基于多网络融合的垂直轴风力发电智能集成监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风力发电系统集成监测领域，具体涉及一种基于多网路融合的垂直轴风力发电智能集成监测装置。
【背景技术】
[0002]“装备要发展，测试须先行”。中小型风力发电设备从设计、试制直到生产和维护过程中都离不开验证与测试。而由于风能利用的自然特殊性，设备无论是在研发初期的风洞测试，还是样机或产品的现场运行监测，基于人工方式和有线传输方式的数据采集过程都极为不便。
[0003]基于有线传输方式的风力发电系统分布式多传感器连接过程异常繁琐复杂、测试人员的劳动强度大。在风洞狭小的空间内测试，还会因导线走线方式的不同造成局部风场的畸变，影响测试精度，甚至因导线脱落造成旋转轴的缠绕，导致严重事故。在风力发电运行现场，由于机组现场安装的地理和气象条件较恶劣，如郊区或市区中的地势高处、屋顶等，长期大量的人工数据采集极为不便，过长的导线也会造成严重的信号衰减和干扰。
[0004]因此，依据风机发电设备的实际应用需求，应用基于无线通讯分布式传感器网络的运行状态参数的智能测试系统平台，对风力发电产品的整个生命周期具有重要意义，并具有良好的应用、实用前景。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种结构合理，安装方便、测试可靠、易维护的基于多网络融合的垂直轴风力发电智能集成监测装置。
[0006]本实用新型的技术解决方案是:
[0007]—种基于多网络融合的垂直轴风力发电智能集成监测装置，其特征是:包括现场测量与处理设备，现场测量与处理设备与上位机智能显示设备通讯；所述现场测量与处理设备包括空气动力测量模块、发电功率测量模块、垂直轴偏振测量模块、电磁与噪声测量模块，上述各测量模块与数据监测处理模块通讯；所述垂直轴偏振测量模块包括3个双轴磁阻传感器，分别安装于垂直轴风轮机主轴的顶端、底端和风力发电机转子出轴端；所述各测量模块包括微处理器和Zigbee无线通讯接口 ；所述数据监测处理模块包括微处理器、Zigbee无线通讯接口和WiFi无线通讯接口 ；上述各测量模块通过各自Zigbee无线通讯接口与数据监测处理模块的Zigbee无线通讯接口通讯；所述上位机智能显示设备的WiFi无线通讯接口与数据监测处理模块的WiFi无线通讯接口通讯；所述现场测量与处理设备中各测量模块与数据监测处理模块采用Zigbee无线通讯协议双向通讯；所述数据监测处理模块与上位机智能显示设备采用WiFi无线通讯协议双向通讯；所述空气动力测量模块还包括风速传感器、气温传感器、气压传感器和光伏电板组，由光伏电板组为空气动力测量模块供电。
[0008]本实用新型结构合理，安装方便、测试可靠、易维护；其优点还在于:
[0009]( 1)采用分布式多微处理器技术，使得系统各个功能部件物理分散，软硬件的模块化程度和可靠性提高，利于维护升级和检修。
[0010](2)被测信号现场数字化，提高了精度，避免了传统模拟信号长距离传输的衰减和易受干扰等问题。
[0011](3)采用多无线网路通讯技术，避免了有线传输的高造价、高功耗、连线繁琐、安装不便与机械强度可靠性等问题。
【附图说明】
[0012]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0013]图1为本实用新型一个实施例的总体结构图。
[0014]图2为空气动力测量模块组成结构图。
[0015]图3为双轴磁阻传感器的安装位置分布图。
【具体实施方式】
[0016]一种基于多网络融合的垂直轴风力发电智能集成监测装置，包括现场测量与处理设备，现场测量与处理设备与上位机智能显示设备通讯；所述现场测量与处理设备包括空气动力测量模块、发电功率测量模块、垂直轴偏振测量模块、电磁与噪声测量模块，上述各测量模块与数据监测处理模块通讯；所述垂直轴偏振测量模块包括3个双轴磁阻传感器，分别安装于垂直轴风轮机主轴的顶端、底端和风力发电机转子出轴端；所述各测量模块包括微处理器和Zigbee无线通讯接口 ；所述数据监测处理模块包括微处理器、Zigbee无线通讯接口和WiFi无线通讯接口 ；上述各测量模块通过各自Zigbee无线通讯接口与数据监测处理模块的Zigbee无线通讯接口通讯；所述上位机智能显示设备的WiFi无线通讯接口与数据监测处理模块的WiFi无线通讯接口通讯；所述现场测量与处理设备中各测量模块与数据监测处理模块采用Zigbee无线通讯协议双向通讯；所述数据监测处理模块与上位机智能显示设备采用WiFi无线通讯协议双向通讯；所述空气动力测量模块还包括风速传感器、气温传感器、气压传感器和光伏电板组，由光伏电板组为空气动力测量模块供电。
