基于空间轨迹定位的风力发电机组桨叶保护系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型一种基于空间轨迹定位的风力发电机组桨叶保护系统，涉及风力发电领域。
【背景技术】
[0002]随着科学技术发展，空间定位的应用范围逐渐的从高精尖的国防工程中转移到一般的日常生活里。之前单一的依靠液浮陀螺或者加速度感应的空间定位系统，也慢慢的被MEMS设备所代替。现有技术中，风力发电中桨叶保护已有一些设备，但都是存在误差大、漂移多、价格昂贵等特点。
【发明内容】
[0003]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于空间轨迹定位的风力发电机组桨叶保护系统，能够根据当前的桨叶实时运动情况，预警桨叶是否正常、是否损坏、是否被空中异物击中等情况，确保风电场的正常运行。
[0004]本实用新型采取的技术方案为:
[0005]基于空间轨迹定位的风力发电机组桨叶保护系统，包括三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、三轴磁场计，三轴加速度传感器与三轴陀螺仪连接组成感应芯片，所述感应芯片、三轴磁场计分别连接到处理器模块，处理器模块连接无线发射模块，无线接收模块连接计算机。
[0006]所述处理器模块用于将所述感应芯片、三轴磁场计传过来的数据进行数字滤波，然后将数据进行封包、加纠正码；然后发送至无线发射模块。接收模块用于接收和解码数据，将其转换成计算机所能识别的信号。计算机用于将接收到的数据，进行处理和建模。
[0007]所述感应芯片、三轴磁场计分别通过I2C总线，将感应测试到的桨轴角速度、加速度、磁场强度发送至处理器模块。
[0008]所述三轴磁场计、所述感应芯片、处理器模块、无线发射模块、无线接收模块分别连接电源模块。
[0009]所述感应芯片为MPU6050。
[0010]所述三轴磁场计为三轴磁场加速度传感器RM G144。
[0011]本实用新型基于空间轨迹定位的风力发电机组桨叶保护系统，将MEMS化的磁场传感器加入到联合定位中来，能够实时准确的描绘风力发电机机组的桨叶在空中运动的过程，又有效的控制了成本。能够根据当前的桨叶实时运动情况，预警桨叶是否正常、是否损坏、是否被空中异物击中等情况，确保风电场的正常运行。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]如图1所示，基于空间轨迹定位的风力发电机组桨叶保护系统，包括三轴加速度传感器1、三轴陀螺仪2、三轴磁场计3，三轴加速度传感器1与三轴陀螺仪2连接组成感应芯片，所述感应芯片、三轴磁场计3分别连接到处理器模块4，处理器模块4连接无线发射模块6，无线接收模块7连接计算机8。
[0014]所述处理器模块4用于将所述感应芯片、三轴磁场计3传过来的数据进行数字滤波，然后将数据进行封包、加纠正码；然后发送至无线发射模块6。接收模块7用于接收和解码数据，将其转换成计算机8所能识别的信号。计算机8用于将接收到的数据，进行处理和建模。
[0015]所述感应芯片、三轴磁场计3分别通过I2C总线，将感应测试到的桨轴角速度、加速度、磁场强度发送至处理器模块4。
[0016]所述三轴磁场计3、所述感应芯片、处理器模块4、无线发射模块6、无线接收模块7分别连接电源模块5，电源模块5为这些模块供电。
[0017]所述感应芯片为MPU6050。
[0018]所述三轴磁场计3为三轴磁场加速度传感器RM G144。
[0019]所述处理器模块4采用AVR单片机。
[0020]无线发射模块6、无线接收模块7均采用nRF401型的无线收发模块。
[0021]实施步骤:
[0022]步骤一:确定绝对的空间坐标系。首先开机后，计算机8确定初始状态下角速度为0的时候，各个浆轴的加速度值，确定这三个轴的加速度合力值及其方向。确定此时的三个轴的磁场强度值，解算出他们的合磁场大小方向。
[0023]步骤二:以重力方向为Z轴的负方向，以磁力方向为Y轴正方向，取正交与这两个方向的唯一方向为X轴，并且以右手定理确定X轴的正方向。此时便可以摆脱芯片所处的位置，实时的确定空间所处的位置，描绘出在绝对空间中，感应芯片所移动过的位置。
