[发明专利]基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统，其特征在于：包括多个用于信息采集和处理、并将信息传递给其簇首传感器节点的状态监测传感器节点，多个收集和处理簇内所有状态监测传感器节点的传输信息、并将信息传递给主控中心的簇首传感器节点，以及设在风电机组塔筒底部的主控中心；所述多个状态监测传感器节点分别设在风电机组的叶片、传动系统和塔筒上；所述多个簇首传感器节点别设在风电机组的轮毂处、机舱甲板处和各节塔筒连接处。

2.如权利要求1所述的基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统，其特征在于：所述状态监测传感器节点和簇首传感器节点采用刚性机械紧固方式设置在风电机组上，或者通过粘结剂或磁座安装在风电机组上。

3.如权利要求1所述的基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统，其特征在于：所述状态监测传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源模块组成，其中传感器模块将采集到的信息传输给处理器模块，处理器模块对采集到的信息进行模数转换并通过无线通信模块将转换处理后的信息发送给簇首传感器节点。

4.如权利要求1所述的基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统，其特征在于：所述簇首传感器节点由处理器模块、无线通信模块和电源模块组成；所述处理器模块对状态监测传感器节点发送来的信息进行融合处理后，并将处理后的信息传递给风电机组塔筒底部的主控中心。簇首传感器节点负责收集和处理簇内所有状态监测传感器节点的传输信息，并将信息传递给主控中心。

5.如权利要求1所述的基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统，其特征在于：所述安装在叶片上的状态监测传感器节点分别为应变传感器节点和腐蚀传感器节点；所述叶片的吸力面和压力面靠近叶片尖部、中部、根部三个部位各安装1个应变传感器节点和1个腐蚀传感器节点，共计6个应变传感器节点和6个腐蚀传感器节点。

6.如权利要求1所述的基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统，其特征在于：所述安装在传动系统上的状态监测传感器节点分别为位移传感器节点、加速度传感器节点、噪声传感器节点和温度传感器节点；所述风电机组的传动系统，包括主轴承、齿轮箱和发电机；所述主轴承前后轴承及齿轮箱行星级处分垂直、水平、轴向3个方向各设置1组位移传感器节点；在齿轮箱中间级轴承、高速级轴承、发电机前后轴承处仅在水平方向上各设置1个加速度传感器节点；同时，在齿轮箱处设置1个噪声传感器节点；在发电机处设置1个噪声传感器节点和1个温度传感器节点。

7.如权利要求1所述的基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统，其特征在于：所述安装在塔筒上的状态监测传感器节点分别为位移传感器节点和腐蚀传感器节点；所述塔筒上分垂直、水平、轴向3个方向部署1组位移传感器节点；所述塔筒以每一节为单位，各节上分别部署4组位移传感器节点，两侧各均匀部署2组位移传感器节点，对称分布；所述塔筒各节上与其上的位移传感器节点同一位置处设有1个腐蚀传感器节点。

8.如权利要求1所述的基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统，其特征在于：所述轮毂处、机舱甲板处、各节塔筒连接处，分别部署若干个簇首传感器节点，其中，轮毂处部署1个簇首传感器节点，负责对三个叶片上所有状态监测传感器节点的信息融合与传输；机舱甲板中部处部署1个簇首传感器节点，负责机舱传动系统上所有状态监测传感器节点的信息融合与传输；每节塔筒连接处分别在两侧对称部署1个簇首传感器节点。

9.一种用于如权利要求1-8任一项所述的基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，对叶片、传动系统、塔筒、状态监测传感器节点和簇首传感器节点进行命名标识；

步骤2，各类状态监测传感器节点周期性地采集并初步处理被监测部件的状态信息，同时将初步处理的状态信息通过最优路径经簇内其它状态监测传感器节点以多跳路由通信方式传递给其簇首传感器节点；其中，同一簇内的状态监测传感器节点之间可以相互通信，即末尾标识相同的状态监测传感器节点属于同一个簇，其只与首端标识相同的簇首传感器节点通信，并选择最优路径；所述最优路径为最短路径；

步骤3，各个簇首传感器节点周期性地收集从簇内状态监测传感器节点传递来的被监测部件的状态信息，并对信息进行进一步融合；同时将信息由上至下经其它簇首传感器节点以多跳路由通信方式传递给风电机组塔筒底部的主控中心，其中，各个簇首传感器节点之间可以相互通信；由于每节塔筒连接处两侧均有1个簇首传感器节点，因此在通信过程中两侧的簇首传感器节点分别为1组，周期性地轮换负责信息传递的工作；

步骤4，风电机组的主控中心收集各个簇首节点的传递信息，即风电机组各主要部分的状态信息，通过进一步的数据分析与处理，及时判断风电机组的健康状态。