本实用新型涉及测量领域，涉及风电机组振动、风速以及温湿度等信号的获取、采集与传输，具体涉及一种应用于风电机组状态监测的无线传感器。
背景技术：
当前，我国新能源发展在经历了爆发式增长以后，风力发电已逐渐转向了稳步发展的时期。己投产的风电机组寿命一般为20年，质保期一般为3至5年。随着机组运行时间的加长，机组陆续出现了故障，导致机组停止运行，严重影响发电量，造成经济损失。目前，国内风电场的运行维护模式为：质保期内，风机由制造商提供免费维护与维修；过了质保期，制造商可以提供维护与维修，不过收费标准相当高，这无疑大大增加了成本，一般风电场都无法承受。尤其一些国内风电场拥有大量的进口风机，它们的维护与维修工作必须由发电企业来完成。国内一些较早的风电场，风机过了质保期，维护与维修工作相当繁重。维护人员对设备的状态性能不能很好掌握，与之相关的材料和备品管理相当模糊，主要依赖风机制造商的指导。多数较早的风电场为了保证设备有足够的检修材料和备品备件，通常不论是否必要，只要有可能用上的零部件都备齐，有的零部件库存了几年都没用上，使得材料和备品备件大量压库，造成资金积压，检修成本增高。还有些风电场，为了减少材料和备品备件的库存，用活流动资金，采用尽可能少备件的方法来管理，由于对设备的性能、故障没有很好掌握，结果造成材料和备品备件不足，影响了设备及时维护和检修。
随着我国运行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。目前对风电机组的故障诊断监测，其通信多采用有线通信的方式，即采用铺设光纤、电缆等的方式，但是此种方式布线难度大、成本高、容易损坏，且传输的准确度受光纤、电缆的实际损耗状况影响较大。为了解决上述问题，准确采集和分析风电场运行的各种参数，有必要研制一种风电机组状态的无线采集装置，实时采集和监测风电机组的状态并实时传输给现场服务器，为风电场的远程状态监测与故障诊断提供数据基础，使远程诊断专家能够实时了解当前风电机组的工作状态以及各项试验参数，从而做出正确的判断。随着电子计算机科学技术、信息科学技术的发展以及新一代通讯设备的投入使用，移动通信技术和无线传感网络技术得到了突飞猛进的发展。开展基于物联网的新能源运维数据的无线传感技术的研究，充分利用现有的WiFi、ZigBee以及GPRS通信网络技术，逐步建立风电机组状态的无线数据采集系统，实现对风电机组的在线监测、带电试验和离线试验的无线数据采集和网络传输，从而减少现场布线带来的不便和局限性。
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，提供一种能够实现远程操控，准确度高，重量轻，体积小，集成度高，绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好的应用于风电机组状态监测的无线传感器。
本实用新型提供了一种应用于风电机组状态监测的无线传感器，包括数据采集单元、A/D转换单元、数据处理单元、通信模块和电源，其中，数据采集单元包括振动传感器、风速传感器、温度传感器和湿度传感器，分别用于采集风电机组的振动、风速、温度、湿度；数据处理单元与通信模块双向通讯连接，A/D转换单元通过控制总线与数据处理单元双向通讯连接；
通信模块与手持或者固定的数据采集终端、以及远程监测平台无线连接，用于通过WiFi、ZigBee或者GPRS将数据发送给手持或者固定的数据采集终端以及远程监测平台；
电源分别与数据采集单元、A/D转换单元、数据处理单元和通信模块连接，用于供电。
优选地，无线传感器采用WiFi、ZigBee和GPRS的通信方式。
优选地，无线传感器采集的风电机组状态参数包括振动参数、风速参数、温度参数以及湿度参数。
优选地，壳体采用螺钉连接或磁吸盘的方式与被测物体相连接，或在底部安装与被测物体弧度相对应的连接件后再利用粘接与被测物体相连。
优选地，天线采用微带天线，将天线布置在电路板上。
优选地，无线传感器外壳采用玻璃纤维制成。
优选地，数据处理单元还包括存储器。
本实用新型的应用于风电机组状态监测的无线传感器，可以实现：
1）采用WiFi、ZigBee和GPRS的通信方式，既可以通过WiFi、ZigBee实现数据的近距离传输，也可以通过GPRS网络实现数据的远程传输。
2）根据实际情况选择传输方式，适用范围具有灵活性和普遍性。如果风电场现场有WIFI热点，可以直接接入现场的WIFI网络，作为一个信号采集点直接向网络内的服务器发送采集数据；也可以采用点对点的WiFi方式，直接向手持或固定的数据采集终端发送采集数据。或者通过ZigBee协议在近距离范围内自动组网完成数据传输。采集数据可以通过GPRS网络传输给远程监测中心，监控中心上位机对数据进行分析，实现对风电场的远程监控和诊断；
