風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括傳感器檢測網(wǎng)絡(luò)模塊、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊、通信網(wǎng)絡(luò)模塊、智能終端模塊、數(shù)據(jù)本地存儲模塊、應(yīng)急裝置模塊和本地外接設(shè)備接口。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊對整個監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行管理；傳感器檢測網(wǎng)絡(luò)模塊將數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊進(jìn)行智能處理，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊通過通信網(wǎng)絡(luò)模塊向智能終端模塊傳輸檢測到的數(shù)據(jù)，并接收來自智能終端模塊的指令。采用上述方案后，提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和智能化程度，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控信息在本地就地處理和相應(yīng)的邏輯保護(hù)功能，包括監(jiān)控設(shè)備故障自診斷、自恢復(fù)、緊急故障事故應(yīng)急預(yù)案功能。
【專利說明】風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)能作為目前最具有商業(yè)價值的可再生能源已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，大型MW級及多MW級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是目前主流的風(fēng)能大規(guī)模利用設(shè)備。
[0003]風(fēng)資源分布的廣闊性，地勢的多樣性，以及風(fēng)能利用的規(guī)模性，決定了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組批量化、分布式實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)使用周期通常超過20年，且廣泛地分布在環(huán)境惡劣的野外，常常遭受風(fēng)沙，雨雪、雷電等惡劣環(huán)境的侵蝕，因此在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組全生命周期內(nèi)，如何提高機(jī)組使用效率，降低運(yùn)營維護(hù)成本變得具有相當(dāng)重要的意義。
[0004]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般都運(yùn)行在偏遠(yuǎn)、交通不便的地區(qū)，且風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行維護(hù)時需要從塔基攀爬至離地超過70米的機(jī)艙進(jìn)行相應(yīng)維護(hù)操作，重大的維護(hù)維修工作甚至需要通過吊車將機(jī)艙吊至地面完成，因此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相對于傳統(tǒng)電力設(shè)備維護(hù)維修難度更高。
[0005]目前我國風(fēng)電場運(yùn)營保障水平十分低下，幾乎所有的風(fēng)電場都采用基于故障的維護(hù)方式，維護(hù)成本居高不下，維護(hù)資源利用率嚴(yán)重不足。同時由于針對機(jī)組故障特別是機(jī)械故障目前通常采用的都是基于故障的維修方式，維護(hù)成本極高，同時運(yùn)營維護(hù)資源利用率極低，迫切需要提高運(yùn)營維護(hù)自動化水平。
[0006]龍?jiān)措娏瘓F(tuán)股份有限公司所屬中能電力公司受國家能源局委托起草制定的《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動狀態(tài)監(jiān)測導(dǎo)則》于2011年11月I日在全國風(fēng)電行業(yè)實(shí)施。該導(dǎo)則針對通過檢測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動信號實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測方法進(jìn)行了詳細(xì)的表述，規(guī)定所有海上風(fēng)電機(jī)組應(yīng)選擇采用固定安裝系統(tǒng)，陸上2MW(及以上)風(fēng)電機(jī)組選擇采用固定安裝系統(tǒng)，陸上2MW以下風(fēng)電機(jī)組可選擇半固定安裝系統(tǒng)或便攜式系統(tǒng)；導(dǎo)則同時對風(fēng)電機(jī)組振動狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)作出了詳細(xì)的規(guī)定，對風(fēng)電振動狀態(tài)監(jiān)測環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)一，可以更精細(xì)化的掌握機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，合理安排檢修時間，減少風(fēng)電事故。
[0007]現(xiàn)有的技術(shù)中，為了提升風(fēng)力發(fā)電設(shè)備檢修效率，實(shí)現(xiàn)在設(shè)備出現(xiàn)重大故障前提早維護(hù)檢修，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)(CMS)已經(jīng)逐步被眾多風(fēng)電業(yè)主推廣使用。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)通過在風(fēng)力發(fā)電機(jī)上安裝各種傳感器監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀況，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理并進(jìn)行故障診斷，通過對風(fēng)電設(shè)備早期的微小故障進(jìn)行診斷分析，結(jié)合故障特征變化趨勢制定風(fēng)電機(jī)組及組件設(shè)備優(yōu)化維護(hù)維修方案，使風(fēng)電維護(hù)維修相對于傳統(tǒng)的巡檢模式維護(hù)及時性、針對性更強(qiáng)，維護(hù)維修效率更聞。
