基于6LoWPAN无线传感网络的海上风电机组综合监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型一种基于6LoWPAN无线传感网络的海上风电机组综合监控系统，包括海上风电机组，所述海上风电机组设置若干个不同功能的传感器和一6LoWPAN无线模块，使得由所述不同功能的传感器采集的数据经由所述6LoWPAN无线模块的无线通讯功能传输至一6LoWPAN无线网络数据采集器中，所述6LoWPAN无线网络数据采集器与工控机相连。本实用新型通过特有的6LoWPAN无线网络即时传感器数据采集，可以做到提前发现故障隐患、准备维护维修、提前准备备品备件，以保障机组的安全可靠运行，提高运营效率，保障运维员工的安全。
【专利说明】基于6LoWPAN无线传感网络的海上风电机组综合监控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于实时监控领域，特别是一种基于6LoWPAN无线传感网络的海上风电机组综合监控系统。
【背景技术】
[0002]由于海上风电机组常受到恶劣的自然环境、复杂的地理位置和困难的交通运输等方面的影响运行和维护成本过高。海上特殊环境引起风电机组故障，机组内设备型号、种类杂多，不同的设备发送的信号模式也多种多样，机舱空间有限，这就给综合布线及检查维修带来了很大地不便，使得工作人员的工作量加大，并且存在维护费用高、耗时多等诸多问题，降低工作效率。同时，有线传输需要配备大量的电缆线，需要机组投入部分资金建设和维护电缆线，浪费人力及物力。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于监控风电机组各大部件的运行状况，提前发现故障隐患、准备维护维修、提前准备备品备件，以保障机组的安全可靠运行。
[0004]本实用新型所采用的技术手段如下所述。
[0005]一种基于6LoWPAN无线传感网络的海上风电机组综合监控系统，包括海上风电机组，其改进在于，所述海上风电机组设置若干个不同功能的传感器和一 6LoWPAN无线模块，使得由所述不同功能的传感器采集的数据经由所述6LoWPAN无线模块的无线通讯功能传输至一 6LoWPAN无线网络数据采集器中，所述6LoWPAN无线网络数据采集器与工控机相连。
[0006]所述传感器包括振动传感器、应变传感器、温湿传感器、漏水检测传感器、盐雾腐蚀度传感器。
[0007]所述传感器为数字式传感器。
[0008]所述6LoWPAN无线网络数据采集器的采样频率为ΙΟΗΚζ。
[0009]所述海上风电机组设置多个监测点，每一监测点都设置所述不同功能的传感器和所述6LoWPAN无线模块，使得每一监测点采集到的数据都经由各自的所述6LoWPAN无线模块传输至所述6LoWPAN无线网络数据采集器中。
[0010]海上风电机组还设置若干个一体化高清摄像机，该一体化高清摄像的视频图像数据转换为电流数据传输至所述工控机中。
[0011 ] 所述6LoWPAN无线模块内设置锂电池进行供电。
[0012]所述工控机与一机组自动控制系统相连，使得所述6LoWPAN无线网络数据采集器、所述工控机和所述机组自动控制系统共同作用。
[0013]所述工控机设置有GPS卫星同步时钟授时装置，可随意设置卫星授时间隔。
[0014]所述工控机设置有CDMA或GPRS通讯网络模块，使得所述工控机通过所述CDMA或GPRS通讯网络模块的无线通信功能将采集的数据或初步分析结果传送至海上风电机组SCADA监控中心。
[0015]本实用新型所产生的有益效果如下。
[0016]1、在 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisit1n)中心，即数据米集与监视控制中心，通过无线网络对风电机组实现远程实时视频监控、远程故障和意外情况告警接收处理，可提高机组运行和维护的安全性及可靠性，并可逐步实现风电场的可视化监控，使风电场运行更为安全、可靠，本实用新型功能多样的传感器通过特有的6LoWPAN无线网络即时数据采集，可以做到提前发现故障隐患、准备维护维修、提前准备备品备件，以保障机组的安全可靠运行，保障运维员工的安全。
