一种风力发电机塔筒稳定性的监测系统的制作方法

本发明涉及风力发电机叶片缺陷监测，尤其是一种风力发电机塔筒稳定性的监测系统。

背景技术：

1、目前，我国风机叶片维护方式主要为定期巡检，即通过专业人员定期去风力发电机处进行检查，然而风力发电机分布范围广，所处位置环境一般较为偏远恶劣，因此巡检效率低，人员风险高，同时难以实时、全面地获取风机叶片的健康状态信息。

2、为解决上述背景技术中提出的技术问题，现有技术中，公开号为cn112885373a的专利文件公开了一种基于声音特征的风力发电机叶片缺陷远程监测系统，包括三个成120°环绕风机塔筒布置的传声器、数据采集与通信模块、塔基交换机、光网络和风场中心服务器，三个传声器分别连接于数据采集与通信模块，数据采集与通信模块连接于塔基交换机，塔基交换机和服务器均接入光网络，三个传声器以非接触的方式采集风力发电机叶片运行时产生的声信号，并传送给数据采集与通信模块，数据采集与通信模块按照udp网络协议以数据包的形式经过塔基交换机及光网络将声音信号传输到服务器。

3、上述发明利用三个成120°环绕风机塔筒布置的传声器以非接触的方式实时采集风力发电机运行产生的声音信号，并进一步提取出声音特征，利用支持向量机模型计算相应的叶片状态信息，能够充分利用损伤叶片会导致气动音频信号发生变化这一特性，准确监测风力发电机的叶片是否存在缺陷，并且具有较好的稳定性，计算速度快，实时性好。

4、但是上述监测系统在进行监测作业时，一方面监测功能和监测方式较为单一，另一方面不便于实现风力发电机塔筒的全方位监测，基于此，本发明提供了一种风力发电机塔筒稳定性的监测系统，以解决上述背景技术中提出的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种风力发电机塔筒稳定性的监测系统，解决了上述背景技术提出的现有监测系统在进行监测作业时，一方面监测功能和监测方式较为单一，另一方面不便于实现风力发电机塔筒的全方位监测的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种风力发电机塔筒稳定性的监测系统，分别包括监控平台和与监控平台电连接的数据采集模块和中控模块，所述监控平台的数据端分别数据连接有第一图像识别模块、音频处理模块、探伤分析平台和数据分析模块，还包括风力发电机设备本体和安装于风力发电机设备本体上的动态监测设备，所述动态监测设备的数据端与数据采集模块电连接，所述监控平台与中控模块之间通信布设有远程通信模块。

3、作为优选的技术方案，所述风力发电机设备本体分别包括塔筒和安装于塔筒顶部的塔身，所述塔身的内部安装有动力发电机构，所述动力发电机构的输出轴端安装有一组呈圆周阵列分布的叶片，所述塔筒的底部安装有法兰盘，所述法兰盘的内部内置有一组呈圆周阵列分布的定位螺栓。

4、作为优选的技术方案，所述动态监测设备包括与塔筒同轴设置且转动连接于塔身底部的主动旋架，所述主动旋架的一侧设置有载板，所述载板与主动旋架的相对表面之间安装有一组水平设置的电推杆，所述载板的内表面之间转动连接有通过伺服电机驱动的卷辊，所述卷辊的周侧面卷绕有吊缆，所述主动旋架的底面安装有一组与塔筒平行设置的限位导杆，所述限位导杆的周侧面滑动连接有吊环，所述吊缆的底端与吊环固定连接，所述吊环套设于塔筒的外侧，所述吊环的一侧设置有吊台，所述吊台与吊环的相对表面之间安装有一组水平设置的导向杆，每个所述导向杆的周侧面均与吊环滑动连接，所述吊台的底面安装有电动旋转器，所述电动旋转器的旋转面安装有旋柱。

5、作为优选的技术方案，所述数据采集模块分别包括固定于叶片端部的振动传感器a和空速传感器、固定于塔身顶部的风速传感器和gps定位器、固定于塔身两侧面且相互垂直的电子水准仪、固定于塔筒底部的振动传感器b、固定于旋柱周侧面的第一超声探伤仪、录音器和摄像头，所述旋柱的底部固定安装有第二超声波探伤仪；

