本發(fā)明涉及塔筒狀態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的塔筒進(jìn)行監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電作為一種重要的可再生新能源，受到廣泛關(guān)注。而風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的塔筒作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵部位，其健康狀態(tài)是風(fēng)電運(yùn)營和發(fā)展過程中重點(diǎn)關(guān)注的問題。

相比于一類風(fēng)能資源地區(qū)，通常在二、三類風(fēng)能資源開發(fā)風(fēng)電需要更長的葉片和更高的塔架。因此隨著二、三類風(fēng)能資源逐漸成為風(fēng)電開發(fā)的主要對(duì)象，塔筒高度不斷增加，目前陸上風(fēng)電機(jī)組的塔筒高度大多在50m-120m之間。塔筒承受著自重和葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動(dòng)荷載，而在自然風(fēng)的作用下，風(fēng)速、風(fēng)向和風(fēng)壓的改變對(duì)塔筒產(chǎn)生的動(dòng)荷載影響比較復(fù)雜。這諸多因素的共同作用會(huì)引起塔筒的變形和晃動(dòng)，這種晃動(dòng)不但引起塔筒本身的附加應(yīng)力、影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和塔基穩(wěn)定，而且還會(huì)影響塔筒頂端葉輪的變形和振動(dòng)。并且塔筒的振動(dòng)還有可能與葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生共振，從而影響風(fēng)力機(jī)組性能。此外，過大的擺動(dòng)還將導(dǎo)致塔體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞，甚至使得塔筒基礎(chǔ)發(fā)生傾斜，產(chǎn)生安全隱患，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此需要對(duì)塔筒的變形和晃動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)的在線監(jiān)測(cè)。

目前，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的塔筒常見的監(jiān)測(cè)手段有：(1)利用GPS定位進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)，此種方案精度目前不能滿足風(fēng)電機(jī)組塔筒毫米級(jí)的傾斜測(cè)量要求，并且采用多個(gè)GPS的方案不僅成本高，同時(shí)受工程施工的限制，必須安裝在塔體外壁。(2)采用傾角傳感器測(cè)量塔筒晃動(dòng)的位移，此種方案雖然可行，但是由于現(xiàn)有技術(shù)未能考慮塔體的非線性變形特點(diǎn)以及目前靜態(tài)傾角傳感器測(cè)量動(dòng)態(tài)傾角時(shí)的誤差問題，導(dǎo)致基于剛體變形的假設(shè)和直接測(cè)量傾角結(jié)果所計(jì)算得到的位移量將遠(yuǎn)大于實(shí)際位移量。(3)采用加速度傳感器進(jìn)行兩次積分計(jì)算塔筒位移，此種方法則存在初始位置無法準(zhǔn)確獲取，積分運(yùn)算受積分參數(shù)干擾而精度較低等問題。

因此，需要一種新型的對(duì)塔筒進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)塔筒健康狀況有效且可靠的在線監(jiān)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提供了一種新的對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的塔筒進(jìn)行監(jiān)測(cè)方案，以力圖解決或至少緩解上面存在的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的塔筒進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法，塔筒底部的塔基平面布置有第一雙軸傾角傳感器，塔筒頂部的機(jī)艙平面布置有第二雙軸傾角傳感器和晃動(dòng)傳感器，該方法包括步驟：經(jīng)由第一雙軸傾角傳感器獲取塔基的第一雙軸傾角；至少根據(jù)第一雙軸傾角計(jì)算塔筒頂部的靜態(tài)雙軸傾角；經(jīng)由第二雙軸傾角傳感器計(jì)算塔筒頂部晃動(dòng)處于平衡位置時(shí)塔筒頂部的第二雙軸傾角；經(jīng)由晃動(dòng)傳感器獲取塔筒頂部的雙軸晃動(dòng)加速度；以及至少根據(jù)第一雙軸傾角、靜態(tài)雙軸傾角、第二雙軸傾角和雙軸晃動(dòng)加速度中的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算塔筒的狀態(tài)指標(biāo)，狀態(tài)指標(biāo)指示塔筒的健康狀態(tài)，并包括塔基指標(biāo)、塔頂指標(biāo)和塔筒指標(biāo)中的至少一個(gè)。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，塔基指標(biāo)包括塔基傾斜角指標(biāo)和塔基最大沉降量指標(biāo)，計(jì)算塔基指標(biāo)的步驟包括：根據(jù)第一雙軸傾角計(jì)算塔基傾斜角指標(biāo)；以及根據(jù)所述塔基傾斜角指標(biāo)和塔底半徑計(jì)算塔基最大沉降量指標(biāo)。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，根據(jù)第一雙軸傾角計(jì)算塔基傾斜角指標(biāo)的公式如下：以及根據(jù)塔基傾斜角指標(biāo)和塔底半徑計(jì)算塔基最大沉降量指標(biāo)的公式如下：Δr＝2R·sinα；其中，α為塔基傾斜角指標(biāo)，Δr為塔基最大沉降量指標(biāo)，α_x、α_y為第一雙軸傾角，R為塔底半徑。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，塔頂指標(biāo)包括晃動(dòng)平衡位移指標(biāo)，晃動(dòng)平衡位移指標(biāo)為塔筒頂部晃動(dòng)處于平衡位置時(shí)塔筒頂部的位移，計(jì)算塔頂指標(biāo)的步驟包括：根據(jù)靜態(tài)雙軸傾角和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算塔筒頂部的靜態(tài)傾斜位移；根據(jù)靜態(tài)雙軸傾角、第二雙軸傾角和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算塔筒頂部晃動(dòng)處于平衡位置時(shí)塔筒頂部的變形撓度；以及根據(jù)靜態(tài)傾斜位移和變形撓度計(jì)算晃動(dòng)平衡位移指標(biāo)。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，塔頂指標(biāo)還包括晃動(dòng)瞬時(shí)位移指標(biāo)，晃動(dòng)瞬時(shí)位移指標(biāo)為塔筒頂部晃動(dòng)時(shí)塔筒頂部的瞬時(shí)位移，計(jì)算塔頂指標(biāo)的步驟還包括：至少根據(jù)雙軸晃動(dòng)加速度計(jì)算塔筒頂部的雙軸晃動(dòng)位移；以及根據(jù)靜態(tài)傾斜位移、變形撓度以及雙軸晃動(dòng)位移計(jì)算晃動(dòng)瞬時(shí)位移指標(biāo)。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，塔筒指標(biāo)包括平均應(yīng)力指標(biāo)，平均應(yīng)力指標(biāo)為塔筒最大應(yīng)力點(diǎn)處的平均應(yīng)力，計(jì)算塔筒指標(biāo)的步驟包括：至少根據(jù)變形撓度和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算平均應(yīng)力指標(biāo)。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，塔筒指標(biāo)還包括瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)，瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)為塔筒最大應(yīng)力點(diǎn)處的瞬時(shí)應(yīng)力，計(jì)算塔筒指標(biāo)的步驟還包括：至少根據(jù)變形撓度、雙軸晃動(dòng)位移和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，至少根據(jù)第一雙軸傾角計(jì)算靜態(tài)雙軸傾角的步驟包括：根據(jù)當(dāng)前機(jī)艙的偏航角判斷第一雙軸傾角傳感器是否與第二雙軸傾角傳感器軸向一致；若是，則靜態(tài)雙軸傾角等于第一雙軸傾角；以及若否，則根據(jù)第一雙軸傾角和偏航角計(jì)算靜態(tài)雙軸傾角。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，根據(jù)第一雙軸傾角和偏航角計(jì)算靜態(tài)雙軸傾角的公式如下：

