[发明专利]对风电机组的叶片进行监测的设备和方法

说明书

提供了一种对风力机组的叶片进行监测的设备和方法。所述设备包括：视频采集单元，对风电机组的叶片进行视频采集以获得视频图像序列；背景图像获取单元，从视频采集单元获得的视频图像序列提取背景图像；图像异常检测单元，基于提取的背景图像来检测在视频图像序列中的图像中的叶片上是否存在异常图像特征。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种用于风电机组的叶片监测设备和方法。

背景技术

随着能源危机以及环境污染压力的不断加大，各国越来越重视绿色能源的开发和利用。风能作为目前世界上开发和利用最广泛的绿色能源之一，得到了快速的发展。然而，在对低温环境下的风能进行开发和利用的过程中，叶片结冰问题造成了很大的困难。对此，目前国内外在叶片结冰监测上面都做了很多研究，例如，基于振动信号、环境温湿度信号及风速信号的叶片结冰监测装置、采用红外和声发射等技术进行叶片结冰监测的装置、以及通过分析和处理来输出功率数据并将该输出功率数据与标准风功率曲线进行对比以实现对叶片结冰特征的监测等。

然而，现有的叶片结冰监测装置和方法基本上是利用间接数据来间接地进行结冰监测，即通过对其它信号的分析来推断结冰现象，但是由于现实中导致叶片结冰的因素很复杂，且叶片所处的工况并非一成不变，因此所述间接数据可能并非是由于叶片结冰而导致的，进而容易造成结冰误报或虚报的现象。此外，目前的叶片结冰监测装置和方法由于监测原理上的限制，导致其不能及时发现结冰特征，因此当发现结冰特征时可能结冰已经很严重，并且无法准确地对结冰位置及结冰量进行有效的估计，进而对设计及时有效的防除冰方案造成了很大阻碍。再者，目前的叶片结冰监测装置和方法无法满足对叶片结冰过程进行跟踪研究的需求，同时无法分析和识别叶片结冰性状，进而对设计可靠有效的防除冰方案造成一定困难。

因此提出一种能够及时准确地对风电机组的叶片上的异常特征进行监测的装置和方法，具有重大的现实意义。

发明内容

为了至少解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用于对风电机组的叶片进行监测的设备和方法。

本发明的一方面在于提供一种对风力机组的叶片进行监测的设备，其特征在于，可包括：视频采集单元，对风电机组的叶片进行视频采集以获得视频图像序列；背景图像获取单元，从视频采集单元获得的视频图像序列提取背景图像；图像异常检测单元，基于提取的背景图像来检测在视频图像序列中的图像中的叶片上是否存在异常图像特征。

所述图像异常检测单元可包括：背景图像分割单元，利用所述背景图像的灰度图像和视频图像序列中的含有叶片的一帧或更多帧图像的灰度图像来获得一帧或更多帧叶片灰度图像，其中，所述一帧或更多帧叶片灰度图像被所述图像异常检测单元用来进行所述检测。

所述图像异常检测单元还可包括：叶片位置识别单元，针对所述一帧或更多帧叶片灰度图像中的每一帧叶片灰度图像进行叶片位置识别来对所述一帧或更多帧叶片灰度图像进行筛选，其中，筛选出的可用叶片灰度图像被所述图像异常检测单元用来进行所述检测。

所述图像异常检测单元还可包括：原始叶片区域获取单元，利用由叶片位置识别单元筛选出的可用叶片灰度图像，从与所述可用叶片灰度图像对应的原始图像提取原始叶片区域以产生仅包含所述原始叶片区域的图像，其中，产生的仅包含所述叶片区域的图像被所述图像异常检测单元用来进行所述检测。

所述图像异常检测单元还可包括：原始叶片区域处理单元，将产生的仅包含所述叶片区域的图像划分为多个分区，对所述多个分区进行分析以确定存在异常图像特征的区域，并对所述多个分区的信息进行编码。

所述视频采集单元可每隔预定时间将所述视频采集单元中包括的镜头调整至采集位置点来采集预定时间长度的视频图像序列，并在视频图像序列的采集结束后将所述镜头调整至零点位置。

所述背景图像获取单元可基于均值估计方法和中值估计方法中的任意一种方法利用视频图像序列中的多帧图像来估计所述背景图像。