风力电厂和风电机舱的智能分析监控装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术是一种风力电厂和风电机舱的智能分析监控装置和方法，其监控装置是在基于嵌入式ＤＳＰ／ＦＰＧＡ的数据处理单元上连接有ＣＣＤ多光谱采集单元、小型数据库、ＵＳＢ接口、链接有无线和有线通信接口，构成专用智能相机。基于该智能相机及其联网形成联动方式，采用图像识别方法，经过智能相机中的分类和处理，将所识别的火灾、漏油、漏油设备、温度异常参数、温度异常等信息结果通过无线接口发送到远端的监控中心，进行预警或报警。机舱内外安装的智能相机相联成网，形成风力电厂和风电机舱的智能分析监控系统和网络。实现了对风电电厂和风电机舱维护和运营即时自动监控和紧急应急处理，不需大量人力维护，监测精度高，解决了风力机组地广范围大，难以对运营进行即时自动监控的问题。适用所有风力电厂监控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于风力发电机设备与监控
，主要涉及风力发电机舱的室内环境 目标的检测以及风力电厂的整体检测和应急处理，具体是一种风力电厂和风电机舱的智能 分析监控装置和方法。
技术介绍
风力发电技术是我国经济发展的一个重要战略布局。建厂多选择在风力资源丰富 的海边、广袤无垠的沙漠和起伏连绵的大山中。在我国以低碳经济为发展目标的进程中，风 力发电机组的数量越来越多，安装的区域也大多处于偏僻的地域。不仅风力电厂占地面积 大，即使对一部高达60多米的风机机舱内进行设备的维护、检修也是不易的，因此，对于风 力电厂的检测、维护、监测以及应急处理均是目前国家电网建设中所面临的一个紧迫问题， 也是所有风力电厂急需要解决的技术问题。风力发电机舱的环境狭小，空间有限。同时，由于风力发电机本身在运行时所产生 的高温和漏油，非常容易造成实际运营中的安全隐患甚至是火灾等安全事故。虽然在机组的安装中，可以安装图像监控等设备，也可以安装温度和烟雾的传感 器，但是这些传统的监控和消防系统首先要将所采集的数据发回到远方的监控中心，在经 过相关人员和系统的分析和判断后，才能启动相关的紧急预案和应急措施。这样的处理过 程时间长，过程繁琐。特别是针对偏远地区的机组，一旦发生险情，往往由于处理过程时间 长而延误了时间，造成巨大的损失。传统的以温度、烟雾传感器为主的监控系统无法将现场的图像数据传送回监控中 心，无法让监控人员对异常情况进行分析和判别。在恶劣的工作环境下，误报率较高。目前， 在我国戈壁滩数百公里范围内所安装的数千台风力机组，根本无法实现让检修人员及时赶 到现场进行维护。一旦火灾等事故发生，只能让设备完全烧毁，使价值2000万的风塔完全 报废。同时，在恶劣的环境下，某些风塔也还会断折等损坏情况，从而使设备完全报废。本专利技术申请人对国内外专利文献和公开发表的期刊论文检索，尚未发现与本专利技术 密切相关和一样的报道或文献。本专利技术项目组还在互联网上就本主题，在国内外专利文献和公开发表的期刊论文 检索，也未发现与本专利技术密切相关和一样的报道或文献。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前风力电厂尚不具有有效的监控装置以及可靠的自动化 程度高的监控方法，以传感器采集的现场数据发回到远方的监控中心，在经过相关人员和 系统的分析和判断后，才能启动相关的紧急预案和应急措施，处理过程时间长，过程繁琐， 贻误防患的最佳时机等问题。提供一种可以在风电机舱内直接安装，在整个风力电厂分布 性安装，各监控点相联成网，能够对风电机舱维护和运营进行即时自动监控和紧急应急处 理，不需要大量人力维护资源，对风电机舱环境监测精度高，同时对风力电厂进行监控的。