其中，β_x、β_y為靜態(tài)雙軸傾角，α_x、α_y為第一雙軸傾角，γ為偏航角。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，第一雙軸傾角傳感器以其x軸方向?yàn)槠浇菫?時(shí)的機(jī)艙主軸方向布置，第二雙軸傾角傳感器和晃動(dòng)傳感器以其x軸方向?yàn)楫?dāng)前機(jī)艙主軸方向布置。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，還包括步驟：判斷狀態(tài)指標(biāo)中任一個(gè)是否超過閾值，若是，發(fā)出警報(bào)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的塔筒進(jìn)行監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：布置于塔筒底部塔基平面上的第一雙軸傾角傳感器；布置于塔筒頂部機(jī)艙平面上的第二雙軸傾角傳感器和晃動(dòng)傳感器；以及數(shù)據(jù)處理裝置，適于經(jīng)由第一雙軸傾角傳感器獲取塔基的第一雙軸傾角；還適于至少根據(jù)第一雙軸傾角計(jì)算塔筒頂部的靜態(tài)雙軸傾角；還適于經(jīng)由第二雙軸傾角傳感器計(jì)算塔筒頂部晃動(dòng)處于平衡位置時(shí)塔筒頂部的第二雙軸傾角；還適于經(jīng)由晃動(dòng)傳感器獲取塔筒頂部的雙軸晃動(dòng)加速度；還適于至少根據(jù)第一雙軸傾角、靜態(tài)雙軸傾角、第二雙軸傾角和雙軸晃動(dòng)加速度中的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算塔筒的狀態(tài)指標(biāo)，該狀態(tài)指標(biāo)指示塔筒的健康狀態(tài)，并包括塔基指標(biāo)、塔頂指標(biāo)和塔筒指標(biāo)中的至少一個(gè)。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，塔基指標(biāo)包括塔基傾斜角指標(biāo)和塔基最大沉降量指標(biāo)，數(shù)據(jù)處理裝置還適于根據(jù)第一雙軸傾角計(jì)算塔基傾斜角指標(biāo)；根據(jù)塔基傾斜角指標(biāo)和塔底半徑計(jì)算塔基最大沉降量指標(biāo)。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，根據(jù)第一雙軸傾角計(jì)算塔基傾斜角指標(biāo)的公式如下：以及根據(jù)塔基傾斜角指標(biāo)和塔底半徑計(jì)算塔基最大沉降量指標(biāo)的公式如下：Δr＝2R·sinα；其中，α為塔基傾斜角指標(biāo)，Δr為塔基最大沉降量指標(biāo)，α_x、α_y為第一雙軸傾角，R為塔底半徑。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，塔頂指標(biāo)包括晃動(dòng)平衡位移指標(biāo)，晃動(dòng)平衡位移指標(biāo)為塔筒頂部晃動(dòng)處于平衡位置時(shí)塔筒頂部的位移，數(shù)據(jù)處理裝置還適于根據(jù)靜態(tài)雙軸傾角和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算塔筒頂部的靜態(tài)傾斜位移；根據(jù)靜態(tài)雙軸傾角、第二雙軸傾角和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算塔筒頂部晃動(dòng)處于平衡位置時(shí)塔筒頂部的變形撓度；根據(jù)靜態(tài)傾斜位移和變形撓度計(jì)算晃動(dòng)平衡位移指標(biāo)。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，塔頂指標(biāo)還包括晃動(dòng)瞬時(shí)位移指標(biāo)，晃動(dòng)瞬時(shí)位移指標(biāo)為塔筒頂部晃動(dòng)時(shí)塔筒頂部的瞬時(shí)位移，數(shù)據(jù)處理裝置還適于至少根據(jù)雙軸晃動(dòng)加速度計(jì)算塔筒頂部的雙軸晃動(dòng)位移；根據(jù)靜態(tài)傾斜位移、變形撓度以及雙軸晃動(dòng)位移計(jì)算晃動(dòng)瞬時(shí)位移指標(biāo)。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，塔筒指標(biāo)包括平均應(yīng)力指標(biāo)，平均應(yīng)力指標(biāo)為塔筒最大應(yīng)力點(diǎn)處的平均應(yīng)力，數(shù)據(jù)處理裝置還適于至少根據(jù)變形撓度和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算平均應(yīng)力指標(biāo)。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，塔筒指標(biāo)還包括瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)，瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)為塔筒最大應(yīng)力點(diǎn)處的瞬時(shí)應(yīng)力，數(shù)據(jù)處理裝置還適于至少根據(jù)變形撓度、雙軸晃動(dòng)位移和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理裝置還適于根據(jù)當(dāng)前機(jī)艙的偏航角判斷第一雙軸傾角傳感器是否與第二雙軸傾角傳感器軸向一致；若是，則靜態(tài)雙軸傾角等于第一雙軸傾角；以及若否，則根據(jù)第一雙軸傾角和偏航角計(jì)算靜態(tài)雙軸傾角。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，根據(jù)第一雙軸傾角和偏航角計(jì)算靜態(tài)雙軸傾角的公式如下：