[0008]在現(xiàn)有的機(jī)械監(jiān)控方法中，振動信號監(jiān)控是一種相對比較成熟除的監(jiān)控技術(shù)，在國外已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在風(fēng)電狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)中；除機(jī)械振動信號以外，包括溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、視頻、音頻、應(yīng)力、位移、油品質(zhì)量等信號都可以反映風(fēng)電機(jī)械系統(tǒng)不同環(huán)節(jié)的實(shí)時狀態(tài)，國外已經(jīng)有大量的公司展開相關(guān)狀態(tài)監(jiān)控產(chǎn)品開發(fā)。
[0009]現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)雖然極大的提高了風(fēng)電場運(yùn)營維護(hù)效率，但在實(shí)際使用過程中仍存在以下問題:
[0010]1、現(xiàn)有技術(shù)中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)相對復(fù)雜，使用環(huán)境十分惡劣，其設(shè)備自身可靠性難以充分保障。通常為了保障風(fēng)電監(jiān)控的有效性，監(jiān)測系統(tǒng)自身可靠性需要高于或遠(yuǎn)高于被監(jiān)測對象，而現(xiàn)有技術(shù)尚難以充分實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測系統(tǒng)自身高可靠性保障，迫切需要通過加強(qiáng)監(jiān)控系統(tǒng)自身故障抵御能力，監(jiān)控確保設(shè)備可靠運(yùn)行。
[0011]2、現(xiàn)有技術(shù)中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)智能化程度不高，一旦監(jiān)控設(shè)備自身出現(xiàn)故障或外部環(huán)境出現(xiàn)災(zāi)難性事故時，難以通過監(jiān)控設(shè)備自身的智能化設(shè)計(jì)降低設(shè)備故障對整體系統(tǒng)的影響，確保監(jiān)控設(shè)備安全可靠運(yùn)行。通常，系統(tǒng)智能化程度可以表現(xiàn)為系統(tǒng)具有極強(qiáng)的擴(kuò)展性和可兼容性，當(dāng)系統(tǒng)軟件故障時，能夠進(jìn)行故障診斷，故障恢復(fù)等智能化的自愈合操作；當(dāng)系統(tǒng)硬件故障時，能夠進(jìn)行故障診斷，故障隔離，并且能夠?qū)⒐收闲畔⒓皶r上傳；當(dāng)出現(xiàn)外部突發(fā)事故如電網(wǎng)故障、地震等，系統(tǒng)可以自動智能實(shí)現(xiàn)突發(fā)事故應(yīng)對操作，確保實(shí)現(xiàn)全狀態(tài)安全監(jiān)控。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0012]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題作出進(jìn)一步的改進(jìn)，即本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)組本地監(jiān)控信息處理及邏輯運(yùn)算能力，通過模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控設(shè)備故障自診斷、自恢復(fù)、緊急故障事故應(yīng)急預(yù)案等優(yōu)化功能，大幅度提升風(fēng)電監(jiān)控設(shè)備故障抵御能力，有效的滿足了風(fēng)電運(yùn)營維護(hù)對監(jiān)控設(shè)備的可靠性需求，極大的提升了風(fēng)電場綜合運(yùn)營保障技術(shù)水平。
[0013]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)包括:傳感器檢測網(wǎng)絡(luò)模塊、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊、通信網(wǎng)絡(luò)模塊、智能終端模塊、數(shù)據(jù)本地存儲模塊、應(yīng)急裝置模塊和本地外接設(shè)備接口；
[0014]所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊對整個監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行管理；
[0015]所述傳感器檢測網(wǎng)絡(luò)模塊采集安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上的各個傳感器的數(shù)據(jù)和機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)信息，并將該數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)信息傳輸給所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊，所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊向所述傳感器檢測網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)出控制指令，實(shí)現(xiàn)對可控傳感器設(shè)備控制操作；
[0016]所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊通過所述通信網(wǎng)絡(luò)模塊向所述智能終端模塊傳輸檢測到的數(shù)據(jù)，并接收來自智能終端模塊的指令；
