[实用新型]一种海上风电结构多源数据同步实时监测系统

说明书

本实用新型提出一种海上风电结构多源数据同步实时监测系统，包括：结构响应监测系统、环境监测系统、工况监测系统、分布式数据采集仪及现场主控设备，所述分布式数据采集仪用以对所述结构响应监测系统、环境监测系统及工况监测系统进行数据采集，并将数据传输至现场主控设备。本实用新型充分考虑风机在实际服役过程中环境和运行工况对结构的影响，建立全寿命周期下的“环境‑工况‑响应”同步、实时监测，可对海上风机机位处的波浪实时有效监测，同时实现了无人值守，长期自主采集与数据同步功能，可为海上风电结构监测框架提供建设性意见和经验。

技术领域

本实用新型涉及一种海上风电结构监测系统。

背景技术

近年来，我国海上风电产业蓬勃发展，2019年，中国海上风电装机容量达2.4GW，连续第二年新增装机容量世界第一。目前我国已建成各种结构形式的海上风电2000余台，但随着海上风电规模的快速增长，与海上风电相关的配套监测系统却并未得到同步有效的发展，其中，结构监测是一项重要的监测内容。海上风电结构作为风机结构的主体，是决定海上风电的运行使用寿命的关键组成部分，其设计寿命通常在15-25年。按照目前国内海上风电的建设和运维周期，近五年内，国内将有大量风机进入服役中后期，由于海上风电结构所处的海洋环境复杂、恶劣、多变，导致风电结构容易发生腐蚀、疲劳和损伤等情况，因此开展海上风电结构的监测尤为必要。

目前，国内海上风电结构监测起步较晚，仍处于发展和建设的初期，相关配套设备尚未形成统一的标准，各单位主要根据自身特殊需求进行有针对性性的监测，监测内容和监测点位方面均存在一定程度上的不完备。2019年，中科院声学研究所提出一种桩柱冲刷状态监测系统与方法，通过高频声呐装置线对海底桩柱连续若干点和若干角度的监测，其仅实现对结构冲刷的监测，并未涉及结构振动响应；2021年，大连理工大学在大量庄河某海上风电场布置了针对海冰对风机结构监测影响的监测系统，但无环境相关监测。

综上所述，目前海上风电结构监测主要存在以下问题：①监测内容部分缺失，包括结构响应和环境相关监测内容的缺失，特别是环境监测中波浪数据的缺失；②振动响应监测测点少，单台风机仅安装1-2个的加速度、倾角，且安装位置一般仅存在于基础顶部；③结构响应与工况变化息息相关，大部分监测数据缺少SCADA信息。

发明内容

为解决目前海上风电结构监测的所述问题，本实用新型提出一种多源长期同步的海上风电结构多源数据同步实时监测系统，充分考虑风机在实际服役过程中环境和运行工况对结构的影响，建立全寿命周期下的“环境-工况-响应”同步、实时监测。本实用新型的技术方案为：

一种海上风电结构多源数据同步实时监测系统，包括机舱及塔筒，所述塔筒自下而上依次包括：基础法兰层、第一平台层、第二平台层、马鞍层及扭缆层，还包括：结构响应监测系统、环境监测系统、工况监测系统、分布式数据采集仪及现场主控设备，所述结构响应监测系统包括分别设置在各层上的加速度传感器以及分别设置于基础法兰层、第一平台层及扭缆层的倾角传感器，所述分布式数据采集仪用以对所述结构响应监测系统、环境监测系统及工况监测系统进行数据采集，并将数据传输至现场主控设备。

进一步地，所述环境监测系统包括位于基础法兰层上的水位波浪雷达、两台风速风向仪和视频监测装置。

进一步地，所述工况监测系统为SCADA系统。

进一步地，所述加速度传感器为MEMS三轴加速度传感器，所述倾角传感器为动态双轴倾角传感器。

进一步地，所述风速风向仪为超声波风速风向仪。

进一步地，所述现场主控设备位于第一平台层。