专利名称：用于向风电场提供无线通信的系统和方法
用于向风电场提供无线通信的系统和方法
背景技术：
本发明的领域大体上涉及在涡轮机内向风电场提供无线通信，并且更具体地涉及向风力涡轮机周围的服务区提供无线通信。风电场包括一个或多个风力涡轮机，其利用风能来发电或产生电力。在风电场内的风力涡轮机的维护和/或修理期间，由于缺乏蜂窝或无线互联网覆盖，服务技术员通常难以本地通信或与远程地点通信。
发明内容
提供一种方法，其向风力涡轮机处的用户计算装置提供无线通信，该风力涡轮机包括塔架、机舱和限定扫动区域的多个转子叶片。该方法包括使无线网桥耦合于该风力涡 轮机的外部，该无线网桥配置成接收无线通信信号，以及使无线接入点(wireless accesspoint)在该风力涡轮机的顶部附近耦合于该风力涡轮机，其中该无线接入点配置成与该风力涡轮机的接入区域(access area)内的至少一个用户计算装置通信，该接入区域包括塔架和机舱的内部和以及扫动区域。该方法还包括使该无线网桥通信地耦合于该无线接入点，以及使该无线网桥配置成将来自用户计算装置的数据请求转发到远程装置，该数据请求从该无线接入点接收。提供一种方法，其向风力涡轮机处的用户计算装置提供无线通信，该风力涡轮机包括塔架、机舱和限定扫动区域的多个转子叶片。该方法包括传送来自通信网络源的无线信号、通过耦合于风力涡轮机外部的无线网桥接收该无线信号，以及通过该无线网桥传送该无线信号。该方法还包括通过在风力涡轮机的顶部附近耦合于风力涡轮机的无线接入点接收无线信号，以及通过该无线接入点传送无线信号到风力涡轮机的接入区域内的至少一个用户计算装置，该接入区域包括塔架和机舱的内部以及扫动区域。提供一种系统，其用于向风力涡轮机处的用户计算装置提供无线通信，该风力涡轮机包括塔架、机舱和限定扫动区域的多个转子叶片。该系统包括通信网络源，用于提供来自通信网络的无线信号；无线网桥，其耦合于母风力涡轮机的外部，该无线网桥配置成接收无线通信信号；以及无线接入点，其在风力涡轮机的位置附近耦合于风力涡轮机，该位置包括顶部、底座处以及塔架中的至少一个，该无线接入点通信地耦合于无线网桥并且配置成传送无线信号到风力涡轮机的接入区域内的至少一个用户计算装置，该接入区域包括塔架和机舱的内部以及扫动区域。
图I是示范性风力涡轮机的示意图。图2是图示用于向风电场提供无线通信的示范性系统的框图。图3是用于将系统配置成向风电场提供无线通信的示范性方法的流程图。
具体实施例
图I是示范性风力润轮机100的示意图。风力润轮机100包括具有容置发电机(未在图I中示出)的顶部104的机舱102。机舱102安装在塔架106上，该塔架106延伸到衬垫(塔架106的一部分在图I中示出)。塔架106可以具有便于如本文描述的那样操作风力涡轮机100的任何高度。风力涡轮机100还包括转子108，其包括附连到旋转毂112的转子叶片110。转子叶片110在由转子叶片110绕着毂112旋转的区域限定的大致上弓形的路径或扫动区域114中旋转。风力涡轮机100可包括任何数量的转子叶片110，其便于如本文描述的那样操作风力涡轮机100。在示范性实施例中，风力涡轮机100包括旋转耦合于转子108和发电机的变速箱(未在图I中不出)。图2是图示用于向风电场内的风力涡轮机100提供无线通信的示范性系统200的框图。在示范性实施例中，系统200设计成当用户202处于风电场时提供用于用户计算装置204的无线通信给用户202。用户计算装置204是能够双边数据传输并且能够与用户202交互的任何装置。在一些实施例中，用户计算装置204包括能够输送信息给用户202的至少一个演示装置。该演示装置可无限制地包括显示装置(例如，液晶显示器(LCD)、有机发 光二极管(OLED)显示器或“电子墨水”显示器)和/或音频输出装置(例如，扬声器或耳机)。在一些实施例中，该演示装置包括输出适配器，例如视频适配器和/或音频适配器。输出适配器操作地耦合于处理器并且配置成操作地耦合于输出装置，例如显示装置或音频输出装置。在一些实施例中，计算装置204包括用于从用户202接收输入的输入装置。该输入装置可包括例如键盘、指点装置、鼠标、触笔，触敏面板(如，触摸板或触摸屏)、陀螺仪、加速计、方位探测器和/或音频输入装置。例如触摸屏等单个部件可起到演示装置的输出装置和输入装置两种的作用。在示范性实施例中，基站206通过基站天线210传送通信信号208到第一母风力涡轮机214处的无线网桥212。在一个实施例中，基站206和天线210通信地耦合于计算装置205和提供信号208的网络通信链路207。通信信号208可以是能够双边数据传送的任何通信信号，其包括但不限于，蜂窝电话技术(例如，移动通信全球标准(GSM))、射频(RF)、蓝牙、IEEE 802. 11标准(例如，802. 11(g)或802. 11 (n))、微波接入全球互通(WIMAX)或任何其他适合的通信手段。在一个实施例中，基站天线210安装到基站206并且配置成在至少二十英里传送信号208到网桥212。