一种风力发电的远程监控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种监控方法，尤其是涉及一种风力发电的远程监控方法。
【背景技术】
[0002]风能作为一种可再生的清洁能源，越来越受到世界各国的重视。截止2008年底，中国累计安装风电机组11600多台，装机规模约12.15GW。众所周知，风电场通常地处边远地区，运行环境差，维护难度大，为保证风电场稳定运行，就需要有性能完善的监控系统。目前各大风场监控系统还采用传统的有线采集和传输。由于风机的监控需要双向通讯，采用有线就意味着风机传感器到采集中心、采集中心到中央控制室之间总共需要四条线。这对于风机较多的风场来说不仅接线工作量增大，更重要的是受环境影响，电缆容易出故障，人工排查和修复是一大问题，这也直接导致投入成本和运营成本的提高，其中通信的安全与稳定都是各大风场所面临的直接挑战。
[0003]随着物联网技术的发展，其在工业化、信息化和自动化方面取得了实质性的应用。因此，发明一种基于物联网技术且能就地进行实时处理的监测方法具有重要的研究意义和实用价值。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种风力发电的远程监控方法，能够利用微处理器对现场信号进行就地处理，然后通过无线网络将处理结果传送至远程监控中心，有效解决了现有监控系统接线不便、远程通信能力弱、运营成本闻等问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种风力发电的远程监控方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0006]步骤一，建立通信连接:感知层子系统和传输层子系统之间以及传输层子系统和管理层子系统之间均通过GPRS网络进行无线通信，所述感知层子系统、传输层子系统和管理层子系统均设置有GPRS通信模块；所述感知层子系统包括传感器单元、模拟开关电路、信号隔离电路、信号调理电路、增益控制电路、A/D转换电路和3G摄像机，所述模拟开关电路、信号隔离电路、信号调理电路、增益控制电路和A/D转换电路依次相接，所述传感器单元包括速度传感器、振动传感器、声音传感器、温度传感器、风力传感器、变频功率传感器以及分别与变频功率传感器和模拟开关电路相接的二次仪表，上述传感器均与模拟开关电路相接；所述传输层子系统包括处理器、视频压缩模块和报警模块，所述视频压缩模块和报警模块均与处理器相接；所述管理层子系统包括通信服务器、数据服务器和监控主机，所述通信服务器和数据服务器均与监控主机相接；
[0007]步骤二，感知层子系统对风电机组参数与风电场环境参数进行感知和采集，包括以下方式:
[0008]速度传感器对风机转速进行实时检测；
[0009]变频功率传感器对风机的电压和电流进行采样，二次仪表对所述电压和电流的采样值进行计算，以获得电压有效值、电流有效值、有功功率等参数；
[0010]振动传感器对风机工作时的振动情况进行实时检测；
[0011]声音传感器对风机工作时发出的噪声情况进行实时检测；
[0012]风力传感器对风电场的风力进行实时检测；
[0013]温度传感器对风电场的环境温度进行实时检测；
[0014]3G摄像机对风电机组运行情况进行视频拍摄，并通过3G网络将拍摄到的视频信息无线传输给视频压缩模块；
[0015]模拟开关电路按一定开关频率将速度传感器、变频功率传感器、振动传感器、声音传感器、风力传感器和温度传感器检测的信号经信号隔离电路传输给信号调理电路；
[0016]信号调理电路将接收到的信号进行一次放大、线性化和滤波处理后传输给增益控制电路；
[0017]增益控制电路将接收到的信号进行二次放大后传输给A/D转换电路；
[0018]A/D转换电路将接收到的模拟信号转换成数字信号后经GPRS通信模块和GPRS网络无线传输给所述处理器；
[0019]所述速度传感器、变频功率传感器、振动传感器、声音传感器、风力传感器和温度传感器均与模拟开关电路相接；
[0020]步骤三，传输层子系统对现场感知和采集到的信号进行无线远程传输，具体包括:视频压缩模块将接收到的视频信息经压缩后传输给所述处理器；处理器将A/D转换电路传输过来的信号和所述视频压缩信号经编码、调制、扩频处理后经GPRS网络远程传输给所述通信服务器；
[0021]步骤四，管理层子系统对感知层子系统获取的信号进行综合管理和发布，具体包括:通信服务器具有路由、网关和调制解调功能，负责所述处理器和监控主机的信息交互；监控主机对接收到的信息进行存取和显示，并根据实时感知的数据和数据服务器中的历史数据对感知层子系统发出相应控制命令；
[0022]步骤五，故障诊断与报警:所述处理器对接收到的信号与相应信号阈值进行比较，若任一信号超出阈值范围，则驱动所述报警模块发出报警信号。
[0023]上述一种风力发电的远程监控方法，其特征是:所述处理器为ARM微处理器。
[0024]上述一种风力发电的远程监控方法，其特征是:所述视频压缩模块内置有3G通信模块。
[0025]上述一种风力发电的远程监控方法，其特征是:所述模拟开关电路的开关频率为10HZ0
[0026]上述一种风力发电的远程监控方法，其特征是:所述GPRS通信模块为DATA-6121低功耗无线模块。
[0027]本发明与现有技术相比具有以下优点:简单方便、投入成本低；利用物联网技术实现了对风力发电机组和风电场环境的多个参数进行了实时采集和远程监控，具有数据传输速率快、功能易扩展、网络自组织、自愈能力强等特点，有效解决了现有监控系统接线不便、远程通信能力弱、运营成本高等问题。
[0028]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0029]图1为本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0030]如图1所示，本发明包括以下步骤:
[0031]步骤一，建立通信连接:感知层子系统和传输层子系统之间以及传输层子系统和管理层子系统之间均通过GPRS网络进行无线通信，所述感知层子系统、传输层子系统和管理层子系统均设置有GPRS通信模块；所述感知层子系统包括传感器单元、模拟开关电路、信号隔离电路、信号调理电路、增益控制电路、A/D转换电路和3G摄像机，所述模拟开关电路、信号隔离电路、信号调理电路、增益控制电路和A/D转换电路依次相接，所述传感器单元包括速度传感器、振动传感器、声音传感器、温度传感器、风力传感器、变频功率传感器以及分别与变频功率传感器和模拟开关电路相接的二次仪表，上述传感器均与模拟开关电路相接；所述传输层子系统包括处理器、视频压缩模块和报警模块，所述视频压缩模块和报警模块均与处理器相接；所述管理层子系统包括通信服务器、数据服务器和监控主机，所述通信服务器和数据服务器均与监控主机相接；
[0032]步骤二，感知层子系统对风电机组参数与风电场环境参数进行感知和采集，包括以下方式:
[0033]速度传感器对风机转速进行实时检测；
[0034]变频功率传感器对风机的电压和电流进行采样，二次仪表对所述电压和电流的采样值进行计