專利名稱：一種風力發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于風力發(fā)電技術領域，尤其涉及一種風力發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測裝置。
背景技術：
風力發(fā)電機組屬于大型機電一體化旋轉(zhuǎn)機械設備，由風力機、齒輪箱、發(fā)電機等部件組成的傳動系統(tǒng)是實現(xiàn)風能到電能轉(zhuǎn)換的主要設備，也是能量傳遞過程的主要承載部件。風力發(fā)電機組主要部件壽命一般20年，但是由于我國風電機組多數(shù)安裝在西北部和沿海地區(qū)，機組經(jīng)常工作在低溫、沙塵、雷電、冰雪、風暴等惡劣環(huán)境條件下，而且由于風速、載荷和風輪轉(zhuǎn)速變化范圍大，上網(wǎng)要求高，導致機組運行工況復雜，極易造成風電機組傳動系統(tǒng)在壽命期內(nèi)出現(xiàn)故障甚至損壞。通常風電場機組數(shù)量多、分布范圍廣，運行中無人值守，設備出現(xiàn)故障不易及時發(fā)現(xiàn)，因此影響到機組的安全可靠性，甚至造成經(jīng)濟損失。因此，對風力發(fā)電機組運行狀態(tài)進行實時在線監(jiān)測是十分必要的。風力發(fā)電機組運行狀態(tài)監(jiān)測涉及內(nèi)容比較廣泛，目前已應用的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)一般在于對機組軸系振動進行檢測，并通過信號分析技術給出設備故障信息，如果能夠結(jié)合音頻、視頻信息處理技術，并結(jié)合風電場實際需要添加煙霧報警、外部人員非法入侵報警等信息，則可以實現(xiàn)對機組運行狀況更全面的監(jiān)測，并可以為運行值班人員提供更為全面和直觀的現(xiàn)場信息。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述背景技術中提到的現(xiàn)有風力發(fā)電機組監(jiān)測系統(tǒng)沒有風力發(fā)電機組對音頻和視頻信息進行監(jiān)測等不足，本發(fā)明提出了一種風力發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測裝置。本發(fā)明的技術方案是，一種風力發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測裝置，通過8路振動加速度傳感器、4路攝像機和以太網(wǎng)對風力發(fā)電機組的狀態(tài)進行監(jiān)測；其特征是該裝置包括模擬量采集單元、數(shù)字量采集單元、音頻采集單元、視頻采集單元、第一數(shù)字信號處理器、第二數(shù)字信號處理器、ARM處理器、就地存儲單元、攝像機控制單元和網(wǎng)絡接入單元；所述模擬量采集單元和數(shù)字量采集單元分別與第一數(shù)字信號處理器連接；音頻采集單元和視頻采集單元分別與第二數(shù)字信號處理器連接；ARM處理器分別與第一數(shù)字信號處理器、第二數(shù)字信號處理器、就地存儲單元、攝像機控制單元和網(wǎng)絡接入單元連接；所述模擬量采集單元用來采集8路振動加速度傳感器的信號；數(shù)字量采集單元用于采集轉(zhuǎn)速、溫度和煙霧報警信號；音頻采集單元用來監(jiān)測機組運行聲音信息；視頻采集單元用來采集4路攝像機視頻監(jiān)測信號；第一數(shù)字信號處理器用來處理模擬及數(shù)字量信息，并對振動時域信號進行數(shù)據(jù)分析，將數(shù)據(jù)分析的結(jié)果傳送到ARM處理器；第二數(shù)字信號處理器用來處理音頻及視頻信息，對音頻及視頻數(shù)據(jù)進行編碼，并將計算結(jié)果傳送到ARM嵌入式處理器；就地存儲單元用來臨時存儲信息，作為網(wǎng)絡阻塞時的數(shù)據(jù)緩存；ARM處理器用于通過網(wǎng)絡接入單元實現(xiàn)與遠程計算機的通信，將通信的信息傳送到遠程計算機實現(xiàn)遠程在線監(jiān)測，并接受遠程計算機指令。
