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一种风电场巡检系统
申请号	CN201710305211.X	申请日	2017-05-03	公开(公告)号	CN107143468A	公开(公告)日	2017-09-08
申请人	无锡风电设计研究院有限公司;			发明人	俞志强; 包洪兵; 管彩文; 李丹; 陆凡;
摘要	本发明公开了一种风电场巡检系统，其中，风电场包括多个机组，所述风电场巡检系统包括控制装置、巡检装置和检修装置，所述巡检装置与所述控制装置通信连接，用于对所述机组的内部进行巡检获得内部巡检数据，以及对每个所述机组的外部进行巡检获得外部巡检数据，并将所述内部巡检数据和所述外部巡检数据分别发送至所述控制装置；所述控制装置用于对所述内部巡检数据和所述外部巡检数据进行处理后生成检修信号，并将所述检修信号发送至所述检修装置；所述检修装置设置在所述巡检装置上，并与所述控制装置通信连接，用于根据所述检修信号对所述机组的内部和/或外部进行检修。本发明提供的风电场巡检系统，解决了机组内部出现故障时无法检测的问题。
权利要求	1.一种风电场巡检系统，其特征在于，风电场包括多个机组，所述风电场巡检系统包括控制装置、巡检装置和检修装置，所述巡检装置与所述控制装置通信连接，用于对所述机组的内部进行巡检获得内部巡检数据，以及对每个所述机组的外部进行巡检获得外部巡检数据，并将所述内部巡检数据和所述外部巡检数据分别发送至所述控制装置；所述控制装置用于对所述内部巡检数据和所述外部巡检数据进行处理后生成检修信号，并将所述检修信号发送至所述检修装置；所述检修装置设置在所述巡检装置上，并与所述控制装置通信连接，用于根据所述检修信号对所述机组的内部和/或外部进行检修。 2.根据权利要求1所述的风电场巡检系统，其特征在于，所述巡检装置包括巡检平台、无人机以及设置在所述无人机上的内部巡检模块、外部巡检模块、发送模块和通信模块；所述巡检平台设置在每个所述机组的机舱罩外部，用于固定所述无人机以及指引所述无人机上的所述内部巡检模块进出所述机组的内部；所述内部巡检模块与所述发送模块连接，用于进入到每个所述机组的内部进行巡检获得所述内部巡检数据；所述外部巡检模块与所述发送模块连接，用于对每个所述机组的外部进行巡检获得所述外部巡检数据；所述发送模块用于分别将所述内部巡检数据和所述外部巡检数据发送至所述控制装置；所述通信模块与所述发送模块连接，用于为所述发送模块提供数据发送的通信接口；所述无人机用于承载所述内部巡检模块、外部巡检模块、发送模块和通信模块并对所述机组进行巡检。 3.根据权利要求2所述的风电场巡检系统，其特征在于，所述巡检平台包括：停泊平台以及设置在所述停泊平台上的供电与数据传输接口、出入口和行走导轨，所述停泊平台位于每个所述机组的机舱罩外部的空余区域，能够固定所述无人机并指引所述无人机的升降，所述供电与数据传输接口能够为所述无人机提供电源充电接口以及提供所述无人机的数据传输接口，所述出入口用于提供所述内部巡检模块进出所述机组的内部的进出口，所述行走导轨位于所述机组的机舱罩的内部顶端，用于提供所述内部巡检模块进出所述机组的内部的轨道。 4.根据权利要求3所述的风电场巡检系统，其特征在于，所述巡检平台还包括引导挡板和停机标示，所述引导挡板与所述行走导轨连接，用于引导所述无人机进入所述行走导轨，所述停机标示设置在所述停泊平台上，用于指示所述无人机的降落位置。 5.根据权利要求4所述的风电场巡检系统，其特征在于，所述内部巡检模块包括巡检机器人，所述外部巡检模块包括摄像装置。 6.根据权利要求5所述的风电场巡检系统，其特征在于，所述巡检机器人包括巡检机器人主体、设置在所述巡检机器人主体的侧部的伸缩支架以及设置在所述巡检机器人主体的顶部的顶部驱动轮与设置在所述巡检机器人主体的底部的底部驱动轮，所述底部驱动轮安装在所述伸缩支架上，所述底部驱动轮能够驱动所述巡检机器人主体沿着所述引导挡板进入所述行走导轨，所述顶部驱动轮能够在所述底部驱动轮的驱动下对准所述行走导轨并沿着所述行走导轨移动，所述伸缩支架能够保护设置在所述巡检机器人上的所述检修装置。 7.根据权利要求6所述的风电场巡检系统，其特征在于，所述检修装置包括与所述巡检机器人主体的底部活动连接的机械臂和设置在所述机械臂的自由端的检测仪器，所述机械臂和所述检测仪器位于所述伸缩支架内，所述机械臂能够在所述巡检机器人主体的控制下通过所述检测仪器对所述机组的内部进行检修。 8.根据权利要求7所述的风电场巡检系统，其特征在于，所述检测仪器包括红外线传感器。 9.根据权利要求2所述的风电场巡检系统，其特征在于，所述通信模块包括风电场光纤环网。
