风力发电机组的净空监测系统和方法技术方案

本申请提供了一种风力发电机组的净空监测系统和方法。净空监测系统包括控制器、以及与控制器通信连接的图像监控设备和毫米波雷达；图像监控设备安装在风力发电机组的机舱的底面，且指向风力发电机组的净空区域，用于在叶尖经过净空区域时，拍摄净空区域的图像；毫米波雷达安装于机舱外壁、且毫米波雷达的探测方向指向毫米波监测区域，用于检测叶尖在毫米波监测区域中的运动数据；控制器用于接收净空区域的图像数据、叶尖在毫米波监测区域中的运动数据；根据图像数据和运动数据，确定出叶尖与塔架之间的净空距离。该净空监测系统对环境的适应能力更强，能够在多种较恶劣的工况下正常工作，避免了因监测系统失效而导致测量到的净空距离不准确。净空距离不准确。净空距离不准确。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组的净空监测系统和方法


[0001]本申请涉及风力发电设备控制
，具体而言，本申请涉及一种风力发电机组的净空监测系统和方法。

技术介绍

[0002]对于风力发电机组而言，如果一旦发生叶片扫塔则可能需要更换叶片，而且还会损坏塔筒，这会造成巨大的损失，因此需要在叶轮旋转过程中实时测量叶尖与塔架之间的净空距离。
[0003]现有风力发电机组中，通常会安装视频监控装置或者雷达监控装置来测量净空距离。然而，每种测距装置都会受到环境的干扰，从而导致测距装置失效或者测量到的净空距离不准确。

