[实用新型]一种风力发电机尾流空间结构的无人机测量系统

说明书

本实用新型涉及一种风力发电机尾流空间结构的无人机测量系统，该系统包括一架由一台无人飞机地面控制器控制的四旋翼无人飞机、自动风速测量仪和一台高分辨率空间定位仪。所述四旋翼无人飞机的中心设有风速测量仪固定支架，该风速测量仪固定支架顶端设有所述自动风速测量仪；所述四旋翼无人飞机的腹部设有所述高分辨率空间定位仪；所述无人飞机地面控制器上设有便携式显示器。本实用新型移动性强、造价成本低、易于实施，实现了自动风速测量仪和高分辨率空间定位仪的同步记录，进而实现了风电机尾流场空间结构特征的高精度测量。

技术领域

本实用新型涉及大型风电场风场的观测领域，尤其涉及一种风力发电机尾流空间结构的无人机测量系统。

背景技术

全球风能风电产业发展迅速，2017年底，已有超过100多个国家涉足风电开发，其中17个国家累计装机容量超过百万千瓦。风电场的建设和风力资源的开发中，风电机或者风电场无法避免地都会出现尾流现象，即在风电机的尾部区域出现低风速区域。前排的风电机组会遮挡后排的风电机组，因此坐落在下游风电机处的风速将小于上游的风电机处的风速。风电机距离前排风电机的间距越近，前排风电机组对后排风电机组风速的影响将越大；而当两排风机之间的间距较大时，前排风机对后排风机的影响则较小。其原因是当气流经前排风电机向后排风电机流动的过程中，会得到大气垂直向下输送的动量补充，显然两排之间的间距越大，得到的补充动量就会越多，风速的尾流效应就会越小。

在风电场选址或风电场布局设计、风电场理论出力等方面的研究中，都要涉及到风电机尾流结构和尾流强度的估计。目前为止，对风电机的尾流结构和强度进行实况观测的难度非常大，仅为一些辅助性地或参考性地观测，如在下游风电机的机头安装测风仪来测量上游风电机的尾流情况，但这种方法成本较高，维护难度很大，并且精度往往不够理想。也有用地基测风雷达观测垂直风廓线结构的研究，但这种仪器设备价格高昂，水平移动不方便，很难实现多点观测。同时因湍流影响，风速风向具有明显的间歇性和不稳定性，因此操控不够便捷的仪器很难达到预期的观测目标。工程研究中还会利用风洞试验来模拟和测量风电机的尾流结构和特征参数，也有利用中尺度天气数值模式模拟风电场或大型风电场流场状况的研究，同时一些研究通过计算流体力学软件建模的手段来获取风电机的出力和尾流结构参数，但这些方法得到的结论必须依赖实况观测值的校准和验证。基于这些原因，开发可行的风电机尾流观测方法和研制适用的观测仪器显得十分必要，也非常重要。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种实现快速测量的风力发电机尾流空间结构的无人机测量系统。

为解决上述问题，本实用新型所述的一种风力发电机尾流空间结构的无人机测量系统，其特征在于：该系统包括一架由一台无人飞机地面控制器控制的四旋翼无人飞机、自动风速测量仪和一台高分辨率空间定位仪；所述四旋翼无人飞机的中心设有风速测量仪固定支架，该风速测量仪固定支架顶端设有所述自动风速测量仪；所述四旋翼无人飞机的腹部设有所述高分辨率空间定位仪；所述无人飞机地面控制器上设有便携式显示器。

所述风速测量仪固定支架包括设在所述四旋翼无人飞机背部中心的上基座和设在所述四旋翼无人飞机腹部中心的下基座以及支撑杆；所述上基座的顶部中心通过卡口Ⅰ与所述支撑杆相连，该支撑杆的顶部设有卡口Ⅱ；所述卡口Ⅱ与所述所述自动风速测量仪相连；所述卡口Ⅰ与所述卡口Ⅱ上均分别设有两个顶丝；所述上基座与所述下基座对称设有四组翼板，该四组翼板均通过螺栓固定在一起。

所述风速测量仪固定支架的高度为所述四旋翼无人飞机中旋翼直径的2倍。

所述四旋翼无人飞机通过自带的负载接口与所述高分辨率空间定位仪相连。

所述无人飞机地面控制器通过USB接口与所述便携式显示器相连。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：