在一个实施例中，天线210是Cisco Aironet1400系列无线网桥,可从总部位于加利福尼亚州圣何塞市的Cisco Systems公司购得。备选地，天线210可以是配置成在任何距离传送信号208的的任何天线或传送装置(其如本文描述的那样使在风电场处能够通信)。在示范性实施例中，网桥212是耦合于第一母风力涡轮机214的塔架106 (在图I中示出)的回程(backhaul)。在示范性实施例中，网桥212是可从总部位于加利福尼亚州圣何塞市的Cisco Systems公司购得的Cisco 3500系列接入点。无线网桥212接收并且传送信号208到安装到涡轮机214的内顶部104的接入点216。在备选实施例中，无线网桥212安装在涡轮机214的塔架106的底座处或塔架106的外部上。在示范性实施例中，使用有线网络连接(例如，以太网或光纤)提供无线网桥212和接入点216之间的通信。在一个实施例中，控制器和交换机217使无线网桥212和接入点216通信地耦合以便从网桥212到接入点216路由信号208。备选地，使用IEEE 802. 11标准(例如，802. 11(g)或802. 11 (n))、蓝牙或任何其他适合的无线信号来实现无线网桥212和接入点216之间的无线通信，使得无线网桥212传送信号208到接入点216。接入点216使信号208传播遍布母风力涡轮机214。在一个实施例中，接入点216使信号208半球状地传播遍布涡轮机214使得信号208扩展到涡轮机214的所有部件，其包括但不限于，机舱102、塔架106、叶片110、旋转毂112和扫动区域114。在一个实施例中，接入点216传播信号208使得信号208扩展到风电场服务道路218、第二母风力涡轮机220和相邻的子风力涡轮机222。在示范性实施例中，接入点216在涡轮机214周围I. 2英里传播信号208。在备选实施例中，接入点216在涡轮机214周围两百英尺传播信号208。备选地，接入点216可在如本文描述的那样使在风电场处能够通信的任何距离并且采用如本文描述的那样使在风电场处能够通信的任何形状传播信号208。与第一母风力涡轮机214相似，第二母风力涡轮机220和子风力涡轮机222具有耦合于每个相应的风力涡轮机220和222的接入点216。在示范性实施例中，第一母风力涡轮机214传送信号208到安装在相邻的母风力涡轮机(例如第二母风力涡轮机220)中的接入点216。在一个实施例中，第二母风力涡轮机220包括无线网桥212，其耦合于塔架 106 (在图I中示出)使得无线网桥212能够从天线210接收信号208。在这样的实施例中，万一第一母风力涡轮机214失去与来自天线210的信号208通信，无线网桥212通信地耦合于接入点216并且接入点216配置成传送信号208到任何母风力涡轮机以及任何相邻的子风力涡轮机222。母风力涡轮机214和220配置成接收来自天线210的信号208并且将其传送到安装在母风力涡轮机214和220中的接入点216使得接入点216使信号208扩展到任何相邻的子风力涡轮机222，并且更具体地传送到安装在每个子风力涡轮机222中的接入点216。相似地，每个子风力涡轮机222内的接入点216配置成使信号208扩展到任何相邻的子风力涡轮机222。安装在涡轮机220和222中的接入点216配置成使信号208传播遍布涡轮机214使得信号208扩展到每个涡轮机220和222的所有部件。在示范性实施例中，每个子风力涡轮机222通信地耦合于母风力涡轮机和基站206。图3是用于将系统配置成向风电场提供无线通信的示范性方法300的流程图。该方法包括在基站206提供302来自天线210的通信信号208。无线网桥221耦合304于第一母风力涡轮机214的外部。在一个实施例中，无线网桥212在用户能接近的位置处耦合304于第一母风力涡轮机214的塔架106。例如，无线网桥212可以安置在离塔架106的底座8英尺的高度处，使得无线网桥212能被站在卡车车身上的用户接近。备选地，无线网桥212可以耦合304在塔架106上的任何位置(例如在离塔架106的底座40英尺的高度)处，其便于如本文描述的那样提供无线通信。在示范性实施例中，无线网桥212被定向306使得接收从基站206提供302的通信信号208。在一个实施例中，无线网桥被定向306成与天线210成直视线。无线网桥212可以耦合304并且被定向306在第一母风力涡轮机214上或内部的任何地方使得通过信号208在天线210和无线网桥212之间提供链路。在示范性实施例中，接入点216在涡轮机214的顶部104附近耦合308于涡轮机214。在一个实施例中，接入点216与塔架106的中央垂直轴线耦合308并且与该中央垂直轴线大致上对齐。使接入点216与塔架106的中央垂直轴线大致上对齐地耦合308使仅一个接入点216能够使信号208传播通过机舱102、塔架106和转子108到地面和由监视和/或修理风力涡轮机100的用户202能服务的所有区域。