基于激光测风雷达的多环境适用风速综合监控系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于激光测风雷达的多环境适用风速综合监控系统及方法，包括机舱激光雷达、振动传感器、多激光雷达测风平台、中控服务器；所述多激光雷达测风平台包括第一激光雷达、第二激光雷达、第三激光雷达、振动台；第三激光雷达设置于振动台上；所述振动台包括振动控制器、振动执行器；激光雷达均设置有探测器、高速模数转换模块、数据处理模块。本发明专利技术通过对多个激光雷达的探测器数据进行对比，获取准确的振动偏移量，对机舱激光雷达原始数据进行修正，使激光雷达能够工作在多种复杂恶劣环境下，提高了激光雷达的适用性。提高了激光雷达的适用性。提高了激光雷达的适用性。

【技术实现步骤摘要】
基于激光测风雷达的多环境适用风速综合监控系统及方法


[0001]本专利技术涉及测风监控
，尤其涉及一种基于激光测风雷达的多环境适用风速综合监控系统及方法。

技术介绍

[0002]风能作为可再生性能源的关键构成部分，因其技术的逐步完善、成本费持续降低，成为世界各国清洁能源的重要选择。为了提高风电效能，学界开展了风电机组的偏航控制、变桨控制、功率曲线修正等众多技术应用，而上述技术应用中的关键环节就是测风环节。激光雷达测风的原理是通过发射激光脉冲，当脉冲流过流体后发生散射，再通过分析发出的激光光束和散射光束之间的多普勒频移来计算出风速。
[0003]但是，风电场环境恶劣复杂，在风电机舱上方设置的激光测风雷达不但处于机舱工作带来的长期振动环境中，还时常要应对极端风况、冰雹敲打等偶发性恶劣环境。而激光测风雷达是一种精密的光电仪器，这种恶劣环境会影响激光测风雷达的精度。并且长时间的恶劣环境会导致误差累积，甚至导致激光雷达测风数据失准，这种情况下，将无法为偏航控制提供有效的前馈控制量，导致偏航控制的失败。
[0004]现有技术中专利技术专利CN115370535A提出一种大型风力发电机组偏航精准对风方法及系统，利用SCADA采集到的数据与激光雷达测风仪测的数据，将两个数据进行校核，再将数据下发至风电机组的SCADA控制系统，进行风机机组偏航精准对风，实现不降低风电机组输出功率，有效减少无效偏航次数，降低偏航机械部件磨损，延长使用寿命。但是，该专利技术未考虑多种环境下，尤其是极端天气对激光雷达测风的影响。/>
技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种环保数据在线实时监测系统及方法。
[0006]技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提出一种基于激光测风雷达的多环境适用风速综合监控系统，包括机舱激光雷达、振动传感器、多激光雷达测风平台、中控服务器；
[0008]可选地，所述多激光雷达测风平台包括第一激光雷达、第二激光雷达、第三激光雷达、振动台；
[0009]第三激光雷达设置于振动台上；
[0010]所述振动台包括振动控制器、振动执行器；激光雷达均设置有探测器、高速模数转换模块、数据处理模块；
[0011]其中，第一激光雷达、第二激光雷达、第三激光雷达均匀间隔布置于以预设测风位置点为圆心、以预设测风距离为半径的水平面圆周上；
[0012]将第一激光雷达、第二激光雷达、第三激光雷达的探测器方向均朝向所述预设测风位置。
[0013]可选地，机舱激光雷达设置于机舱上方、叶轮后方；
[0014]振动传感器设置于激光雷达主体上，用于采集三维振动数据；
[0015]中控服务器对三维振动数据进行分析处理，生成振动控制信息并发送至振动控制器。
[0016]可选地，所述探测器接收回波信号的检测数据；
[0017]所述高速模数转换模块对探测器检测数据进行模数转换；
[0018]所述数据处理模块对模数转换后的数据进行时频转换获取频域数据；
[0019]中控服务器根据频域数据获取振动偏移量，用于修正机舱激光雷达的原始数据。
[0020]第二方面，本专利技术还提供了一种基于激光测风雷达的多环境适用风速综合监控方法，可选地，该方法包括：
[0021]S1、采集机舱三维振动数据；
[0022]S2、分析处理三维振动数据，进行振动模拟；
[0023]S3、基于多激光雷达测风平台并分析振动偏移量；
[0024]S31、布置多激光雷达与振动台，获取激光雷达的探测器检测数据；
[0025]S32、获取方位偏移量；
[0026]高速模数转换模块对A1和A2进行模数转换处理；
[0027]数据处理模块对模数转换处理之后的数据进行傅里叶变换，获取频域数据B1和B2；
[0028]中控服务器对比两者的频域数据B1和B2，获得方位偏移量；
[0029]S33、获取振动偏移量；
[0030]高速模数转换模块对A2和A3进行模数转换处理；
[0031]数据处理模块对模数转换处理之后的数据进行傅里叶变换，获取频域数据B2和B3；
[0032]中控服务器对比两者的频域数据B2和B3，获得差异参数；
