一种应用于海上发电装置的结构健康监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种应用于海上发电装置的结构健康监测方法。该方法包括步骤：在海上发电装置上安装状态数据采集系统，状态数据采集系统包括传感器模块、边缘计算模块和物联网通讯模块；通过传感器模块采集海上发电装置的结构健康状态数据，并将所述结构健康状态数据传输至所述边缘计算模块；所述结构健康状态数据包括振动数据、应力数据和温度数据，传感器模块包括加速度传感器、位移传感器、温度传感器和应变传感器；所述边缘计算模块对接收的所述结构健康状态数据进行滤波处理和统计特征提取处理后，通过物联网通讯模块将所述结构健康状态数据传输至大数据云平台。本发明专利技术实现了对海上发电装置的结构健康状态数据的实时获取和监测分析。和监测分析。和监测分析。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于海上发电装置的结构健康监测方法


[0001]本专利技术涉及发电装置的结构健康监测
，尤其涉及一种应用于海上发电装置的结构健康监测方法。

技术介绍

[0002]当下，随着智能传感系统和大数据技术的不断发展，智能化数字化越来越深入的影响着社会的生产生活方式，然而对海洋能源发电装置的结构健康的监测还依然停留在通过人工检查异常的方式去采集数据，即通常需要人工定时定点的采用外置的数据采集设备，针对海洋能源发电装置的结构重点部位进行周期性的数据采集。然后将数据汇总后，采用常规的频谱分析等方法，对数据进行分析，这种方法不仅无法及时得到监测数据和进行处理，通常得到的数据也不够全面，难以发现结构潜在的重大缺陷，此外这种方式还存在耗时耗力、海上交通不便和数据滞后性的缺点。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种应用于海上发电装置的结构健康监测方法，实现了对海上发电装置的结构健康状态数据的实时获取和监测分析。
[0004]本专利技术一实施例提供一种应用于海上发电装置的结构健康监测方法，包括以下步骤：
[0005]在海上发电装置上安装状态数据采集系统，所述状态数据采集系统包括传感器模块、边缘计算模块和物联网通讯模块；
[0006]通过所述传感器模块采集海上发电装置的结构健康状态数据，并将所述结构健康状态数据传输至所述边缘计算模块；所述结构健康状态数据包括振动数据、应力数据和温度数据，所述传感器模块包括加速度传感器、位移传感器、温度传感器和应变传感器；
[0007]所述边缘计算模块对接收的所述结构健康状态数据进行滤波处理和统计特征提取处理后，通过物联网通讯模块将所述结构健康状态数据传输至大数据云平台，以使所述大数据云平台根据实时获取所述结构健康状态数据进行监测分析。
[0008]进一步的，所述应变传感器安装在所述海上发电装置的结构碰撞处，所述加速度传感器安装在结构冲击处、砰击受力处、回转体部件转轴和轴承处，所述位移传感器安装在结构限位处，所述温度传感器安装在回转体部件转轴和轴承处。
[0009]进一步的，所述加速度传感器、位移传感器、温度传感器和应变传感器通过传感器数字采集卡采集所述结构健康状态数据并传输至所述边缘计算模块。
[0010]进一步的，对接收的所述结构健康状态数据进行滤波处理，具体包括对所述结构健康状态数据经过限幅滤波、小波阈值降噪、低通滤波和高通滤波处理。
[0011]进一步的，所述物联网通讯模块通过物联网DTU将所述结构健康状态数据传输至大数据云平台，所述物联网DTU采用ZigBee协议和Wi
‑
Fi协议进行通讯。
[0012]进一步的，以使所述大数据云平台根据实时获取的所述结构健康状态数据进行监
测分析，包括以下步骤：
[0013]采用雨流计数法绘制所述结构健康状态数据的应力谱图，所述应力谱图包括应力水平幅值、平均应力和循环次数；
[0014]根据Goodman疲劳经验公式对所述应力谱图进行修正得到第二应力谱图，所述第二应力谱图表示所述平均应力为0时的应力水平幅值和循环次数；
[0015]根据所述第二应力谱图绘制S
‑
N曲线，根据S
‑
N曲线和Miner线性疲劳损伤理论计算所述海上发电装置相应结构的疲劳寿命。
[0016]本专利技术的实施例，具有如下有益效果：
[0017]本专利技术提供了一种应用于海上发电装置的结构健康监测方法，该方法通过在海上发电装置上安装状态数据采集系统的传感器模块和物联网通讯模块可以随时获取所述海上发电装置的监测数据(即获取的结构健康状态数据)，并将所述监测所述通过物联网发送至大数据平台，节省了人工定时到海洋能源发电装置所在位置进行人工状态监测的成本，可以随时得到结构健康的实时监测数据，并对监测数据进行分析和深度挖掘，形成监测结果并根据所述监测结果对结构健康状况进行实时预警。本专利技术能够离岸采集海上发电装置的结构振动特征数据和应力特征数据。
