叶尖塔筒净空监测方法技术

本发明专利技术公开了一种叶尖塔筒净空监测方法，预先撷取包含风机叶片的叶尖和塔筒的影像；获取所述叶尖和塔筒之间的实际净空值L；建立所述叶尖和塔筒之间的实际净空值L与所述影像中塔筒和叶尖之间的像素距离D的映射关系L＝F(D)；实时获取包含所述叶尖和所述塔筒的影像；计算实时获取的所述影像中所述叶尖与塔筒之间的当前像素距离；结合所述叶尖与塔筒之间的当前像素距离和所述映射关系L＝F(D)计算得到当前的实际净空值本发明专利技术实现风力发电机的叶尖塔筒净空实时追踪监测。

【技术实现步骤摘要】
叶尖塔筒净空监测方法
本专利技术涉及风电
，特别涉及一种叶尖塔筒净空监测方法。
技术介绍
叶尖塔筒净空是指风机发电机转动时，叶片经过塔筒时叶片尖端与塔筒间的最小距离。叶片在不同风况下会发生挥舞方向、摆振方向以及扭转方向的形变，为了避免发生形变的叶片触碰到塔筒，在风机设计初期就会模拟仿真各种工况下的叶尖塔筒净空距离，以确保风机正常的运行，避免发生叶片扫塔事故。随着叶片长度的增加，风机对最小净空的要求也越来越严格。现有的叶尖塔筒净空监测系统至少具有如下问题，其会受恶劣环境下影响，无法获取真实净空值，也无法对叶尖塔筒净空过小的情况进行报警。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种叶尖塔筒净空监测方法，以解决上述问题。为了解决上述问题，本专利技术通过以下技术方案实现：一种叶尖塔筒净空监测方法，包括：预先撷取包含风机叶片的叶尖和塔筒的影像；获取所述叶尖和塔筒之间的实际净空值L；建立所述叶尖和塔筒之间的实际净空值L与所述影像中塔筒和叶尖之间的像素距离D的映射关系L＝F(D)；实时获取包含所述叶尖和所述塔筒的影像；计算实时获取的所述影像中所述叶尖与塔筒之间的当前像素距离；结合所述叶尖与塔筒之间的当前像素距离和所述映射关系L＝F(D)计算得到当前的实际净空值。优选地，计算实时获取的所述影像中该叶尖与塔筒之间的当前像素距离的步骤包括：在所述影像中定位叶尖像素；计算所述叶尖的运转轨迹中叶尖像素至塔筒像素最近的像素点；以该像素点至所述塔筒的像素的距离作为当前像素距离。优选地，采用深度学习目标检测算法在所述影像中定位所述叶尖像素。优选地，所述采用深度学习目标检测算法在所述影像中定位所述叶尖像素的步骤包括：根据深度学习目标检测算法提取所述叶片的前端位置区域(x,y,w,h)，其中x,y是叶尖端的点坐标，w和h是叶尖端的宽和高，以前端位置区域的中心点坐标(x+w/2,y+h/2)作为叶尖像素的位置T。优选地，根据深度学习目标检测算法提取风机叶片的前端位置区域的步骤包括：预先获取用于训练所述深度学习目标检测算法的训练集；将所述影像采用人工画框的方式标定出叶片的前端位置；基于深度学习目标检测算法进行叶片前端区域定位算法的训练，直到Loss收敛，保存训练好的叶片前端检测模型；基于训练好的叶片前端检测模型，对叶片前端进行定位，获取所述叶片的前端位置区域。优选地，建立所述叶尖和塔筒之间的实际净空值L与所述影像中塔筒和叶尖之间的像素距离D的映射关系L＝F(D)的步骤包括：标定所述影像中塔筒的像素位置P；采用深度学习目标检测算法提取所述影像中所述叶尖的像素位置T；根据所述叶尖的像素位置T和所述风机塔筒的像素位置P计算所述叶尖和风机塔筒的像素距离D；当所述像素距离D为最小值时，建立所述实际净空值L与风机塔筒和所述叶尖之间的像素距离D的映射关系L＝F(D)。优选地，所述实际净空值L为根据风力发电装置安装的工业标准，获取的所述叶尖在正常运转状态下的所述叶尖和所述风机塔筒之间的净空值。优选地，所述影像采用视频采集设备采集得到，所述视频采集设备位于风机的机舱底部和风机的轮毂之间，所述机舱底部开设有安装孔，将所述视频采集设备通过所述安装孔固定于所述机舱内部的翻边上，且所述视频采集设备的摄像头位于所述安装孔外部，用于俯拍所述风机叶片的叶尖和塔筒。本专利技术与现有技术相比至少具有以下优点之一：本专利技术提供一种叶尖塔筒净空监测方法，不仅可以实时监测风力发电机的叶尖塔筒净空距离，防止叶尖扫塔事件发生，而且可以对风机预留净空距离的合理性进行重新评估，提高风机的整体性能。此外，本专利技术基于深度学习的图像处理算法，获取所述视频信息中的叶片的时序形状与位置信息，并对照所述叶尖轨迹网格图获取叶片的轨迹偏移和角度，由此可知，叶尖塔筒净空距离的情况也间接反映叶片的健康状况，异常的叶片(叶片的形变或叶片的扭转的角度)必然会导致净空距离的变化，由此，此专利技术起到了对叶片状态监测的作用。本专利技术通过在机舱底部特定位置安装视频采集设备，获取各种风况下风机的净空距离，实现风力发电机的叶尖塔筒净空实时追踪监测。本专利技术提出将视频采集设备安装在机舱底部，可以摆脱机舱转动对信息获取的影响，获取全工况下的风机的叶尖塔筒的实际净空值(净空距离)以及风机叶片形变信息。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的一种叶尖塔筒净空监测方法的流程示意图；图2为本专利技术一实施例提供的一种叶尖塔筒净空监测系统的视频采集设备设置位置示意图；图3为本专利技术一实施例提供的一种叶尖塔筒净空监测系统的结构示意图。具体实施方式以下结合附图1～3和具体实施方式对本专利技术提出的一种叶尖塔筒净空监测系统及监测方法作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施方式的目的。为了使本专利技术的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。结合图1～图3所示，本实施例提供一种叶尖塔筒净空监测方法，包括：步骤S1、预先撷取包含风机叶片的叶尖和塔筒的影像；获取所述叶尖和塔筒之间的实际净空值L；实时获取风机叶片的叶尖运转的视频信息。具体的，所述影像采用视频采集设备进行采集得到，所述视频采集设备其位于风机的机舱底部和风机的轮毂之间，所述机舱底部开设有安装孔，将所述视频采集设备通过所述安装孔固定于所述机舱内部的翻边上，且所述视频采集设备的摄像头位于所述安装孔外部，用于俯拍所述风机叶片的叶尖和塔筒。步骤S2、建立所述叶尖和塔筒之间的实际净空值L与所述影像中塔筒和叶尖之间的像素距离D的映射关系L＝F(D)。具体的，标定所述影像中的风机塔筒的像素位置P；采用深度学习目标检测算法提取所述影像中所述叶尖的像素位置T；根据所述叶尖的像素位置T和所述风机塔筒的像素位置P计算所述叶尖和风机塔筒的像素距离D；当所述像素距离D为最小值时，建立所述实际净空值L与风机塔筒和所述叶尖之间的像素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种叶尖塔筒净空监测方法，其特征在于，包括：/n预先撷取包含风机叶片的叶尖和塔筒的影像；/n获取所述叶尖和塔筒之间的实际净空值L；/n建立所述叶尖和塔筒之间的实际净空值L与所述影像中塔筒和叶尖之间的像素距离D的映射关系L＝F(D)；/n实时获取包含所述叶尖和所述塔筒的影像；/n计算实时获取的所述影像中所述叶尖与塔筒之间的当前像素距离；/n结合所述叶尖与塔筒之间的当前像素距离和所述映射关系L＝F(D)计算得到当前的实际净空值。/n