下面对本专利技术进行详细说明本专利技术是一种，作为风力电厂和 风电机舱的智能分析监控装置包括有采集单元、数据处理单元和预警系统，其特征在于 使用风力电厂和风电机舱用智能相机安装于风电机舱内和风电机舱外，风力电厂和风电机 舱用智能相机之间联网形成风力电厂和风电机舱的智能分析监控系统和网络；风力电厂和 风电机舱用智能相机的基本构成包括有数据处理单元以及连接在数据处理单元上的CCD 采集单元、小型数据库、USB接口、链接有无线和有线通信接口，风力电厂和风电机舱的安全 预案和应急措施的联动系统即工作软件安装于数据处理单元内，所述风力电厂和风电机舱 的智能相机中的数据处理单元是基于嵌入式DSP和FPGA的数据处理单元，所述CCD采集单 元为多光谱图像采集单元，其中的采集镜头为多光谱采集镜头，CCD采集单元中还包括基于 FPGA的图像处理单元；图像处理单元与数据处理单元数据连接，数据处理单元对采集的图 像数据进行现场处理和分析，得出异常或报警信息；所述无线和有线接口包括3G和GPRS通 信接口，INTERNET接口 ；数据处理单元的输出信号通过无线通信接口传递异常或报警信息 到远端监控中心和距离现场的维护或救援人员或相关责任人员的手机上。在充分利用自然能，大力发展风力发电的当今，随之也有许多的问题需要解决，对 高达60多米的机舱内进行设备的维护、检修就是目前国家电网建设中所面临的一个紧迫 问题，风力发电机组的数量越来越多，安装的区域也大多处于偏僻的地域，对所有的设备进 行检测和应急处理，也是必须配套解决的问题。本专利技术首先专利技术了一种风力电厂和风电机舱用智能相机，本说明书中还简称智能 相机或相机。在每一个风塔上安装有一个或数个智能相机，对机舱内的环境进行实时处理 和分析，分类出当前运行环境的室内温度、烟雾浓度、设备运行温度，不需要将原始采集的 图像数据发送到远端的监控中心。所有的数据处理和分析工作直接在风电现场和风电机舱 内安装的智能相机中直接完成。本专利技术直接将风力电厂和风电机舱用智能相机安装于风力机舱内，该相机的多个 CCD采集单元对周围的检测的进行不间断的数据采集；利用嵌入式计算机DSP或FPGA和图 像视觉分析技术，将风力发电现场和风力机舱中的场景目标进行定位并识别场景内出现的 目标信息和所发生的安全事件。风力电厂和风电机舱用智能相机在完成数据分析和处理结 果后，直接将报警信息和监控中心的安全预案进行联动，同时，直接将报警信息发送到负责 风电机舱维护的工作人员的手机上。本专利技术不依赖于其他的传感器组或其他的火灾、烟雾 监测设备，在风电机舱内直接安装，可以监测到每一个风塔，任一个风塔中出现问题，就可 以直接进行报警。本专利技术在第一时间进行异常情况的分析，并实时通知距离最近的维护和检修人 员，提早对恶性事件采取应急措施。本专利技术的实现还在于安装在风电机舱外部的风力电厂和风电机舱用智能相机与 安装于风电机舱内的风力电厂和风电机舱用智能相机联网组建成内部和外部同时监控的 智能分析系统，系统中的多个相机相互协调，组成具有可重构的自组织网络。风力电厂在大面积范围内安装一个个的风塔，每一个风塔上安装着各自的风电电 机和风机叶片，风塔的间距约为500米，若靠人工检测，除非使用直升机循环监视，也只能5是远距离观测，成本大且不精确。本专利技术的风力电厂和风电机舱用智能相机分布性安装于 整个风力电厂，形成对整个风力电厂的宏观监测，联网后构成对整个风力电厂的有效监控。本专利技术的实现还在于CCD多光谱采集镜头，或为可见光镜头，或为红外光镜头， 或为近红外镜头。本技术针对主要发生的不安全问题或容易引起的故障，比如有些部件长期运 转，或损耗，或老化而引起的发热，进而会导致着火，小火如果得不到抑制和灭火，延及到周 围将会造成大的损失，本专利技术理清能够形成不安全的所有成因，利用CCD采集单元针对性 地选用不同的采集镜头进行实时图像与数据采集，对于室外安装的智能相机，使用可见光 镜片的采集镜头，主要针对叶片的形状、速度和夹角、风塔的位置和倾斜度变化进行检测， 对于舱内安装的智能相机，使用红外光或近红外镜片的采集镜头，主要针对烟雾、火焰、温 度、漏油进行检测。这样处理，可以监测所有可能发热而着火环节以及损坏或故障的环节， 不同的光谱镜头以适应采集不同的检测目标，实现全方位的检测，将防患于未然落实到监 测点，有效地保证了整体的可靠性。本专利技术的智能数据处理单元中放置有小型的数据库，该数据库的信息可以通过网 络由远端的监控中心进行修改。