本發(fā)明涉及風(fēng)電機(jī)組塔筒監(jiān)測(cè)，尤其涉及一種基于標(biāo)靶圖像識(shí)別的風(fēng)電機(jī)組塔筒狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)電機(jī)組是由葉輪迎風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備。塔筒是風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵受力部件之一，風(fēng)電塔筒正常保持正常、安全狀態(tài)是風(fēng)電機(jī)組正常工作的基本保證。如果風(fēng)電塔筒的傾斜、變形、振動(dòng)等問題達(dá)到一定程度，可能會(huì)導(dǎo)致塔筒倒塌的嚴(yán)重事故。

2、近幾年風(fēng)電機(jī)組不斷朝著大型化、智能化方向發(fā)展，在線故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組上的應(yīng)用越來(lái)越多，如cn112268542a公開了一種風(fēng)電機(jī)組塔筒傾斜角的檢測(cè)方法及測(cè)量裝置，通過激光束和激光標(biāo)靶的偏離度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其一，激光設(shè)備發(fā)射功率大，應(yīng)用于大型風(fēng)電機(jī)組塔筒監(jiān)測(cè)成本高；其二，激光設(shè)備識(shí)別目標(biāo)單一，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)塔筒變形、位移等狀態(tài)的全面監(jiān)測(cè)。

3、基于圖像識(shí)別技術(shù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)也是一個(gè)重要技術(shù)方向。目前已有多家單位提出了基于圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)風(fēng)電機(jī)組塔筒進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的技術(shù)方案。例如專利公開文本cn116398381a、cn111075665a分別提出了與圖像識(shí)別相關(guān)技術(shù)的風(fēng)電機(jī)組塔筒監(jiān)測(cè)方案，可以起到一定的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、提前發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重塔筒故障風(fēng)險(xiǎn)的作用，但均存在監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)塔筒變形、位移對(duì)比度不夠明顯，可能產(chǎn)生較大監(jiān)測(cè)偏差的問題。

4、因此，如何低成本、高精度地監(jiān)測(cè)塔筒變形和位移狀態(tài)，是目前亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于標(biāo)靶圖像識(shí)別的風(fēng)電機(jī)組塔筒狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法及裝置，在每層塔筒頂部平臺(tái)的下表面靠近外側(cè)邊緣處安裝一個(gè)標(biāo)靶，在每個(gè)標(biāo)靶下方的塔筒底部平臺(tái)上設(shè)置一個(gè)高清攝像機(jī)，高清攝像機(jī)鏡頭向上正對(duì)標(biāo)靶，配合中央處理器圖像分析處理，可清晰地分析出每層塔筒平臺(tái)標(biāo)靶位置的位移、偏轉(zhuǎn)角度、位移速度和偏轉(zhuǎn)角速度，精準(zhǔn)地監(jiān)控塔筒狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)安全預(yù)警。

2、本發(fā)明實(shí)施例提供了以下方案：

3、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于標(biāo)靶圖像識(shí)別的風(fēng)電機(jī)組塔筒狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，所述方法包括：

4、步驟一、布置監(jiān)測(cè)設(shè)備：在每層塔筒頂部平臺(tái)的下表面安裝一個(gè)標(biāo)靶裝置，在每個(gè)標(biāo)靶裝置下方的塔筒底部平臺(tái)上設(shè)置一個(gè)高清攝像機(jī)，高清攝像機(jī)鏡頭向上正對(duì)標(biāo)靶裝置；標(biāo)靶裝置包括燈罩和燈罩內(nèi)部的一組led燈芯，燈罩表面設(shè)有透光區(qū)和非透光區(qū)；

5、步驟二、數(shù)據(jù)采集：各層高清攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集上方標(biāo)靶的圖像數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)采集模塊傳輸至中央處理器；

6、步驟三、中央處理器對(duì)各層圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像識(shí)別處理，識(shí)別塔筒狀態(tài)；