[0017]现场测量与处理设备采用风光储方式供电。以一方面减少垂直轴风力发电系统现场测量与处理设备的外部供电线路的长距离传输，另一方面可以增加现场测量与处理设备供电的可靠性。
[0018]进一步地，参见图2，空气动力测量模块还包括风速传感器、气温传感器、气压传感器和光伏电板组，其微处理器将上述传感器变送来的风速&、气温T和气压P信号转换成数字信息，然后通过其Zigbee无线通讯接口传递给数据监测处理模块。光伏电板组为空气动力测量模块供电，以减少外部供电线路的长距离传输。
[0019]发电功率测量模块还包括电压传感器、电流传感器和电压频率监测电路，其微处理器将上述传感器及监测电路变送来的电压K电流席卩电压频率4言号转换成数字信息，然后通过其Zigbee无线通讯接口传递给数据监测处理模块。
[0020]垂直轴偏振测量模块还包括3个双轴磁阻传感器，其微处理器将每个传感器检测到的垂直轴水平方向双轴的偏角信号转换成数字信息，然后通过Zigbee无线通讯接口传递给数据监测处理模块。参见图3，为3个双轴磁阻传感器的安装位置分布图。图3中，101为垂直轴风轮机，102为垂直轴风轮机的垂直轴主轴，在其下部同轴安装风力发电机103，104、105和106为3个双轴磁阻传感器，他们分别安装于垂直轴风轮机的顶端、底端和风力发电机转子出轴端。
[0021]电磁与噪声测量模块还包括电磁强度传感器和噪声传感器，其微处理器将上述传感器变送来的电磁强度和噪声信号转换成数字信息，然后通过其Zigbee无线通讯接口传递给数据监测处理模块。
[0022]现场测量与处理设备中各测量模块与数据监测处理模块采用Zigbee无线通讯协议双向通讯，其中，各测量模块的Zigbee无线通讯接口配置为从设备模式，数据监测处理模块的Zigbee无线通讯接口配置为主协调器模式。
[0023]数据监测处理模块(可以采用常规市售产品)与上位机智能显示设备采用WiFi无线通讯协议双向通讯，其中，数据监测处理模块的WiFi无线通讯接口配置为纯接入点模式(AP)。上位机智能显示设备可以为PC机、平板电脑或是手机等智能可便携设备，他们作为WiFi无线通讯的站点(STA)，可以接入数据监测处理模块，进行数据交换和访问，以更大地增加本监测装置的智能化、便携化和友好化。
【主权项】
1.一种基于多网络融合的垂直轴风力发电智能集成监测装置，其特征是:包括现场测量与处理设备，现场测量与处理设备与上位机智能显示设备通讯；所述现场测量与处理设备包括空气动力测量模块、发电功率测量模块、垂直轴偏振测量模块、电磁与噪声测量模块，上述各测量模块与数据监测处理模块通讯；所述垂直轴偏振测量模块包括3个双轴磁阻传感器，分别安装于垂直轴风轮机主轴的顶端、底端和风力发电机转子出轴端；所述各测量模块包括微处理器和Zigbee无线通讯接口 ；所述数据监测处理模块包括微处理器、Zigbee无线通讯接口和WiFi无线通讯接口 ；上述各测量模块通过各自Zigbee无线通讯接口与数据监测处理模块的Zigbee无线通讯接口通讯；所述上位机智能显示设备的WiFi无线通讯接口与数据监测处理模块的WiFi无线通讯接口通讯；所述现场测量与处理设备中各测量模块与数据监测处理模块采用Zigbee无线通讯协议双向通讯；所述数据监测处理模块与上位机智能显示设备采用WiFi无线通讯协议双向通讯；所述空气动力测量模块还包括风速传感器、气温传感器、气压传感器和光伏电板组，由光伏电板组为空气动力测量模块供电。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于多网络融合的垂直轴风力发电智能集成监测装置，主要由现场测量与处理设备和上位机智能显示设备组成。现场测量与处理设备包括空气动力测量模块、发电功率测量模块、垂直轴偏振测量模块、电磁与噪声测量模块、数据监测处理模块。现场测量与处理设备内部采用Zigbee无线通讯，并采用风光储方式供电。现场测量与处理设备与上位机智能显示设备采用WiFi无线通讯。本实用新型通过多传感器检测、无线网路通讯、多微处理器运算等技术，使之具有安装方便、测试可靠、功能模块化、组网灵活、界面友好、易维护等特点。
【IPC分类】G01D21/02, H04L29/06, G05B19/418
【公开号】CN205080427
【申请号】CN201520837309
【发明人】茅靖峰, 吴爱华, 吴国庆, 张旭东, 吴树谦, 杨蛟, 李学祥, 任丹妮, 郑晶, 干珊珊
【申请人】南通大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年10月27日