塔架净空实时监测系统及其方法技术方案

本公开提供了一种塔架净空实时监测系统及其方法。所述塔架净空监测系统包括：图像捕捉装置，用于捕捉风力发电机组运行时的图像，所述图像包括叶片部分以及塔架部分；叶片位置处理装置，用于确定捕捉的图像是否为有效数据，以便将所述有效数据发送到核心算法处理装置；核心算法处理装置，用于使用所述有效数据来计算叶片的塔架净空值。本公开能够实时地监测塔架净空以有效地避免叶片扫塔现象，使得风力发电机组安全运行。

Real time monitoring system and method of tower clearance

【技术实现步骤摘要】
塔架净空实时监测系统及其方法
本专利技术涉及风力发电
，更具体地讲，涉及一种用于实时地监测塔架净空的系统以及方法。
技术介绍
对于风力发电机组而言，一旦发生叶片扫塔，则需要更换叶片。单只叶片的成本为70万元，同时由于在更换叶片期间会造成风力发电机组停机，若以停机20天计算，每天发电量损失1万余，则更换叶片造成的发电量损失约20万元，那么合计造成损失90万元，故需要对风力发电机组上的塔架净空进行监测，以避免叶片扫塔造成的损失。现有的净空检测方法，绝大多数是采用在叶片上加装距离传感器的方式，然而这种加装传感器的方式会对叶片的气动性能造成影响，从而影响风力发电机组的发电性能。同时，由于传感器的成本较高，并不适合普及。因此，一种监测塔架净空的替代方法有待提出。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施例提供了一种塔架净空监测系统及其方法，至少解决上述技术问题和上文未提及的其它技术问题，并且提供下述的有益效果。本专利技术的一方面在于提供一种塔架净空监测系统，所述塔架净空监测系统可以包括：图像捕捉装置，用于捕捉风力发电机组叶片在运行过程中的图像，所述图像包括叶片部分和塔架部分；叶片位置处理装置，用于确定捕捉的图像是否为有效数据，以便将所述有效数据发送到核心算法处理装置；核心算法处理装置，用于使用所述有效数据来计算叶片的塔架净空值，并将计算结果发送到风力发电机组的机组主控系统。图像捕捉装置可以被安装在风力发电机组的机舱底部或者塔架的顶端。叶片位置处理装置可以包括第一数据处理单元，其用于对针对叶片尖端的敏感区域进行监测，以确定叶片尖端是否移动到所述敏感区域。叶片位置处理装置还可以包括第一数据传输单元，其中，当叶片尖端移动到所述敏感区域时，第一数据处理单元可以将当前捕捉的图像确定为有效数据并经由第一数据传输单元将该有效数据发送到核心算法处理装置，当叶片尖端未移动到所述敏感区域时，第一数据处理单元可以将当前捕捉的图像确定为无效数据。第一数据处理单元可以将捕捉的图像转换为HSV格式的图像，基于格式转换后的图像使用帧间差分法来确定叶片尖端是否移动到所述敏感区域。图像捕捉装置和叶片位置处理装置可以被集成安装，核心算法处理装置可以被单独安装。核心算法处理装置可以包括第二数据传输单元，其中，图像捕捉装置、第一数据传输单元与第二数据传输单元可以通过内部总线进行数据通信。第二数据传输单元可以基于现场总线协议通过RS485或者网线接口将计算结果实时地发送到机组主控系统。核心算法处理装置还可以包括选择单元，其用于：当核心算法处理装置无法获得所述有效数据时，通过第二数据传输单元向风力发电机组的机组主控系统发送核心算法处理装置的当前状态信息，以使机组主控系统改变当前控制策略。本专利技术的另一方面在于提供一种使用塔架净空监测系统计算塔架净空值的方法，所述方法可以包括：捕捉风力发电机组叶片在运行过程中的图像；确定捕捉的图像是否为有效数据；当捕捉的图像确定为有效数据时，基于所述有效数据来计算叶片的塔架净空值并将计算结果发送到风力发电机组的机组主控系统。确定捕捉的图像是否为有效数据的步骤可以包括：对针对叶片尖端的敏感区域进行监测，以确定叶片尖端是否移动到所述敏感区域，其中，当叶片尖端移动到所述敏感区域时，将当前捕捉的图像确定为有效数据，当叶片尖端未移动到所述敏感区域时，将当前捕捉的图像确定为无效数据。对针对叶片尖端的敏感区域进行监测的步骤可以包括将捕捉的图像转换为HSV格式的图像，基于格式转换后的图像使用帧间差分法来确定叶片尖端是否移动到所述敏感区域。可以通过内部总线将捕捉的图像发送到所述塔架净空监测系统中的叶片位置处理装置，并可以通过内部总线将所述有效数据发送到所述塔架净空监测系统中的核心算法处理装置。可以基于现场总线协议通过RS485或者网线接口将计算结果从所述塔架净空监测系统中的核心算法处理装置发送到风力发电机组的机组主控系统。基于以上描述的塔架净空监测系统及其方法，搭建了以图象捕捉装置为基础的塔架净空监测系统，，不仅通过叶片位置处理装置与核心算法处理装置的合理设计实现塔架净空实时监控的功能，并且在安装位置的合理设计下还能保证风力发电机组的安全运行的同时不影响风力发电机组的出力性能。附图说明下面，将结合附图进行本专利技术的详细描述，本专利技术的上述特征和其他目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：图1是根据本公开的示例性实施例的塔架净空监测系统的框图；图2是根据本公开的示例性实施例的塔架净空监测系统安装位置的示图；图3是根据本公开的示例性实施例的计算塔架净空值的方法的流程图。具体实施方式现将详细参照本公开的示例性实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指示相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便于解释本专利技术。