一种风电塔筒沉降与倾斜在线预警装置的制作方法

本发明涉及监控监测设备技术领域，具体涉及一种可对风电塔筒进行沉降和倾斜在线预警的装置。

背景技术：

风电作为新能源在世界范围内正被广泛开发利用，我国在装机规模和台数上已位居世界第一，现有的风电塔筒一般高度都在百米以上，其在运行的过程中，极易发生沉降和倾斜，因此，对其进行观测极其重要。

然而现有技术中，并不存在可对其进行远距离或准确观测其沉降和倾斜角度的装置，这就导致了无法对其沉降和倾斜进行实时监测，从而极易出现因维护不及时导致风电塔筒倾斜倒塌的现象。

虽然现有技术中，存在对倾斜角度的监测设备，但是因风电塔筒均安装在偏远山区等位置，导致无法做到信息的及时传输，从而产生了滞后性，不利于及时维护。

因此，如何避免上述风险，是急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种风电塔筒沉降与倾斜在线预警装置，以解决现有技术中风电塔筒沉降、倾斜数据无法及时有效传输等技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种风电塔筒沉降与倾斜在线预警装置，包括控制器，风电塔筒侧壁上距其底部不小于2m的位置安装有第一水平支杆，第一水平支杆的外端顶部竖直安装有第一GNSS终端，距所述第一水平支杆上方不小于2m的风电塔筒侧壁上安装有第二水平支杆，第二水平支杆的外端顶部竖直安装有第二GNSS终端，所述第一GNSS终端和所述第二GNSS终端均和控制器信号连接；

所述控制器包括用于对第一GNSS终端和第二GNSS终端采集数据进行分析处理的数据处理模块、用于对数据处理模块处理的数据进行存储的存储模块A、用于将数据处理模块处理的数据进行发送及接收外部控制信号的无线信号收发模块、用于对第一GNSS终端和第二GNSS终端采集的数据附时的时钟模块和控制设备运行的核心处理器，数据处理模块、存储模块A、无线信号收发模块分别与核心处理器信号连接，时钟模块与数据处理模块信号连接。

进一步，所述第一GNSS终端和第二GNSS终端同轴分布。

进一步，所述控制器通过无线信号与外部可进行无线信号收发的服务平台连接。

进一步，所述服务平台包括用于对接收的数据进行存储的存储模块B、根据接收数据判断是否需要进行预警的预警模块。

进一步，所述数据处理模块处理第一GNSS终端和第二GNSS终端采集数据的处理方法包括：

GNSS终端获取的信息为GNSS(E、N、U)，其中E为横坐标、N为纵坐标、U为竖坐标；

初始时，第一GNSS终端的坐标信息为GNSS1(E1、N1、U1)、第二GNSS终端的坐标信息为GNSS2(E2、N2、U2)；

时钟模块为两个GNSS终端采集的信息进行附时；

步骤1、读取t1时刻第一GNSS终端获取的其坐标信息GNSS1(E1′、N1′、U1′)和第二GNSS终端获取的其坐标信息GNSS2(E1′、N2′、U2′)；

步骤2、计算t1时刻风电塔筒沉降值ΔH

步骤3、计算t1时刻横坐标倾斜值θE、纵坐标倾斜值θN、竖坐标倾斜值θU

进一步，所述预警模块判断是否需要预警的步骤包括：

设定沉降预警值H警、横坐标倾斜预警值θE警、纵坐标倾斜预警值θN警、竖坐标倾斜预警值θU警；

若同时或分别满足

则进行预警，否则不预警。

进一步，所述第一水平支杆和第二水支杆结构相同，且长度均不小于1m。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明提供了一种风电塔筒沉降与倾斜在线预警装置，其中：

(1)本发明通过设置两个GNSS终端采集定位信息，然后通过数据处理模块对采集数据进行处理后，便可有效地测量出风电塔筒的沉降和倾斜数据，并结合无线信号收发模块将数据发送至外部的服务平台，从而实现了数据的及时和有效传输，避免了传统设备无法有效传输信息的弊端；

(2)本设备整体结构简单，可直接安装在原有的风电塔筒上，降低了设备改造的成本；

(3)通过设置预警模块，可有效地对风电塔筒沉降或倾斜进行监测，实现了及时维护的目的。

附图说明

图1为一种风电塔筒沉降与倾斜在线预警装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种风电塔筒沉降与倾斜在线预警装置，包括控制器1，风电塔筒侧壁上距其底部不小于2m的位置安装有第一水平支杆2，第一水平支杆的外端顶部竖直安装有第一GNSS终端3，距所述第一水平支杆上方不小于2m的风电塔筒侧壁上安装有第二水平支杆4，第二水平支杆4的外端顶部竖直安装有第二GNSS终端5，所述第一GNSS终端3和所述第二GNSS终端5均和控制器1信号连接；

在本实施例中，两个GNSS终端结构和型号相同，内置中海达天线，这是一款达到亚毫米级相位中心精度的，可以支持GPS、GLONASS、北斗二代和GALILEO所有系统的卫星导航信号，接收频段涵盖1160MHz～1300MHz和1541MHz～1621MHz，具有带宽较宽、相位中心稳定、精度较高、抗干扰能力强、抗多路径效果好等突出特点；