3）所采用的通讯规约均为公开的，对后续的通信终端没有特殊要求，只要具备WiFi、ZigBee或者GPRS功能且遵循公开的通讯规约即可与本传感器进行数据传输，适用性强；
4）采集的信号更多样化，获取的数据更全面，为风电机组状态监测和诊断提供更详尽有效的数据基础。
5）安装方便灵活。对于临时测量，可采用磁座的安装方式，直接吸附在被测设备表面，对于长期测量，可采用通过螺丝刚性连接安装的方式固定在被测设备响应的振动测量位置上。这样既节约了布线成本，并且不会因为信号光纤电缆的损坏状况影响信号的准确度。
6）本实用新型的天线采用微带天线，将天线布置在电路板上。微带天线体积小，重量，易于集成，从而减轻了传感器的重量，缩小了传感器的体积；
7）本实用新型的外壳采用新型玻璃纤维制成，绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，在较为恶劣的风场环境中使用寿命比其他材料更长。
附图说明
图1应用于风电机组状态监测的无线传感器结构示意图
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。
本实用新型提供了一种应用于风电机组状态监测的无线传感器，采用WiFi、ZigBee以及GPRS通讯技术的无线传感器，该传感器可独立完成监测工作，向外界传输出振动、风速以及温湿度等信号的数字信号，配合具有WiFi、ZigBee以及GPRS通讯功能的手持设备，遵循约定的信号处理规约，即可实现振动、风速以及温度、湿度等信号的无线传输。
如附图1所示，包括数据采集单元、A/D转换单元、数据处理单元、通信模块和电源模块。数据采集单元作为监控设备，采集风电机组的振动、风速、温度、湿度等参数，通过电信号总线单向传输给A/D转换单元；A/D转换单元作为信号转换单元将模拟信号转换成数字信号，通过控制总线与数据处理单元双向通信；数据处理单元将数字信号存储在单元内的存储器上，并对数据进行处理，通过数据与控制总线双向通信连接通信模块；通信模块作为客户端通过WiFi、ZigBee或者GPRS将数据发送给手持或者固定的数据采集终端以及远程监测平台，对数据进行接收、解析和实时显示，并将数据存储到数据库中，通过数据分析对风机状态进行监测和诊断；通信模块也可以接收外面传来的数据信息，传输给数据处理单元。电源模块通过供电线路给数据采集单元、A/D转换单元、数据处理单元、通信模块供电。
壳体可采用螺钉连接或磁吸盘的方式与被测物体相连接；若被测物体表面不平整，可利用粘接的方式与被测物体连接；若被测物体表面有弧度，例如轴，可在底部安装与被测物体弧度相对应的连接件后再利用粘接与被测物体相连。
采集风电机组的状态参数包括：风速、环境温度、环境温度、机舱温度、叶片桨距角、叶片应变、叶片腐蚀、塔架位移、刹车片磨损、风轮转速、风轮制动温度、风轮轴承温度、主轴位移、发电机转速、发电机线圈U温度、发电机线圈V温度、发电机线圈W温度、发电机轴承温度、发电机加速度、偏航位置、电缆扭转顺时针、电缆扭转逆时针、逆变器温度、齿轮箱油温、齿轮箱轴承温度、齿轮箱行星级轴承位移、齿轮箱中间级轴承加速度、齿轮箱高速级轴承加速度，这些对应的状态参数有对应的传感器进行采集，可以以本领域已知的技术集成于无线传感器中。
天线采用微带天线，将天线布置在电路板上。
外壳采用新型玻璃纤维制成，满足IP65要求，更适用于风电场环境。
本实用新型的工作原理是：当通信模块通过天线接收到命令后，唤醒数据处理单元并将收到的命令通过数据与控制总线发送给数据处理单元进行命令解析。数据处理单元将收到的发给本传感器的命令按通讯规约解析后，通过数据与控制总线启动电源模块向数据采集单元和A/D转换单元供电。待延时一段时间，完成初始化后，数据处理单元将收到的命令发送给A/D转换单元，此时A/D转换单元开始收到由数据采集单元采集风电机组的参数。A/D转换单元将模拟信号转换成数字信号，通过控制总线传输给数据处理单元；数据处理单元将数字信号存储在单元内的存储器上，并对数据进行处理，通过数据与控制总线双向通信连接通信模块；通信模块作为客户端通过WiFi、ZigBee或者GPRS将数据发送给手持或者固定的数据采集终端以及远程监测平台，完成信号的采集和无线传输。
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。