一种适用于风电场远程运维的智能数据采集装置的制作方法

本实用新型涉及测量领域，更涉及风电场远程运维领域，具体涉及一种适用于风电场远程运维的智能数据采集装置。

背景技术：

随着我国风电场装机容量不断扩大，以及适应电网要求的可靠性和运行质量要求越来越高，如何使风电机组达到最佳运行状态，产生更大的经济效益，运用科学方法加强风电场运维管理显得越来越重要。近几年随着我国运行出质保期后的风电机组数量的逐年增多，风电场运行维护已成为行业关注的热点问题。由于中国新能源的发展与发达国家具有较大差别，因此需要在借鉴国外经验的基础上结合我国新能源发展的特殊情况开展自主研发工作，解决当前我国风电场缺乏有效的运维管理技术而带来的相关问题。

中国的风电装备在制造、运行维护研究方面尚有较大差距，国内风电装备制造业排前十名的企业如华锐、金风、东汽等，大都引进国外整机设计技术和关键控制设备，还没有形成完全自主产权的开发和设计制造能力，大部分国内风电厂家在运行维护方面也没有系统积累。在实际运维过程中，各个风电场以及风电机组之间的差异显著，比如运营环境、风电场规模以及机组的可靠性等，加之运维管理方面的经验也不足，运维管理呈现出各种各样的问题。

国内外研究内容、方向以及成果表明：大型风电机组的故障分析、可靠性研究和故障诊断非常必要，具有重大的现实意义。特别是我国风电行业正处于兴起和蓬勃发展阶段，对机组故障分析和故障诊断相对缺乏。在加快我国风电场建设、扩充装机容量的同时，新能源风力发电机组的故障分析、故障诊断和运行维护维修技术必须紧跟上。本实用新型能够弥补风电场运维管理技术方面的空白，并能在具备条件的风电场进行大规模的推广，具有广阔的应用前景。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够采集电气信号和非电气信号，既能将采集数据进行分析和诊断，也能将数据传输到远程运维中心进行专家诊断和维护，效率高的适用于风电场远程运维的智能数据采集装置。

本实用新型提供了一种适用于风电场远程运维的智能数据采集装置，其特征在于，包括：ARM中央处理单元、电源、GPRS模块、以太网接口、光电隔离器、485接口、开关量输入输出模块和模拟量采集模块，其中电源的输出端与ARM中央处理单元相连，GPRS模块、以太网接口、光电隔离器和模拟量采集模块分别与ARM中央处理单元双向连接，485接口、开关量输入输出模块通过光电隔离器与ARM中央处理单元双向连接。

优选地，采集装置与采集信号的无线传感器、互感器双向传输，并且与远程运维中心进行双向通信。

优选地，采集装置与采集信号的无线传感器通过ZigBee或者WiFi双向传输。

优选地，采集装置与远程运维中心通过GPRS进行双向通信。

优选地，无线传感器为振动传感器、风速传感器、温湿度传感器、电流传感器和电压传感器中一种或几种。

优选地，采集信号包括非电气信号和电气信号。

优选地，非电气信号为风电机组振动、风速和/或温湿度。

优选地，电气信号为风电并网点的电流和/或电压。

优选地，数据的传输遵循ZigBee协议、802.11b协议、104规约、TCP/IP协议和/或Modbus协议等通信协议。

本实用新型的一种适用于风电场远程运维的智能数据采集装置，可以实现：

1)通信多样化，既能采用无线通信方式，也能采用有线通信方式，数据传输更灵活方便。

2)既能接收无线传感器或者互感器采集的数据参数，也能向无线传感器发布数据采集命令；既能风电机组运行数据传输到远程运维中心，也能接收远程运维中心的诊断结果对风电机组进行预警和维护。

3)采集数据更广泛，更利于实现风电机组故障的提前预警、故障原因分析、故障趋势分析和滚动的寿命周期预测。

4)优化风电场运维管理，提高风电场经济运行水平，提高风电场发电效率，提高风电场维护与维修效率，减少维护与维修成本，提高风力发电的经济效益。在远程运维中心，可进一步建立清晰的运维标准和完善的运维评价体系，实现风电运维信息化，整合数据资源，有效提高运维效率，创造更佳的盈利能力，全面提高经济运行水平，大幅降低运维成本，获得更好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为适用于风电场远程运维的智能数据采集装置的结构示意图