附图说明
[0018]图1是本专利技术一实施例提供的应用于海上发电装置的结构健康监测方法的流程示意图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]如图1所示，本专利技术一实施例提供的一种应用于海上发电装置的结构健康监测方法，包括以下步骤：
[0021]步骤S101：在海上发电装置上安装状态数据采集系统，所述状态数据采集系统包括传感器模块、供电驱动模块、边缘计算模块和物联网通讯模块。所述状态数据采集系统还包括供电驱动模块，所述供电驱动模块用于向所述传感器模块进行供电。
[0022]步骤S102：通过所述传感器模块采集海上发电装置的结构健康状态数据，并将所述结构健康状态数据传输至所述边缘计算模块；所述结构健康状态数据包括振动数据、应力数据和温度数据，所述传感器模块包括加速度传感器、位移传感器、温度传感器和应变传感器。所述加速度传感器、位移传感器、温度传感器和应变传感器通过传感器数字采集卡采集所述结构健康状态数据并传输至所述边缘计算模块。所述传感器数字采集卡用于将所述海上发电装置在传感器对应结构产生的模拟信号采集为数字信号。
[0023]作为其中一种实施例，根据传感器的功能将所述加速度传感器、位移传感器、温度传感器和应变传感器分别安装在所述海上发电装置的相应位置。具体的，所述应变传感器安装在所述海上发电装置的结构碰撞易损处，用于测量风浪工况下的结构的应力应变数
据；所述加速度传感器安装在结构冲击处、砰击受力处、回转体部件转轴和轴承处，用于测量结构受到冲击、砰击载荷时的振动强度和回转体部件的运行平稳性数据；所述位移传感器安装在结构限位处，用于测量风浪工况下结构移位是否超出限位的数据；所述温度传感器安装在回转体部件转轴和轴承处，用于测量回转体部件的运行平稳性数据。
[0024]步骤S103：所述边缘计算模块通过MCU对接收的所述结构健康状态数据进行滤波处理和统计特征提取处理后，通过物联网通讯模块将所述结构健康状态数据传输至大数据云平台，以使所述大数据云平台根据实时获取所述结构健康状态数据进行监测分析。所述统计特征包括但不限于均值、方差、偏度、峭度和均方根。对接收的所述结构健康状态数据进行滤波处理，具体包括对所述结构健康状态数据经过限幅滤波、小波阈值降噪、低通滤波和高通滤波处理。所述物联网通讯模块通过物联网DTU将所述结构健康状态数据传输至大数据云平台，所述物联网DTU采用ZigBee协议和Wi
‑
Fi协议进行通讯。
[0025]作为其中一种实施例，所述物联网通讯模块包括信号转换子模块、数据压缩子模块和数据接收子模块；所述信号转换子模块用于对所述结构健康状态数据进行信号转换(即将所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于海上发电装置的结构健康监测方法，其特征在于，包括以下步骤：在海上发电装置上安装状态数据采集系统，所述状态数据采集系统包括传感器模块、边缘计算模块和物联网通讯模块；通过所述传感器模块采集海上发电装置的结构健康状态数据，并将所述结构健康状态数据传输至所述边缘计算模块；所述结构健康状态数据包括海上发电装置关键结构和关键应力处的振动数据、应力数据和温度数据，所述传感器模块包括加速度传感器、位移传感器、温度传感器和应变传感器；所述边缘计算模块对接收的所述结构健康状态数据进行滤波处理和统计特征提取处理后，通过物联网通讯模块将所述结构健康状态数据传输至大数据云平台，以使所述大数据云平台根据实时获取所述结构健康状态数据进行监测分析。2.根据权利要求1所述的应用于海上发电装置的结构健康监测方法，其特征在于，所述应变传感器安装在所述海上发电装置的结构碰撞处，所述加速度传感器安装在结构冲击处、砰击受力处、回转体部件转轴和轴承处，所述位移传感器安装在结构限位处，所述温度传感器安装在回转体部件转轴和轴承处。3.根据权利要求2所述的应用于海上发电装置的结构健康监测方法，其特征在于，所述加速度传感器、位移传感器、温度传感器和应变传感器通过传感器数字采集卡采集所述结...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄正，聂铭，梁永纯，杨毅，刘石，刘志刚，谢文平，罗啸宇，刘小璐，汪林立，王伟，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：