专利名称：一种风力发电机组叶片损伤在线检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风力发电机组叶片损伤在线检测系统。
背景技术：
风机叶片是风电机组关键部件之一，其性能直接影响到整个系统的性能。叶片工作在高空，环境十分恶劣，空气中各种介质几乎每时每刻都在侵蚀着叶片，春夏秋冬、酷暑严寒、雷电、冰雹、雨雪、沙尘随时都有可能对风机叶片产生损伤。据统计，风电场的事故多发期多是发生在盛风发电期，而其中由叶片损伤产生的事故要占到总事故的三分之一，叶 片发生损伤事故时电场必须停止发电，开始抢修，严重的还必须更换叶片，这必将导致高额的维修费用，也给风电场带来很大的经济损失。因此，若能及时检测叶片的损伤并进行维护，必能有效避免巨额损失的发生。

发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是提供一种能够实现风力发电机组叶片损伤在线检测的系统。解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案
一种风力发电机组叶片损伤在线检测系统，其特征是包括图像采集子系统、数据传输与处理子系统、状态监测与故障诊断服务子系统和监测诊断工作站，所述的图像采集子系统通过电缆与数据传输与处理子系统相连接，数据传输与处理子系统通过光纤与状态监测与故障诊断服务子系统连接，状态监测与故障诊断服务子系统通过光纤网络或无线网络与监测诊断工作站连接。所述的图像采集子系统包括以数据线连接的摄像装置和图像采集装置两部分，所述的摄像装置为工业摄像头，所述的摄像头有多个，分别安装在风力机塔架上以及每个叶片内部的相应位置，监测叶片外部及内部的裂纹状况，每个摄像头所采集的数据都会由一路数据线传输到图像采集装置的视频采集卡中进行相应处理，通过光纤传输到数据传输与处理子系统中进行分析处理对叶片状态进行监控。所述的数据传输与处理子系统由依次连接的数据预处理、数据特征提取和数据传输模块三部分组成，数据预处理模块对图像数据进行前期的处理，处理后的数据再传递给数据特征提取模块进行数据计算，之后经数据传输模块将计算好的数据传递给状态监测与故障诊断子系统的数据库伺服模块。所述的状态监测与故障诊断子系统由依次连接的数据库伺服模块，故障诊断模块和故障处置模块组成。数据库伺服模块对数据进行统一的管理和存储，故障诊断模块定时从数据库伺服模块中读取数据特征进行诊断，其应用的算法包括专家系统、神经网络、支持向量机等故障识别算法，诊断结果存储到数据库中，故障处置模块通过从数据库中读取诊断结果并判断故障的发生与否，并把根据诊断结果对故障进行不同的处理，包括报警、操作优化、连锁停机等。
监测诊断工作站为一具有网页浏览功能的计算机，它通过internet或局域网与状态监测与故障诊断子系统通信，可以通过访问状态监测与故障诊断子系统而帮助运行人员实时掌握风力机叶片的状态。有益效果本发明具有如下优点
I.具有信号分析和诊断功能，能对风力发电机组的叶片损伤故障进行自动诊断。2. 具有保护输出功能，可以与风力发电机组的变桨系统和刹车系统进行通信，在叶片处于危险状态下保护设备。


图I本发明的风力发电机组叶片损伤在线检测系统整体示意 图2风力发电机组摄像头布置示意 图3摄像头在叶片内结构不意 图4数据传输与处理子系统和状态监测与故障诊断服务子系统功能结构图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行描述，以便本领域的技术人员更好的理解本发明。图I为风力发电机组叶片损伤故障在线检测系统总体示意图。本发明的风力发电机组叶片损伤故障在线检测系统实施例，如图I所示，该系统主要包括图像采集子系统00、数据传输与处理子系统10、状态监测与故障诊断服务子系统
