一种用于采空区上方的风机倾斜预警装置的制作方法

本实用新型涉及风机倾斜预警技术领域，特别是涉及一种用于采空区上方的风机倾斜预警装置。

背景技术：

随着风电产业的快速崛起，陆上风电受占用宝贵土地资源的弊端也日益显现，适合大规模建设陆上风电场的用地正日益减少，采空区上方的山地具有丰富的风能资源，逐渐在被开发利用，一些地区的风机机组则必须要建在采空区上方，特别是山地采空区上方。

风机包括风机叶片、风机机舱和风机塔筒，由于风的不定向性，风机叶片所受风荷载总是处于一种循环往复状态，而风机塔筒基础底部埋设于采空区，采空区地质因其自身存在的可能出现剩余变形及活化变形的特殊性，使得风机这种高耸构筑物在循环荷载下出现不均匀沉降的可能性大大增加，而风机又对倾斜极为敏感，必须严格控制其水平度，而重力传感器在检测微小的倾斜度时，输出信号过于微弱，在风机遭受强风时，风机叶片出现晃动产生的干扰信号也会影响重力传感器的检测结果，目前在报警方面也是主要依靠值班室的声光报警设备，值班人员在外出巡逻时，无法实时获取报警信息。

所以本实用新型提供一种新的方案来解决此问题。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的在于提供一种用于采空区上方的风机倾斜预警装置。

其解决的技术方案是，一种用于采空区上方的风机倾斜预警装置，包括供电模块、倾斜监测模块、远程报警模块和声光报警模块；所述倾斜监测模块设置于风机机舱内顶端尾部，包括重力传感器、信号处理电路，信号处理电路包括滤波电路、信号放大电路和钳位电路，滤波电路的输入端连接重力传感器的信号输出端，滤波电路的输出端连接信号放大电路的输入端，信号放大电路的输出端连接钳位电路的输入端，钳位电路的输出端连接远程报警模块和声光报警模块；所述供电模块包括铺设于风机塔筒表面上半段的太阳能电池板和设置在风机机舱内部的充电控制器、蓄电池，太阳能电池板的电源输出端连接充电控制器的输入端，充电控制器的输出端连接蓄电池的充电端，蓄电池内置电源管理芯片，蓄电池的放电端连接电源管理芯片的输入端，电源管理芯片的输出端设置有第一电源接口和第二电源接口。

优选的，所述滤波电路包括第一电阻和第一电容，第一电阻的一端连接所述重力传感器的信号输出端，第一电阻的另一端连接第一电容的一端和信号放大电路的输入端，第一电容的另一端接地。

优选的，所述信号放大电路包括第一三极管、第二三极管、第二电阻和第三电阻，第一三极管和第二三极管的基极通过第二电阻连接所述滤波电路的输出端，第一三极管的集电极通过第三电阻连接第一电源接口，第一三极管的发射极和第二三极管的发射极连接钳位电路的输入端，第二三极管的集电极接地。

优选的，所述钳位电路包括第四电阻、第一二极管和第二二极管，第四电阻的一端连接所述信号放大电路的输出端，第四电阻的另一端连接第一二极管的阳极和第二二极管的阴极，第一二极管的阴极连接第一电源接口，第二二极管的阳极接地。

优选的，所述远程报警模块包括设置在风机机舱内尾部的信号发射器和第一场效应管，第一场效应管的栅极通过第五电阻连接钳位电路的输出端，第一场效应管的漏极连接第二电源接口，第一场效应管的源极连接信号发射器。

优选的，所述声光报警模块包括设置在值班室内的第二场效应管、继电器、蜂鸣器和报警灯，第二场效应管的栅极通过第六电阻连接钳位电路的输出端，第二场效应管的源极接地，第二场效应管的漏极连接继电器线圈的一端，继电器线圈的另一端通过第七电阻连接第二电源接口，第二电源接口通过第八电阻连接继电器常开触点的一端，继电器常开触点的另一端连接第九电阻和第十电阻的一端，第九电阻的另一端连接报警灯的正极，报警灯的负极接地，第十电阻的另一端连接蜂鸣器的正极，蜂鸣器的负极接地。