使接入点216与塔架106的中央垂直轴线大致上对齐地耦合308使信号208能够通过穿透风力涡轮机100的严苛的电磁轮廓以及可阻止防止无线信号被传送遍布风力涡轮机100的风力涡轮机100的部件而被传播到风力涡轮机100的所有能服务的区域。在示范性实施例中，无线网桥212和接入点216通信地耦合在涡轮机214内。在这样的实施例中，建立从无线网桥212和接入点216到控制器和交换机217的有线连接，使得从无线网桥212接收的信号208由交换机217路由到接入点216。如果做出312另外的风力涡轮机应该接收信号208的确定，在每个另外的风力涡轮机100的顶部104附近靠近每个另外的风力涡轮机100来耦合314接入点216。如上文描述的，第一母风力涡轮机214使信号208扩展到其他母风力涡轮机，例如第二风力涡轮机220，并且每个母风力涡轮机使信号208扩展到相邻的子风力涡轮机222。子风力涡轮机222重复信号208使得无线通信信号208在风电场内的每个涡轮机处可用。
本文描述的实施例提供用于向风电场提供无线通信的方法。将提供无线通信信号给进行风电场内的风力涡轮机的维护和/或修理的用户使得信息可以与远程位置双边传输来为该用户提供将使风力涡轮机的维护和/或修理能够更高效的信息。风电场无线通信系统的示范性实施例在上文详细描述。该无线通信系统和风力涡轮机不限于本文描述的具体实施例，相反地，每个部件可独立于并与本文描述的其他部件分开使用。该书面说明使用示例以公开本发明，其包括最佳模式，并且还使本领域内技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统和执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域内技术人员想到的其他示例。这样的其他示例如果它们具有不与权利要求的书面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的书面语言无实质区别的等同结构元件则规定在权利要求的范围内。部件列表
权利要求
1.一种用于向风カ涡轮机(214)处的用户计算装置(204)提供无线通信的系统(200)，所述风カ涡轮机(214)包括塔架(106)、机舱(102)和限定扫动区域(114)的多个转子叶片(110)，所述系统(200)包括 通信网络源(207)，用于提供来自通信网络的无线信号(208)； 无线网桥(212)，其耦合于母风カ涡轮机(214)的外部，所述无线网桥(212)配置成接收无线通信信号；以及 无线接入点(216)，其在所述风カ涡轮机的包括顶部(104)、底座处以及所述塔架中的至少ー个的位置附近耦合于所述风カ涡轮机，所述无线接入点通信地耦合于所述无线网桥并且配置成传送所述无线信号到所述风カ涡轮机的接入区域内的至少ー个用户计算装置，所述接入区域包括所述塔架和所述机舱的内部以及所述扫动区域。
2.如权利要求I所述的系统，其中所述无线网桥是回程。
3.如权利要求I所述的系统，其中所述无线接入点配置成在所述风カ涡轮机周围至少200英尺传送所述信号。
4.如权利要求I所述的系统，其进ー步包括耦合于第二风カ涡轮机(222)的第二无线接入点，所述第二无线接入点通信地耦合于所述第一接入点。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述第二无线接入点配置成传送所述无线信号到所述第二风カ涡轮机的接入区域内的至少ー个用户计算装置，所述接入区域包括所述塔架和所述机舱的内部以及所述扫动区域。
6.如权利要求4所述的系统，其中所述第二无线接入点配置成在所述第二风カ涡轮机周围至少200英尺传送所述无线信号。
7.如权利要求4所述的系统，其进ー步包括耦合于第三风カ涡轮机(222)的第三无线接入点，所述第三无线接入点通信地耦合于所述第二接入点并且配置成传送所述无线信号到所述第二风カ涡轮机的接入区域内的至少ー个用户计算装置，所述接入区域包括所述塔架和所述机舱的内部以及所述扫动区域。
全文摘要
本发明涉及用于向风电场提供无线通信的系统和方法。一种用于向风力涡轮机(214)处的用户计算装置(204)提供无线通信的系统(200)，该风力涡轮机(214)包括塔架(106)、机舱(102)和限定扫动区域的多个转子叶片(110)。该系统(200)包括通信网络源(207)，用于提供来自通信网络的无线信号(208)；无线网桥(212)，其耦合于母风力涡轮机(214)的外部，该无线网桥(212)配置成接收无线通信信号；以及无线接入点(216)，其在该风力涡轮机的位置附近耦合于该风力涡轮机，该位置包括顶部(104)、底座处以及塔架中的至少一个，该无线接入点通信地耦合于该无线网桥并且配置成传送无线信号到该风力涡轮机的接入区域内的至少一个用户计算装置，该接入区域包括塔架和机舱的内部以及扫动区域。
文档编号F03D11/00GK102740505SQ20121011084
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月5日 优先权日2011年4月5日
发明者D·R·佩里戈 申请人:通用电气公司