21或22之風力發電場之風力發電設備，其中該風力發電場之該風力發電設備配備有一聲音信號源，藉 助該聲音信號源產生一預定聲音信號，且只要該麥克風配置記錄具有適當品質之該揚聲器之該預定聲音信號，該飛行照明配置即不接通或保持關斷，且當該聲音信號被另一噪音蓋過，或經竄改達一程度以致不再可能確立藉由該監測器件對該聲音信號之可靠偵測及/或接收時，接通該風力發電設備之該飛行照明配置。
  39. 如請求項21之風力發電場之風力發電設備，其中該麥克風配置之一麥克風或若干麥克風配置於該風力發電設備之一罩艙內。
  40. 如請求項23之風力發電場之風力發電設備，其中該等聲學聲音事件包含由風造成之噪音及/或由該風力發電設備造成之噪音及/或由該風力發電場或該風力發電設備處之地面上之運載工具造成之噪音。
  41. 一種風力發電場，其包含如請求項21至40之一者或多者之一個或多個風力發電設備。
  42. 一種包括一個或多個風力發電設備之風力發電場，其中該風力發電設備或該等風力發電設備具有一用於控制或接通或關斷該風力發電設備或該風力發電場之一飛行照明配置的聲學監測器件，其中該聲學監測器件具有一麥克風配置，其中該麥克風配置記錄來自該風力發電場或該風力發電設備之環境之聲音信號，且該等聲音信號在連接至該麥克風配置之一信號處理器件中得以處理，且其中提供用於接通該風力發電場之至少一個風力發電 設備之一飛行照明配置之一開關器件，且該開關器件耦合至該信號處理器件且由該信號處理器件控制以使得：若藉助該聲學監測器件偵測到一飛行體之一聲音信號，及/或一預定聲音信號被該飛行體之該等噪音疊加及/或竄改，則該信號處理器件致使該開關器件接通該飛行照明配置。
  43. 如請求項41或42之風力發電場，其中該風力發電場具有在該風力發電場之邊緣處之N個風力發電設備及不在該風力發電場之該邊緣處之M個風力發電設備，其中該風力發電設備在該風力發電場之該邊緣處且配備有一聲學監測器件。
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