【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到一种自取能物联网在线监测系统和方法，尤其涉及一种低速旋转体自取能物联网在线监测系统和方法。
技术介绍
1、随着工业技术的发展和环保要求的提高，风能作为一种清洁能源的占比逐年加大，正在成为新型能源电力系统的主要能源之一。风机叶片是风电机组最关键的部分，其成本约占整个风电机组成本的15％-20％，它的损伤将直接影响风电机组的平稳运行，因此对其状态进行在线监测十分必要。
2、目前，风机叶片的监测系统通常都是使用电池供电，数据存储在监测单元内部，需要通过定期更换电池方式以及人工拷贝数据的方式实现在线监测。这是由于风机叶片是运动结构，其内部无法使用电源线进行供电，也无法使用有线信号传输。另外，风机叶片为全封闭结构，其内部无法获得太阳能和风能，由于其转速低，也无法通过震动或者加速度取能方式获得能量。这样一来，如果只能使用电池供电，就会导致无法实现长期免维护的全自动在线监测。
3、因此，有必要提供一种能够实现低转速旋转体、特别是具有全封闭结构的低转速旋转体(例如风机叶片)自取能的在线监测系统和方法。
技术实现思路
1、为了弥补现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种低速旋转体自取能物联网在线监测系统和方法，以解决风机叶片内部无法供电，同时无法获得太阳能和风能进行取能的问题，且可以确保较远的数据传输距离，取能效率不受气象条件影响，从而可以实现低速旋转体免维护的长期稳定运行。
2、根据本专利技术的第一方面，本专利技术公开了一种低速旋转体自取能物联网在
3、所述电机包括转子、定子和电机线圈；所述定子静止设置；所述电机线圈在所述转子相对所述定子旋转时产生感应电压；
4、所述丝杆的一端与被测风机叶片固定连接，所述丝杆的另一端与所述电机的所述转子固定连接；所述丝杆的轴线与所述转子的转轴在同一直线上且和所述风机叶片的转轴平行；
5、所述电机线圈经由所述低频变压器连接至所述储能装置；
6、所述控制器由所述储能装置供电，且连接至所述无线收发器和一个或多个传感器，以从所述传感器获取关于所述风机叶片的运行监测数据并经由所述无线收发器进行数据传输。
7、进一步的，所述低频变压器的原边绕组与所述电机线圈电连接，所述低频变压器的副边绕组与所述储能装置电连接；所述副边绕组的匝数多于所述原边绕组的匝数。
8、进一步的，所述原边绕组与所述副边绕组的匝数比为1:40～1:60。
9、进一步的，所述丝杆和所述转子采用螺纹对接的方式连接；所述丝杆和所述风机叶片经由安装连接板通过抱箍和/或螺丝紧固的方式连接。
10、进一步的，所述储能装置包括整流滤波电路、过充保护器、电池和稳压电路；所述整流滤波电路连接至所述低频变压器的副边绕组；所述电池经由所述过充保护器连接到所述整流滤波电路，用于存储电力；所述稳压电路连接至所述电池，用于对所述电池的输出电压进行稳压，得到稳压后的直流电压。
11、进一步的，所述一个或多个传感器包括与所述电机配套的角度编码器；所述角度编码器通过电缆线与所述控制器电连接。
12、进一步的，所述一个或多个传感器还包括除所述角度编码器以外的其他传感器；所述其他传感器选自以下各种传感器中的一种或多种：温度传感器、湿度传感器、震动传感器和加速度传感器；所述控制器经由传感器扩展接口连接至所述其他传感器。
13、进一步的，该系统还包括壳体；所述壳体位于所述电机正下方并且与所述电机刚性固定连接；其中，低频变压器、储能装置、控制器、无线收发器和传感器扩展接口中的一者或多者固定安装在所述壳体内。
14、进一步的，该系统还包括固定安装在所述壳体内的配重块。
15、根据本专利技术的第二方面，提供一种低速旋转体自取能物联网在线监测方法。该方法使用了根据本专利技术第一方面所述的低速旋转体自取能物联网在线监测系统，且包括如下步骤：
16、使所述电机的定子在在线监测过程中保持静止；
17、当所述风机叶片旋转时，通过所述丝杆带动所述转子相对于所述定子旋转，以在所述电机线圈中产生感应电动势；
18、经由所述低频变压器将电机线圈中产生的感应电动势存储在所述储能装置中；
19、通过所述储能装置对所述控制器供电，通过所述控制器从所述一个或多个传感器获取关于所述风机叶片的运行监测数据，并经由所述无线收发器进行数据传输。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
21、1、基于电机线圈感应取能原理，通过将电机的定子静止设置，将丝杆的一端与被测风机叶片固定连接，另一端与电机的转子固定连接，且使丝杆的轴线和转子的转轴在同一直线上并和风机叶片的转轴平行，可以将风机叶片的旋转转换为电机转子的同步旋转。同时，通过采用低频变压器，可以适应于风机叶片的低速旋转场景，其额定工作频率可根据风机最低额定转速而设置，从而可以实现对储能装置的充电。再通过储能装置对控制器供电，可以使控制器能够从多种传感器获取关于风机叶片的监测数据，并通过无线收发器进行数据传输。这样一来，本专利技术解决了风机叶片内部无法供电，同时由于具有封闭结构而无法获得太阳能和风能进行取能的问题，能够适用于低转速旋转体的自取能在线监测，特别适用于风力发电机叶片的运行状态在线监测。