图2为数据传输结构示意图

具体实施方式

下面详细说明本实用新型的具体实施，有必要在此指出的是，以下实施只是用于本实用新型的进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本实用新型内容对本实用新型做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本实用新型的保护范围。

以下结合附图对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，本实用新型提供了一种适用于风电场远程运维的智能数据采集装置，包括：ARM中央处理单元、电源、GPRS模块、以太网接口、光电隔离器、485接口、开关量输入输出模块和模拟量采集模块。其中，电源模块的输出端与ARM中央处理单元相连，GPRS模块、以太网接口、光电隔离器和模拟量采集模块分别与ARM中央处理单元双向连接；485接口、开关量输入输出模块通过光电隔离模块与ARM中央处理单元双向连接。ARM中央处理单元为本终端的控制单元，用于协调各部分的工作，存储、解析、分析接收到的数据，并向各部分发布工作指令；电源模块用于产生智能数据采集装置所需的各类电源；485接口用于实现与现场485型传感器的通信；开关量输入输出模块通过ZigBee或者WIFI通信方式向现场的无线传感器发送指令并接收无线传感器采集的数据；模拟量采集模块通过光纤和电缆与现场的互感器相连，实现模拟量信号的采集；GPRS模块用于实现与远程运维中心的无线数据传输；以太网接口用于实现与远程运维中心的有线数据传输。

如图2所示，本实用新型提供的一种适用于风电场远程运维的智能数据采集装置，是一个三级的传输结构，既能与采集信号的无线传感器、互感器双向传输，也能与远程运维中心进行双向通信。

本实用新型能够通过ZigBee或者WiFi向无线传感器发送指令并接收无线传感器采集的风电机组振动、风速和温湿度等非电气信号；也能够通过光纤和电缆接收电流互感器、电压互感器采集的风电场并网点的电流、电压信号，并计算有功功率、无功功率、功率因数等。本实用新型通过GPRS模块实现与远程运维中心的无线数据传输；通过以太网接口接入有线网络实现与远程运维中心的有线数据传输。远程运维中心通过网络获取风电机组的现场数据，通过专家系统对数据进行综合处理、统计分析，诊断风机是否运行正常，如有异常，找到原因，指导现场人员维修。

本实用新型提供的一种适用于风电场远程运维的智能数据采集装置，其通信方式既有ZigBee、WIFI、GPRS等无线方式，也有以太网、RS485等有线方式。数据的传输遵循ZigBee协议、802.11b协议、104规约、TCP/IP协议、Modbus协议等通信协议。

本实用新型一种适用于风电场远程运维的智能数据采集装置通过对数据的采集、计算、分析实现监测功能和管理功能。

所述监测功能包括：数据采集、数据接收和解析、数据显示和风机状态监测功能。

所述管理功能包括：历史数据查询、数据分析和远程登录功能。

本实用新型的采集信号包括非电气信号和电气信号。非电气信号包括：风速、环境温度、环境温度、机舱温度、叶片桨距角、塔架位移等。电气信号包括：风电场并网点的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、相位等。

本实用新型能够通过ZigBee或者WiFi向风速传感器、温度传感器、湿度传感器发送指令并接收传感器采集的风电机组振动、风速和温湿度等非电气信号；也能够通过光纤和电缆接收电流互感器、电压互感器采集的风电场并网点的电流、电压信号，并计算有功功率、无功功率、功率因数等。本实用新型通过GPRS模块实现与远程运维中心的无线数据传输。远程运维中心通过网络获取风电机组的现场数据，通过专家系统对数据进行综合处理、统计分析，诊断风机是否运行正常，如有异常，找到原因，指导现场人员维修。

此外，需要说明书的是，本实用新型采集装置的结构由硬件元器件构成，结合了现有技术中的软件程序配合使用，根据实际的需要可以进行相应的变形、替换。

尽管为了说明的目的，已描述了本实用新型的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，不脱离所附权利要求中公开的实用新型的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改、添加和替换等的改变，而所有这些改变都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围，并且本实用新型要求保护的产品各个部门和方法中的各个步骤，可以以任意组合的形式组合在一起。因此，对本实用新型中所公开的实施方式的描述并非为了限制本实用新型的范围，而是用于描述本实用新型。相应地，本实用新型的范围不受以上实施方式的限制，而是由权利要求或其等同物进行限定。