显然，所描述的实施例仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。图1是根据本公开的示例性实施例的塔架净空监测系统的框图。参照图1，根据本公开的塔架净空监测系统100可以包括图像捕捉装置101、叶片位置处理装置102以及核心算法处理装置103。其中，叶片位置处理装置102可以包括第一数据处理单元1021和第一数据传输单元1022。第一数据处理单元1021可以用于确定由图像捕捉装置101捕捉的图像是否为有效数据，以便将有效数据发送到核心算法处理装置103。第一数据传输单元1022可以用于与第一数据处理单元1021、图像捕捉装置101、核心算法处理装置103等单元或装置进行数据通信。核心算法处理装置103可以包括第二数据传输单元1032。第二数据传输单元1032可以用于与第一数据传输单元1022、风力发电机组的机组主控系统、选择单元1031等单元或装置进行数据通信。为了获取合适的叶片与塔筒间距的图像，对于图像捕捉装置101的安装位置，需要满足以下条件：1、塔架净空监测系统需要始终与机舱的位置保持一致以能稳定地获取叶片尖端与塔筒间距的图像；2、由于风力发电机组长期处于恶劣环境，因此塔架净空监测系统的安装位置能够避免雨水、积雪附着于图像捕捉装置的镜头上；3、塔架净空监测系统需要始终正对或侧对叶片尖端与塔筒间距。为了满足上述条件，需要将塔架净空监测系统安装在风力发电机组机舱200的底部，如图2所示。图2中的虚线圆圈201示例性地示出了图像捕捉装置的安装位置。此外，还可以将图像捕捉装置101安装在风力发电机组的塔架顶端，以更好地捕捉叶片运行时的图像，同时避免了对叶片气动性能造成影响，从而影响风力发电机组的出力性能。捕捉到的图像包括叶片部分以及塔架部分，以为后面计算塔架净空值所使用。在塔架净空监测系统100中，可以将图像捕捉装置101和叶片位置处理装置102集成安装在一起，而核心算法处理装置103输出功率较大，为了解决散热问题，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种塔架净空实时监测系统，其特征在于，所述塔架净空监测系统包括：/n图像捕捉装置，用于捕捉风力发电机组运行时的图像，所述图像包括叶片部分以及塔架部分；/n叶片位置处理装置，用于确定捕捉的图像是否为有效数据，以便将所述有效数据发送到核心算法处理装置；/n核心算法处理装置，用于使用所述有效数据来计算叶片的塔架净空值，并将计算结果发送到风力发电机组的机组主控系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种塔架净空实时监测系统，其特征在于，所述塔架净空监测系统包括：
图像捕捉装置，用于捕捉风力发电机组运行时的图像，所述图像包括叶片部分以及塔架部分；
叶片位置处理装置，用于确定捕捉的图像是否为有效数据，以便将所述有效数据发送到核心算法处理装置；
核心算法处理装置，用于使用所述有效数据来计算叶片的塔架净空值，并将计算结果发送到风力发电机组的机组主控系统。


2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，图像捕捉装置被安装在风力发电机组的机舱底部或塔架顶端。


3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，叶片位置处理装置包括第一数据处理单元，用于对针对叶片尖端的敏感区域进行监测，以确定叶片尖端是否移动到所述敏感区域。


4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，叶片位置处理装置还包括第一数据传输单元，
其中，当叶片尖端移动到所述敏感区域时，第一数据处理单元将当前捕捉的图像确定为有效数据并通过第一数据传输单元将该有效数据发送到核心算法处理装置，当叶片尖端未移动到所述敏感区域时，第一数据处理单元将当前捕捉的图像确定为无效数据。


5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，第一数据处理单元还用于将捕捉的图像转换为HSV格式的图像，基于格式转换后的图像使用帧间差分法来确定叶片尖端是否移动到所述敏感区域。


6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，图像捕捉装置和叶片位置处理装置被集成安装，核心算法处理装置被单独安装。


7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，核心算法处理装置包括第二数据传输单元，
其中，图像捕捉装置、第一数据传输单元与第二数据传输单元通过内部总线进行通信。


8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，第二数据传输单元基于现场总线协议通过RS485或者网线接口将计算结果实时地发送到风力发电机组的机组主控系统。


9.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨博宇，高洪禹，李新乐，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11