7、步驟四、根據(jù)塔筒狀態(tài)進(jìn)行安全預(yù)警。

8、在一種可選的實(shí)施例中，步驟三包括靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

9、在一種可選的實(shí)施例中，所述的靜態(tài)標(biāo)定取在風(fēng)電機(jī)組未開始工作狀態(tài)下采集的圖像進(jìn)行處理，包括以下過程：

10、a3.1、基于圖像中各區(qū)域的灰度指標(biāo)和形狀特征，初步識(shí)別標(biāo)靶裝置；

11、a3.2、基于標(biāo)靶裝置的透光區(qū)和非透光區(qū)的灰度指標(biāo)和形狀特征，確定靜態(tài)參考方位下標(biāo)靶裝置的原點(diǎn)o、x軸和y軸的位置，以及y軸偏轉(zhuǎn)角度。

12、在一種可選的實(shí)施例中，所述的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)取風(fēng)電機(jī)組工作狀態(tài)下采集的圖像進(jìn)行處理，包括以下過程：

13、b3.1、對(duì)于任意一節(jié)塔筒i，1≤i≤n，n為塔筒節(jié)數(shù)，獲取圖像中標(biāo)靶裝置的原點(diǎn)o相對(duì)于該塔筒頂部平臺(tái)標(biāo)靶準(zhǔn)靜態(tài)參考方位下原點(diǎn)o的橫向位移d_i_x、縱向位移d_i_y，以及y軸偏轉(zhuǎn)角度a_i_y；

14、b3.2、根據(jù)橫向位移d_i_x、縱向位移d_i_y和y軸偏轉(zhuǎn)角度a_i_y進(jìn)行塔筒狀態(tài)判定。

15、在一種可選的實(shí)施例中，步驟b3.2所述的塔筒狀態(tài)判定包括塔筒變形量明顯異常判定、風(fēng)電機(jī)組塔筒總體變形量明顯異常判定，以及塔筒標(biāo)靶位置移動(dòng)速度或偏轉(zhuǎn)角速度明顯異常判定。

16、在一種可選的實(shí)施例中，所述的塔筒變形量明顯異常判定包括以下過程：若滿足以下任一條件，則判定第i節(jié)塔筒變形量明顯異常：

17、條件一、|d_i_x|≥d_i_x_limit；

18、條件二、|d_i_y|≥d_i_x_limit；

19、條件三、|a_i_y|≥a_i_y_limit；

20、其中，d_i_x_limit、d_i_y_limit和a_i_y_limit分別為第i節(jié)塔筒的橫向位移預(yù)警設(shè)定閾值、縱向位移預(yù)警設(shè)定閾值，以及y軸偏轉(zhuǎn)角度預(yù)警設(shè)定閾值。

21、在一種可選的實(shí)施例中，所述的風(fēng)電機(jī)組塔筒總體變形量明顯異常判定包括以下過程：若滿足以下任一條件，則判定風(fēng)電機(jī)組塔筒的總體變形量明顯異常：

22、條件一、||≥d_i_x_limit_total；

23、條件二、||≥d_i_y_limit_total；

24、條件三、||≥a_i_y_limit_total；

25、其中，d_i_x_limit_total、d_i_y_limit_total和a_i_y_limit_total分別為風(fēng)電機(jī)組塔筒的總體橫向變形量預(yù)警設(shè)定閾值、總體縱向變形量預(yù)警設(shè)定閾值，以及y軸偏轉(zhuǎn)總量預(yù)警設(shè)定閾值。