其中，β_x、β_y為靜態(tài)雙軸傾角，α_x、α_y為第一雙軸傾角，γ為偏航角。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，第一雙軸傾角傳感器以其x軸方向?yàn)槠浇菫?時(shí)的機(jī)艙主軸方向布置，第二雙軸傾角傳感器和晃動(dòng)傳感器以其x軸方向?yàn)楫?dāng)前機(jī)艙主軸方向布置。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理裝置還適于判斷狀態(tài)指標(biāo)中任一個(gè)是否超過閾值，若是，發(fā)出警報(bào)。

根據(jù)本發(fā)明的還有一個(gè)方面，提供了一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的塔筒，包括根據(jù)本發(fā)明的對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的塔筒進(jìn)行監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的塔筒進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方案，通過在塔筒底部塔基平面布置第一雙軸傾角傳感器、在塔筒頂部機(jī)艙平面布置第二雙軸傾角傳感器和晃動(dòng)傳感器獲得第一雙軸傾角、靜態(tài)雙軸傾角、第二雙軸傾角和晃動(dòng)雙軸加速度，進(jìn)而計(jì)算塔筒的狀態(tài)指標(biāo)，最后利用狀態(tài)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)塔筒健康狀態(tài)的在線實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果有效性高、成本較低、易于布置。其中，本發(fā)明充分考慮到塔筒的晃動(dòng)、彎曲以及塔基的沉降對(duì)計(jì)算的干擾，通過構(gòu)建可靠的幾何模型進(jìn)行指標(biāo)計(jì)算，保證了計(jì)算的精度。

附圖說明

為了實(shí)現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本文結(jié)合下面的描述和附圖來描述某些說明性方面，這些方面指示了可以實(shí)踐本文所公開的原理的各種方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保護(hù)的主題的范圍內(nèi)。通過結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)描述，本公開的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯。遍及本公開，相同的附圖標(biāo)記通常指代相同的部件或元素。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備100的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的塔筒110進(jìn)行監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)200的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的塔基傾斜的幾何模型的示意圖；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的塔筒晃動(dòng)彎曲的幾何模型的示意圖；以及

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的塔筒進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法500的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備100的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備100包括從支撐水平面160延伸的塔筒110、安裝于塔筒110頂部的機(jī)艙130、機(jī)艙主軸140和葉片150，其中塔筒110底部為塔基120。塔筒110具有合適的絕對(duì)高度，并一般使用鋼管制造，以界定在支撐水平面160和機(jī)艙130之間延伸的腔。

顯然地，塔筒110作為風(fēng)力發(fā)電設(shè)備100中支撐的重要部位，在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備100運(yùn)行過程中，承受著其自重和葉片150旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動(dòng)荷載。而隨著塔筒110高度的不斷增加，塔筒承受的自重和葉片150旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動(dòng)荷載也越來越大。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備100運(yùn)行過程中塔筒110由于受到風(fēng)力動(dòng)載荷的影響產(chǎn)生變形和晃動(dòng)，這種晃動(dòng)會(huì)引起塔筒110本身的附加應(yīng)力，影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和塔基穩(wěn)定，從而直接影響風(fēng)力發(fā)電設(shè)備100性能。并且，過大的擺動(dòng)將導(dǎo)致塔體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞，甚至使得塔基120發(fā)生傾斜(即發(fā)生沉降)，產(chǎn)生安全隱患。若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)上述隱患，則很有可能造成更為嚴(yán)重的后果，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，監(jiān)測(cè)塔筒110在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備100運(yùn)行時(shí)的健康狀況十分必要。

根據(jù)本發(fā)明的對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的塔筒進(jìn)行監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)可以包括第一傾角傳感器、第二傾角傳感器、晃動(dòng)傳感器和數(shù)據(jù)處理裝置。

第一傾角傳感器、第二傾角傳感器通常為雙軸傾角傳感器，雙軸傾角傳感器可以測(cè)出水平面繞其兩個(gè)軸向(x軸、y軸)的傾角?；蝿?dòng)傳感器230可以測(cè)出其兩個(gè)軸向(x軸、y軸)的晃動(dòng)加速度。

第一傾角傳感器通常布置于塔筒底部的剛性水平面(例如塔基平面或其他類似平面)上，第二傾角傳感器和晃動(dòng)傳感器通常布置于塔筒頂部的剛性水平面(例如機(jī)艙平面、機(jī)場(chǎng)主軸下部平面、大梁上平面或其他類似平面)上。各傳感器與平面的固定方式可以是磁座或其他固定方式，本發(fā)明對(duì)此不做限制。

第一傾角傳感器的x軸方向通常設(shè)置為偏航角(即機(jī)艙主軸與風(fēng)向之間的角度)為0時(shí)的機(jī)艙主軸方向，y軸則相應(yīng)地為平面上與x軸垂直的方向。第二傾角傳感器和晃動(dòng)傳感器的x軸方向通常設(shè)置為當(dāng)前機(jī)艙主軸方向，y軸則相應(yīng)地為平面上與x軸垂直的方向。其中，第二傾角傳感器和晃動(dòng)傳感器的x軸方向也可以不一致，二者之間夾角為固定值即可。

需要注意的是，當(dāng)當(dāng)前偏航角為0時(shí)，第一傾角傳感器的x軸與第二傾角傳感器的x軸方向一致，當(dāng)當(dāng)前偏航角不為0時(shí)，第一傾角傳感器的x軸與第二傾角傳感器的x軸方向不一致，相差角度等于偏航角。

