风电机组振动智能实时监测系统技术方案

本发明专利技术提供了风电机组振动智能实时监测系统，该系统包括用于采集风电机组振动数据的数据采集模块、用于存储风电机组振动数据的存储模块和用于显示所述风电机组振动数据的显示模块；所述数据采集模块、显示模块皆与所述存储模块连接。

【技术实现步骤摘要】
风电机组振动智能实时监测系统
本专利技术涉及风电机组监测
，具体涉及风电机组振动智能实时监测系统。
技术介绍
风能是一种干净的、可再生的能源，利用风能发电是极为重要、且极具发展潜力的发电方式。风力发电是通过能将风力机械能转化为电能的风电机组来实现的。风电机组主要包括叶片、机舱和塔筒三部分，风电机组的齿轮箱和发电机等均设置在机舱内，叶片与机舱内的发电机通过主轴连接以使得叶片在风力作用下转动时可驱动发电机进行发电，从而实现风力机械能至电能的转换。在风电机组将风力机械能转化为电能这一过程中，风电机组的许多部件均会产生振动，这种振动达到一定程度时，将导致振动故障的出现，从而损坏整个风电机组。因此，对风电机组的振动状况进行监测，以在故障预兆期内，迅速做出正确的诊断，并对风电机组采取相应的保护措施，具有重要的意义。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供风电机组振动智能实时监测系统。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：提供了风电机组振动智能实时监测系统，该系统包括用于采集风电机组振动数据的数据采集模块、用于存储风电机组振动数据的存储模块和用于显示所述风电机组振动数据的显示模块；所述数据采集模块、显示模块皆与所述存储模块连接。优选地，所述数据采集模块包括汇聚节点和多个传感器节点，汇聚节点和传感器节点通过自组织方式构建分簇型结构的无线传感器网络，其中根据低功耗自适应集簇分层型协议对传感器节点进行分簇并选取簇首；簇首主要用于收集簇内传感器节点采集的风电机组振动数据并发送至汇聚节点；汇聚节点主要用于将各簇首发送的风电机组振动数据汇总发送至存储模块。优选地，所述传感器节点包括至少一个传感器，传感器节点还包括用于将传感器信号转换为对应的风电机组振动数据的信号适配器，所述信号适配器与传感器连接；还包括用于控制采集频率的控制器，所述控制器与传感器连接。优选地，所述传感器为低频振动传感器或者高频振动传感器；其中，低频振动传感器设置在风电机组的叶片上以采集叶片振动信号，或者设置在主轴上以采集主轴振动信号，或者设置在塔筒上以采集塔筒振动信号；所述高频振动传感器设置在风电机组的齿轮箱以采集齿轮箱振动信号，或者设置在发电机上以采集发电机振动信号。其中，所述显示模块包括显示屏、智能手机、笔记本、桌上型电脑中的任意一种或任意几种。本专利技术的有益效果为：本专利技术能够智能实时获取风电机组振动数据，便于监测人员及时了解风电机组振动信息，从而根据风电机组振动信息进一步分析风电机组状态，对可能发生故障的风电机组及时进行检查，减少因风电机组故障所造成的损失。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本专利技术一个示例性实施例的风电机组振动智能实时监测系统的结构示意框图；图2是本专利技术一个示例性实施例的传感器节点的结构示意框图。附图标记：数据采集模块1、存储模块2、显示模块3、传感器10、信号适配器20、控制器30。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。参见图1，本专利技术实施例提供了风电机组振动智能实时监测系统，该系统包括用于采集风电机组振动数据的数据采集模块1、用于存储风电机组振动数据的存储模块2和用于显示所述风电机组振动数据的显示模块3；所述数据采集模块1、显示模块3皆与所述存储模块2连接。