[0017]所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊向數(shù)據(jù)本地存儲模塊發(fā)送數(shù)據(jù)存儲命令、存儲數(shù)據(jù)信息和查詢數(shù)據(jù)本地存儲模塊狀態(tài)信息指令，所述數(shù)據(jù)本地存儲模塊向監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊反饋相應(yīng)指令信息執(zhí)行情況和存儲容量信息；
[0018]所述應(yīng)急裝置模塊向所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊傳送自身的運(yùn)行狀態(tài)信息，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊向應(yīng)急裝置模塊發(fā)送控制指令，使應(yīng)急裝置模塊能夠?yàn)楸O(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊提供電源支持，并將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)信息完整保存到所述數(shù)據(jù)本地存儲模塊；[0019]所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊與所述本地外接設(shè)備接口之間采用雙向信息交互。
[0020]進(jìn)一步的，所述通信網(wǎng)絡(luò)模塊包括有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)，所述智能終端模塊包括集中監(jiān)控平臺和無線終端，所述集中監(jiān)控平臺通過有線網(wǎng)絡(luò)與所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊連接，所述無線終端通過無線網(wǎng)絡(luò)與所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊連接。
[0021 ] 進(jìn)一步的，所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊包括硬件平臺和軟件平臺，所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊進(jìn)行狀態(tài)管理按照如下步驟:
[0022]( I)開始；
[0023](2)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測是指監(jiān)測系統(tǒng)自身狀態(tài)評估，監(jiān)測的方式分為循環(huán)巡檢的方式和中斷檢測的方式；
[0024](3)判斷是否存在故障，如果存在故障，則跳到步驟4，如果不存在故障，則跳到步驟2，繼續(xù)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測；
[0025](4)故障復(fù)位，該故障復(fù)位是指軟件復(fù)位和硬件復(fù)位，先進(jìn)行軟件復(fù)位，如果軟件復(fù)位不能將故障消除，則進(jìn)行硬件復(fù)位操作；
[0026](5)判斷故障是否消除，若故障復(fù)位掉，則跳轉(zhuǎn)到步驟10，若故障沒有消除，則跳轉(zhuǎn)到步驟6 ；
[0027](6)故障復(fù)位失敗次數(shù)計(jì)數(shù)；
[0028](7)判斷故障復(fù)位失敗次數(shù)是否超過閾值，如果故障復(fù)位失敗次數(shù)超過閾值，則跳轉(zhuǎn)到步驟8，如果沒有超過閾值則跳轉(zhuǎn)到步驟4，進(jìn)行再次復(fù)位操作；
[0029](8)故障狀態(tài)標(biāo)志置位；
[0030](9)進(jìn)行故障切除，故障切除是指將故障狀態(tài)標(biāo)志置位的模塊切除掉系統(tǒng)，防止故障的傳播；
[0031]( 10)故障復(fù)位成功次數(shù)計(jì)數(shù)；
[0032](11)判斷成功復(fù)位次數(shù)是否超過閾值，如果成功復(fù)位次數(shù)大于閾值，則跳轉(zhuǎn)到步驟12，反之，跳轉(zhuǎn)到步驟2;
[0033](12)警告狀態(tài)標(biāo)志位置數(shù)。
[0034]進(jìn)一步的，所述硬件平臺包括ADC采樣芯片、網(wǎng)絡(luò)通信接口芯片、FIFO芯片，DSP芯片和ARM芯片實(shí)現(xiàn)；ADC采樣芯片完成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集，F(xiàn)IFO芯片實(shí)現(xiàn)高速ADC采樣和低速ARM數(shù)據(jù)讀取之間的緩沖，網(wǎng)絡(luò)通信接口芯片和ARM芯片完成網(wǎng)絡(luò)通信功能，DSP芯片完成采樣數(shù)據(jù)的智能化處理。
[0035]進(jìn)一步的，所述硬件平臺包括PLC處理器、PLC模擬量采集裝置、PLC數(shù)字量采集裝置和PLC通信子模塊，PLC模擬量采集裝置和PLC數(shù)字量采集裝置完成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集，PLC處理器實(shí)現(xiàn)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，PLC通信子模塊完成網(wǎng)絡(luò)通信功能。
[0036]進(jìn)一步的，所述軟件平臺采用底層語言和高級語言進(jìn)行混合式開發(fā)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊功能。
[0037]進(jìn)一步的，所述軟件平臺為建立在嵌入式操作系統(tǒng)之上的應(yīng)用程序開發(fā)，在嵌入式操作系統(tǒng)之上進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊的功能。
[0038]進(jìn)一步的，所述軟件平臺基于PLC系統(tǒng)上的應(yīng)用程序開發(fā)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊的功能。[0039]進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)本地存儲模塊包括網(wǎng)絡(luò)接口芯片、微處理器芯片、USB總線芯片和軟件系統(tǒng)，所述軟件系統(tǒng)在微處理器芯片控制下，通過網(wǎng)絡(luò)接口芯片從監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊讀取數(shù)據(jù)，然后通過USB總線芯片將讀取到的數(shù)據(jù)寫入移動存儲設(shè)備中。