优选的，所述第一电源接口、第二电源接口分别输出+5V电源、+12V电源。

优选的，所述风机机舱内部设置有集线盒。

通过以上技术方案，本实用新型的有益效果为:

1.本实用新型一种用于采空区上方的风机倾斜预警装置，包括供电模块、倾斜监测模块、远程报警模块和声光报警模块，其中倾斜监测模块设置于风机机舱内顶端尾部，在发生倾斜时，重力传感器会有较大的位移，提高倾斜检测的准确度，当重力传感器检测到危险倾斜度时，重力传感器的输出信号会使第一场效应管Q1和第二场效应管Q2同时导通，远程报警模块得电将报警信号发送到值班人员的智能设备上，声光报警模块中继电器线圈得电，常开触点吸合，触发值班室内的蜂鸣器和报警灯发出声光报警信号，装置搭建简单易行，预警方式具有人性化设计，预警更加实时有效；

2.重力传感器在监测微小的倾斜度时，输出信号过于微弱，滤波电路先将重力传感器的输出信号进行低通滤波，减少杂波干扰，信号放大电路中第一三极管T1和第二三极管T2组成互补推挽放大电路对滤波电路的输出信号进行放大，有效地提高了信号强度；

3. 在风机遭受强风时，风机叶片出现的晃动会给重力传感器带来尖峰干扰信号，使重力传感器会有过高的输出，从而导致第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的控制端会有异常高电压，长期以往会缩短其使用寿命，采用钳位电路对信号放大电路的输出信号进行处理，使输出信号幅值范围在0-5V之间，有效地提高了装置的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的系统模块图。

图3为本实用新型的倾斜监测模块图。

图4为本实用新型的供电模块图。

图5为本实用新型的电路原理图。

图中：10-太阳能电池板，11-充电控制器，12-蓄电池，13-集线盒，20-倾斜监测模块，30-远程报警模块，101-风机塔筒，102-风机叶片，103-风机机舱。

具体实施方式

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图5对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本实用新型的各示例性的实施例。

如图1-3所示，一种用于采空区上方的风机倾斜预警装置，包括供电模块、倾斜监测模块20、远程报警模块30和声光报警模块。倾斜监测模块20设置于风机机舱内顶端尾部，包括重力传感器J1、信号处理电路，信号处理电路包括滤波电路、信号放大电路和钳位电路，滤波电路的输入端连接重力传感器J1的信号输出端，滤波电路的输出端连接信号放大电路的输入端，信号放大电路的输出端连接钳位电路的输入端，钳位电路的输出端连接远程报警模块30和声光报警模块。

供电模块包括铺设于风机塔筒表面上半段的太阳能电池板10和设置在风机机舱内部的充电控制器11、蓄电池12，太阳能电池板10采用光合硅能5000W型模块，如图4所示，太阳能电池板10的电源输出端连接充电控制器11的输入端，充电控制器11选用型号为GH808的光合防水充电控制器，充电控制器11的输出端连接蓄电池12的充电端，保证蓄电池12安全充电，防止过充，蓄电池12内置型号为LM2576的电源管理芯片，蓄电池12的放电端连接电源管理芯片的输入端，电源管理芯片的输出端设置有第一电源接口和第二电源接口，其中第一电源接口、第二电源接口分别输出+5V电源、+12V电源，用于给倾斜监测模块20、远程报警模块30和声光报警模块供电。风机机舱内部还设置有集线盒13，方便各个模块之间的导线连接，对连接导线起到整理和保护的作用。

如图5所示，远程报警模块30包括设置在风机机舱内尾部的信号发射器ANT和第一场效应管Q1，第一场效应管Q1的栅极通过第五电阻R5连接钳位电路的输出端，第一场效应管Q1的漏极连接第二电源接口，第一场效应管Q1的源极连接信号发射器ANT。

