面向海上风电系统状态监测的长距离传感网节点及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种面向海上风电系统状态监测的长距离传感网节点及方法，节点包括信号处理器和信号接收器两部分组成，信号处理器收集安装在海上风电主要设备的关键部位上的传感器采集的设备运行状态的关键数据，进行FPGA处理，加载到2.4GHz频道上，通过功率放大模块和大功率天线的放大，经过超远距离的传输，到达安置在陆上的信号接收器，信号接收器接收到信号后传给上位机，供监控人员对设备工作状态进行监控。这样无需进行搭建基站等大型基础设置建设，就可以时间超远距离的数据传输。本发明专利技术可以供风电系统的监控人员使用，便于他们及早发现、排除故障，大幅减轻巡检人员的工作量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数据长距离传输技术，尤其涉及一种。
技术介绍
海上风电系统中的风力发电设备长期处于海上的潮湿、低温、强风、暴晒等恶劣环境中，这些恶劣条件时刻考验着设备的正常运行，从而对风电系统的正常发电有着重要的影响。鉴于其恶劣环境不适合人工工作，所以需要一套自动化检测方案来对风电设备进行状态检测。同时，每台设备的状态参数很多，如果实时采集的话，传感器收集的数据量非常大，这给无线传输带来了非常大的困难。所以需要实现状态信号的远距离准确传输，同时尽可能减少传输的数据量，保证数据的稳定性和准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，设计了一种面向海上风电系统状态检测的长距离传感网节点及方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的:一种面向海上风电系统状态监测的长距离传感网节点，它包括信号处理器和信号接收器等；其中，每个信号接受器与若干信号处理器无线通信。进一步地，所述信号处理器包括:信号处理核心板、电源模块、高增益定向天线和防护盒等；所述信号处理核心板、电源模块均置于防护盒内，信号处理核心板和高增益天线分别与电源模块相连，高增益天线和信号处理核心板相连。所述信号接收器包括:数据接收核心板、电源模块、高增益定向天线和防护盒等；所述数据接收核心板、电源模块均置于防护盒内，数据接收核心板和高增益定向天线分别与电源模块相连，高增益定向天线和数据接收核心板相连 进一步地，所述电源模块由适配器和蓄电池相连组成。进一步地，所述信号处理核心板包括FPAG处理器、MCU微处理器、稳压模块、多路选择器、存储器、时钟模块、RF射频模块和功率放大模块等；所述继电器、FPGA处理器、MCU微处理器、RF射频模块和功率放大模块分别与稳压模块相连，FPGA处理器、多路选择器、存储器、RF射频模块与MCU微处理器相连，RF射频模块与功率放大模块相连。进一步地，所述数据接收核心板包括MCU微处理器、稳压模块、存储器、时钟模块和RF射频模块等；所述继电器、MCU微处理器和RF射频模块分别与稳压模块相连，存储器、RF射频模块、时钟模块与MCU微处理器相连。一种应用所述面向海上风电系统状态监测的长距离传感网节点的长距离传输方法，通过以下三步来实现状态监测数据的长距离传输:(I)信号处理器通过FPGA处理器对传感器采集的数据进行处理(2 )信号处理器通过功率放大模块和大功率天线对处理后的数据信号进行二级放大，发送给相距很远的信号接收器(3)信号接收器通过大功率天线对接收到的信号进行放大，再被灵敏度很高的射频芯片识别。这样完成了稳定的远距离的信号传输。本专利技术的有益效果是: 1、可以实现将海上风电设备的状态信号经过第一顶处理后，长距离传输给地面的检测台，辅助工作人员了解设备的运转情况。2、可以对设备的状态信号直接进行分析，并判断是处于正常工作状态还是故障状态，便于工作人员进行故障诊断，及早发现、排除故障。附图说明图1是本专利技术的整体结构框 图2是信号处理器和信号接收器的结构 图3是信号处理器的信号流程 图4是信号接收器的信号流程 图5是的信号处理器核心板的模块 图6是的信号接收器核心板的模块 图7是FFT的IP核引脚。具体实施例方式如图1所示，描述了本专利技术的整体结构组成。该结构包括传感器、信号处理器、数据接收器、上位机监测服务器；其中，上位机监测服务器与若干数据接收器通过有线相连，每个数据接收器与若干个信号处理器无线通信，信号处理器与传感器有线相连。每台监测设备上面的一个或多个传感器实时采集设备的振动信号，由该设备上的信号处理器进行处理和打包后无限发送，经信号接收器接收后上传至上位机监测服务器，方便工作人员查看风电设备的工作情况.如图2所示，是信号处理器和接收器的结构图。信号处理器包括:信号处理核心板、电源模块、高增益定向天线和防护盒等；信号处理核心板、电源模块均置于防护盒内，电源模块分别与信号处理核心板和高增益天线相连，为其提供电源模块。