[0040]進(jìn)一步的，所述應(yīng)急裝置模塊是采用不間斷電源或者超級電容來實(shí)現(xiàn)，在電網(wǎng)掉電的情況下能夠繼續(xù)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)提供電源支持。
[0041]采用上述方案后，提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和智能化程度，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控信息在本地就地處理和相應(yīng)的邏輯保護(hù)功能，包括監(jiān)控設(shè)備故障自診斷、自恢復(fù)、緊急故障事故應(yīng)急預(yù)案功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0042]圖1為本發(fā)明的功能模塊示意圖。
[0043]圖2為本發(fā)明監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊管理流程圖。
[0044]圖3為本發(fā)明監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊硬件平臺功能框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]如圖1所示，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)包括:傳感器檢測網(wǎng)絡(luò)模塊、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊、通信網(wǎng)絡(luò)模塊、智能終端模塊、數(shù)據(jù)本地存儲模塊、本地外接設(shè)備接口模塊和應(yīng)急裝置模塊。
[0046]傳感器檢測網(wǎng)絡(luò)模塊與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊之間采用雙向信息交互。傳感器檢測網(wǎng)絡(luò)模塊向監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊傳送監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息；監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊向傳感器檢測網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)出控制指令，實(shí)現(xiàn)對可控傳感設(shè)備控制操作。
[0047]數(shù)據(jù)本地存儲模塊和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊之間采用雙向信息交互。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊向數(shù)據(jù)本地存儲模塊發(fā)送數(shù)據(jù)存儲命令、存儲數(shù)據(jù)信息以及查詢數(shù)據(jù)本地存儲模塊狀態(tài)信息指令；本地存儲模塊向監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊反饋相應(yīng)命令信息執(zhí)行情況及存儲容量信息。
[0048]應(yīng)急裝置模塊和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊之間采用雙向信息交互。應(yīng)急裝置模塊向監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊傳送應(yīng)急裝置模塊自身的運(yùn)行狀態(tài)信息；監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊向應(yīng)急裝置模塊發(fā)送控制使能指令。實(shí)現(xiàn)功能包括但不僅限于，在緊急事故情況下，控制應(yīng)急裝置模塊使其能夠?yàn)楸O(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊提供電源支持，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)信息完整保存到本地存儲模塊。
[0049]智能終端模塊和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊之間通過通訊網(wǎng)絡(luò)模塊實(shí)現(xiàn)雙向信息交互。其中智能終端模塊包括位于中控室的集中監(jiān)控平臺和位于非風(fēng)電現(xiàn)場的無線終端；通訊網(wǎng)絡(luò)模塊包括與集中監(jiān)控平臺實(shí)現(xiàn)雙向通訊的現(xiàn)場光纖以太網(wǎng)和與無線終端實(shí)現(xiàn)雙向通訊的無線網(wǎng)絡(luò)。
[0050]本地外接設(shè)備接口模塊和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊之間采用雙向信息交互。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)測模塊通過本地外接設(shè)備接口模塊實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展和兼容。