[0033]中控服务器基于差异参数与所述方位偏移量，获得振动偏移量；
[0034]S4、判断机舱激光雷达数据有效性；
[0035]S5、激光雷达数据处理模块设置数据有效性的标志位；
[0036]S6、修正机舱激光雷达的原始数据。
[0037]可选地，所述步骤S1包括：
[0038]于机舱上方、叶轮后方布置激光雷达，于激光雷达主体上设置振动传感器，采集三维振动数据，并将三维振动数据发送至中控服务器。
[0039]可选地，所述步骤S2包括：
[0040]中控服务器对三维振动数据进行分析处理；
[0041]获取高频振动数据与低频振动数据；
[0042]基于高频振动数据生成第一振动控制信息，将第一振动控制信息发送至振动控制器；
[0043]基于低频振动数据生成第二振动控制信息，将第二振动控制信息发送至振动控制器。
[0044]可选地，所述步骤S31包括：
[0045]将第一激光雷达、第二激光雷达、第三激光雷达均匀间隔布置于以预设测风位置
点为圆心、以预设测风距离为半径的水平面圆周上；其中，仅第三激光雷达设置于振动台上；将第一激光雷达、第二激光雷达、第三激光雷达的探测器方向均朝向所述预设测风位置；
[0046]振动控制器按照第一振动控制信息控制振动执行器，采集第一激光雷达的探测器检测数据A1、第二激光雷达的探测器检测数据A2、第三激光雷达的探测器检测数据A3。
[0047]可选地，所述步骤S4包括：
[0048]包括：如果预设时段内振动偏移量的平均幅值小于第一阈值，则判断激光雷达数据有效，且不必对机舱激光雷达的原始数据进行修正；
[0049]如果预设时段内振动偏移量的平均幅值大于第二阈值，则进入步骤S5；
[0050]如果预设时段内振动偏移量的平均幅值在第一阈值与第二阈值之间，则判断激光雷达数据有效，且进入步骤S6。
[0051]可选地，所述步骤S6包括：
[0052]获取机舱激光雷达的原始数据，进行时频转换得到机舱激光雷达的原始频域数据；
[0053]选取振动偏移量中幅值超过预设值的频点数据，作为振动修正量；
[0054]将所述原始频域数据与振动修正量作差，得到修正后的机舱激光雷达频域数据；
[0055]分析修正后的机舱激光雷达频域数据的主频分量，获得多普勒频移；
[0056]根据多普勒频移获得风速监测数据。
[0057]可选地，在所述步骤S6之后还包括：
[0058]S7、判断相邻两时段内，高频振动数据的幅值的均值之差是否超过阈值，若是，则更新第一振动控制信息，重新计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光测风雷达的多环境适用风速综合监控系统，包括机舱激光雷达、振动传感器、多激光雷达测风平台、中控服务器；其特征在于，所述多激光雷达测风平台包括第一激光雷达、第二激光雷达、第三激光雷达、振动台；第三激光雷达设置于振动台上；所述振动台包括振动控制器、振动执行器；激光雷达均设置有探测器、高速模数转换模块、数据处理模块；其中，第一激光雷达、第二激光雷达、第三激光雷达均匀间隔布置于以预设测风位置点为圆心、以预设测风距离为半径的水平面圆周上；第一激光雷达、第二激光雷达、第三激光雷达的探测器方向均朝向所述预设测风位置。2.根据权利要求1所述的基于激光测风雷达的多环境适用风速综合监控系统，其特征在于，机舱激光雷达设置于机舱上方、叶轮后方；振动传感器设置于机舱激光雷达主体上，用于采集三维振动数据；中控服务器对三维振动数据进行分析处理，生成振动控制信息并发送至振动控制器。3.根据权利要求2所述的基于激光测风雷达的多环境适用风速综合监控系统，其特征在于，所述探测器接收回波信号的检测数据；所述高速模数转换模块对探测器检测数据进行模数转换；所述数据处理模块对模数转换后的数据进行时频转换获取频域数据；中控服务器根据频域数据获取振动偏移量，用于修正机舱激光雷达的原始数据。4.一种应用于权利要求1
‑
3中任一项所述基于激光测风雷达的多环境适用风速综合监控系统的基于激光测风雷达的多环境适用风速综合监控方法，其特征在于，该方法包括：S1、采集机舱三维振动数据；S2、分析处理三维振动数据，进行振动模拟；S3、基于多激光雷达测风平台并分析振动偏移量；S31、布置多激光雷达与振动台，获取激光雷达的探测器检测数据；S32、获取方位偏移量；高速模数转换模块对A1和A2进行模数转换处理；数据处理模块对模数转换处理之后的数据进行傅里叶变换，获取频域数据B1和B2；中控服务器对比两者的频域数据B1和B2，获得方位偏移量；S33、获取振动偏移量；高速模数转换模块对A2和A3进行模数转换处理；数据处理模块对模数转换处理之后的数据进行傅里叶变换，获取频域数据B2和B3；中控服务器对比两者的频域数据B2和B3，获得差异参数；中控服务器基于差异参数与所述方位偏移量，获得振动偏移量；S4、判断机舱激光雷达数据有效性；S5、激光雷达数据处理模块设置数据有效性的标志...

【专利技术属性】
技术研发人员：王翔，李建鹏，郭嘉毅，罗玉豪，周亚荣，
申请(专利权)人：中电投新疆能源化工集团哈密有限公司，
类型：发明
国别省市：