在一個(gè)實(shí)施例中，第一傾角傳感器還可以是靜態(tài)傾角傳感器，第二傾角傳感器和晃動(dòng)傳感器還可以用能夠同時(shí)輸出傾角數(shù)據(jù)和晃動(dòng)加速度數(shù)據(jù)的三軸傾角傳感器替代。在另一個(gè)實(shí)施例中，第二傾角傳感器還可以是動(dòng)態(tài)傾角傳感器，動(dòng)態(tài)傾角傳感器可以通過加速度信息來對(duì)傾角數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，消除由于加速度的存在給傾角測(cè)量所帶來的影響，這樣直接得到塔頂?shù)乃矔r(shí)傾角變化數(shù)據(jù)。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的塔筒110進(jìn)行監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)200的結(jié)構(gòu)示意圖。該系統(tǒng)200包括第一雙軸傾角傳感器210、第二雙軸傾角傳感器220、晃動(dòng)傳感器239和數(shù)據(jù)處理裝置240(未示出)。如圖2所示，第一雙軸傾角傳感器210布置于塔筒底部塔基平面上，第二雙軸傾角傳感器220和晃動(dòng)傳感器230均布置于塔筒頂部機(jī)艙平面上。其中，第一雙軸傾角傳感器210的x軸方向?yàn)槠浇菫?時(shí)的機(jī)艙主軸方向，第二傾角傳感器220和晃動(dòng)傳感器230的x軸方向一致，均為當(dāng)前機(jī)艙主軸方向。

一般來說，塔筒頂部會(huì)隨塔筒的晃動(dòng)發(fā)生晃動(dòng)和彎曲，還會(huì)隨塔基的沉降發(fā)生位移，布置于塔筒頂部和底部的各傳感器會(huì)相應(yīng)地測(cè)出數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理裝置240分別與第一雙軸傾角傳感器210、第二雙軸傾角傳感器220和晃動(dòng)傳感器230連接，可以接收第一雙軸傾角傳感器210、第二雙軸傾角傳感器220和晃動(dòng)傳感器230傳輸?shù)臏y(cè)量數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算處理得到塔筒的狀態(tài)指標(biāo)。這里，狀態(tài)指標(biāo)指示塔筒的健康狀態(tài)，并可以包括塔基指標(biāo)、塔頂指標(biāo)和塔筒指標(biāo)中的至少一個(gè)。其中，塔基指標(biāo)可以進(jìn)一步包括塔基傾斜角指標(biāo)和塔基最大沉降量指標(biāo)中的至少一個(gè)。塔頂指標(biāo)可以進(jìn)一步包括晃動(dòng)平衡位移指標(biāo)和晃動(dòng)瞬時(shí)位移指標(biāo)中的至少一個(gè)，晃動(dòng)平衡位移指標(biāo)為塔筒頂部晃動(dòng)處于平衡位置時(shí)塔筒頂部的位移，晃動(dòng)瞬時(shí)位移指標(biāo)為塔筒頂部晃動(dòng)時(shí)塔筒頂部的瞬時(shí)位移。塔筒指標(biāo)可以進(jìn)一步包括平均應(yīng)力指標(biāo)和瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)中的至少一個(gè)，平均應(yīng)力指標(biāo)為塔筒最大應(yīng)力點(diǎn)處的平均應(yīng)力，瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)為塔筒最大應(yīng)力點(diǎn)處的瞬時(shí)應(yīng)力。

下面具體描述各指標(biāo)的計(jì)算原理。

數(shù)據(jù)處理裝置240可以經(jīng)由第一雙軸傾角傳感器210獲取塔基的第一雙軸傾角，該第一雙軸傾角為當(dāng)前第一雙軸傾角傳感器210輸出的其兩個(gè)軸向的傾角，可以指示塔基的傾斜程度。數(shù)據(jù)處理裝置240可以根據(jù)第一雙軸傾角計(jì)算塔基傾斜角指標(biāo)，以及根據(jù)塔基傾斜角指標(biāo)和塔底半徑計(jì)算塔基最大沉降量指標(biāo)。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的塔基傾斜幾何模型的示意圖。其中，X₀軸和Y₀軸為塔基未發(fā)生傾斜(即未發(fā)生沉降)時(shí)塔基平面上第一雙軸傾角傳感器210的兩個(gè)軸向，Z₀軸為塔基未發(fā)生傾斜時(shí)塔基上的軸。X₁軸和Y₁軸為塔基發(fā)生傾斜(即發(fā)生沉降)時(shí)塔基平面上第一雙軸傾角傳感器210的兩個(gè)軸向，Z₁軸為塔基發(fā)生傾斜時(shí)塔基上傾斜的軸?？梢岳斫獾?，第一雙軸傾角中兩個(gè)軸向的傾角分別為X₀軸和X₁軸之間的夾角α_x、Y₀軸和Y₁軸之間的夾角α_y。塔基傾斜角指標(biāo)為Z₀軸和Z₁軸之間的夾角α。2R為塔基上傾斜的軸到其對(duì)側(cè)軸的距離(即塔底直徑)，Δr為塔基最大沉降量指標(biāo)，其中R為塔底半徑。

塔基傾斜角指標(biāo)α和塔基最大沉降量指標(biāo)Δr的計(jì)算可以如下：

Δr＝2R·sinα

數(shù)據(jù)處理裝置240還可以至少根據(jù)第一雙軸傾角計(jì)算塔筒頂部的靜態(tài)雙軸傾角。具體地，數(shù)據(jù)處理裝置240可以根據(jù)當(dāng)前機(jī)艙的偏航角判斷第一雙軸傾角傳感器210是否與第二雙軸傾角傳感器220軸向一致，偏航角可以通過風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的偏航系統(tǒng)獲取。若第一傾角傳感器210與第二傾角傳感器220軸向一致，則靜態(tài)雙軸傾角等于第一雙軸傾角。否則，數(shù)據(jù)處理裝置240可以根據(jù)上述第一雙軸傾角和偏航角計(jì)算靜態(tài)雙軸傾角。