[0051]監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊具有數(shù)據(jù)傳輸、人機(jī)交互和設(shè)備狀態(tài)管理三大功能。數(shù)據(jù)傳輸功能實(shí)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)向智能終端模塊或數(shù)據(jù)本地存儲模塊傳送；人機(jī)交互功能實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的底層數(shù)據(jù)分析及邏輯控制，包括但不僅限于完成外部控制命令及參數(shù)配置、對本地監(jiān)控故障進(jìn)行報警觸發(fā)、對設(shè)備故障進(jìn)行報警觸發(fā)等；設(shè)備狀態(tài)管理功能是指監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊在監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的同時還要監(jiān)控自身的運(yùn)行狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)機(jī)組監(jiān)測系統(tǒng)本身發(fā)生故障，則進(jìn)行故障診斷、故障定位、故障恢復(fù)、故障隔斷等操作，提高系統(tǒng)的可靠性。
[0052]如圖2所示，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊流程:
[0053]步驟1:開始；
[0054]步驟2:運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測是指監(jiān)測系統(tǒng)自身狀態(tài)評估，監(jiān)測的方式分為循環(huán)巡檢的方式和中斷檢測的方式，這里，優(yōu)選地選擇使用中斷檢測方式；
[0055]步驟3:判斷是否存在故障，如果存在故障，則跳到步驟4，如果不存在故障，則跳到步驟2，繼續(xù)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測；
[0056]步驟4:故障復(fù)位，該故障復(fù)位是指軟件復(fù)位和硬件復(fù)位。先進(jìn)行軟件復(fù)位，如果軟件復(fù)位不能將故障消除，則進(jìn)行硬件復(fù)位操作；
[0057]步驟5:判斷故障是否消除，若故障復(fù)位掉，則跳轉(zhuǎn)到步驟10，若故障沒有消除，則跳轉(zhuǎn)到步驟6 ；
[0058]步驟6:故障復(fù)位失敗次數(shù)計(jì)數(shù)；
[0059]步驟7:判斷故障復(fù)位失敗次數(shù)是否超過閾值，如果故障復(fù)位失敗次數(shù)超過閾值，則跳轉(zhuǎn)到步驟8，如果沒有超過閾值則跳轉(zhuǎn)到步驟4，進(jìn)行再次復(fù)位操作。
[0060]步驟8:故障狀態(tài)標(biāo)志置位；
[0061]步驟9:進(jìn)行故障切除，故障切除是指將故障狀態(tài)標(biāo)志置位的模塊切除掉系統(tǒng)，防止故障的傳播；
[0062]步驟10:故障復(fù)位成功次數(shù)計(jì)數(shù)；
[0063]步驟11:判斷成功復(fù)位次數(shù)是否超過閾值，如果成功復(fù)位次數(shù)大于閾值，則跳轉(zhuǎn)到步驟12，反之，跳轉(zhuǎn)到步驟2;
[0064]步驟12:警告狀態(tài)標(biāo)志位置數(shù)。
[0065]如圖3所示，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊硬件平臺由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、控制器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和通信接口模塊組成。
[0066]數(shù)據(jù)采集模塊完成數(shù)據(jù)采集功能，并將所采集到的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)緩存模塊中；數(shù)據(jù)緩存模塊接收來自控制器模塊的數(shù)據(jù)讀取指令，并向控制器模塊發(fā)送采集到的數(shù)據(jù)；控制器模塊向數(shù)據(jù)緩存模塊發(fā)送數(shù)據(jù)讀取指令，并從數(shù)據(jù)緩存模塊中讀取采集到的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理模塊從控制器模塊中讀取采集到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行智能化數(shù)據(jù)處理，并將數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果反饋給控制器模塊；控制器模塊通過通信接口模塊向智能終端模塊傳送檢測到的數(shù)據(jù)，并接受來自智能終端模塊的控制指令。
[0067]監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊的硬件平臺，優(yōu)選地一種方案是數(shù)據(jù)采集模塊通過選擇ADC采樣芯片實(shí)現(xiàn)、通信接口模塊通過選擇網(wǎng)絡(luò)通信接口芯片實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)緩存模塊通過選擇FIFO芯片實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)處理模塊通過選擇DSP芯片實(shí)現(xiàn)，控制器模塊通過選擇ARM芯片實(shí)現(xiàn)。ADC采樣芯片完成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集，F(xiàn)IFO芯片實(shí)現(xiàn)高速ADC采樣和低速ARM數(shù)據(jù)讀取之間的緩沖，高性能的網(wǎng)絡(luò)通信接口芯片和ARM芯片完成網(wǎng)絡(luò)通信功能，DSP芯片完成采樣數(shù)據(jù)的智能化處理。
[0068]監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊的硬件平臺，優(yōu)選地一種方案是控制器模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊和數(shù)據(jù)處理模塊通過選擇PLC處理器實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)采集模塊通過選擇PLC模擬量采集裝置和PLC數(shù)字量采集裝置實(shí)現(xiàn)、通信接口模塊通過選擇PLC通信子模塊和PLC其它輔助子模塊來實(shí)現(xiàn)。PLC模擬量采集裝置和PLC數(shù)字量采集裝置完成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集，PLC處理器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的管理和對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，PLC通信子模塊完成網(wǎng)絡(luò)通信功能。
