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专利名称：一种风力发电机组状态监测装置的制作方法
技术领域：
本发明属于风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组状态监测装置。
背景技术：
风力发电机组属于大型机电一体化旋转机械设备，由风力机、齿轮箱、发电机等部件组成的传动系统是实现风能到电能转换的主要设备，也是能量传递过程的主要承载部件。风力发电机组主要部件寿命一般20年，但是由于我国风电机组多数安装在西北部和沿海地区，机组经常工作在低温、沙尘、雷电、冰雪、风暴等恶劣环境条件下，而且由于风速、载荷和风轮转速变化范围大，上网要求高，导致机组运行工况复杂，极易造成风电机组传动系统在寿命期内出现故障甚至损坏。通常风电场机组数量多、分布范围广，运行中无人值守，设备出现故障不易及时发现，因此影响到机组的安全可靠性，甚至造成经济损失。因此，对风力发电机组运行状态进行实时在线监测是十分必要的。风力发电机组运行状态监测涉及内容比较广泛，目前已应用的状态监测系统一般在于对机组轴系振动进行检测，并通过信号分析技术给出设备故障信息，如果能够结合音频、视频信息处理技术，并结合风电场实际需要添加烟雾报警、外部人员非法入侵报警等信息，则可以实现对机组运行状况更全面的监测，并可以为运行值班人员提供更为全面和直观的现场信息。

发明内容
针对上述背景技术中提到的现有风力发电机组监测系统没有风力发电机组对音频和视频信息进行监测等不足，本发明提出了一种风力发电机组状态监测装置。本发明的技术方案是，一种风力发电机组状态监测装置，通过8路振动加速度传感器、4路摄像机和以太网对风力发电机组的状态进行监测；其特征是该装置包括模拟量采集单元、数字量采集单元、音频采集单元、视频采集单元、第一数字信号处理器、第二数字信号处理器、ARM处理器、就地存储单元、摄像机控制单元和网络接入单元；所述模拟量采集单元和数字量采集单元分别与第一数字信号处理器连接；音频采集单元和视频采集单元分别与第二数字信号处理器连接；ARM处理器分别与第一数字信号处理器、第二数字信号处理器、就地存储单元、摄像机控制单元和网络接入单元连接；所述模拟量采集单元用来采集8路振动加速度传感器的信号；数字量采集单元用于采集转速、温度和烟雾报警信号；音频采集单元用来监测机组运行声音信息；视频采集单元用来采集4路摄像机视频监测信号；第一数字信号处理器用来处理模拟及数字量信息，并对振动时域信号进行数据分析，将数据分析的结果传送到ARM处理器；第二数字信号处理器用来处理音频及视频信息，对音频及视频数据进行编码，并将计算结果传送到ARM嵌入式处理器；就地存储单元用来临时存储信息，作为网络阻塞时的数据缓存；ARM处理器用于通过网络接入单元实现与远程计算机的通信，将通信的信息传送到远程计算机实现远程在线监测，并接受远程计算机指令。
所述第一数字信号处理器采用型号为TMS320F2812。所述第二数字处理器采用型号为TMS320DM642。本发明能够对风力发电机组进行视频、音频和振动监测，并通过监测的数据对风力发电机组的状态进行评估，能够找出发生故障的具体部件，为风力发电机组的正常工作和故障检修提供的方便。


图I为本发明的原理图；
图2为数字及模拟量采集部分原理图；图3为音频、视频采集部分原理图。
具体实施例方式下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。如图I所示，风力发电机组状态监测装置包括模拟量采集单元、数字量采集单元、音频采集单元、视频采集单元、第一数字信号处理器、第二数字信号处理器、ARM处理器、就地存储单元、摄像机控制单元及网络接入单元，模拟量采集单元、数字量采集单元与第一数字信号处理器连接，音频采集单元、视频采集单元与第二数字信号处理器连接，第一数字信号处理器、第二数字信号处理器、就地存储单元、摄像机控制单元及网络接入单元与ARM嵌入式处理器连接。数字量采集单元及模拟量采集单元如图2所示，模拟量采集单元由前置放大器、滤波电路、增益\增益量程调整电路组成，可以高速采集8路振动传感器信号，振动传感器采用压电式加速度传感器。第一数字信号处理器对该8路模拟量进行A/D转换，得到振动时域信号，再进行傅立叶变换得到振动频谱信息；转速信号来自转速编码器，共有A、B、Z三路脉冲信号，2路温度信号来自数字温度传感器，为脉冲频率信号，烟雾报警器为开关量信号，以上6路脉冲与开关量信号经光电隔离与电平转换后送第一数字信号处理器，第一数字信号处理器将上述采集信号及计算结果经编码后传送给ARM处理器，第一数字信号处理器采用型号为TMS320F2812。