一种基于物联网的风机状态监测系统的制作方法

本实用新型涉及一种监测系统，尤其涉及对风机进行监测的监测系统

背景技术：

风力发电机是一种将风能转换为电能的旋转机械，一般工作在偏远地区和近海海域，容易受气候和地理环境的影响，运行条件恶劣，一旦发生故障容易造成严重的经济损失，甚至导致人员伤亡事故，这使得风电设备制造商和风场管理经营者越来越关注风力发电机的运行安全，从而对风力发电机的状态监测与故障诊断提出了严格要求。

而风力发电机的传动系统是较容易发生故障从而造成停机时间最长的子系统，因而，若能对其进行状态监测，则可以有效进行故障诊断，从而减少故障率和维修费用、时间，具有重要的工程应用化价值。

基于此，期望获得一种风机状态监测系统，通过该监测系统能够有效对风力发电机的状态进行监测，方便工作人员随时了解风力发电机的状态，以便于对风力发电机进行运行安全维护，一旦发生故障，能有效进行故障诊断。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于物联网的风机状态监测系统，通过无线传感器采集风机的状态数据，将所采集到的状态数据通过协调器构建成的ZigBee无线网络将状态数据进一步由监测系统网关进行存储、处理、分析、显示和传输。

基于上述目的，本实用新型提出了一种基于物联网的风机状态监测系统，其包括：

若干个无线传感器，其采集风机的状态数据；

若干个协调器，其与所述无线传感器无线连接，所述若干个协调器构建成ZigBee无线网络；

监测系统网关，其与若干个协调器有线连接，所述监测系统网关接入互联网，所述监测系统网关接收各协调器传输的数据，并对其进行存储、处理、分析、显示和传输。

在本实用新型所述的技术方案中，无线传感器采集风机的状态数据，例如在一些实施方式中，可以为风力发电机各个位置上的振动数据或是风力发电机各处的温度数据，将所采集到的状态数据通过协调器ZigBee无线网络顺利及时地传递到协调器节点，再由协调器通过有线连接将数据通信转发到监测系统网关，监测系统网关对接收到的数据进行存储、处理、分析、显示和传输，例如在一些实施方式中，监测系统网关通过有线方式接入以太网与互联网(Internet)对接，将风力发电机的状态数据发布到互联网上，从而实现风力发电机状态数据的查看与共享，以便于工作人员随时查询风力发电机各个状态数据的信息。

进一步地，在本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统中，还包括客户端，其与所述监测系统网关通过互联网连接，所述客户端访问监测系统网关存储的数据。

更进一步地，在本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统中，所述客户端包括WEB客户端和移动客户端。

在上述方案中，所述的移动客户端可以为智能移动设备例如智能手机或笔记本电脑，WEB客户端可以采用台式电脑。

进一步地，在本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统中，所述传感器包括振动传感器、转速传感器和温度传感器，以分别检测风机的振动数据、转速数据和温度数据。

更进一步地，在本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统中，所述振动传感器设置于下述位置的至少其中之一：风机后轴承处、风机前轴承处、风机主轴承处、齿轮箱中间轴处、齿轮箱输出轴处、齿轮箱输入轴处和齿轮箱箱体处。

更进一步地，在本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统中，所述转速传感器设于风机的高速轴处和/或低速轴处。

更进一步地，在本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统中，所述温度传感器设于齿轮箱处。

进一步地，在本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统中，所述监测系统网关是基于Android系统的监测系统网关。

更进一步地，在本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统中，所述移动客户端是基于Android系统的移动客户端。

更进一步地，在本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统中，所述监测系统网关具有SQLite数据库。

本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统具有如下的有益效果：

在本实用新型所述的技术方案中，所述的基于物联网的风机状态监测系统通过无线传感器采集风机的状态数据，随后将所采集到的状态数据通过协调器ZigBee无线网络顺利及时地传递到协调器节点，再由协调器通过有线连接将数据通信转发到监测系统网关，监测系统网关对接收到的数据进行存储、处理、分析、显示和传输，以便于工作人员随时查询风机各个状态数据的信息。

附图说明

图1为本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统在一种实施方式下的结构示意图。

图2示意了本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统在一种实施方式下的整体结构。

图3示意了本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统在一种实施方式下的无线传感器监测点。

图4显示了本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统在一种实施方式下的框架图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施例对本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本实用新型的技术方案构成不当限定。

图1为本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统在一种实施方式下的结构示意图。

如图1所示，本实施方式中，基于物联网的风机状态监测系统包括无线传感器、协调器、监测系统网关，其中，若干个无线传感器对风机的状态数据进行采集，图中示意性标示了三个无线传感器，但可以理解的是，无线传感器的数量根据实施方式的具体情况本领域内的技术人员可以进行调整；而若干个协调器与无线传感器无线连接，该若干个协调器构建成ZigBee无线网络S1，需要指出的是，图中虽然示意性标示了三个，但可以理解的是，协调器的数量根据实施方式的具体情况可以自行选择。此外，监测系统网关与若干个协调器有线连接，监测系统网关接入互联网，并接受各协调器传输的数据，并对其进行存储处理、分析、显示和传输。