[0069]監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊的軟件平臺，優(yōu)選地一種方案是采用底層語言和高級語言進(jìn)行混合式開發(fā)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊功能。
[0070]監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊的軟件平臺，優(yōu)選地一種方案是建立在嵌入式操作系統(tǒng)之上的應(yīng)用程序開發(fā)，在嵌入式操作系統(tǒng)之上進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊的功能。
[0071]監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊的軟件平臺，優(yōu)選地一種方案是基于PLC系統(tǒng)上的應(yīng)用程序開發(fā)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊的功能。
[0072]數(shù)據(jù)本地存儲模塊，優(yōu)選地一種方案是采用網(wǎng)絡(luò)接口芯片、微處理器(MCU)芯片和USB總線芯片實(shí)現(xiàn)。軟件系統(tǒng)在微處理器控制下，通過網(wǎng)絡(luò)接口芯片從監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊讀取數(shù)據(jù)，然后通過USB總線芯片將讀取到的數(shù)據(jù)寫入移動存儲設(shè)備中。
[0073]本地外接設(shè)備接口模塊，優(yōu)選地一種方案是采用數(shù)字量輸入輸出端口和模擬量端口以及現(xiàn)場總線接口控制芯片來實(shí)現(xiàn)。
[0074]應(yīng)急裝置模塊，優(yōu)選地一種方案是采用不間斷電源(UPS)來實(shí)現(xiàn)，在電網(wǎng)掉電的情況下能夠繼續(xù)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)提供電源支持。
[0075]應(yīng)急裝置模塊，優(yōu)選地一種方案是采用超級電容來實(shí)現(xiàn)，在電網(wǎng)掉電的情況下能夠繼續(xù)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)提供電源支持。
[0076]本發(fā)明針對風(fēng)電運(yùn)營維護(hù)對狀態(tài)監(jiān)控設(shè)備可靠性的要求，提出了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)本地監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集智能可靠性及智能性提升方案，本發(fā)明所述本地智能狀態(tài)監(jiān)控方案設(shè)計(jì)方法不僅適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，也廣泛適用于各種分布式設(shè)備可靠性及智能性提升方案。
[0077]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括傳感器檢測網(wǎng)絡(luò)模塊、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊、通信網(wǎng)絡(luò)模塊、智能終端模塊、數(shù)據(jù)本地存儲模塊、應(yīng)急裝置模塊和本地外接設(shè)備接口； 所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊對整個監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行管理； 所述傳感器檢測網(wǎng)絡(luò)模塊采集安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上的各個傳感器的數(shù)據(jù)和機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)信息，并將該數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)信息傳輸給所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊，所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊向所述傳感器檢測網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)出控制指令，實(shí)現(xiàn)對可控傳感器設(shè)備控制操作； 所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊通過所述通信網(wǎng)絡(luò)模塊向所述智能終端模塊傳輸檢測到的數(shù)據(jù)，并接收來自智能終端模塊的指令； 所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊向數(shù)據(jù)本地存儲模塊發(fā)送數(shù)據(jù)存儲命令、存儲數(shù)據(jù)信息和查詢數(shù)據(jù)本地存儲模塊狀態(tài)信息指令，所述數(shù)據(jù)本地存儲模塊向監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊反饋相應(yīng)指令信息執(zhí)行情況和存儲容量信息； 所述應(yīng)急裝置模塊向所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊傳送自身的運(yùn)行狀態(tài)信息，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊向應(yīng)急裝置模塊發(fā)送控制指令，使應(yīng)急裝置模塊能夠?yàn)楸O(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊提供電源支持，并將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)信息完整保存到所述數(shù)據(jù)本地存儲模塊； 所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊與所述本地外接設(shè)備接口之間采用雙向信息交互。