[0017]2、海上风电场远程图像监控系统可将风电机组的各个监视点，如机舱内的设备运行情况、风机叶片等的运行状态实时图像、防火防盗等智能设备报警信息传输到监控中心，监控人员可通过实时图像和信息对风电机组变电站的运行情况进行综合监控、分析，减少人员现场维护的工作量，提高了工作效率，一体化高清摄像机的应用功耗小、图像获取精确、通过数据处理模块界面可以直观调试、具有良好的人机交互性。
[0018]3、本实用新型海上风电机组综合监控系统采用的视频摄像头不存在数据失真现象。所使用的各种数字传感器不存在信号衰减现象。
[0019]4、本实用新型海上风电机组综合监控系统可扩展性强，可在需要时方便再接入一个或者多个监测点，且各个6LoWPAN模块自动组网，互相独立，不会产生干扰。
[0020]5、本实用新型海上风电机组综合监控系统体积小、接口设计合理、接线简单安全、携带方便、容易上手使用。具有产业化利用价值，适合在电力行业推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0021 ]图1是SCADA综合监控系统组成框架图。
[0022]图号说明:
[0023]1.一体化高清摄像机
[0024]2.风机齿轮箱振动传感器
[0025]3.风机塔筒应变传感器
[0026]4.风机机舱温湿度传感器
[0027]5.机舱漏水检测传感器
[0028]6.设备盐雾腐蚀检测传感器
[0029]7.6LoffPAN 无线模块
[0030]8.6LoffPAN
[0031]9.工控机
[0032]10.机组自动控制系统
[0033]11.海上风电场SCADA监控中心。
【具体实施方式】
[0034]如图1所示，其为本实用新型海上风电机组综合监控系统的详细结构特征。其包括一体化高清摄像机1、风机齿轮箱振动传感器2、风机塔筒应变传感器3、风机机舱温湿度传感器4、机舱漏水检测传感器5、设备盐雾腐蚀度传感器6、6LoWPAN无线模块7、6LoWPAN无线数据采集器8、工控机9、机组自动控制系统10及海上风电场SCADA监控中心11。其中，工控机9包括一数据服务器、一数据处理模块、一 CDMA或GPRS通讯网络模块以及一 GPS卫星同步时钟授时装置。
[0035]在每一个检测点都有风机齿轮箱振动传感器2、风机塔筒应变传感器3、风机机舱温湿度传感器4、机舱漏水检测传感器5、设备盐雾腐蚀度传感器6，所有传感器采集的数据都通过该检测点的6LoWPAN无线模块7利用无线通讯功能传输至6LoWPAN无线数据采集器8，该6LoWPAN无线数据采集器8设有两个RS232和一个RS485串行通讯接口，所述6LoWPAN无线数据采集器8和工控机9之间利用RS485总线连接，所述的6LoWPAN无线数据采集器8采样频率为1KHz。
[0036]工控机9与机组自动控制系统10相连，工控机9与机组自动控制系统10之间进行机组数据的运行计算，6LoWPAN无线数据采集器8、工控机9和机组自动控制系统10之间进行数据通讯，对数据挖掘、进行综合效能分析，对所监控的测点参数与机组效能之间的联系建立直方图，得出对影响机组效能的主要参数及其变化趋势，帮助机组运行人员提高机组控制水平和危急情况应对措施。
[0037]最后，工控机9通过CDMA或GPRS通讯网络模块将采集的数据以及初步分析结果传送至海上风电机组SCADA监控中心，以实现远程控制、数据分析和相关参数设置，用于整体掌握海上风电场运营状况，并作出相应调整提高机组效能，及时应对突发状况。
[0038]此外，为了更加清楚直观的看到海上风电机组设备情况，本实用新型还加入了一体化高清摄像机1，该一体化高清摄像机I监测到的视频图像信息转换为4-20mA的电流信号传输到工控机9中，该一体化高清摄像机I用于机舱内实时的图像监视，当风电机组设备较多或布局分散时，可以根据实际需要设置多个一体化高清摄像机1，这样就能直观的检测风电机组的运营状况，如果设备出现问题，也可以第一时间定位抢修部位，并有针对性的进行设备抢修。
[0039]海上风电机组可以设置多个检测点，每一个检测点都设置有多个具有不同功能的传感器，本实施例中的传感器包括风机齿轮箱振动传感器2、风机塔筒应变传感器3、风机机舱温湿度传感器4、机舱漏水检测传感器5、设备盐雾腐蚀度传感器6，在实际操作中可根据具体需要设置多种具有不同功能的传感器。每一监测点的各种传感器的各种参数、数据信息本身为数字信号，所有的数字信号都通过各自的6LoWPAN无线模块7通过无线网组通讯功能传输至6LoWPAN无线数据采集器8，每一监测点的数据传输都是独立独网进行，互相不存在干扰，保证数据调取的准确性，能及时定位各监测点设备的运营情况。