[0024]步骤三:完成初始化之后，处理器模块4将传感器传过来的数据进行数字滤波，使信号能够有效的抗干扰。
[0025]步骤四:处理器模块4将数据进行封包、加纠正码等操作，以便让传输过程的误码错误降到最低。
[0026]步骤五:处理器模块4将数据发送到无线发射模块6。整套系统安放在风力发电机机组的桨叶中。
[0027]步骤六:无线接收模块7负责接收和解码，它与无线发射模块6采用蓝牙或者专用的2.4G无线通信。
[0028]步骤七:计算机8根据实时的获取三轴加速度传感器1和三轴陀螺仪2的各轴的加速度信息及加速度信息。利用如上述所描述建立的绝对坐标系，根据每个浆轴的加速度积分算出当前速度值，再积分算出每个轴的位移值。根据角速度值，积分算出当前的角度，然后将这些数据记录到计算机8之中。
[0029]步骤八:计算机8获得当前的各个轴加速度后，根据角度的变化量，实时的计算出当前的重力所应该处于的角度，再由上述初始化过程中重力的大小，分别计算重力在三个绝对坐标系上的分量，并剔除掉。
[0030]步骤九:计算机8根据三轴磁场计3实时的数据，与获得的角度、速度信息比对，做两个数据的加权纠正。以确保加速度值的非线性变化及陀螺仪的零漂等误差不会再最终的数据中产生累积的误差，保证系统运行的稳定性。
[0031]步骤十:完成以上的计算后，就可以实时的在空间坐标系中，标定当前空间轨迹定位系统所处的三轴坐标点，也可以实时的获取它的当前速度、角度、加速度。将这些数据全部记录到计算机8缓存中的数据库中，使其能够实时准确的描绘风力发电机机组的桨叶在空中运动的过程。
[0032]步骤十一:根据当前的桨叶实时运动情况，预警桨叶是否正常、是否损坏、是否被空中异物击中等情况，确保风电场的正常运行。
【主权项】
1.基于空间轨迹定位的风力发电机组桨叶保护系统，包括三轴加速度传感器(I)、三轴陀螺仪(2 )、三轴磁场计(3 )，三轴加速度传感器(I)与三轴陀螺仪(2 )连接组成感应芯片，其特征在于，所述感应芯片、三轴磁场计(3)分别连接到处理器模块(4)，处理器模块(4)连接无线发射模块(6)，无线接收模块(7)连接计算机(8)。2.根据权利要求1所述基于空间轨迹定位的风力发电机组桨叶保护系统，其特征在于， 所述处理器模块(4)用于将所述感应芯片、三轴磁场计(3)传过来的数据进行数字滤波，然后将数据进行封包、加纠正码；然后发送至无线发射模块(6); 接收模块(7)用于接收和解码数据，将其转换成计算机(8)所能识别的信号； 计算机(8 )用于将接收到的数据，进行处理和建模。3.根据权利要求1所述基于空间轨迹定位的风力发电机组桨叶保护系统，其特征在于，所述感应芯片、三轴磁场计(3)分别通过I2C总线，将感应测试到的桨轴角速度、加速度、磁场强度发送至处理器模块(4 )。4.根据权利要求1所述基于空间轨迹定位的风力发电机组桨叶保护系统，其特征在于，所述三轴磁场计(3)、所述感应芯片、处理器模块(4)、无线发射模块(6)、无线接收模块(7 )分别连接电源模块(5 )。5.根据权利要求1或2或3或4所述基于空间轨迹定位的风力发电机组桨叶保护系统，其特征在于，所述感应芯片为MPU6050。6.根据权利要求1或2或3或4所述基于空间轨迹定位的风力发电机组桨叶保护系统，其特征在于，所述三轴磁场计(3)为三轴磁场加速度传感器RM G144。
【专利摘要】基于空间轨迹定位的风力发电机组桨叶保护系统，包括三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、三轴磁场计，三轴加速度传感器与三轴陀螺仪连接组成感应芯片，所述感应芯片、三轴磁场计分别连接到处理器模块，处理器模块连接无线发射模块，无线接收模块连接计算机。本实用新型基于空间轨迹定位的风力发电机组桨叶保护系统，将MEMS化的磁场传感器加入到联合定位中来，能够实时准确的描绘风力发电机机组的桨叶在空中运动的过程，又有效的控制了成本。能够根据当前的桨叶实时运动情况，预警桨叶是否正常、是否损坏、是否被空中异物击中等情况，确保风电场的正常运行。
【IPC分类】F03D7/00
【公开号】CN204984720
【申请号】CN201520382639
【发明人】陈华
【申请人】中国长江三峡集团公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年6月5日