这也是传统的监控装置所不具备的，现场的小型数据库存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力电厂和风电机舱的智能分析监控装置，包括有：采集单元、数据处理单元和预警系统，其特征在于：使用风力电厂和风电机舱用智能相机安装于风电机舱内和风电机舱外，风力电厂和风电机舱用智能相机之间联网形成风力电厂和风电机舱的智能分析监控系统和网络；风力电厂和风电机舱用智能相机的基本构成包括有：数据处理单元以及连接在数据处理单元上的ＣＣＤ采集单元、小型数据库、ＵＳＢ接口、链接有无线和有线通信接口，风力电厂和风电机舱的安全预案和应急措施的联动系统即工作软件安装于数据处理单元内，所述风力电厂和风电机舱的智能相机中的数据处理单元是基于嵌入式ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的数据处理单元，所述ＣＣＤ采集单元为多光谱图像采集单元，其中的采集镜头为多光谱采集镜头，ＣＣＤ采集单元中还包括基于ＦＰＧＡ的图像处理单元；图像处理单元与数据处理单元数据连接，数据处理单元对采集的图像数据进行现场处理和分析，得出异常或报警信息；所述无线和有线接口包括３Ｇ和ＧＰＲＳ通信接口，ＩＮＴＥＲＮＥＴ接口；数据处理单元的输出信号通过无线通信接口传递异常或报警信息到远端监控中心和距离现场的维护或救援人员或相关责任人员的手机上。

【技术特征摘要】
1.一种风力电厂和风电机舱的智能分析监控装置，包括有采集单元、数据处理单元 和预警系统，其特征在于使用风力电厂和风电机舱用智能相机安装于风电机舱内和风电 机舱外，风力电厂和风电机舱用智能相机之间联网形成风力电厂和风电机舱的智能分析监 控系统和网络；风力电厂和风电机舱用智能相机的基本构成包括有数据处理单元以及连 接在数据处理单元上的CCD采集单元、小型数据库、USB接口、链接有无线和有线通信接口， 风力电厂和风电机舱的安全预案和应急措施的联动系统即工作软件安装于数据处理单元 内，所述风力电厂和风电机舱的智能相机中的数据处理单元是基于嵌入式DSP和FPGA的数 据处理单元，所述CCD采集单元为多光谱图像采集单元，其中的采集镜头为多光谱采集镜 头，CXD采集单元中还包括基于FPGA的图像处理单元；图像处理单元与数据处理单元数据 连接，数据处理单元对采集的图像数据进行现场处理和分析，得出异常或报警信息；所述无 线和有线接口包括3G和GPRS通信接口，INTERNET接口 ；数据处理单元的输出信号通过无 线通信接口传递异常或报警信息到远端监控中心和距离现场的维护或救援人员或相关责 任人员的手机上。2.根据权利要求1所述的风力电厂和风电机舱的智能分析监控装置，其特征在于所 述安装在风电机舱外部的风力电厂和风电机舱用智能相机与安装于风电机舱内的风力电 厂和风电机舱用智能相机联网组建成内部和外部同时监控的智能分析系统，系统中的多个 相机相互协调，组成具有可重构的自组织网络。3.根据权利要求2所述的风力电厂和风电机舱的智能分析监控装置，其特征在于所 述CCD多光谱采集镜头，或为可见光镜头，或为红外光镜头，或为近红外镜头；所述小型数 据库，该数据库的信息能够通过网络由远端的监控中心进行修改。4.根据权利要求1或2或3所述的风力电厂和风电机舱的智能分析监控装置，其特征 在于所述安装于外部的风力电厂和风电机舱用智能相机对安装点附近的风塔进行实时采 集，具体是针对每一个风塔上叶片的夹角、速度和叶片弧度状态进行采集，并对风塔的倾斜 角度进行采集。5.一种风力电厂和风电机舱的智能分析监控方法，其特征在于采用图像处理方法， 基于风力电厂和风电机舱用智能相机及其联网形成联动方式，分析出目前每一风电机舱和 整个风力电厂存在的异常情况，将所识别的火灾类型、漏油类型、漏油设备、温度异常参数、 温度异常的设备的信息经过智能相机中的数据处理单元进行分类和处理，结果通过无线接 口发送到远端的监控中心，进行预警或报警，该风力电厂和风电机舱的智能分析监控方法运作的程序有一.首先，设计与制备风力电厂和风电机舱的智能相机；二.在风电机舱内安装该智能相机，将相机固定在风电机舱的内壁上，将数据采集点 固定于发...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈沛意，傅小军，张亮，肖潇，
申请(专利权)人：陕西宇宏国际建机有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]