所述信号接收器包括:数据接收核心板、电源模块、高增益天线和防护盒等；所述数据接收核心板、电源模块均置于防护盒内，数据接收核心板和高增益定向天线分别与电源模块相连，高增益定向天线和数据接收核心板相连。防护盒保护信号处理核心板和信号接收核心板，减轻其在较恶劣的环境中所受到的损害，保证工作的准确度，延长工作寿命。每一个信号接收器可以接收多个信号处理器发出的信号，并根据信号处理器的编号对信号来源进行定位，准确识别出风电设备不同位置的状态。图3为信号处理器的信号流程图。FPGA接受传感器发送过来的数据，进行基带调制、数字变频、宽带跳频处理后得到中频信息，经过MCU微处理器发送到RF射频模块，MCU微处理器可以采用Atmegal28L产品，RF射频模块可以采用CC2520产品，它将数据进行变换，扩频后，以2.4G的频率发送给功率放大模块。功率放大模块的核心芯片可以采用但不限于ALW6153产品，其把信号进行强度放大后传输给大功率天线发送出去。这样通过FPGA实现强大的信号处理功能、MCU微处理器负责控制各个模块工作，并实现一定的信号处理功能，RF射频模块把信号加载到2.4GHz频道上，功率放大模块和大功率天线则对信号进行放大，使信号在经过长距离的传输后，信号接收器能够识别。如图4所示，信号接收器的天线接收到信号后，传输给RF射频模块，主芯片为CC2520,进行变换和调制后，发送给MCU微处理器进行处理分析，之后上传给上位机共工作人员诊断。如图5所示，信号处理核心板包括FPAG处理器、MCU微处理器、稳压模块、多路选择器、存储器、时钟模块、RF射频模块和功率放大模块等；所述继电器、FPGA处理器、MCU微处理器、RF射频模块和功率放大模块分别与稳压模块相连，FPGA处理器、多路选择器、存储器、RF射频模块与MCU微处理器相连，RF射频模块与功率放大模块相连。所述的FPGA处理器、MCU微处理器、RF射频模块、功率放大模块的供电均需要进行稳压处理，不同模块所需要的稳定的电压也可能是不同的。MCU微处理器对FPGA处理器、RF射频模块、多路选择器、存储器和时钟模块进行控制和影响。MCU微处理器如果识别到在一定周期内没有收到数据包或者一定周期内数据包发送不出去，就控制继电器重启，从而恢复整个核心板的正常工作。MCU微处理器控制RF射频模块进行周期性的数据发送；MCU微处理器控制多路选择器来实现轮流接收传感器的数据；MCU微处理器控制存储器来存储一些常量和RF射频的缓存数据；MCU微处理器控制时钟模块来实现更精确的周期控制。射频模块连接功率放大模块的电路需要进行阻抗匹配，可以采用balun设计，差分信号匹配100 Ω阻抗，单端信号匹配50 Ω阻抗。在射频模块和功率放大模块的电路板上，要进行铺洞，连接GND，排除信号干扰并进行散热。如图6所示，数据接收核心板包括MCU微处理器、稳压模块、存储器、时钟模块和RF射频模块等；所述继电器、MCU微处理器和RF射频模块分别与稳压模块相连，存储器、RF射频模块、时钟模块与MCU微处理器相连。其中RF射频模块的主芯片为CC2520，其灵敏度可达_98dBm，可以识别出信号处理器发出的经过超远距离传输后的信号。一种应用所述面向海上风电系统状态监测的长距离传感网节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向海上风电系统状态监测的长距离传感网节点，其特征在于，包括信号处理器和信号接收器；其中，上述信号处理器采集风电设备上传感器的数据，并通过该数据得到其频谱信息，通过远距离传输后由信号接收器接收，传输给上位机供故障诊断。

【技术特征摘要】
1.一种面向海上风电系统状态监测的长距离传感网节点，其特征在于，包括信号处理器和信号接收器；其中，上述信号处理器采集风电设备上传感器的数据，并通过该数据得到其频谱信息，通过远距离传输后由信号接收器接收，传输给上位机供故障诊断。2.根据权利要求1所述面向海上风电系统状态监测的长距离传感网节点，其特征在于，所述信号处理器包括:信号处理核心板、电源模块、高增益定向天线和防护盒等；所述信号处理核心板、电源模块均置于防护盒内，信号处理核心板和高增益天线分别与电源模块相连，高增益定向天线和信号处理核心板相连。3.据权利要求1所述面向海上风电系统状态监测的长距离传感网节点及方法，其特征在于，所述信号接收器包括:数据接收核心板、电源模块、高增益定向天线和防护盒等；所述数据接收核心板、电源模块均置于防护盒内，数据接收核心板和高增益定向天线分别与电源模块相连，高增益定向天线和数据接收核心板相连 据权利要求2所述面向海上风电系统状态监测的长距离传感网节点，其特征在于，所述信号处理核心...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈积明，秦旭斌，史治国，孙优贤，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：