所述第一數(shù)字信號處理器采用型號為TMS320F2812。所述第二數(shù)字處理器采用型號為TMS320DM642。本發(fā)明能夠?qū)︼L力發(fā)電機組進行視頻、音頻和振動監(jiān)測，并通過監(jiān)測的數(shù)據(jù)對風力發(fā)電機組的狀態(tài)進行評估，能夠找出發(fā)生故障的具體部件，為風力發(fā)電機組的正常工作和故障檢修提供的方便。


圖I為本發(fā)明的原理圖；
圖2為數(shù)字及模擬量采集部分原理圖；圖3為音頻、視頻采集部分原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細說明。應該強調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應用。如圖I所示，風力發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測裝置包括模擬量采集單元、數(shù)字量采集單元、音頻采集單元、視頻采集單元、第一數(shù)字信號處理器、第二數(shù)字信號處理器、ARM處理器、就地存儲單元、攝像機控制單元及網(wǎng)絡接入單元，模擬量采集單元、數(shù)字量采集單元與第一數(shù)字信號處理器連接，音頻采集單元、視頻采集單元與第二數(shù)字信號處理器連接，第一數(shù)字信號處理器、第二數(shù)字信號處理器、就地存儲單元、攝像機控制單元及網(wǎng)絡接入單元與ARM嵌入式處理器連接。數(shù)字量采集單元及模擬量采集單元如圖2所示，模擬量采集單元由前置放大器、濾波電路、增益\增益量程調(diào)整電路組成，可以高速采集8路振動傳感器信號，振動傳感器采用壓電式加速度傳感器。第一數(shù)字信號處理器對該8路模擬量進行A/D轉(zhuǎn)換，得到振動時域信號，再進行傅立葉變換得到振動頻譜信息；轉(zhuǎn)速信號來自轉(zhuǎn)速編碼器，共有A、B、Z三路脈沖信號，2路溫度信號來自數(shù)字溫度傳感器，為脈沖頻率信號，煙霧報警器為開關量信號，以上6路脈沖與開關量信號經(jīng)光電隔離與電平轉(zhuǎn)換后送第一數(shù)字信號處理器，第一數(shù)字信號處理器將上述采集信號及計算結(jié)果經(jīng)編碼后傳送給ARM處理器，第一數(shù)字信號處理器采用型號為TMS320F2812。音頻采集單元和視頻采集單元如圖3所示，功能描述如下通過視頻解碼單元對攝像機輸出的4路視頻信號進行視頻解碼，將視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后傳送到第二數(shù)字信號處理器；拾音器輸出音頻信號經(jīng)運算放大器送入音頻編碼\解碼單元，進行解碼后的數(shù)字量信號送入第二數(shù)字信號處理器，第二數(shù)字信號處理器對上述音視頻信號進行格式編碼后傳送給ARM處理器。來自遠程計算機的通話數(shù)字信息經(jīng)以太網(wǎng)傳送給ARM處理器，ARM處理器再將該信息經(jīng)第二數(shù)字信號處理器傳送給音頻編解碼單元，音頻編解碼單元對音頻信號進行D/A轉(zhuǎn)換后送給功率放大器，驅(qū)動揚聲器工作，上述第二數(shù)字信號處理器具有對音視頻信號進行增益等調(diào)節(jié)的功能。第二數(shù)字處理器采用型號為TMS320DM642。ARM處理器將對振動、音頻、視頻信息進行數(shù)據(jù)壓縮，并將信息通過網(wǎng)絡接入單元及以太網(wǎng)傳送到遠程計算機監(jiān)控終端，如果遇到網(wǎng)絡臨時故障，ARM處理器即將數(shù)據(jù)臨時存放到就地存儲單元，用來防止數(shù)據(jù)丟失。遠程計算機終端可以在運行人員操作下，通過以太網(wǎng)向ARM處理器發(fā)送攝像機云臺控制指令，攝像機控制單元經(jīng)485串行通信網(wǎng)絡與攝像機云臺伺服驅(qū)動機構(gòu)連接，在ARM處理器指令控制下實現(xiàn)攝像機角度調(diào)整。本發(fā)明安裝在風力發(fā)電機組機艙內(nèi)部，用來監(jiān)測機組軸系支持軸承、齒輪箱、發(fā)電機軸承振動，同時具有故障分析功能；采集的轉(zhuǎn)速信號用來監(jiān)測機組轉(zhuǎn)速；采集的音頻信號用來監(jiān)測機組運行聲音異常，同時具有雙向音頻遠程通話功能；視頻監(jiān)測可用來監(jiān)視機艙、扭纜、齒輪箱、塔底情況，同時具有非法人員侵入報警功能；其他功能包括機艙溫度、機艙煙霧報警等。