为了便于工作人员了解风力发电机的状态，风机状态监测系统还包括客户端，该客户端与监测系统网关通过互联网连接，客户端访问监测系统网关存储的数据。

图2示意了本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统在一种实施方式下的整体结构。

由图2可以看出，本风机状态监测系统通过温度传感器112以及振动传感器111采集风机的振动数据以及温度数据，将采集到的上述数据通过协调器组件的Zigbee无线网络将数据顺利及时地传递到协调器节点12，再由协调器通过有线方式例如串口通信转发到监测系统网关13，监测系统网关13具有SQLite数据库，从而负责对接收到的数据进行存储、转换、显示与分析，并且负责数据信息的发布。监测系统网关通过有线经以太网交换机14接入以太网，并与互联网16对接，将风机的状态数据例如振动数据以及温度数据发布到互联网上，从而实现风机的状态数据的查看与共享，方便工作人员随时查询风机的状态数据。

由图2还可以看出，在以太网与互联网16间还设有防火墙15，以保护数据输送的安全性。

此外，本实施方式中，通过有线网络22将监测系统网关13与各个客户端连接，其中包括固定客户端17、21以及移动客户端18、20，并且移动客户端20为基于Android系统的移动客户端，相应地，监测系统网关是是基于Android系统的监测系统网关，监测系统与移动客户端20通过wifi无线网络19实现网络连接，而有线网络22则可以采用屏蔽的的五类或六类双绞线，几乎不受外界的电磁干扰，比WIFI网络更为可靠。

通过上述设置，使得本案的风机状态监测系统通过监测系统网关既可以把当前风机的状态数据显示出来，又可以对风机振动数据进行监测，尤其是该风机状态监测系统采用了开放的Android系统，工作人员可以使用移动客户端20安装对应的APP，通过网络对存储在监测系统网关上的数据进行查看，了解风机当前的状态。此外，监测系统网关的数据与外接网络连接，一方面可以方便用户使用客户端(例如17、18、20以及21)访问风机状态数据，另一方面可以增强本案风机状态监测系统的可扩展性，使得其既可以采用包括基于WIFI的无线网络，又可以采用基于有线的以太网进行网络连接。

图3示意了本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统在一种实施方式下的无线传感器监测点。

如图3所示，风机包括主轴承1、齿轮箱2以及发电机3，由于数据采集监测点的选择会影响到监测到的信号能否很好地反映风机设备的运行状态，同时监测点的数量选择应当考虑是否能够反映出风机设备的整体运行状态。本案发明人除了考虑到监测风力发电机的振动监测点外，还考虑了封闭的齿轮箱内的工作温度进行监测，因而，各个监测点的数量及位置关系如下所述：

振动监测点共八个，其分别设于：振动监测点T1设置于发电机后轴承处，振动监测点T2、3均设置于发电机前轴承处，振动监测点T8设于主轴承处，振动监测点T4设于齿轮箱中间轴处、振动监测点T5设于齿轮箱输出轴处，振动监测点T7设于齿轮箱输入轴处以及振动监测点T6设于齿轮箱体处。

此外，本案还设置了两个转速监测点以及一个温度监测点，具体为：在发电机3与齿轮箱2之间设置了高速轴监测点T10，以及在主承轴前端(接近风机叶片的一端)设置低速轴监测点T11，并且在齿轮箱处设置温度监测点T9。

需要说明的是，在各个振动监测点设置了振动传感器以监测风机的振动数据，在各个转速监测点处设置了转速传感器以监测风机的转速数据，而在温度监测点出则设置了温度传感器以监测风机的温度数据。

图4显示了本实用新型所述的基于物联网的风机状态监测系统在一种实施方式下的框架图。

如图4所示，通过上述监测点设置振动传感器、转速传感器和温度传感器，从而监测风机的振动数据、转速数据和温度数据，将采集到的传感器数据转换为电信号，电信号以模拟量的形式输出模拟信号，随后将模拟信号转换为数字信号传送到监测系统网关处，为了将无线传感器网络与监测系统网关进行有线通信，在本案中，监测系统网关与基于内嵌ZigBee协议栈、自带射频收发器的CC2530F256为核心的ZigBee无线网络的协调器连接。该协调器可以使监测系统网关及时接收到风机的各个状态数据。

数据库采用SQLite，以实现风机状态数据的存储，此外，本案中，APP采用了Socket模式与监测系统网关进行通信，协调器与嵌入式平台之间采用了串口通信。通过设置物联网服务转换程序，它负责将串口的数据与Socket数据之间进行转换，还负责监听IP地址的2012端口为APP提供服务。

需要说明的是，本实用新型的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例，所有不与本实用新型的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本实用新型的保护范围。

此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。

还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本实用新型的具体实施例。显然本实用新型不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本实用新型公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本实用新型的保护范围。