這里，靜態(tài)雙軸傾角為假設(shè)塔筒頂部在未發(fā)生晃動(dòng)的靜態(tài)下塔筒頂部的雙軸傾角，即此時(shí)塔筒頂部的第二雙軸傾角傳感器220輸出的其兩個(gè)軸向的傾角。

因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中，塔筒頂部通常會(huì)發(fā)生晃動(dòng)，這種晃動(dòng)的加速度會(huì)導(dǎo)致其上傾角傳感器的測(cè)量出現(xiàn)較大誤差，無法測(cè)得準(zhǔn)確的塔筒頂部的動(dòng)態(tài)傾角，導(dǎo)致最終無法計(jì)算出準(zhǔn)確的塔筒頂部的位移。本發(fā)明通過引入根據(jù)塔基的傾角數(shù)據(jù)計(jì)算得到的靜態(tài)雙軸傾角來對(duì)塔筒頂部位移的計(jì)算進(jìn)行修正，可以提高計(jì)算的精度。

其中，具體地，當(dāng)前的偏航角為0時(shí)，則顯然第一傾角傳感器210與第二傾角傳感器220軸向一致，靜態(tài)雙軸傾角等于第一雙軸傾角。

當(dāng)前的偏航角不為0時(shí)，塔筒頂部隨塔基的傾斜產(chǎn)生位移的幾何模型同樣如圖3所示，X軸和Y軸為塔基未發(fā)生傾斜時(shí)機(jī)艙平面上第二雙軸傾角傳感器220的兩個(gè)軸向，由于偏航角不為0，則第一雙軸傾角傳感器210與第二雙軸傾角傳感器220軸向不一致，其X₀軸和X軸相差的角度γ即為偏航角。

X'軸和Y'軸為塔筒頂部隨塔基的傾斜發(fā)生位移后第二雙軸傾角傳感器220的兩個(gè)軸向，X軸和X'軸之間的夾角β_x，Y軸和Y'軸之間的夾角β_y則分別為此時(shí)塔筒頂部隨塔基沉降而產(chǎn)生的靜態(tài)雙軸傾角。

靜態(tài)雙軸傾角β_x，β_y計(jì)算可以如下：

得到靜態(tài)雙軸傾角后，數(shù)據(jù)處理裝置240可以根據(jù)該靜態(tài)雙軸傾角和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算塔筒頂部的靜態(tài)傾斜位移，與靜態(tài)雙軸傾角類似地，該靜態(tài)傾斜位移為同樣假設(shè)塔筒頂部在未發(fā)生晃動(dòng)的靜態(tài)下塔筒頂部傾斜發(fā)生的位移。計(jì)算靜態(tài)傾斜位移可以如下：

其中，H為塔筒的絕對(duì)高度，β_x，β_y為靜態(tài)雙軸傾角，l_1x,l_1y為靜態(tài)傾斜位移在第二雙軸傾角傳感器220兩個(gè)軸向上的分量。

而后，數(shù)據(jù)處理裝置240可以經(jīng)由第二雙軸傾角傳感器220計(jì)算塔筒頂部晃動(dòng)處于平衡位置時(shí)塔筒頂部的第二雙軸傾角，該第二雙軸傾角為塔筒頂部晃動(dòng)處于平衡位置時(shí)第二傾角傳感器220兩個(gè)軸向的傾角，可以指示塔筒頂部晃動(dòng)處于平衡位置時(shí)的傾斜程度。第二雙軸傾角可以根據(jù)第二雙軸傾角傳感器220輸出的雙軸傾角數(shù)據(jù)計(jì)算得到，例如可以通過傅里葉變換計(jì)算第二雙軸傾角傳感器220輸出的雙軸傾角數(shù)據(jù)的最大能量頻率，根據(jù)最大能量頻率得到主周期成分，再根據(jù)主周期成分計(jì)算該雙軸傾角數(shù)據(jù)在2或3個(gè)周期上的均值，這個(gè)均值即為第二雙軸傾角。

可以理解地，塔筒晃動(dòng)并發(fā)生彎曲的幾何模型可以如圖4所示。該幾何模型為簡化的懸梁壁模型，根據(jù)材料力學(xué)，數(shù)據(jù)處理裝置240可以根據(jù)靜態(tài)雙軸傾角、第二雙軸傾角和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算塔筒頂部晃動(dòng)處于平衡位置時(shí)塔筒頂部的變形撓度計(jì)算如下：

其中，l_2x，l_2y為變形撓度在第二雙軸傾角傳感器220兩個(gè)軸向上的分量，β′_x，β′_y為第二雙軸傾角，β_x，β_y為靜態(tài)雙軸傾角。

隨后數(shù)據(jù)處理裝置240可以根據(jù)上述靜態(tài)傾斜位移和變形撓度計(jì)算晃動(dòng)平衡位移指標(biāo)計(jì)算如下：

其中，為晃動(dòng)平衡位移指標(biāo)，為靜態(tài)傾斜位移，為變形撓度。

這樣本發(fā)明通過結(jié)合根據(jù)在發(fā)生晃動(dòng)的動(dòng)態(tài)下第二雙軸傾角傳感器220輸出的傾角數(shù)據(jù)計(jì)算得到的塔筒頂部處于平衡位置時(shí)的變形撓度和假設(shè)在未發(fā)生晃動(dòng)的靜態(tài)下塔筒頂部的靜態(tài)傾斜位移，實(shí)現(xiàn)了對(duì)塔筒頂部晃動(dòng)處于平衡位置時(shí)塔筒頂部平衡位移的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。

數(shù)據(jù)處理裝置240還可以經(jīng)由晃動(dòng)傳感器230獲取塔筒頂部的雙軸晃動(dòng)加速度，該雙軸晃動(dòng)加速度為當(dāng)前晃動(dòng)傳感器230輸出的其兩個(gè)軸向的加速度，可以指示塔筒頂部的晃動(dòng)程度。