技术实现思路

[0004]本申请针对现有方式的缺点，提出一种风力发电机组的净空监测系统和方法，用以解决现有的净空测距装置容易失效或者测量到的净空距离不准确技术问题。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种风力发电机组的净空监测系统，包括控制器、以及与控制器通信连接的图像监控设备和毫米波雷达；图像监控设备安装在风力发电机组的机舱的底面，且指向风力发电机组的净空区域，用于在叶尖经过净空区域时，拍摄净空区域的图像；毫米波雷达安装于机舱外壁、且毫米波雷达的探测方向指向毫米波监测区域，用于检测叶尖在毫米波监测区域中的运动数据；控制器用于接收净空区域的图像数据、叶尖在毫米波监测区域中的运动数据；根据图像数据和运动数据，确定出叶尖与塔架之间的净空距离。
[0006]第二方面，本申请实施例提供了一种风力发电机组，包括本申请实施例提供的净空监测系统。
[0007]第三方面，本申请实施例提供了一种风力发电机组的净空监测方法，应用本申请实施例提供的风力发电机组的净空监测系统，包括：接收图像监控设备拍摄到的叶尖经过净空区域时的净空区域的图像，以及毫米波雷达检测到的叶尖在毫米波监测区域中的运动数据；根据图像数据和运动数据，确定出每个叶尖与塔架之间的净空距离。
[0008]第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被同步校验装置执行时，实现如本申请实施例提供的风力发电机组的净空监测方法。
[0009]本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：
[0010]在本申请实施例中，干扰图像监控设备环境因素为环境亮度、雾、云和尘土等，而干扰毫米波雷达的环境因素为雨雪天气，干扰图像监控设备和毫米波雷达的环境因素不同，二者在较大概率不会同时受到干扰。因此，对于净空距离的监测系统，在大部分时间内图像监控设备和毫米波雷达中的至少一个可以正常工作，避免了因监测系统失效而导致测
量到的净空距离不准确。相比于现有的使用单一的视频测距装置或雷达测距装置测量净空距离的方式，本申请实施例提供的净空监测系统对环境的适应能力更强，能够在多种较恶劣的工况下正常工作。
[0011]净空监测系统的控制器可以对净空区域的图像数据和叶尖在毫米波监测区域中的运动数据融合处理，从而得到净空距离，这有助于提高净空距离的准确度和精度。
[0012]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0013]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0014]图1是本申请实施例提供一种风力发电机组的净空监测系统的架构示意图；
[0015]图2是本申请实施例提供一种图像监控设备和毫米波雷达在风力发电机组上的位置示意图；
[0016]图3是本申请实施例提供的图2的局部示意图；
[0017]图4为本申请提供的毫米波雷达的探测范围的平面示意图；
[0018]图5为本申请提供的极坐标系示意图；
[0019]图6为本申请提供的叶片的运动轨迹的示意图；
[0020]图7是本申请实施例提供的在第一视角下，毫米波雷达的探测中心线与基准面的角度关系示意图；
[0021]图8是本申请实施例提供的在第二视角下，毫米波雷达的探测中心线与基准面的角度关系示意图；
[0022]图9是本申请实施例提供的在第三视角下，毫米波雷达的探测中心线与基准面的角度关系示意图；
[0023]图10是本申请实施例提供的一种风力发电机组的净空监测方法的流程示意图；
[0024]图11是本申请实施例提供的另一种风力发电机组的净空监测方法的流程示意图；
[0025]图12是本申请实施例提供的运动数据的数据组中所包含数据的释义图；
[0026]图13是本申请实施例提供的叶尖的轨迹点在净空区域的图像中的位置分布示意图；
[0027]图14是本申请实施例提供的第一运动轨迹线和第一参照线在净空区域的图像中的位置关系示意图；
[0028]图15是本申请实施例提供的多个第一运动轨迹线在净空区域的图像中的位置关系示意图；
[0029]图16是本申请实施例提供的第二运动轨迹线和第二参照线在第二参考坐标系中的位置关系示意图。
[0030]附图标号的说明如下：
[0031]100-控制器；200-图像监控设备；300-毫米波雷达；
[0032]401-机舱；4011-顶面；4012-底面；4013-侧面；
[0033]402-塔架；403-叶片；404-轮毂。
具体实施方式
[0034]下面详细描述本申请，本申请实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
[0035]本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0036]本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
[0037]下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组的净空监测系统，其特征在于，包括控制器、以及与所述控制器通信连接的图像监控设备和毫米波雷达；所述图像监控设备安装在所述风力发电机组的机舱的底面，且指向所述风力发电机组的净空区域，用于在叶尖经过所述净空区域时，拍摄所述净空区域的图像；所述毫米波雷达安装于机舱外壁、且所述毫米波雷达的探测方向指向毫米波监测区域，用于检测叶尖在所述毫米波监测区域中的运动数据；所述控制器用于接收所述净空区域的图像数据、所述叶尖在所述毫米波监测区域中的运动数据；根据所述图像数据和所述运动数据，确定出所述叶尖与塔架之间的净空距离。2.根据权利要求1所述的净空监测系统，其特征在于，所述机舱具有沿叶轮的中心轴线延伸的外壁，所述毫米波雷达安装于所述机舱的外壁的朝向叶轮的左侧面上。3.根据权利要求1所述的净空监测系统，其特征在于，所述毫米波雷达的毫米波监测区域位于叶轮运动区域的左下方，所述毫米波雷达用于监测所述叶尖绕叶轮中心轴旋转时朝向所述塔架运动的轨迹信息。4.根据权利要求1所述的净空监测系统，其特征在于，所述毫米波雷达的探测中心线与第一基准面的夹角为20度至30度范围；所述毫米波雷达的探测中心线与第二基准面的夹角为15度至20度范围；所述毫米波雷达的探测中心线与第三基准面的夹角为40度至50度范围。5.根据权利要求4所述的净空监测系统，其特征在于，所述第一基准面平行于所述机舱的轴线、且平行于所述塔架的轴线；所述第二基准面垂直于所述机舱的轴线、且平行于所述塔架的轴线；所述第三基准面垂直所述第一基准面、且垂直于所述第二基准面。6.根据权利要求1所述的净空监测系统，其特征在于，所述控制器还用于：根据所述叶尖所对应的所述图像数据，确定出所述叶尖与塔架之间的第一参考净空距离、以及所述第一参考净空距离的第一置信度；根据所述叶尖所对应的所述运动数据，确定出所述叶尖与塔架之间的第二参考净空距离、以及所述第二参...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新乐，李向楠，
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：