音频采集单元和视频采集单元如图3所示，功能描述如下通过视频解码单元对摄像机输出的4路视频信号进行视频解码，将视频信号转换为数字量后传送到第二数字信号处理器；拾音器输出音频信号经运算放大器送入音频编码\解码单元，进行解码后的数字量信号送入第二数字信号处理器，第二数字信号处理器对上述音视频信号进行格式编码后传送给ARM处理器。来自远程计算机的通话数字信息经以太网传送给ARM处理器，ARM处理器再将该信息经第二数字信号处理器传送给音频编解码单元，音频编解码单元对音频信号进行D/A转换后送给功率放大器，驱动扬声器工作，上述第二数字信号处理器具有对音视频信号进行增益等调节的功能。第二数字处理器采用型号为TMS320DM642。ARM处理器将对振动、音频、视频信息进行数据压缩，并将信息通过网络接入单元及以太网传送到远程计算机监控终端，如果遇到网络临时故障，ARM处理器即将数据临时存放到就地存储单元，用来防止数据丢失。远程计算机终端可以在运行人员操作下，通过以太网向ARM处理器发送摄像机云台控制指令，摄像机控制单元经485串行通信网络与摄像机云台伺服驱动机构连接，在ARM处理器指令控制下实现摄像机角度调整。本发明安装在风力发电机组机舱内部，用来监测机组轴系支持轴承、齿轮箱、发电机轴承振动，同时具有故障分析功能；采集的转速信号用来监测机组转速；采集的音频信号用来监测机组运行声音异常，同时具有双向音频远程通话功能；视频监测可用来监视机舱、扭缆、齿轮箱、塔底情况，同时具有非法人员侵入报警功能；其他功能包括机舱温度、机舱烟雾报警等。该监测装置具有模拟及数字量接口扩展功能，可以根据现场需要增加测点。本发明可配备在风电场各台机组上，各台机组的监测装置通过以太网连接在一起，并与计算机监控终端相连接，计算机通过对各监控装置的访问实现对风电场发电机组的集中监控。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种风力发电机组状态监测装置，通过8路振动加速度传感器、4路摄像机和以太网对风力发电机组的状态进行监测；其特征是该装置包括模拟量采集单元、数字量采集单元、音频采集单元、视频采集单元、第一数字信号处理器、第二数字信号处理器、ARM处理器、就地存储单元、摄像机控制单元和网络接入单元； 所述模拟量采集单元和数字量采集单元分别与第一数字信号处理器连接；音频采集单元和视频采集单元分别与第二数字信号处理器连接；ARM处理器分别与第一数字信号处理器、第二数字信号处理器、就地存储单元、摄像机控制单元和网络接入单元连接； 所述模拟量采集单元用来采集8路振动加速度传感器的信号；数字量采集单元用于采集转速、温度和烟雾报警信号；音频采集单元用来监测机组运行声音信息；视频采集单元用来采集4路摄像机视频监测信号；第一数字信号处理器用来处理模拟及数字量信息，并对振动时域信号进行数据分析，将数据分析的结果传送到ARM处理器；第二数字信号处理器用来处理音频及视频信息，对音频及视频数据进行编码，并将计算结果传送到ARM嵌入式处理器；就地存储单元用来临时存储信息，作为网络阻塞时的数据缓存；ARM处理器用于通过网络接入单元实现与远程计算机的通信，将通信的信息传送到远程计算机实现远程在线监测，并接受远程计算机指令。
2.根据权利要求I所述的一种风力发电机组状态监测装置，其特征是所述第一数字信号处理器采用型号为TMS320F2812。
3.根据权利要求I所述的一种风力发电机组状态监测装置，其特征是所述第二数字处理器采用型号为TMS320DM642。
全文摘要
本发明公开了风力发电技术领域中的一种风力发电机组状态监测装置。本发明包括模拟量采集单元、数字量采集单元、音频采集单元、视频采集单元、第一数字信号处理器、第二数字信号处理器、ARM处理器、就地存储单元、摄像机控制单元和网络接入单元；模拟量采集单元和数字量采集单元分别与第一数字信号处理器连接；音频采集单元和视频采集单元分别与第二数字信号处理器连接；ARM处理器分别与第一数字信号处理器、第二数字信号处理器、就地存储单元、摄像机控制单元和网络接入单元连接。本发明能够对风力发电机组进行视频、音频和振动监测，并对风力发电机组的状态进行评估，找出发生故障的具体部件，为风力发电机组的正常工作和故障检修提供的方便。
文档编号G01M15/12GK102645334SQ20121012157
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者刘俊承, 吕跃刚, 杨锡运, 田涛, 郭鹏 申请人:华北电力大学