声光报警模块包括设置在值班室内的第二场效应管Q2、继电器K1、蜂鸣器LS1和报警灯LED，第二场效应管Q2的栅极通过第六电阻R6连接钳位电路的输出端，第二场效应管Q2的源极接地，第二场效应管Q2的漏极连接继电器K1线圈的一端，继电器K1线圈的另一端通过第七电阻R7连接第二电源接口，第二电源接口通过第八电阻R8连接继电器K1常开触点的一端，继电器K1常开触点的另一端连接第九电阻R9和第十电阻R10的一端，第九电阻R9的另一端连接报警灯LED的正极，报警灯LED的负极接地，第十电阻R10的另一端连接蜂鸣器LS1的正极，蜂鸣器LS1的负极接地。

具体使用时，重力传感器J1选用型号为ADXL335的三轴传感器，设置于风机机舱103顶端尾部可以起到很好的保护作用，同时在发生倾斜时，重力传感器J1会有较大的位移，提高对倾斜度检测的准确度, 其中重力传感器J1的电源端连接第一电源接口，重力传感器J1的接地端接地。由于重力传感器J1在达到危险倾斜度时输出信号过于微弱，且易受外界干扰，影响倾斜监测的可信度，采用信号处理电路对重力传感器J1的输出信号进行处理，信号处理电路包括滤波电路、信号放大电路和钳位电路，滤波电路的输入端连接重力传感器J1的信号输出端，滤波电路的输出端连接信号放大电路的输入端，信号放大电路的输出端连接钳位电路的输入端，钳位电路的输出端通过第五电阻R5连接第一场效应管Q1的控制端，并通过第六电阻R6连接第二场效应管Q2的控制端。

为了减少杂波信号重力传感器J1的输出信号的干扰，滤波电路中第一电阻R1和第一电容C1组成RC滤波器对传感器J1的输出信号进行低通滤波，第一电阻R1的一端连接重力传感器J1的信号输出端，第一电阻R1的另一端连接第一电容C1的一端和信号放大电路的输入端，第一电容C1的另一端接地。

为了提高重力传感器J1的输出信号强度，信号放大电路中第一三极管T1和第二三极管T2组成互补推挽放大电路对滤波电路的输出信号进行放大，有效地提高了信号强度，其中，第一三极管T1和第二三极管T2的基极通过第二电阻R2连接滤波电路的输出端，第一三极管T1的集电极通过第三电阻R3连接第一电源接口，第一三极管T1的发射极和第二三极管T2的发射极连接钳位电路的输入端，第二三极管T2的集电极接地。

在风机遭受强风时，风机叶片102出现的晃动会给重力传感器J1带来尖峰干扰信号，使重力传感器J1会有过高的输出，从而导致第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的控制端会有异常高电压，长期以往会缩短其使用寿命，采用钳位电路对信号放大电路的输出信号进行处理，钳位电路包括第四电阻R4、第一二极管D1和第二二极管D2，第四电阻R4的一端连接信号放大电路的输出端，第四电阻R4的另一端连接第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阴极，第一二极管D1的阴极连接第一电源接口，第二二极管D2的阳极接地，经钳位电路处理后的输出信号幅值范围在0-5V之间，有效地提高了装置的使用寿命。

本实用新型在具体使用时，重力传感器J1的输出信号与风机倾斜角度大小成正比，当重力传感器J1达到危险倾斜度0.29°时，经信号处理电路处理后的重力传感器J1输出信号会使第一场效应管Q1和第二场效应管Q2同时导通，远程报警模块30中信号发射器ANT得电将报警信号发送到值班人员的智能设备上，如智能手机、平板电脑等；声光报警模块中继电器K1线圈得电，常开触点吸合，触发值班室内的蜂鸣器LS1和报警灯LED发出声光报警信号，装置搭建简单易行，预警方式具有人性化设计的特点，预警更加实时有效。

以上所述是结合具体实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施仅局限于此；对于本实用新型所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本实用新型技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本实用新型保护范围之内。