6、所述空速传感器实时采集叶片叶件的转速数据；

7、所述风速传感器实时采集塔身所处环境内的风速数据；

8、所述gps定位器实时采集塔身布设后的高度数据；

9、塔身两侧面的所述电子水准仪用于实时采集塔身在轴向方向和纵向方向的水准值；

10、所述第一超声探伤仪用于以设定状态和设定角度由叶片的各个位置和塔筒的各个位置对叶片和塔筒进行内部超声探伤；

11、所述振动传感器a用于实时采集叶片工作时的振动值；

12、所述振动传感器b用于采集风力发电机设备本体工作时塔筒底部的振动值，所述第二超声波探伤仪用于对定位螺栓进行超声波探伤检测。

13、作为优选的技术方案，所述第一图像识别模块实时采集数据采集模块中摄像头的采集数据，所述摄像头用于依据监控平台的指令实时采集塔筒和叶片不同位置的高清图片，所述第一图像识别模块依据内置图像识别算法以对摄像头所采集到的高清图片进行图像分析、裂纹识别、锈迹识别和表面污损识别。

14、作为优选的技术方案，所述第一图像识别模块进行图像识别前，内置识别基础库，所述图像识别基础库中内置裂纹识别时对应的色类、锈迹识别时对应的色类和表面污损识别对应的色类，所述第一图像识别模块进行图像处理时，首先对输入的高清图片进行降噪、杂点去除和标准化裁剪处理，第一图像识别模块在对图像进行标准化图像处理后，将处理后的图片输出并标记为待识别图片，待识别图片输出后，第一图像识别模块将待识别图片等分为n个面积相同的图像识别方格，n个面积相同的图像识别方格输出后，第一图像识别模块又将图像识别方格等分为m个色彩取样方格，m个色彩取样方格确定后，第一图像识别模块内置的颜色识别算法实时计算并识别每个色彩取样方格的rgb值，第一图像识别模块中内置有每一rgb值对应或匹配的色类，最终，第一图像识别模块输出每一色彩取样方格所属的色类，所述第一图像识别模块采集所述同类色类的色彩取样方格数量，所述第一图像识别模块实时计算同类色类的色彩取样方格数量与所有色彩取样方格数量的总值，当同类色类的色彩取样方格数量与所有色彩取样方格数量的总值超过设定比例时，第一图像识别模块将该类色类与识别基础库进行色类匹配，色类匹配后，第一图像识别模块最终输出该待识别图像内所呈现的的塔筒锈迹度、塔筒裂纹度和塔筒表面污损度。

15、作为优选的技术方案，所述中控模块用于实时控制数据采集模块中各个检测探头或传感器的工作状态，所述中控模块同时依据指令实时控制动力发电机构的工作状态，所述中控模块依据指令以实时控制动态监测设备的工作状态，所述远程通信模块使得中控主机能够通过4g/5g方式与监控平台进行数据的实时传输和中控指令的远程发送。

16、作为优选的技术方案，所述探伤分析平台用于在第二超声波探伤仪和第一超声探伤仪进行探伤检测后，依据第二图像识别模块对第二超声波探伤仪和第一超声探伤仪输出的图像进行图像识别和图像分析，第二图像识别模块进行图像识别和图像分析时，预设图像识别及分析算法，所述探伤分析平台依据第二图像识别模块的数据识别结果以计算叶片和塔筒各个位置和各个角度的损伤度。

17、作为优选的技术方案，所述数据分析模块内置数据阈值库，所述数据采集模块将振动传感器a、振动传感器b、空速传感器、风速传感器和电子水准仪的采集数据实时输出至数据分析模块，所述数据分析模块将数据采集模块所输入的各项数据与数据阈值总库中的预设标准数据阈值进行数值比对，继而计算风力发电机设备本体中塔筒、动力发电机构和叶片运行时的工作状态及工作数据，所述数据分析模块依据gps定位器的数据反馈以测得风力发电机设备本体的沉降度。

18、作为优选的技术方案，所述音频处理模块用于对录音器采集到的音频数据进行音频处理及音频分析，所述录音器用于实时采集叶片转动时及动力发电机构工作时的音频数据，所述音频处理模块对录音器采集到的音频数据依次进行音频除噪和音频放大，所述音频处理模块对除噪和放大后的音频进行声纹识别，所述音频处理模块内设声纹识别库，所述音频处理模块将采集到的声纹信息与声纹识别库进行声纹比对，所述音频处理模块依据声纹比对结果以测得叶片和动力发电机构工作时的正常与否。

19、本发明的有益效果是：

20、本监测系统在进行监测作业时，一方面能够实现对风力发电机塔筒和塔身的多方式和多效监测，另一方面通过主动旋架、旋柱等结构的设置，还能够实现风力发电机塔筒的全方位监测，且通过本装置的监测结构设置及监测流程设置，能够简化本监测系统的监测成本，并提高本监测系统的自动化效果。