20、监测诊断工作站30四个部分。图像采集子系统00通过电缆与数据传输与处理子系统10相连接，数据传输与处理子系统10通过光纤与状态监测与故障诊断服务子系统20连接，状态监测与故障诊断服务子系统20通过光纤网络或无线网络与监测诊断工作站30连接。图像采集子系统00包括摄像和图像采集两部分，摄像功能由多个工业摄像头完成，工业摄像头的安装如图2所示，多个摄像头B被安装在塔架A适当位置的固定装置C上，从而可以清楚的拍摄到叶片不同部位的细小裂纹；每个叶片内部安装有一个配有照明光源D的摄像头B,该摄像头由机构控制沿叶片中心轴E旋转运动和轴向运动。摄像头在叶片内结构如图3所示，叶片内部H中，摄像头B由旋转机构G控制绕中心轴E旋转，由轴向驱动机构F驱动沿轴E上下运动。每个摄像头所采集的数据都会由一路数据线传输到图像采集装置的视频采集卡中进行相应的降噪和压缩处理，以通过光纤传输到数据传输与分析子系统中由其进行分析处理对叶片状态进行监控。图4为数据传输与处理子系统和状态监测与故障诊断服务子系统的功能结构图。图像采集子系统00所采集的图像数据由数据线传输给数据预处理模块11对图像进行信号补偿、抗混频滤波等预处理减小噪音干扰，处理后的数据再传递给数据特征提取模块12进行相关指标计算之后经通讯模块13将计算好的数据传递给状态监测与故障诊断子系统20。状态监测与故障诊断服务子系统20是以智能计算机作为硬件基础的，主要有数据伺服子系统21、故障诊断模块22、故障监测模块23、故障处置模块24构成。数据由数据传输与处理子系统传10递给数据伺服子系统21，数据伺服子系统为故障诊断模块22和故障监测模块23提供数据并对其运算结果进行存储。故障诊断模块22由多种诊断算法组成，包括专家系统221、神经网络222、支持向量机223等进行故障的综合评定，评定结果传 输数据伺服系统21，故障监测系统23实时在数据伺服系统21中读出数据并传递给故障处置模块24进行故障报警、操作优化、连锁停机等操作信号的输出到风电机组控制系统接口40，其所完成操作及时反馈给故障监测模块。
权利要求
1.ー种风カ发电机组叶片损伤在线检测系统，其特征是包括图像采集子系统、数据传输与处理子系统、状态监测与故障诊断服务子系统和监测诊断工作站，所述的图像采集子系统通过电缆与数据传输与处理子系统相连接，数据传输与处理子系统通过光纤与状态监测与故障诊断服务子系统连接，状态监测与故障诊断服务子系统通过光纤网络或无线网络与监测诊断工作站连接。
2.根据权利要求I所述的风カ发电机组叶片损伤在线检测系统，其特征是所述的图像采集子系统包括以数据线连接的摄像装置和图像采集装置两部分，所述的摄像装置为エ业摄像头，所述的エ业摄像头有多个，分别安装在风カ机塔架上以及每个叶片内部，每个摄像头所采集的数据都会由一路数据线传输到图像采集装置的视频采集卡中进行处理。
3.根据权利要求I所述的风カ发电机组叶片损伤在线检测系统，其特征是所述的数据传输与处理子系统由依次连接的数据预处理、数据特征提取和数据传输模块三部分组成，数据预处理模块对图像数据进行前期的处理，处理后的数据再传递给数据特征提取模块进行数据计算。
4.根据权利要求I所述的风カ发电机组叶片损伤在线检测系统，其特征是所述的状态监测与故障诊断子系统由依次连接的数据库伺服模块、故障诊断模块和故障处置模块组成，数据库伺服模块对数据进行统ー的管理和存储，故障诊断模块定时从数据库伺服模块中读取数据特征进行诊断，诊断结果存储到数据库伺服模块中，故障处置模块通过从数据库伺服模块中读取诊断结果并判断故障的发生与否，井根据诊断结果对故障进行不同的处理。
5.根据权利要求I所述的风カ发电机组叶片损伤在线检测系统，其特征是所述的监测诊断工作站为一具有网页浏览功能的计算机，它通过internet或局域网与状态监测与故障诊断子系统通信。
6.根据权利要求2所述的风カ发电机组叶片损伤在线检测系统，其特征是所述的安装在风カ机每个叶片内部的摄像头配有照明光源，摄像头由机构控制沿叶片中心轴旋转运动和轴向运动。
全文摘要
一种风力发电机组叶片损伤在线检测系统，其特征是包括图像采集子系统、数据传输与处理子系统、状态监测与故障诊断服务子系统和监测诊断工作站，所述的图像采集子系统通过电缆与数据传输与处理子系统相连接，数据传输与处理子系统通过光纤与状态监测与故障诊断服务子系统连接，状态监测与故障诊断服务子系统通过光纤网络或无线网络与监测诊断工作站连接。本发明具有如下优点1、具有信号分析和诊断功能，能对风力机的叶片损伤故障进行自动诊断。2、具有保护输出功能，可以与风力发电机组的变桨系统和刹车系统进行通信，在叶片处于危险状态下保护设备。
文档编号G01N21/88GK102706885SQ20121014926
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者任永, 冯永新, 刘石, 刘霞, 张磊, 杨涛, 邓小文, 陈刚 申请人:广东电网公司电力科学研究院