數(shù)據(jù)處理裝置240可以至少根據(jù)該雙軸晃動(dòng)加速度計(jì)算塔筒頂部的雙軸晃動(dòng)位移。

具體地，對(duì)于晃動(dòng)傳感器230輸出得到的其兩個(gè)軸向的晃動(dòng)加速度，首先可以通過傅里葉變換求取第二雙軸傾角傳感器220輸出的其兩個(gè)軸向的傾角數(shù)據(jù)在0-1Hz之間的最大頻率成分，并根據(jù)該頻率值設(shè)定晃動(dòng)加速度的積分參數(shù)，即設(shè)置高通濾波截止頻率為該最大頻率成分的一半，而后將晃動(dòng)加速度去除直流分量之后進(jìn)行時(shí)域二次積分，最后將積分的結(jié)果去除三次趨勢(shì)項(xiàng)后即得到上述雙軸晃動(dòng)位移。該雙軸晃動(dòng)位移可以簡化表示如下：

其中，l_3x，l_3y為雙軸晃動(dòng)位移在塔筒頂部晃動(dòng)傳感器230兩個(gè)軸向的位移分量，a_x，a_y為雙軸晃動(dòng)加速度在塔筒頂部晃動(dòng)傳感器230兩個(gè)軸向的加速度分量，t為時(shí)間。

數(shù)據(jù)處理裝置240還可以根據(jù)上述的靜態(tài)傾斜位移變形撓度以及雙軸晃動(dòng)位移計(jì)算晃動(dòng)瞬時(shí)位移指標(biāo)，計(jì)算如下：

其中，為靜態(tài)傾斜位移，為變形撓度，為雙軸晃動(dòng)位移，為晃動(dòng)瞬時(shí)位移指標(biāo)。這樣充分考慮到監(jiān)測(cè)在復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境下的測(cè)量誤差，利用塔頂傳感器輸出的傾角數(shù)據(jù)為晃動(dòng)加速度的積分提供積分參數(shù)的同時(shí)還利用塔基傳感器輸出的傾角數(shù)據(jù)對(duì)塔筒頂部的晃動(dòng)位移進(jìn)行修正，大大提高了計(jì)算的精度，保證監(jiān)測(cè)的有效性和可靠性。

此外，數(shù)據(jù)處理裝置240還可以至少根據(jù)變形撓度和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算平均應(yīng)力指標(biāo)，還可以至少根據(jù)變形撓度、雙軸晃動(dòng)位移和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)。

平均應(yīng)力指標(biāo)計(jì)算可以如下：

考慮空心圓的懸臂梁彎曲應(yīng)力計(jì)算公式：

其中，σ為塔筒最大應(yīng)力點(diǎn)處彎曲應(yīng)力(MPa)，M為塔筒最大應(yīng)力點(diǎn)處截面彎矩(Nm)，W_z為抗彎截面模量，D為塔筒外徑，γ′為內(nèi)外徑之比。

又因?yàn)榇嬖谝韵玛P(guān)系：

其中P為塔頂?shù)刃лd荷(N)，EI為抗彎剛度(Pa·m⁴)。

綜上可以計(jì)算得到最大應(yīng)力點(diǎn)處平均應(yīng)力指標(biāo)σ_m：

瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)計(jì)算可以如下：

綜上所述，本發(fā)明通過利用兩個(gè)傾角傳感器和晃動(dòng)傳感器獲得兩組傾角數(shù)據(jù)和一組晃動(dòng)加速度數(shù)據(jù)，根據(jù)發(fā)明所提出的算法，綜合利用上述數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)塔基傾斜角、沉降量，對(duì)塔頂晃動(dòng)平衡位移、晃動(dòng)瞬時(shí)位移，對(duì)塔筒最大應(yīng)力處平均應(yīng)力和瞬時(shí)應(yīng)力等指標(biāo)的計(jì)算，達(dá)到對(duì)塔筒健康狀況的充分全面的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的。

最后，數(shù)據(jù)處理裝置240還可以判斷上述狀態(tài)指標(biāo)中任一個(gè)是否超過閾值，若是，發(fā)出警報(bào)。還可以生成各個(gè)指標(biāo)的歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖、塔頂平衡位置隨時(shí)間變化的散點(diǎn)圖、塔頂當(dāng)前采集周期的晃動(dòng)軌跡圖、塔筒變形狀態(tài)三維示意圖、以及計(jì)算塔筒當(dāng)前固有頻率等等，便于用戶觀察。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的塔筒進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法500。塔筒底部的塔基平面布置有第一雙軸傾角傳感器，塔筒頂部的機(jī)艙平面布置有第二雙軸傾角傳感器和晃動(dòng)傳感器，其中第一雙軸傾角傳感器以其x軸方向?yàn)槠浇菫?時(shí)的機(jī)艙主軸方向布置，第二雙軸傾角傳感器和晃動(dòng)傳感器以其x軸方向?yàn)楫?dāng)前機(jī)艙主軸方向布置。塔筒頂部可以隨塔筒的晃動(dòng)發(fā)生晃動(dòng)和彎曲、隨塔基的沉降發(fā)生位移，該方法500始于步驟S510。

在步驟S510中，經(jīng)由第一雙軸傾角傳感器獲取塔基的第一雙軸傾角。

在步驟S520中，至少根據(jù)第一雙軸傾角計(jì)算塔筒頂部的靜態(tài)雙軸傾角。具體地，計(jì)算靜態(tài)雙軸傾角的步驟還可以包括：根據(jù)當(dāng)前機(jī)艙的偏航角判斷第一雙軸傾角傳感器是否與第二雙軸傾角傳感器軸向一致；若是，則靜態(tài)雙軸傾角等于第一雙軸傾角；以及若否，則根據(jù)第一雙軸傾角和當(dāng)前偏航角計(jì)算靜態(tài)雙軸傾角。根據(jù)第一雙軸傾角和偏航角計(jì)算靜態(tài)雙軸傾角的公式可以如下：

