[发明专利]一种基于ZigBee与GPRS技术的远程海上风电监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及海上风力发电领域，具体为一种远程海上风电监测通讯系统。

背景技术

目前，煤炭、石油等传统能源面临资源枯竭和环境污染两大难题，大力开发清洁能源成为发展的必然趋势。风能作为清洁的可再生能源因其资源丰富、易于开发，得到了迅猛的发展。随着陆上风力发电技术的成熟，海上风电开发备受瞩目。然而，海上风场环境相对陆上更加恶劣，增加了风机的安装和维护难度，风电机组的维护成本较大，成为阻碍海上风电发展的关键因素。目前国内外海上风机的监测大多采用原有陆上风机的监测方案改造得到，监测系统多采用有线通信方式，对于环境恶劣、难以进入的海上风电场，采用光纤、电缆等有线通信方式，布线难度大、成本高，且更易损坏，不利于海上风场的扩容和维护，降低了监测系统的可靠性。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有的海上风电监测系统采用有线通信方式的缺点，提供一种基于ZigBee与GPRS技术的远程海上风电监测系统，减少海上风电机组的运维成本，提高监测系统的可靠性。

为达到上述目的，采用的技术方案是：一种基于ZigBee与GPRS技术的远程海上风电监测装置包括：下位机ZigBee无线传感器数据采集单元，ZigBee-GPRS网关和GPRS无线远程通信单元，远程监测平台和数据存储单元；其中，ZigBee无线传感器数据采集单元作为监控设备，采集风电机组的环境、电气、状态和机械参数，并传输给ZigBee-GPRS网关，ZigBee-GPRS网关对数据进行封包后传输给GPRS无线远程通信单元，GPRS无线远程通信单元作为客户端通过GPRS网络将数据发送给远程监测平台，监测平台对数据进行接收、解析和实时显示，并将数据存储到数据库中，通过数据分析对风机状态进行监测和诊断；

其中，所述下位机ZigBee无线传感器数据采集单元包括：传感器模块和ZigBee终端组成的多个数据采集终端、ZigBee路由器、ZigBee协调器构成；其中每个数据采集终端设备采集风电设备的一项状态参数；数据采集终端设备采用无线方式将传感器采集的数据发送给ZigBee路由器，ZigBee路由器汇聚各数据采集终端设备参数后，将数据无线转发给ZigBee协调器；协调器建立和维护整个ZigBee网络，并将监测参数发送给ZigBee-GPRS网关模块。

所述数据采集终端设备采集风电设备的状态参数包括：风速、环境温度、环境温度、机舱温度、结冰状态、波浪状态、叶片桨距角、叶片应变、叶片腐蚀、塔架位移、刹车片磨损、风轮转速、风轮制动温度、风轮轴承温度、主轴位移、发电机转速、发电机线圈U温度、发电机线圈V温度、发电机线圈W温度、发电机轴承温度、发电机加速度、偏航位置、电缆扭转顺时针、电缆扭转逆时针、逆变器温度、齿轮箱油温、齿轮箱轴承温度、齿轮箱行星级轴承位移、齿轮箱中间级轴承加速度、齿轮箱高速级轴承加速度。

所述ZigBee-GPRS网关由STM8S207芯片构成，GPRS无线远程通信单元为SIM300芯片构成；ZigBee-GPRS网关采用中断方式接收ZigBee协调器发送的监测数据，并将数据进行重新封装，通过串口发送给SIM300；SIM300芯片与监测平台实现TCP/IP连接，SIM300将监测数据通过GPRS网络发送给上位机监测平台。

所述数据存储单元采用MySQL数据库，使用LabSQL工具包将监测平台和数据库进行连接，LabVIEW编程实现将接收到的监测数据存储到MySQL数据库中。

有益效果：本发明采用无线通信的方式对海上风机的各项参数进行采集，并通过远程无线通信的方式将参数传输给上位机LabVIEW，降低了风电场的监测成本，同时提高了监测系统的可靠性；采用LabVIEW作为监测平台，降低了用户开发和使用难度，提供直观友好的监测界面，同时用户可以根据实际需要调整界面；该系统具有成本小、稳定性高、易于维护等特点。

附图说明

图1是本发明的系统整体结构图；

图2是无线数据采集和远程无线通信系统结构图；

图3是ZigBee协调器组网流程图；

图4是网关数据通信流程图；

图5是LabVIEW监测平台功能示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步阐述。