其搭载着国产和芯星通UB380高精度主板，采用Linux操作系统，搭载着CotexA8平台，64GB大容量存储，12500mAh大容量电池，可以通过RS232、RS485、3G/GPRS及LAN进行实时数据传输，并其配有web网页全新设计，同时借助高性能的内置处理器，原始数据输出频率可达20Hz，定位数据输出频率可达20Hz；军工级防护设计，IP67防护等级；

主板搭载和芯星通开发的全球最小的高精度定位定向模块UM482，是基于Nebulas-II高精度SoC芯片，可有效跟踪和观测所有可见GPS L1\L2频点信号，北斗B1\B2\B3频点卫星信号。数据更新率最高达10Hz，同时可保持最佳观测质量和观测值的独立性。支持4G通讯模式，网络输出时同时支持IP输出和域名输出。原始数据文件采用ZHD、RINEX等国内外通用格式，可与其他系统无缝兼容；差分电文采用CMR、CMR+、RTCM2.3、RTCM3.0、RTCM3.1等格式；定位数据及状态信息文件采用NMEA-0183V2.3格式。

通过上述设置，可实现准确定位；

在本实施例中，所述控制器1包括用于对第一GNSS终端3和第二GNSS终端5采集数据进行分析处理的数据处理模块6、用于对数据处理模块处理的数据进行存储的存储模块A7、用于将数据处理模块处理的数据进行发送及接收外部控制信号的无线信号收发模块8、用于对第一GNSS终端3和第二GNSS终端5采集的数据附时的时钟模块9(时钟模块9为两个GNSS终端接收的数据附时，进而可有效地区分各个时间点的数据)和控制设备运行的核心处理器10，数据处理模块6、存储模块A7、无线信号收发模块8分别与核心处理器10信号连接，时钟模块9与数据处理模块6信号连接，在本实施例中数据处理模块6、核心处理器10时钟模块9存储模块A7可以为一体结构，具体为英特尔(intel)i3处理器，无线信号收发模块8与其连接，进行无线信号收发，实现远距离数据传输和远距离控制；

在本实施例中，数据处理模块6处理数据的具体方法为：

GNSS终端获取的信息为GNSS(E、N、U)，其中E为横坐标、N为纵坐标、U为竖坐标；

初始时，第一GNSS终端3的坐标信息为GNSS1(E1、N1、U1)、第二GNSS终端5的坐标信息为GNSS2(E2、N2、U2)；

时钟模块9为两个GNSS终端采集的信息进行附时；

步骤1、读取t1时刻第一GNSS终端3获取的其坐标信息GNSS1(E1′、N1′、U1′)和第二GNSS终端5获取的其坐标信息GNSS2(E1′、N2′、U2′)；

步骤2、计算t1时刻风电塔筒沉降值ΔH

步骤3、计算t1时刻横坐标倾斜值θE、纵坐标倾斜值θN、竖坐标倾斜值θU

通过上述设置，可有效地测量风电塔筒的沉降值和各个方向上的倾斜角度，从而实现对其准确监测的目的；

进一步，为了实现远程接收数据，实现实时预警，在本实施例中，所述控制器1通过无线信号与外部可进行无线信号收发的服务平台11连接；

服务平台11，为建立在云服务器上的软件平台，其可接收云服务器接收控制器发送的数据，并处理，实现远程监控的目的；

进一步，在本实施例中，所述服务平台11包括用于对接收的数据进行存储的存储模块B12、根据接收数据判断是否需要进行预警的预警模块13；

从而，可实现对接收数据的有效存储，并且结合预警模块13，可有效地进行预警，其中，所述预警模块13判断是否需要预警的步骤包括：

设定沉降预警值H警、横坐标倾斜预警值θE警、纵坐标倾斜预警值θN警、竖坐标倾斜预警值θU警；

若同时或分别满足

则进行预警，否则不预警。

通过上述判断，可有效地进行预警，避免了人工筛选数据；

进一步，为了提高测试的精度，所述第一GNSS终端3和第二GNSS终端5同轴分布；

通过上述两个GNSS同轴分布，可使二者初始时横纵坐标相同，更易于监测数据变化。

进一步，所述第一水平支杆2和第二水支杆4结构相同，且长度均不小于1m。

实施例2

为了降低设备的安装成本和维护成本，在本实施例中，设备的主体结构与实施例1相同，主要的区别在于将实施例1中的存储模块A7、时钟模块9和核心处理器10均省去，将数据处理模块6替换为数据采集模块，其采集两个GNSS终端获取的信息并通过无线信号收发模块8发送给服务平台11，服务平台11内设置数据处理模块6并对接收的数据进行处理和附时，这样可有效地降低设备的成本；

通过上述设置，安装在风电塔筒上的控制器1的成本可有效降低，且其设备结构也有效简化，降低了其设备能耗和后期维护成本。

实施例3

在本实施例中，设备的结构与实施例1相同，主要的区别在于服务平台11，在本实施例中，服务平台11中内置有数据图表生成的程序，将接收的数据按照横坐标为时间轴、纵坐标为变量值(即沉降值、各个方向的倾斜值)的图表，生成图表后，可直观查看各个时间点时，对应风筒的沉降及倾斜参数，结合预警模块，可有效地进行预警；

同时，服务平台11还搭载地图模组，每个风电风筒的位置均在地图模组中进行标记，地图模组按照一定比例缩放风电塔筒安装区域的地形图，从而可直观的观测各个区域风筒的相应参数，并直观了解发生变化的风筒的位置。