該監(jiān)測裝置具有模擬及數(shù)字量接口擴展功能，可以根據(jù)現(xiàn)場需要增加測點。本發(fā)明可配備在風電場各臺機組上，各臺機組的監(jiān)測裝置通過以太網(wǎng)連接在一起，并與計算機監(jiān)控終端相連接，計算機通過對各監(jiān)控裝置的訪問實現(xiàn)對風電場發(fā)電機組的集中監(jiān)控。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種風力發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測裝置，通過8路振動加速度傳感器、4路攝像機和以太網(wǎng)對風力發(fā)電機組的狀態(tài)進行監(jiān)測；其特征是該裝置包括模擬量采集單元、數(shù)字量采集單元、音頻采集單元、視頻采集單元、第一數(shù)字信號處理器、第二數(shù)字信號處理器、ARM處理器、就地存儲單元、攝像機控制單元和網(wǎng)絡接入單元； 所述模擬量采集單元和數(shù)字量采集單元分別與第一數(shù)字信號處理器連接；音頻采集單元和視頻采集單元分別與第二數(shù)字信號處理器連接；ARM處理器分別與第一數(shù)字信號處理器、第二數(shù)字信號處理器、就地存儲單元、攝像機控制單元和網(wǎng)絡接入單元連接； 所述模擬量采集單元用來采集8路振動加速度傳感器的信號；數(shù)字量采集單元用于采集轉(zhuǎn)速、溫度和煙霧報警信號；音頻采集單元用來監(jiān)測機組運行聲音信息；視頻采集單元用來采集4路攝像機視頻監(jiān)測信號；第一數(shù)字信號處理器用來處理模擬及數(shù)字量信息，并對振動時域信號進行數(shù)據(jù)分析，將數(shù)據(jù)分析的結(jié)果傳送到ARM處理器；第二數(shù)字信號處理器用來處理音頻及視頻信息，對音頻及視頻數(shù)據(jù)進行編碼，并將計算結(jié)果傳送到ARM嵌入式處理器；就地存儲單元用來臨時存儲信息，作為網(wǎng)絡阻塞時的數(shù)據(jù)緩存；ARM處理器用于通過網(wǎng)絡接入單元實現(xiàn)與遠程計算機的通信，將通信的信息傳送到遠程計算機實現(xiàn)遠程在線監(jiān)測，并接受遠程計算機指令。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種風力發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征是所述第一數(shù)字信號處理器采用型號為TMS320F2812。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種風力發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征是所述第二數(shù)字處理器采用型號為TMS320DM642。
全文摘要
本發(fā)明公開了風力發(fā)電技術領域中的一種風力發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測裝置。本發(fā)明包括模擬量采集單元、數(shù)字量采集單元、音頻采集單元、視頻采集單元、第一數(shù)字信號處理器、第二數(shù)字信號處理器、ARM處理器、就地存儲單元、攝像機控制單元和網(wǎng)絡接入單元；模擬量采集單元和數(shù)字量采集單元分別與第一數(shù)字信號處理器連接；音頻采集單元和視頻采集單元分別與第二數(shù)字信號處理器連接；ARM處理器分別與第一數(shù)字信號處理器、第二數(shù)字信號處理器、就地存儲單元、攝像機控制單元和網(wǎng)絡接入單元連接。本發(fā)明能夠?qū)︼L力發(fā)電機組進行視頻、音頻和振動監(jiān)測，并對風力發(fā)電機組的狀態(tài)進行評估，找出發(fā)生故障的具體部件，為風力發(fā)電機組的正常工作和故障檢修提供的方便。
文檔編號G01M15/12GK102645334SQ20121012157
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月23日 優(yōu)先權日2012年4月23日
發(fā)明者劉俊承, 呂躍剛, 楊錫運, 田濤, 郭鵬 申請人:華北電力大學