本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种具有异常数据报警功能的自动测风系统及方法。
背景技术
近年来，我国风电发展十分迅速，风电场建设规模不断扩大，并且随着平原地区优质风资源的逐渐开发完毕，风电场建设正在向着复杂地形以及海上方向发展。在风电场建设之前，必须要先进行测风，并要求测风时间不小于一年，以对目标风电场区域内的风资源做出准确的评价，并根据测风数据进行机组选型以及风电场设计。因此，准确测量目标风电场的风况对于风电场的成功开发十分重要。现有的测风方式通常是在目标风电场区域选取若干个测量点，树立一定高度的测风塔，在测风塔上不同高度安装风速、风向计，测量数据存储在测风塔当地，而后管理人员每隔数月或半年到现场取一次数据。既有的这种测风系统及方法，在一定程度上满足了风电场前期开发中的测风需要，但是也存在诸多不便，比如对于可达性较差的山地或海上风电场，人员去现场取数据就非常不方便；并且由于缺乏对测风数据有效的实时管理，测风塔可能由于自然灾害发生倒塌事故，测风塔上的传感器也可能发生断电、凝冻、失效等故障而导致测量数据缺失或无效，而管理者不能及时发现，从而不能及时到现场进行维护，导致最终测风数据不完整，严重影响了风资源评估和风电场设计依据的可靠性，最终导致发电量计算不准或风机选型失误，为风电场的开发带来严重经济风险。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有异常数据报警功能的自动测风系统及方法，可以实现测风系统的测量数据实时分析和管理，一旦现场的数据传感器发生异常，即可做出判断，向管理者发出报警，及时到现场予以检查维护，提高测风周期内数据的有效完整率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种具有异常数据报警功能的自动测风系统，包括测风塔，测风塔上设置有用于测量数据的数据传感器，数据传感器与数据采集器相连，数据采集器用于采集数据传感器的数据，数据采集器通过dtu实时传输至控制中心的硬件服务器，硬件服务器上连接有数据分析软件，数据分析软件将分析的结果传递给报警系统。
所述的数据传感器包括多台风速计、风向计、温度计和气压计。
一种具有异常数据报警功能的自动测风系统的方法，把测风塔现场测量得到的逐十分钟平均气象数据通过dtu实时传输至控制中心的服务器，服务器上的软件系统自动对气象数据进行校验分析，所述校验分析方法包括数据范围检验、趋势性检验和不同数据通道的相关性检验，所述数据范围检验、趋势性检验和相关性检验分析规则的限制性条件可以根据不同地区风电场的气象特点进行人为修改，所述相关性检验是指不同通道数据的线性相关性检验。
所述的数据的分析和校验按照包括以下步骤：
步骤一：
只分析各传感器测量得到的逐十分钟平均数据；
步骤二：
对大气温度数据做有效范围检验，若测量数值高于45℃或低于零下35℃，则认为温度计发生异常；
步骤三：
对大气温度数据，做趋势性检验，若连续24h大气温度数据变化不超过5℃，则认为温度计发生异常；若1h内气温变化超过6℃，则认为温度计发生异常；
步骤四：
对大气压力数据做有效范围检验，若测量数值高于106kpa或低于94kpa，则认为气压计发生异常；
步骤五：
对大气压力数据，做趋势性检验，若连续24h大气压力数据变化不超过0.1kpa，则认为气压计发生异常，若1h内大气压力变化超过1kpa，则认为气压计发生异常；
步骤六：
对于风向数据，至少在不同高度上安装两个风向计，风向计数值范围0°≤10min平均值＜360°，否则报警风向计异常；
步骤七：
每台风向计测量结果做趋势性检验，连续24h风向变化小于5°，且同一高层风速计风速>3m/s，报警对应风向计异常；
步骤八：
每台风向计测量结果做趋势性检验，连续2h风向变化小于1°，且大气温度<1℃，且同一高层风速计风速>3m/s，报警对应风向计发生凝冻；
步骤九：
每台风向计测量结果做趋势性检验，连续2h风向变化小于1°，且大气温度<1℃，且同一高层风速计已经报警发生凝冻，报警对应风向计发生凝冻；
步骤十：
不同高度的风向计的风转向偏差<30°，否者报警风向计异常；
步骤十一：
不同高度的风向计测量结果利用每日数据做线性相关性分析，相关性系数<0.75，报警风速计异常；
步骤十二：
对于风速数据，在多个高度上安装风速计，每个风速通道测得的风速数值范围0≤10min平均值＜40m/s，否则报警风向计异常；
步骤十四：
每个风速测量结果做趋势性检验，连续2h风速变化小于0.5m/s，且风速>3m/s，报警对应风速计异常；
步骤十五：