22、2、由于低速旋转体产生的感应电流较小，导致电机线圈的电极引线通过低频变压器的原边实现闭环后产生的原边电压低。通过使副边绕组的匝数多于原边绕组，可以将低频变压器的变比设置为升压模式，从而实现了对原边电压的放大，以更好地对储能装置进行充电。
23、3、进一步的，由于采用了lora无线收发器，数据传输距离远；此外，本专利技术传感器类型丰富，取能效率不受气象条件影响，可以免维护的长期稳定运行。
24、4、通过将配重块、低频变压器、储能装置、控制器、无线收发器和传感器扩展接口固定安装在壳体内，可以增加壳体和壳体内各模块形成的整体的配重，从而使该配重对电机的定子产生足够的铅锤向下的作用力，形成扭矩，进而使得电机的定子在围绕风机叶片做圆周运动的同时，不会做自旋运动。这样一来，即可实现电机定子的静止设置。
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1.一种低速旋转体自取能物联网在线监测系统，其特征在于，包括电机、丝杆、低频变压器、储能装置、控制器和无线收发器；
2.根据权利要求1所述的低速旋转体自取能物联网在线监测系统，其特征在于，所述低频变压器的原边绕组与所述电机线圈电连接，所述低频变压器的副边绕组与所述储能装置电连接；所述副边绕组的匝数多于所述原边绕组的匝数。
3.根据权利要求2所述的低速旋转体自取能物联网在线监测系统，其特征在于，所述原边绕组与所述副边绕组的匝数比为1:40～1:60。
4.根据权利要求1所述的低速旋转体自取能物联网在线监测系统，其特征在于，所述丝杆和所述转子采用螺纹对接的方式连接；所述丝杆和所述风机叶片经由安装连接板通过抱箍和/或螺丝紧固的方式连接。
5.根据权利要去1所述的低速旋转体自取能物联网在线监测系统，其特征在于，所述储能装置包括整流滤波电路、过充保护器、电池和稳压电路；
6.根据权利要求1所述的低速旋转体自取能物联网在线监测系统，其特征在于，所述一个或多个传感器包括与所述电机配套的角度编码器；所述角度编码器通过电缆线与所述控制器电
7.根据权利要求6所述的低速旋转体自取能物联网在线监测系统，其特征在于，所述一个或多个传感器还包括除所述角度编码器以外的其他传感器；所述其他传感器选自以下各种传感器中的一种或多种：温度传感器、湿度传感器、震动传感器和加速度传感器；所述控制器经由传感器扩展接口连接至所述其他传感器。
8.根据权利要求7所述的低速旋转体自取能物联网在线监测系统，其特征在于，还包括壳体；所述壳体位于所述电机正下方并且与所述电机刚性固定连接；其中，低频变压器、储能装置、控制器、无线收发器和传感器扩展接口中的一者或多者固定安装在所述壳体内。
9.根据权利要求8所述的低速旋转体自取能物联网在线监测系统，其特征在于，还包括固定安装在所述壳体内的配重块。
10.一种低速旋转体自取能物联网在线监测方法，其特征在于，使用了根据权利要求1-9中任一项所述的低速旋转体自取能物联网在线监测系统，该方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种低速旋转体自取能物联网在线监测系统，其特征在于，包括电机、丝杆、低频变压器、储能装置、控制器和无线收发器；
2.根据权利要求1所述的低速旋转体自取能物联网在线监测系统，其特征在于，所述低频变压器的原边绕组与所述电机线圈电连接，所述低频变压器的副边绕组与所述储能装置电连接；所述副边绕组的匝数多于所述原边绕组的匝数。
3.根据权利要求2所述的低速旋转体自取能物联网在线监测系统，其特征在于，所述原边绕组与所述副边绕组的匝数比为1:40～1:60。
4.根据权利要求1所述的低速旋转体自取能物联网在线监测系统，其特征在于，所述丝杆和所述转子采用螺纹对接的方式连接；所述丝杆和所述风机叶片经由安装连接板通过抱箍和/或螺丝紧固的方式连接。
5.根据权利要去1所述的低速旋转体自取能物联网在线监测系统，其特征在于，所述储能装置包括整流滤波电路、过充保护器、电池和稳压电路；
6.根据权利要求1所述的低速旋转体自取能物联网在线监测系统，其特征在于，所述一个或多...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐红，王世有，于在明，胡学秋，王怀志，郭铁，鲁旭臣，黄福存，郑维刚，郎雪淞，郎业兴，李爽，刘权莹，隋东硼，刘畅，赵野，王丹，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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