26、在一種可選的實(shí)施例中，所述的塔筒標(biāo)靶位置移動(dòng)速度或偏轉(zhuǎn)角速度明顯異常判定包括以下過程：基于所拍攝相鄰兩幀圖像的時(shí)間間隔△t，計(jì)算出在△t時(shí)間內(nèi)d_i_x、d_i_y和a_i_y的變化值，用各變化值除以時(shí)間間隔△t,即得到塔筒標(biāo)靶裝置的原點(diǎn)o位置沿x軸方向的移動(dòng)速度v_i_x_△t、沿y軸方向的移動(dòng)速度v_i_y_△t，以及塔筒標(biāo)靶y軸的偏轉(zhuǎn)角速度ω_i_y_△t；若滿足以下任一條件，則判斷第i節(jié)塔筒標(biāo)靶位置移動(dòng)速度或偏轉(zhuǎn)角速度明顯異常：

27、條件一、|v_i_x_△t|≥v_i_x_△t_limit；

28、條件二、|v_i_y_△t|≥d_i_y_△t_limit；

29、條件三、|ω_i_y_△t|≥ω_i_y_△t_limit；

30、其中，v_i_x_△t_limit、v_i_y_△t_limit和ω_i_y_△t_limit分別為第i節(jié)塔筒的橫向移動(dòng)速度預(yù)警設(shè)定閾值、縱向移動(dòng)速度預(yù)警設(shè)定閾值，以及y軸偏轉(zhuǎn)角速度預(yù)警設(shè)定閾值。

31、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于前述風(fēng)電機(jī)組塔筒狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法的標(biāo)靶裝置，標(biāo)靶裝置包括：燈罩和燈罩內(nèi)部的一組燈芯，所述的燈罩包括底板、底板側(cè)部的側(cè)邊板以及底板頂部的面板，面板設(shè)有鏤空的透光區(qū)。

32、在一種可選的實(shí)施例中，所述的透光區(qū)采用十字形透光區(qū)，十字形透光區(qū)的橫向和縱向透光長(zhǎng)度不同，十字形透光區(qū)的中心位置設(shè)有圓形非透光區(qū)。

33、本發(fā)明基于其技術(shù)方案所具有的有益效果在于：

34、（1）本發(fā)明提供的基于標(biāo)靶圖像識(shí)別的風(fēng)電機(jī)組塔筒狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法在每層塔筒頂部平臺(tái)的下表面靠近外側(cè)邊緣處安裝一個(gè)標(biāo)靶，在每個(gè)標(biāo)靶下方的塔筒底部平臺(tái)上設(shè)置一個(gè)高清攝像機(jī)，高清攝像機(jī)鏡頭向上正對(duì)標(biāo)靶，配合中央處理器圖像分析處理，可清晰地分析出每層塔筒平臺(tái)標(biāo)靶位置的位移、偏轉(zhuǎn)角度、位移速度、偏轉(zhuǎn)角速度，精準(zhǔn)地監(jiān)控塔筒狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)安全預(yù)警；

35、（2）本發(fā)明提供的標(biāo)靶裝置的x軸方向、y軸方向長(zhǎng)度不同，可清晰地識(shí)別出標(biāo)靶x軸、y軸，便于進(jìn)行標(biāo)靶偏轉(zhuǎn)角度分析；

36、（3）本發(fā)明提供的標(biāo)靶裝置的非透光區(qū)位邊緣可設(shè)有一定傾斜角度，傾斜角度≥30°，當(dāng)標(biāo)靶隨塔筒產(chǎn)生一定位移時(shí)，可避免該位移導(dǎo)致的標(biāo)靶非透光區(qū)邊緣對(duì)透光區(qū)成像寬度的影響，減小塔筒變形對(duì)拍攝圖像質(zhì)量的不利影響；

37、（4）本發(fā)明提供的標(biāo)靶裝置的透光區(qū)y軸方向尺寸大于x軸方向尺寸，安裝標(biāo)靶時(shí)將x軸方向平行于主風(fēng)向，并以標(biāo)靶y軸偏轉(zhuǎn)角度為監(jiān)測(cè)角度，可提高對(duì)標(biāo)靶偏轉(zhuǎn)角度的識(shí)別精度。