[0040]所述6LoWPAN无线模块7具有数据采集功能和无线组网通讯功能，并且需要锂电池供电，它可以将该监测点所有传感器的数据进行收集汇总并通过无线网络发送出去，该6LoWPAN无线网络技术具有传输及时方便，避免了有线传输的设备维护抢修高成本、高风险作业。
[0041]工控机9负责显示实时的采集量，并按照设置规定来进行保存，打包发送的操作，该工控机9的数据服务器为实时历史数据库器，采用工业级硬盘，可长期保存且不易丢失数据。
[0042]工控机9内部的数据处理模块实现每秒钟和每十分钟的数据处理、设有对数据进行实时显示的界面，并提供相关参数设置的功能，工控机9设置为通电自动运行，这样一来如果出现停电情况，再通电时，无需人为现场操作，本实用新型综合监控系统又开始正常运行。
[0043]工控机9的GPS卫星同步时钟授时装置可以设置授时间隔，防止采集到的视频数据和各检测参数信息时间走偏，将各个测点的视频图像和检测参数精确地在时间上同步。
[0044]另外，通过220VAC/DC24V模块为6LoWPAN无线网络数据采集器8，工控机9，CDMA或GPRS通讯网络模块供电。
[0045]本实用新型一种海上风电机组综合监控系统，基于6LoWPAN无线传感网络技术，通过SCADA中心可以方便监测到风电场内所有机组各监测点图像和检测数据，以帮助运行人员或者技术管理人员优化机组运行、维护，分析故障，也帮助其及早发现火灾等隐患。
【权利要求】
1.基于6L0WPAN无线传感网络的海上风电机组综合监控系统，包括海上风电机组，其特征在于，所述海上风电机组设置若干个不同功能的传感器和一 6LoWPAN无线模块，使得由所述不同功能的传感器采集的数据经由所述6LoWPAN无线模块的无线通讯功能传输至一 6LoffPAN无线网络数据采集器中，所述6LoWPAN无线网络数据采集器与工控机相连。
2.如权利要求1所述的基于6LoWPAN无线传感网络的海上风电机组综合监控系统，其特征在于，所述传感器包括振动传感器、应变传感器、温湿传感器、漏水检测传感器、盐雾腐蚀度传感器。
3.如权利要求2所述的基于6LoWPAN无线传感网络的海上风电机组综合监控系统，其特征在于，所述传感器为数字式传感器。
4.如权利要求3所述的基于6LoWPAN无线传感网络的海上风电机组综合监控系统，其特征在于，所述6LoWPAN无线网络数据采集器的采样频率为1HKz。
5.如权利要求4所述的基于6LoWPAN无线传感网络的海上风电机组综合监控系统，其特征在于，所述海上风电机组设置多个监测点，每一监测点都设置所述不同功能的传感器和所述6LoWPAN无线模块，使得每一监测点采集到的数据都经由各自的所述6LoWPAN无线模块传输至所述6LoWPAN无线网络数据采集器中。
6.如权利要求5所述的基于6LoWPAN无线传感网络的海上风电机组综合监控系统，其特征在于，海上风电机组还设置若干个一体化高清摄像机，该一体化高清摄像的视频图像数据转换为电流数据传输至所述工控机中。
7.如权利要求6所述的基于6LoWPAN无线传感网络的海上风电机组综合监控系统，其特征在于，所述6LoWPAN无线模块内设置锂电池进行供电。
8.如权利要求7所述的基于6LoWPAN无线传感网络的海上风电机组综合监控系统，其特征在于，所述工控机与一机组自动控制系统相连，使得所述6LoWPAN无线网络数据采集器、所述工控机和所述机组自动控制系统共同作用。
9.如权利要求8所述的基于6LoWPAN无线传感网络的海上风电机组综合监控系统，其特征在于，所述工控机设置有GPS卫星同步时钟授时装置，可随意设置卫星授时间隔。
10.如权利要求9所述的基于6LOWPAN无线传感网络的海上风电机组综合监控系统，其特征在于，所述工控机设置有CDMA或GPRS通讯网络模块，使得所述工控机通过所述CDMA或GPRS的通讯网络模块的无线通信功能将采集的数据或初步分析结果传送至海上风电机组SCADA监控中心。
【文档编号】F03D7/00GK204082446SQ201420589118
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】张新业, 高北凤, 申斌, 唐海锋 申请人:中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司