其中，β_x、β_y為靜態(tài)雙軸傾角，α_x、α_y為第一雙軸傾角，γ為偏航角。

而后在步驟S530中，經(jīng)由第二雙軸傾角傳感器計(jì)算塔筒頂部晃動(dòng)處于平衡位置時(shí)塔筒頂部的第二雙軸傾角。

而后在步驟S540中，經(jīng)由晃動(dòng)傳感器獲取塔筒頂部的雙軸晃動(dòng)加速度，雙軸晃動(dòng)加速度為當(dāng)前晃動(dòng)傳感器輸出的其兩個(gè)軸向的加速度，可以指示塔筒頂部的晃動(dòng)程度。最后在步驟S550中，至少根據(jù)第一雙軸傾角、靜態(tài)雙軸傾角、第二雙軸傾角和雙軸晃動(dòng)加速度中的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算塔筒的狀態(tài)指標(biāo)，狀態(tài)指標(biāo)指示塔筒的健康狀態(tài)，并包括塔基指標(biāo)、塔頂指標(biāo)和塔筒指標(biāo)中的至少一個(gè)。

其中，塔基指標(biāo)可以包括塔基傾斜角指標(biāo)和塔基最大沉降量指標(biāo)，計(jì)算塔基指標(biāo)的步驟包括：根據(jù)第一雙軸傾角計(jì)算塔基傾斜角指標(biāo)；以及根據(jù)塔基傾斜角指標(biāo)和塔底半徑計(jì)算塔基最大沉降量指標(biāo)。根據(jù)第一雙軸傾角計(jì)算塔基傾斜角指標(biāo)的公式可以如下：

以及根據(jù)塔基傾斜角指標(biāo)和塔底半徑計(jì)算塔基最大沉降量指標(biāo)的可以公式如下：Δr＝2R·sinα，其中，α為塔基傾斜角指標(biāo)，Δr為塔基最大沉降量指標(biāo)，α_x、α_y為第一雙軸傾角，R為塔底半徑。

塔頂指標(biāo)可以包括晃動(dòng)平衡位移指標(biāo)，晃動(dòng)平衡位移指標(biāo)為塔筒頂部晃動(dòng)處于平衡位置時(shí)塔筒頂部的位移，計(jì)算塔頂指標(biāo)的步驟包括：根據(jù)靜態(tài)雙軸傾角和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算塔筒頂部的靜態(tài)傾斜位移；根據(jù)靜態(tài)雙軸傾角、第二雙軸傾角和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算塔筒頂部晃動(dòng)處于平衡位置時(shí)塔筒頂部的變形撓度；以及根據(jù)靜態(tài)傾斜位移和變形撓度計(jì)算晃動(dòng)平衡位移指標(biāo)。

塔頂指標(biāo)還可以包括晃動(dòng)瞬時(shí)位移指標(biāo)，晃動(dòng)瞬時(shí)位移指標(biāo)為塔筒頂部晃動(dòng)時(shí)塔筒頂部的瞬時(shí)位移，計(jì)算塔頂指標(biāo)的步驟還包括：至少根據(jù)雙軸晃動(dòng)加速度計(jì)算塔筒頂部的雙軸晃動(dòng)位移；以及根據(jù)靜態(tài)傾斜位移、變形撓度以及雙軸晃動(dòng)位移計(jì)算晃動(dòng)瞬時(shí)位移指標(biāo)。

塔筒指標(biāo)可以包括平均應(yīng)力指標(biāo)，平均應(yīng)力指標(biāo)為塔筒最大應(yīng)力點(diǎn)處的平均應(yīng)力，計(jì)算塔筒指標(biāo)的步驟包括：至少根據(jù)變形撓度和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算平均應(yīng)力指標(biāo)。

塔筒指標(biāo)還可以包括瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)，瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)為塔筒最大應(yīng)力點(diǎn)處的瞬時(shí)應(yīng)力，計(jì)算塔筒指標(biāo)的步驟還包括：至少根據(jù)變形撓度、雙軸晃動(dòng)位移和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)。

最后，方法500還可以包括步驟：判斷狀態(tài)指標(biāo)中任一個(gè)是否超過閾值，若是，發(fā)出警報(bào)。

上述步驟中的具體處理已在結(jié)合圖1-4對(duì)對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的塔筒進(jìn)行監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)200的描述中詳細(xì)說明，此處不再贅述。

在此處所提供的說明書中，說明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下被實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對(duì)本說明書的理解。

類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡本公開并幫助理解各個(gè)發(fā)明方面中的一個(gè)或多個(gè)，在上面對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的各個(gè)特征有時(shí)被一起分組到單個(gè)實(shí)施例、圖、或者對(duì)其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開的方法解釋成反映如下意圖：即所要求保護(hù)的本發(fā)明要求比在每個(gè)權(quán)利要求中所明確記載的特征更多特征。更確切地說，如下面的權(quán)利要求書所反映的那樣，發(fā)明方面在于少于前面公開的單個(gè)實(shí)施例的所有特征。因此，遵循具體實(shí)施方式的權(quán)利要求書由此明確地并入該具體實(shí)施方式，其中每個(gè)權(quán)利要求本身都作為本發(fā)明的單獨(dú)實(shí)施例。

本領(lǐng)域那些技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在本文所公開的示例中的設(shè)備的模塊或單元或組件可以布置在如該實(shí)施例中所描述的設(shè)備中，或者可替換地可以定位在與該示例中的設(shè)備不同的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備中。前述示例中的模塊可以組合為一個(gè)模塊或者此外可以分成多個(gè)子模塊。

本領(lǐng)域那些技術(shù)人員可以理解，可以對(duì)實(shí)施例中的設(shè)備中的模塊進(jìn)行自適應(yīng)性地改變并且把它們?cè)O(shè)置在與該實(shí)施例不同的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備中?？梢园褜?shí)施例中的模塊或單元或組件組合成一個(gè)模塊或單元或組件，以及此外可以把它們分成多個(gè)子模塊或子單元或子組件。除了這樣的特征和/或過程或者單元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何組合對(duì)本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征以及如此公開的任何方法或者設(shè)備的所有過程或單元進(jìn)行組合。除非另外明確陳述，本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的每個(gè)特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征來代替。

此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實(shí)施例包括其它實(shí)施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實(shí)施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且形成不同的實(shí)施例。例如，在下面的權(quán)利要求書中，所要求保護(hù)的實(shí)施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。