在一个实施例中，所述数据采集模块1包括汇聚节点和多个传感器节点，汇聚节点和传感器节点通过自组织方式构建分簇型结构的无线传感器网络，其中根据低功耗自适应集簇分层型协议对传感器节点进行分簇并选取簇首；簇首主要用于收集簇内传感器节点采集的风电机组振动数据并发送至汇聚节点；汇聚节点主要用于将各簇首发送的风电机组振动数据汇总发送至存储模块2。在一种实施方式中，在无线传感器网络的链路构建阶段，根据传感器节点的位置和当前剩余能量在簇首的通信范围内选择2个传感器节点作为该簇首所在簇的中继节点，并确定传感器节点到所在簇中每个中继节点的最优路径；在数据发送阶段，传感器节点选择其中一个中继节点作为接收所述需要发送的风电机组振动数据的目的节点，进而沿着与目的节点对应的最优路径将需要发送的风电机组振动数据发送出去；中继节点接收各传感器节点发送的风电机组振动数据，将接收的风电机组振动数据和自身采集的风电机组振动数据一并发送至簇首。其中，如图2所示，所述传感器节点包括传感器10和用于将传感器10的信号转换为对应的风电机组振动数据的信号适配器20，所述信号适配器20与传感器10连接；还包括用于控制采集频率的控制器30，所述控制器30与传感器10连接。所述传感器10为低频振动传感器或者高频振动传感器；其中，低频振动传感器设置在风电机组的叶片上以采集叶片振动信号，或者设置在主轴上以采集主轴振动信号，或者设置在塔筒上以采集塔筒振动信号；所述高频振动传感器设置在风电机组的齿轮箱以采集齿轮箱振动信号，或者设置在发电机上以采集发电机振动信号。其中，所述显示模块3包括显示屏、智能手机、笔记本、桌上型电脑中的任意一种或任意几种。本专利技术上述实施例能够智能实时获取风电机组振动数据，便于监测人员及时了解风电机组振动信息，从而根据风电机组振动信息进一步分析风电机组状态，对可能发生故障的风电机组及时进行检查，减少因风电机组故障所造成的损失。其中，根据传感器节点的位置和当前剩余能量在簇首的通信范围内选择2个传感器节点作为该簇首所在簇的中继节点，包括：(1)对任意簇首ei，定义簇首ei通信范围内所有传感器节点为该簇首ei的邻居节点，获取簇首ei的各邻居节点的位置信息和当前剩余能量信息；(2)根据邻居节点的位置信息和当前剩余能量信息，计算各邻居节点的第一权重：式中，Cj1表示簇首ei的第j个邻居节点的第一权重，H(ei,j)表示簇首ei与其第j个邻居节点之间的距离，H(ei,k)表示簇首ei与其第k个邻居节点之间的距离，表示簇首ei的邻居节点数量；Qj为所述第j个邻居节点的当前剩余能量，Qmin为设定的最小能量值；(3)选取第一权重最大的邻居节点作为簇首ei的第一中继节点，计算除第一中继节点外的其余邻居节点的第二权重：式中，Cρ2表示除第一中继节点外的第ρ个邻居节点的第二权重，Cρ1表示除第一中继节点外的第ρ个邻居节点的第一权重；ei1表示选取的簇首ei的第一中继节点，H(ei1,ρ)为所述第ρ个邻居节点与第一中继节点ei1的距离，为除第一中继节点外的其余邻居节点与ei1的距离之和；(4)选取第二权重最大的邻居节点作为簇首ei的第二中继节点。本实施例根据传感器节点的位置和当前剩余能量在簇首的通信范围内选择2个传感器节点作为该簇首所在簇的中继节点，由中继节点负责汇聚簇内传感器节点采集的风电机组振动数据，相对于只通过簇首或者单一中继节点汇聚风电机组振动数据的方式，能够有效分担簇首或者单一中继节点的负载，避免簇首或者单一中继节点能量的过度消耗，从而有效均衡簇内风电机组振动数据传输能耗，提高分簇的稳定性。本实施例进一步提出根据第一权重和第二权重来选取中继节点的方式，该方式能够使得选取的中继节点有较优的能力负责数据收集，且保障两个中继节点相距较远，从而有利于均衡各传感器节点将风电机组振动数据传输至中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.