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述通信網(wǎng)絡(luò)模塊包括有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)，所述智能終端模塊包括集中監(jiān)控平臺和無線終端，所述集中監(jiān)控平臺通過有線網(wǎng)絡(luò)與所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊連接，所述無線終端通過無線網(wǎng)絡(luò)與所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊包括硬件平臺和軟件平臺，所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊進(jìn)行狀態(tài)管理按照如下步驟: (1)開始； (2)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測是指監(jiān)測系統(tǒng)自身狀態(tài)評估，監(jiān)測的方式分為循環(huán)巡檢的方式和中斷檢測的方式； (3)判斷是否存在故障，如果存在故障，則跳到步驟4，如果不存在故障，則跳到步驟2，繼續(xù)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測； (4)故障復(fù)位，該故障復(fù)位是指軟件復(fù)位和硬件復(fù)位，先進(jìn)行軟件復(fù)位，如果軟件復(fù)位不能將故障消除，則進(jìn)行硬件復(fù)位操作； (5)判斷故障是否消除，若故障復(fù)位掉，則跳轉(zhuǎn)到步驟10，若故障沒有消除，則跳轉(zhuǎn)到步驟6; (6)故障復(fù)位失敗次數(shù)計(jì)數(shù)； (7)判斷故障復(fù)位失敗次數(shù)是否超過閾值，如果故障復(fù)位失敗次數(shù)超過閾值，則跳轉(zhuǎn)到步驟8，如果沒有超過閾值則跳轉(zhuǎn)到步驟4，進(jìn)行再次復(fù)位操作； (8)故障狀態(tài)標(biāo)志置位； (9)進(jìn)行故障切除，故障切除是指將故障狀態(tài)標(biāo)志置位的模塊切除掉系統(tǒng)，防止故障的傳播；(10)故障復(fù)位成功次數(shù)計(jì)數(shù)； (11)判斷成功復(fù)位次數(shù)是否超過閾值，如果成功復(fù)位次數(shù)大于閾值，則跳轉(zhuǎn)到步驟12，反之，跳轉(zhuǎn)到步驟2; (12)警告狀態(tài)標(biāo)志位置數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述硬件平臺包括ADC采樣芯片、網(wǎng)絡(luò)通信接口芯片、FIFO芯片，DSP芯片和ARM芯片實(shí)現(xiàn)；ADC采樣芯片完成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集，F(xiàn)IFO芯片實(shí)現(xiàn)高速ADC采樣和低速ARM數(shù)據(jù)讀取之間的緩沖，網(wǎng)絡(luò)通信接口芯片和ARM芯片完成網(wǎng)絡(luò)通信功能，DSP芯片完成采樣數(shù)據(jù)的智能化處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述硬件平臺包括PLC處理器、PLC模擬量采集裝置、PLC數(shù)字量采集裝置和PLC通信子模塊，PLC模擬量采集裝置和PLC數(shù)字量采集裝置完成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集，PLC處理器實(shí)現(xiàn)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，PLC通信子模塊完成網(wǎng)絡(luò)通信功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述軟件平臺采用底層語言和高級語言進(jìn)行混合式開發(fā)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述軟件平臺為建立在嵌入式操作系統(tǒng)之上的應(yīng)用程序開發(fā)，在嵌入式操作系統(tǒng)之上進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊的功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述軟件平臺基于PLC系統(tǒng)上的應(yīng)用程序開發(fā)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊的功能。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)本地存儲模塊包括網(wǎng)絡(luò)接口芯片、微處理器芯片、USB總線芯片和軟件系統(tǒng)，所述軟件系統(tǒng)在微處理器芯片控制下，通過網(wǎng)絡(luò)接口芯片從監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)智能處理模塊讀取數(shù)據(jù)，然后通過USB總線芯片將讀取到的數(shù)據(jù)寫入移動存儲設(shè)備中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述應(yīng)急裝置模塊是采用不間斷電源或者超級電容來實(shí)現(xiàn)，在電網(wǎng)掉電的情況下能夠繼續(xù)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)提供電源支持。
【文檔編號】F03D7/00GK103670921SQ201310556305
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】賈利民, 劉展, 龐宇, 雷濤, 童亦斌 申請人:北京能高自動化技術(shù)股份有限公司