每个风速测量结果做趋势性检验，连续2h风速变化小于0.5m/s，且风速<3m/s，且大气温度<1℃，报警对应风速计风速凝冻；
步骤十六：
相邻高度的风向计测量结果利用每日数据做线性相关性分析，相关性系数<0.75，报警风速计异常。
本发明的有益效果：
1、风场的测量数据实时无线传输至控制中心的服务器内，保证了数据的安全，不会被别人盗取，也避免了现场储存卡故障导致数据丢失；不需要管理者专门跑到风电场现场拷贝数据，减少了维护工作量。
2、服务器实时对测量得到的数据进行检验分析，可以及时的发现数据的异常并判断是由于哪个传感器发生故障，发出报警。管理人员可以根据报警，有的放矢的及时到测风塔现场进行检修维护，避免了由于维护不及时，造成的数据有效完整率低下的问题。
附图说明
图1是本发明的测风系统图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种具有异常数据报警功能的自动测风系统，由现场测风塔，测风塔上安装的多台风速计、风向计、温度计和气压计等测量传感器，以及数据采集器、dtu，和位于控制中心的硬件服务器、数据分析软件等部分组成。其中测风塔高度为100m，在10m、30m、50m、70m、90m和100m各安装一台风速计，在30m和90m高度各安装一台风向计，在10m高度安装一台大气温度和气压计。以上所有气象传感器数据接入现场的数据采集器，然后将逐十分钟平均数据通过无线dtu传输至控制中心的服务器，并在该服务器上存储和分析。服务器上装有数据分析软件，对传回的数据实时进行分析和校验，一旦发现某项数据异常，即发出警报通知管理人员，及时到现场予以检查和维护。
数据的分析和校验按照如下规则进行：
步骤一：
只分析各传感器测量得到的逐十分钟平均数据；
步骤二：
对大气温度数据做有效范围检验，若测量数值高于45℃或低于零下35℃，则认为温度计发生异常；
步骤三：
对大气温度数据，做趋势性检验，若连续24h大气温度数据变化不超过5℃，则认为温度计发生异常；若1h内气温变化超过6℃，则认为温度计发生异常；
步骤四：
对大气压力数据做有效范围检验，若测量数值高于106kpa或低于94kpa，则认为气压计发生异常；
步骤五：
对大气压力数据，做趋势性检验，若连续24h大气压力数据变化不超过0.1kpa，则认为气压计发生异常。若1h内大气压力变化超过1kpa，则认为气压计发生异常；
步骤六：
对于风向数据，至少在不同高度上安装两个风向计，风向计数值范围0°≤10min平均值＜360°，否则报警风向计异常；
步骤七：
每台风向计测量结果做趋势性检验，连续24h风向变化小于5°，且同一高层风速计风速>3m/s，报警对应风向计异常；
步骤八：
每台风向计测量结果做趋势性检验，连续2h风向变化小于1°，且大气温度<1℃，且同一高层风速计风速>3m/s，报警对应风向计发生凝冻；
步骤九：
每台风向计测量结果做趋势性检验，连续2h风向变化小于1°，且大气温度<1℃，且同一高层风速计已经报警发生凝冻，报警对应风向计发生凝冻；
步骤十：
不同高度的风向计的风转向偏差<30°，否者报警风向计异常；
步骤十一：
不同高度的风向计测量结果利用每日数据做线性相关性分析，相关性系数<0.75，报警风速计异常；
步骤十二：
对于风速数据，在多个高度上安装风速计。每个风速通道测得的风速数值范围0≤10min平均值＜40m/s，否则报警风向计异常；
步骤十四：
每个风速测量结果做趋势性检验，连续2h风速变化小于0.5m/s，且风速>3m/s，报警对应风速计异常；
步骤十五：
每个风速测量结果做趋势性检验，连续2h风速变化小于0.5m/s，且风速<3m/s，且大气温度<1℃，报警对应风速计风速凝冻；
步骤十六：
相邻高度的风向计测量结果利用每日数据做线性相关性分析，相关性系数<0.75，报警风速计异常。
通过以上实时校验规则，可以及时发现测风塔上各个传感器的工作异常情况，最长迟滞时间不超过一天。而管理人员收到报警系统提示后，可以及时对系统数据做出检查和判断，确认异常后，可以及时去现场排除故障，减少无效数据时间。从而避免了测风塔出现异常而长时间无人发现的窘境，有效保证了测风数据的有效完整率。进一步的，以上数据的实时校验过程中，系统还会对报警时段的异常数据进行异常标记，方便后续工程师做数据分析的时候进行数据筛选。
本发明的工作原理为：
测风塔上的数据传感器测量到的风速、风向、大气温度和大气压力等数据传入数据采集器，然后通过dtu无线传输至放置于控制中心的硬件服务器，并在该服务器上存储和分析。服务器上装有数据分析软件，对传回的数据实时进行分析和校验，一旦发现某项数据异常，即发出警报通知管理人员，及时到现场予以检查和维护。