本發(fā)明還可以包括：A6、如A4所述的方法，其中，所述塔筒指標(biāo)包括平均應(yīng)力指標(biāo)，平均應(yīng)力指標(biāo)為塔筒最大應(yīng)力點(diǎn)處的平均應(yīng)力，計(jì)算塔筒指標(biāo)的步驟包括：至少根據(jù)所述變形撓度和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算所述平均應(yīng)力指標(biāo)。A7、如A5或6所述的方法，其中，所述塔筒指標(biāo)還包括瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)，瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)為塔筒最大應(yīng)力點(diǎn)處的瞬時(shí)應(yīng)力，計(jì)算塔筒指標(biāo)的步驟還包括：至少根據(jù)所述變形撓度、所述雙軸晃動(dòng)位移和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算所述瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)。A8、如A1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述至少根據(jù)第一雙軸傾角計(jì)算靜態(tài)雙軸傾角的步驟包括：根據(jù)當(dāng)前機(jī)艙的偏航角判斷所述第一雙軸傾角傳感器是否與所述第二雙軸傾角傳感器軸向一致；若是，則靜態(tài)雙軸傾角等于第一雙軸傾角；以及若否，則根據(jù)所述第一雙軸傾角和偏航角計(jì)算所述靜態(tài)雙軸傾角。A9、如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述根據(jù)第一雙軸傾角和偏航角計(jì)算靜態(tài)雙軸傾角的公式如下：

其中，β_x、β_y為所述靜態(tài)雙軸傾角，α_x、α_y為所述第一雙軸傾角，γ為所述偏航角。A10、如A1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一雙軸傾角傳感器以其x軸方向?yàn)槠浇菫?時(shí)的機(jī)艙主軸方向布置，第二雙軸傾角傳感器和晃動(dòng)傳感器以其x軸方向?yàn)楫?dāng)前機(jī)艙主軸方向布置。A11、如A1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，還包括步驟：判斷所述狀態(tài)指標(biāo)中任一個(gè)是否超過閾值，若是，發(fā)出警報(bào)。

B16、如B15所述的系統(tǒng)，其中，所述塔頂指標(biāo)還包括晃動(dòng)瞬時(shí)位移指標(biāo)，所述晃動(dòng)瞬時(shí)位移指標(biāo)為塔筒頂部晃動(dòng)時(shí)塔筒頂部的瞬時(shí)位移，所述數(shù)據(jù)處理裝置還適于至少根據(jù)所述雙軸晃動(dòng)加速度計(jì)算塔筒頂部的雙軸晃動(dòng)位移；根據(jù)所述靜態(tài)傾斜位移、變形撓度以及雙軸晃動(dòng)位移計(jì)算所述晃動(dòng)瞬時(shí)位移指標(biāo)。B17、如B15所述的系統(tǒng)，其中，所述塔筒指標(biāo)包括平均應(yīng)力指標(biāo)，平均應(yīng)力指標(biāo)為塔筒最大應(yīng)力點(diǎn)處的平均應(yīng)力，所述數(shù)據(jù)處理裝置還適于至少根據(jù)所述變形撓度和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算所述平均應(yīng)力指標(biāo)。B18、如B16或17所述的系統(tǒng)，其中，所述塔筒指標(biāo)還包括瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)，瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)為塔筒最大應(yīng)力點(diǎn)處的瞬時(shí)應(yīng)力，所述數(shù)據(jù)處理裝置還適于至少根據(jù)所述變形撓度、所述雙軸晃動(dòng)位移和塔筒的絕對(duì)高度計(jì)算所述瞬時(shí)應(yīng)力指標(biāo)。B19、如B12-18中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)處理裝置還適于根據(jù)當(dāng)前機(jī)艙的偏航角判斷所述第一雙軸傾角傳感器是否與所述第二雙軸傾角傳感器軸向一致；若是，則靜態(tài)雙軸傾角等于第一雙軸傾角；以及若否，則根據(jù)所述第一雙軸傾角和偏航角計(jì)算所述靜態(tài)雙軸傾角。B20、如B19所述的系統(tǒng)，其中，根據(jù)第一雙軸傾角和偏航角計(jì)算靜態(tài)雙軸傾角的公式如下：

其中，β_x、β_y為所述靜態(tài)雙軸傾角，α_x、α_y為第一雙軸傾角，γ為偏航角。B21、如B12-20中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述第一雙軸傾角傳感器以其x軸方向?yàn)槠浇菫?時(shí)的機(jī)艙主軸方向布置，第二雙軸傾角傳感器和晃動(dòng)傳感器以其x軸方向?yàn)楫?dāng)前機(jī)艙主軸方向布置。B22、如B12-21中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)處理裝置還適于判斷所述狀態(tài)指標(biāo)中任一個(gè)是否超過閾值，若是，發(fā)出警報(bào)。

此外，所述實(shí)施例中的一些在此被描述成可以由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器或者由執(zhí)行所述功能的其它裝置實(shí)施的方法或方法元素的組合。因此，具有用于實(shí)施所述方法或方法元素的必要指令的處理器形成用于實(shí)施該方法或方法元素的裝置。此外，裝置實(shí)施例的在此所述的元素是如下裝置的例子：該裝置用于實(shí)施由為了實(shí)施該發(fā)明的目的的元素所執(zhí)行的功能。

如在此所使用的那樣，除非另行規(guī)定，使用序數(shù)詞“第一”、“第二”、“第三”等等來描述普通對(duì)象僅僅表示涉及類似對(duì)象的不同實(shí)例，并且并不意圖暗示這樣被描述的對(duì)象必須具有時(shí)間上、空間上、排序方面或者以任意其它方式的給定順序。

盡管根據(jù)有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是受益于上面的描述，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員明白，在由此描述的本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以設(shè)想其它實(shí)施例。此外，應(yīng)當(dāng)注意，本說明書中使用的語言主要是為了可讀性和教導(dǎo)的目的而選擇的，而不是為了解釋或者限定本發(fā)明的主題而選擇的。因此，在不偏離所附權(quán)利要求書的范圍和精神的情況下，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。對(duì)于本發(fā)明的范圍，對(duì)本發(fā)明所做的公開是說明性的，而非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書限定。