【技术特征摘要】
1.一种叶尖塔筒净空监测方法，其特征在于，包括：
预先撷取包含风机叶片的叶尖和塔筒的影像；
获取所述叶尖和塔筒之间的实际净空值L；
建立所述叶尖和塔筒之间的实际净空值L与所述影像中塔筒和叶尖之间的像素距离D的映射关系L＝F(D)；
实时获取包含所述叶尖和所述塔筒的影像；
计算实时获取的所述影像中所述叶尖与塔筒之间的当前像素距离；
结合所述叶尖与塔筒之间的当前像素距离和所述映射关系L＝F(D)计算得到当前的实际净空值。


2.如权利要求1所述的叶尖塔筒净空监测方法，其特征在于，计算实时获取的所述影像中该叶尖与塔筒之间的当前像素距离的步骤包括：在所述影像中定位叶尖像素；计算所述叶尖的运转轨迹中叶尖像素至塔筒像素最近的像素点；以该像素点至所述塔筒的像素的距离作为当前像素距离。


3.如权利要求2所述的叶尖塔筒净空监测方法，其特征在于，采用深度学习目标检测算法在所述影像中定位所述叶尖像素。


4.如权利要求3所述的叶尖塔筒净空监测方法，其特征在于，所述采用深度学习目标检测算法在所述影像中定位所述叶尖像素的步骤包括：根据深度学习目标检测算法提取所述叶片的前端位置区域(x,y,w,h)，其中x,y是叶尖端的点坐标，w和h是叶尖端的宽和高，以前端位置区域的中心点坐标(x+w/2,y+h/2)作为叶尖像素的位置T。


5.如权利要求4所述的叶尖塔筒净空监测方法，其特征在于，根据深度学习目标检测算法提取风机叶片的前端位置区域的步骤包括：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蓓，姜磊，许王建，吴姗姗，
申请(专利权)人：上海电气风电集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31