风电机组振动智能实时监测系统，其特征是，包括用于采集风电机组振动数据的数据采集模块、用于存储风电机组振动数据的存储模块和用于显示所述风电机组振动数据的显示模块；所述数据采集模块、显示模块皆与所述存储模块连接；所述数据采集模块包括汇聚节点和多个传感器节点，汇聚节点和传感器节点通过自组织方式构建分簇型结构的无线传感器网络，其中根据低功耗自适应集簇分层型协议对传感器节点进行分簇并选取簇首；簇首主要用于收集簇内传感器节点采集的风电机组振动数据并发送至汇聚节点；汇聚节点主要用于将各簇首发送的风电机组振动数据汇总发送至存储模块；在无线传感器网络的链路构建阶段，根据传感器节点的位置和当前剩余能量在簇首的通信范围内选择2个传感器节点作为该簇首所在簇的中继节点，并确定传感器节点到所在簇中每个中继节点的最优路径；在数据发送阶段，传感器节点选择其中一个中继节点作为接收所述需要发送的风电机组振动数据的目的节点，进而沿着与目的节点对应的最优路径将需要发送的风电机组振动数据发送出去；中继节点接收各传感器节点发送的风电机组振动数据，将接收的风电机组振动数据和自身采集的风电机组振动数据一并发送至簇首。

【技术特征摘要】
1.风电机组振动智能实时监测系统，其特征是，包括用于采集风电机组振动数据的数据采集模块、用于存储风电机组振动数据的存储模块和用于显示所述风电机组振动数据的显示模块；所述数据采集模块、显示模块皆与所述存储模块连接；所述数据采集模块包括汇聚节点和多个传感器节点，汇聚节点和传感器节点通过自组织方式构建分簇型结构的无线传感器网络，其中根据低功耗自适应集簇分层型协议对传感器节点进行分簇并选取簇首；簇首主要用于收集簇内传感器节点采集的风电机组振动数据并发送至汇聚节点；汇聚节点主要用于将各簇首发送的风电机组振动数据汇总发送至存储模块；在无线传感器网络的链路构建阶段，根据传感器节点的位置和当前剩余能量在簇首的通信范围内选择2个传感器节点作为该簇首所在簇的中继节点，并确定传感器节点到所在簇中每个中继节点的最优路径；在数据发送阶段，传感器节点选择其中一个中继节点作为接收所述需要发送的风电机组振动数据的目的节点，进而沿着与目的节点对应的最优路径将需要发送的风电机组振动数据发送出去；中继节点接收各传感器节点发送的风电机组振动数据，将接收的风电机组振动数据和自身采集的风电机组振动数据一并发送至簇首。2.根据权利要求1所述的风电机组振动智能实时监测系统，其特征是，所述传感器节点包括至少一个传感器，传感器节点还包括用于将传感器信号转换为对应的风电机组振动数据的信号适配器，所述信号适配器与传感器连接。3.根据权利要求2所述的风电机组振动智能实时监测系统，其特征是，所述传感器节点还包括用于控制采集频率的控制器，所述控制器与传感器连接。4.根据权利要求1所述的风电机组振动智能实时监测系统，其特征是，所述显示模块包括显示屏、智能手机、笔记本、桌上型电脑中的任意一种或任意几种。5.根据权利要求2所述的风电机组振动智能实时监测系统，其特征是，所述传感器为低频振动传感器或者高频振动传感器；其中，低频振动传感器设置在风电机组的叶片上以采集叶片振动信号，或者设置在主轴上以采集主轴振动信号，或者设置在塔筒上以采集塔筒振动信号；所述高频振动传感器设置在风电机组的齿轮箱以采集齿轮箱振动信号，或者设置在发电机上以采集发电机振动信号。6.根据权利要求1所述的风电机组振动智能实时监测系统，其特征是，基于蚁群优化算法确定传感器节点到所在簇中每个中继节点的最优路径，包括：(1)定义产生前向蚂蚁报文的传感器节点为源节点，源节点产生设定数量的前向蚂蚁报文，选择簇内最近的传感器节点进行转发，并启动超时时钟，所述前向蚂蚁报文携带有源节点的标识信息和链路总开销，初始时链路总开销为0；(2)当前向蚂蚁报文到达传感器节点i时，传感器节点i从位于同一簇且没有转发过前向蚂蚁报文的邻居节点中，概率地选择一...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱林新，
申请(专利权)人：深圳大图科创技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44