[發(fā)明專利]基于物聯(lián)網(wǎng)的離網(wǎng)型小型風(fēng)電站監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210073541.8
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN102541042A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫燕華;趙飛;周剛;蘆敏
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 南京君陶專利商標(biāo)代理有限公司 32215
• 代理人: 奚勝元

1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的離網(wǎng)型小型風(fēng)電站監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：包括風(fēng)電機(jī)組、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、集線器、工控機(jī)、服務(wù)器和用戶端；風(fēng)電機(jī)組包括風(fēng)力機(jī)主體、塔桿和控制供電系統(tǒng)；風(fēng)力機(jī)主體包括風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、回轉(zhuǎn)體和減震器；控制供電系統(tǒng)包括剎車控制器、風(fēng)機(jī)控制器、蓄電池組、逆變器和卸荷箱；風(fēng)力機(jī)主體安裝在室外塔桿上，控制供電系統(tǒng)、集線器和工控機(jī)安裝在控制室內(nèi)，風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)風(fēng)機(jī)控制器整流變成直流電并儲存在蓄電池組內(nèi)，蓄電池組輸出的直流電經(jīng)過逆變器逆變成交流電后供給用電電器工作；風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)和蓄電池組分別通過電纜與風(fēng)機(jī)控制器相連接，風(fēng)機(jī)控制器內(nèi)裝有電壓傳感器和電流傳感器；

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由至少兩個無線傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，無線傳感器節(jié)點(diǎn)包括終端節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)，終端節(jié)點(diǎn)安裝在風(fēng)電機(jī)組的塔桿頂部的維修平臺上，匯聚節(jié)點(diǎn)安裝在風(fēng)電機(jī)組控制室內(nèi)；在所述終端節(jié)點(diǎn)內(nèi)根據(jù)實(shí)際需要安裝相應(yīng)的傳感器用于監(jiān)測風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況，所安裝的傳感器至少包括風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器和振動傳感器；終端節(jié)點(diǎn)周期性地采集風(fēng)速、風(fēng)向和塔桿振動等數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)將接收到的數(shù)據(jù)傳輸給集線器；集線器匯總各風(fēng)機(jī)控制器和匯聚節(jié)點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)，并和工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；工控機(jī)對集線器上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析并將數(shù)據(jù)經(jīng)Internet或GPRS傳輸至服務(wù)器，當(dāng)工控機(jī)檢測到風(fēng)速或振動超過工控機(jī)內(nèi)的預(yù)設(shè)值時，工控機(jī)向風(fēng)機(jī)控制器發(fā)出指令控制風(fēng)機(jī)剎車。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的離網(wǎng)型小型風(fēng)電站監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：所述的匯聚節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)構(gòu)成星型拓?fù)洌粋€匯聚節(jié)點(diǎn)最多可帶255個終端節(jié)點(diǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的離網(wǎng)型小型風(fēng)電站監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：在所述的服務(wù)器中安裝有數(shù)據(jù)存儲模塊、統(tǒng)計查詢模塊、預(yù)警模塊和交互模塊，實(shí)時監(jiān)控連接到服務(wù)器上的各風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行情況。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的離網(wǎng)型小型風(fēng)電站監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：所述的用戶端為手機(jī)或計算機(jī)終端設(shè)備；用戶端通過有線或無線形式訪問服務(wù)器，并通過訪問服務(wù)器內(nèi)的交互模塊控制風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的離網(wǎng)型小型風(fēng)電站監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：所述的用戶端與服務(wù)器實(shí)現(xiàn)監(jiān)控綁定，即將用戶端的IP地址或手機(jī)號碼與所需監(jiān)控的風(fēng)電機(jī)組建立對應(yīng)關(guān)系，實(shí)時監(jiān)控指定風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的離網(wǎng)型小型風(fēng)電站監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：所述的有線形式包括Internet，所述的無線形式的傳輸協(xié)議包括Zigbee、GPRS、CDMA和LTE協(xié)議。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的離網(wǎng)型小型風(fēng)電站監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：所述的工控機(jī)的核心處理芯片為Intel或AMD的單核或多核處理器。

8.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的離網(wǎng)型小型風(fēng)電站監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，其特征在于：包括如下步驟，

1）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對風(fēng)速、風(fēng)向和塔桿振動情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸：終端節(jié)點(diǎn)周期性地采集風(fēng)速、風(fēng)向和塔桿振動情況數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)Zigbee協(xié)議無線發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)將接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)RS485協(xié)議有線傳輸給集線器；

2）風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)和蓄電池組分別通過電纜與風(fēng)機(jī)控制器相連接，風(fēng)機(jī)控制器內(nèi)裝有的電壓傳感器、電流傳感器實(shí)時檢測發(fā)電機(jī)電流、發(fā)電機(jī)電壓和蓄電池組電壓；

3）風(fēng)機(jī)控制器對步驟2）所檢測到的發(fā)電機(jī)電流、發(fā)電機(jī)電壓和蓄電池組電壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，當(dāng)所采集的數(shù)據(jù)超過風(fēng)機(jī)控制器內(nèi)預(yù)先設(shè)定的安全值時，風(fēng)機(jī)制控制器對風(fēng)機(jī)實(shí)施剎車和卸荷等保護(hù)性措施；所述的剎車過程為：風(fēng)機(jī)控制器發(fā)出信號給剎車控制器，剎車控制器驅(qū)動電動推桿，使得風(fēng)電機(jī)組剎車；所述的卸荷過程為：風(fēng)機(jī)控制器停止向蓄電池組充電，并將風(fēng)機(jī)發(fā)出的電能通過卸荷箱消耗掉；

4）集線器和工控機(jī)間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互：集線器匯總步驟2）和步驟1）中各風(fēng)機(jī)控制器和匯聚節(jié)點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給工控機(jī)，同時，從用戶端或工控機(jī)發(fā)出的風(fēng)機(jī)剎車指令通過集線器分配給對應(yīng)風(fēng)機(jī)；

5）工控機(jī)對步驟4）中傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析并實(shí)時將數(shù)據(jù)經(jīng)Internet或GPRS傳輸至服務(wù)器，當(dāng)工控機(jī)檢測到風(fēng)速或振動超過工控機(jī)內(nèi)的預(yù)設(shè)值時，工控機(jī)向風(fēng)機(jī)控制器發(fā)出指令控制風(fēng)機(jī)剎車；

6）用戶端通過有線或無線形式訪問服務(wù)器，并通過訪問服務(wù)器內(nèi)的交互模塊控制風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)；用戶端與服務(wù)器實(shí)現(xiàn)監(jiān)控綁定功能，即將用戶端的IP地址或手機(jī)號碼與所需監(jiān)控的風(fēng)電機(jī)組建立對應(yīng)關(guān)系，實(shí)時監(jiān)控指定風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)；并通過服務(wù)器在線實(shí)時查詢各風(fēng)電機(jī)組當(dāng)前和歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、危險預(yù)警和進(jìn)行遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)控制。