说明书全文	一种风电场巡检系统技术领域 [0001] 本发明涉及风电设备检测技术领域，尤其涉及一种风电场巡检系统。 [0002] 背景技术 [0003] 目前风电场由于机组分散、地形复杂以及交通成本高，尤其是海上机组，由于吊装费用高以及零部件费用高等原因导致对风电场的维修成本高，如果风电场出现故障，机组停机还会减少发电量，进一步提高了维修成本，因此需要对风电场进行定期检测，实现故障诊断和故障预判，并根据运行情况及时调整维护策略，让突发故障变计划性维护、零部件吊装更换变现场维护。 [0004] 针对风电场的故障检测如果采用在线监测系统，由于存在风电场机组多、同一机组需要监测点多的问题，导致监测系统费用高昂。同时风电场存在机组之间间隔远、维护人员需要攀爬的塔架高、海上机组需要搭载船舶或直升机等因素，这导致人员负担重、运维成本高。 [0005] 而若采用常规无人机巡检，由于现有的针对风电场的常规无人机巡检系统虽然可以适应高耸的机组及复杂的地形，但是由于这种无人机只能检测风电机机组的表面情况，无法检测机组内部出现的问题。 [0006] 发明内容 [0007] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种风电场无人机巡检系统，以解决现有技术中的问题。 [0008] 作为本发明的一个方面，提供一种风电场巡检系统，其中，风电场包括多个机组，所述风电场巡检系统包括控制装置、巡检装置和检修装置，所述巡检装置与所述控制装置通信连接，用于对所述机组的内部进行巡检获得内部巡检数据，以及对每个所述机组的外部进行巡检获得外部巡检数据，并将所述内部巡检数据和所述外部巡检数据分别发送至所述控制装置；所述控制装置用于对所述内部巡检数据和所述外部巡检数据进行处理后生成检修信号，并将所述检修信号发送至所述检修装置；所述检修装置设置在所述巡检装置上，并与所述控制装置通信连接，用于根据所述检修信号对所述机组的内部和/或外部进行检修。 [0009] 优选地，所述巡检装置包括巡检平台、无人机以及设置在所述无人机上的内部巡检模块、外部巡检模块、发送模块和通信模块；所述巡检平台设置在每个所述机组的机舱罩外部，用于固定所述无人机以及指引所述无人机上的所述内部巡检模块进出所述机组的内部。 [0010] 所述内部巡检模块与所述发送模块连接，用于进入到每个所述机组的内部进行巡检获得所述内部巡检数据；所述外部巡检模块与所述发送模块连接，用于对每个所述机组的外部进行巡检获得所述外部巡检数据；所述发送模块用于分别将所述内部巡检数据和所述外部巡检数据发送至所述控制装置；所述通信模块与所述发送模块连接，用于为所述发送模块提供数据发送的通信接口；所述无人机用于承载所述内部巡检模块、外部巡检模块、发送模块和通信模块并对所述机组进行巡检。 [0011] 优选地，所述巡检平台包括：停泊平台以及设置在所述停泊平台上的供电与数据传输接口、出入口和行走导轨，所述停泊平台位于每个所述机组的机舱罩外部的空余区域，能够固定所述无人机并指引所述无人机的升降，所述供电与数据传输接口能够为所述无人机提供电源充电接口以及提供所述无人机的数据传输接口，所述出入口用于提供所述内部巡检模块进出所述机组的内部的进出口，所述行走导轨位于所述机组的机舱罩的内部顶端，用于提供所述内部巡检模块进出所述机组的内部的轨道。 [0012] 优选地，所述巡检平台还包括引导挡板和停机标示，所述引导挡板与所述行走导轨连接，用于引导所述无人机进入所述行走导轨，所述停机标示设置在所述停泊平台上，用于指示所述无人机的降落位置。 [0013] 优选地，所述内部巡检模块包括巡检机器人，所述外部巡检模块包括摄像装置。 [0014] 优选地，所述巡检机器人包括巡检机器人主体、设置在所述巡检机器人主体的侧部的伸缩支架以及设置在所述巡检机器人主体的顶部的顶部驱动轮与设置在所述巡检机器人主体的底部的底部驱动轮，所述底部驱动轮安装在所述伸缩支架上，所述底部驱动轮能够驱动所述巡检机器人主体沿着所述引导挡板进入所述行走导轨，所述顶部驱动轮能够在所述底部驱动轮的驱动下对准所述行走导轨并沿着所述行走导轨移动，所述伸缩支架能够保护设置在所述巡检机器人上的所述检修装置。 [0015] 优选地，所述检修装置包括与所述巡检机器人主体的底部活动连接的机械臂和设置在所述机械臂的自由端的检测仪器，所述机械臂和所述检测仪器位于所述伸缩支架内，所述机械臂能够在所述巡检机器人主体的控制下通过所述检测仪器对所述机组的内部进行检修。 [0016] 优选地，所述检测仪器包括红外线传感器。 [0017] 优选地，所述通信模块包括风电场光纤环网。 [0018] 本发明提供的风电场巡检系统，能够进入到机组的内部对机组内部进行巡检并获得内部巡检数据，并通过检修装置对机组内部出现的问题进行检修，解决了现有技术中机组内部出现故障时无法检测的问题，降低了工作人员的工作强度，增加了检测的范围。 [0019]附图说明 [0020] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：图1为本发明提供的风电场巡检系统的结构示意图。 [0021] 图2为本发明提供的巡检装置的结构示意图。 [0022] 图3为本发明提供的巡检平台的结构示意图。 [0023] 图4为本发明提供的风电场巡检系统的具体实施方式示意图。 [0024] 图5为图4中所示的巡检平台的俯视图。 [0025] 图6为本发明提供的巡检机器人示意图。 [0026] 图7为本发明提供的巡检机器人在机组内部运行示意图。具体实施方式 [0027] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。 [0028] 作为本发明的一个方面，提供一种风电场巡检系统，其中，风电场包括多个机组，如图1所示，所述风电场巡检系统100包括控制装置110、巡检装置120和检修装置130，所述巡检装置120与所述控制装置110通信连接，用于对每个所述机组的内部进行巡检获得内部巡检数据，以及对每个所述机组的外部进行巡检获得外部巡检数据，并将所述内部巡检数据和所述外部巡检数据分别发送至所述控制装置；所述控制装置110用于对所述内部巡检数据和所述外部巡检数据进行处理后生成检修信号，并将所述检修信号发送至所述检修装置130；所述检修装置130设置在所述巡检装置120上，并与所述控制装置110通信连接，用于根据所述检修信号对所述机组的内部和/或外部进行检修。 [0029] 本发明提供的风电场巡检系统，能够进入到机组的内部对机组内部进行巡检并获得内部巡检数据，并通过检修装置对机组内部出现的问题进行检修，解决了现有技术中机组内部出现故障时无法检测的问题，降低了工作人员的工作强度，增加了检测的范围。 [0030] 具体地，所述风电场包括多个机组，通过所述风电场巡检系统100对每个所述机组进行巡检，包括巡检所述机组的外部以及所述机组的内部，从而实现对所述机组的全面巡检，所述巡检装置120在所述控制装置110的控制下进行巡检获得巡检数据后，将所述巡检数据发送至所述控制装置110，所述控制装置110对所述巡检数据进行处理并生成检修信号，所述检修装置130在接收到所述控制装置110的检修信号后对所述机组的内部和/或外部进行检修，以解决所述机组出现的问题。 [0031] 作为所述巡检装置120的具体的实施方式，如图2所示，所述巡检装置120包括巡检平台121、无人机122以及设置在所述无人机122上的内部巡检模块123、外部巡检模块124、发送模块125和通信模块126；所述巡检平台121设置在每个所述机组的机舱罩外部，用于固定所述无人机122以及指引所述无人机122上的所述内部巡检模块123进出所述机组的内部。 [0032] 所述内部巡检模块123与所述发送模块125连接，用于进入到每个所述机组的内部进行巡检获得所述内部巡检数据；所述外部巡检模块124与所述发送模块125连接，用于对每个所述机组的外部进行巡检获得所述外部巡检数据；所述发送模块125用于分别将所述内部巡检数据和所述外部巡检数据发送至所述控制装置110；所述通信模块126与所述发送模块125连接，用于为所述发送模块125提供数据发送的通信接口；所述无人机122用于承载所述内部巡检模块123、外部巡检模块124、发送模块125和通信模块126并对所述机组进行巡检。 [0033] 可以理解的是，所述巡检装置120通过所述内部巡检模块123进入到所述机组的内部从而获得所述内部巡检数据，并通过所述发送模块125将所述内部巡检数据发送至所述控制装置110，以便所述控制装置110对所述内部巡检数据进行处理，并控制所述检修装置130对所述机组的内部进行检修。因此，本发明提供的风电场巡检系统通过巡检装置的内部巡检模块进入到机组的内部实现对机组的内部进行巡检，解决了现有技术中无法检测机组内部出现故障的问题。 [0034] 作为所述巡检平台121的具体实施方式，如图3所示，所述巡检平台121包括：停泊平台1211以及设置在所述停泊平台1211上的供电与数据传输接口1212、出入口1213和行走导轨1214，所述停泊平台1211位于每个所述机组的机舱罩外部的空余区域，能够固定所述无人机122并指引所述无人机122的升降，所述供电与数据传输接口1212能够为所述无人机122提供电源充电接口以及提供所述无人机122的数据传输接口，所述出入口1213用于提供所述内部巡检模块123进出所述机组的内部的进出口，所述行走导轨124位于所述机组的机舱罩的内部顶端，用于提供所述内部巡检模块123进出所述机组的内部的轨道。 [0035] 为了使得所述无人机能够安全降落在所述停泊平台上且能够顺利进入所述行走导轨，具体地，所述巡检平台121还包括引导挡板1215和停机标示1216，所述引导挡板1215与所述行走导轨1214连接，用于引导所述无人机122进入所述行走导轨1214，所述停机标示1216设置在所述停泊平台1211上，用于指示所述无人机122的降落位置。 [0036] 作为所述内部巡检模块123和所述外部巡检模块124的具体实时方式，所述内部巡检模块123包括巡检机器人1230，所述外部巡检模块124包括摄像装置。 [0037] 具体地，如图6所示，所述巡检机器人1230包括巡检机器人主体1231、设置在所述巡检机器人主体1231的侧部的伸缩支架1232以及设置在所述巡检机器人主体1231的顶部的顶部驱动轮1233与设置在所述巡检机器人主体1231的底部的底部驱动轮1234，所述底部驱动轮1234安装在所述伸缩支架1232上，所述底部驱动轮1234能够驱动所述巡检机器人主体1230沿着所述引导挡板1215进入所述行走导轨1214，所述顶部驱动轮1233能够在所述底部驱动轮1234的驱动下对准所述行走导轨1214并沿着所述行走导轨1214移动，所述伸缩支架1232能够保护设置在所述巡检机器人1230上的所述检修装置130。 [0038] 具体地，所述巡检平台121加装在所述机组上，由前文所述可知，所述风电场包括多个机组，因此，每个所述机组均加装一个所述巡检平台121，所述巡检平台121包括设置在所述无人机122的机舱罩外部后方的停泊平台1211、供电和数据传输接口1212、出入口1213和行走导轨1214，具体地，所述停泊平台1211为所述无人机停泊平台，所述供电和数据传输接口1212为所述无人机供电和数据传输接口，所述出入口1213为所述巡检机器人出入口，所述行走导轨1214为所述巡检机器人行走导轨。所述停泊平台1211位于风力机机舱罩外部空余区域，具有指引所述无人机122起降和固定所述无人机122的作用。由于机组本身具有电源和通讯网络，所述无人机122可通过停泊平台1211实现充电和大容量数据上传功能，扩充所述无人机122运行时间、保障数据传输稳定安全及降低通讯中继设备成本。机舱内部顶部装配导轨，所述巡检机器人1230沿着导轨进入机舱进行检测，并且导轨配有标示用于巡检机器人1230识别检测部位。 [0039] 所述无人机122上搭载有所述巡检机器人1230，在机组外部可实现视觉检查，机组内部则通过所述巡检机器人1230进入。所述无人机122利用各机组自身电源和通讯接口实现充电和控制中心通讯。所述无人机122还具有视觉识别功能以判断风轮扫略范围避免与风力机桨叶碰撞。 [0040] 为了实现对所述机组的内部进行检修，具体地，如图6所示，所述检修装置130包括与所述巡检机器人主体1230的底部活动连接的机械臂131和设置在所述机械臂131的自由端的检测仪器132，所述机械臂131和所述检测仪器132位于所述伸缩支架1232内，所述机械臂131能够在所述巡检机器人主体1230的控制下通过所述检测仪器132对所述机组的内部进行检修。 [0041] 优选地，所述检测仪器132包括红外线传感器。 [0042] 作为所述通信模块126的具体实施方式，所述通信模块126包括风电场光纤环网。 [0043] 为了实现检修，具体地，所述巡检机器人1230搭载所述检修装置130，并且利用所述行走导轨1214实现在所述机组内部移动，通过机械臂131检测所述机组内的零部件，并通过所述供电和数据传输接口1212上传数据。 [0044] 作为所述控制装置110的具体实施方式，如图4所示，所述控制装置110包含服务器111和控制单元（图中未示出），所述控制装置110部署在风场控制中心中，通过风场已有连接各机组的光纤，实现巡检数据传输存储。通过专家系统可实现数据分析、故障诊断、故障预判，利用神经网络算法通过人工审核验证结果自主学习，调整分析参数。 [0045] 结合图4至图6所示，对本发明提供的风电场巡检系统的工作过程进行详细说明，图4所示，所述巡检平台121搭建在风力发电机组机舱20后，所述巡检平台121通过所述机组获取电源并通过风电场光纤环网126与所述控制装置110的巡检服务器111实现通信。所述无人机122携带所述巡检机器人1230降落到所述巡检平台121上。为保证安全，所述无人机122需要躲避风力发电机组叶片21和风力发电机组塔架22。 [0046] 图5为所述巡检平台121的俯视图，所述无人机122根据停机标示1216降落在所述巡检平台121上，释放所述巡检机器人1230，所述巡检机器人1230向前通过引导挡板1215控制前进方向。 [0047] 图6所示，在执行非检查任务时，所述巡检机器人1230的伸缩支架1232伸出用于保护机械臂131和检测仪器132避免磕碰。所述巡检机器人1230的底部驱动轮1234安装在所述伸缩支架1232上，当从所述无人机122上卸载时，所述巡检机器人1230的底部驱动轮1234驱动所述巡检机器人1230沿着图5中所述引导挡板1215前进使得位于所述巡检机器人1230的顶部驱动轮1233对准图7中所示的行走导轨1214。 [0048] 在图7中，在风力发电机组机舱罩23内的顶部加装所述行走导轨1214，所述巡检机器人1230依靠所述巡检机器人1230的底部驱动轮1234从所述巡检平台121通过所述引导挡板1215使得所述巡检机器人1230的顶部驱动轮1233对准所述行走导轨1214后在风力发电机组机舱20内移动，收起所述巡检机器人1230的伸缩支架1232，展开所述机械臂131对机组内的待检测零件30进行检测。 [0049] 本发明提供的风电场巡检系统通过在机组上建立巡检平台实现接收无人机和巡检机器人，并给无人机和巡检机器人提供电源和数据接口，所述无人机用于运输巡检机器人，所述巡检机器人承担巡检任务，所述控制装置实现所述风电场巡检系统的设备管理、数据传输存储及分析，因此，通过巡检降低设备重复配置、利用机组上安装巡检平台降低无人机和巡检机器人的储能和通讯成本、采用无人机克服地形影响、采用搭载巡检机器人扩展巡检范围、巡检机器人采用巡检平台行走导轨利于机器人在复杂机组内部移动并降低行走机构复杂度提高设备可靠性，且控制装置中的控制单元由于采用自主学习算法提升了系统诊断分析的能力。 [0050] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

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