本實(shí)用新型涉及測(cè)量領(lǐng)域，更涉及風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程運(yùn)維領(lǐng)域，具體涉及一種適用于風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程運(yùn)維的智能數(shù)據(jù)采集裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量不斷擴(kuò)大，以及適應(yīng)電網(wǎng)要求的可靠性和運(yùn)行質(zhì)量要求越來越高，如何使風(fēng)電機(jī)組達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益，運(yùn)用科學(xué)方法加強(qiáng)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理顯得越來越重要。近幾年隨著我國(guó)運(yùn)行出質(zhì)保期后的風(fēng)電機(jī)組數(shù)量的逐年增多，風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)已成為行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)問題。由于中國(guó)新能源的發(fā)展與發(fā)達(dá)國(guó)家具有較大差別，因此需要在借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上結(jié)合我國(guó)新能源發(fā)展的特殊情況開展自主研發(fā)工作，解決當(dāng)前我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)缺乏有效的運(yùn)維管理技術(shù)而帶來的相關(guān)問題。

中國(guó)的風(fēng)電裝備在制造、運(yùn)行維護(hù)研究方面尚有較大差距，國(guó)內(nèi)風(fēng)電裝備制造業(yè)排前十名的企業(yè)如華銳、金風(fēng)、東汽等，大都引進(jìn)國(guó)外整機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)和關(guān)鍵控制設(shè)備，還沒有形成完全自主產(chǎn)權(quán)的開發(fā)和設(shè)計(jì)制造能力，大部分國(guó)內(nèi)風(fēng)電廠家在運(yùn)行維護(hù)方面也沒有系統(tǒng)積累。在實(shí)際運(yùn)維過程中，各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)以及風(fēng)電機(jī)組之間的差異顯著，比如運(yùn)營(yíng)環(huán)境、風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模以及機(jī)組的可靠性等，加之運(yùn)維管理方面的經(jīng)驗(yàn)也不足，運(yùn)維管理呈現(xiàn)出各種各樣的問題。

國(guó)內(nèi)外研究?jī)?nèi)容、方向以及成果表明：大型風(fēng)電機(jī)組的故障分析、可靠性研究和故障診斷非常必要，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。特別是我國(guó)風(fēng)電行業(yè)正處于興起和蓬勃發(fā)展階段，對(duì)機(jī)組故障分析和故障診斷相對(duì)缺乏。在加快我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)、擴(kuò)充裝機(jī)容量的同時(shí)，新能源風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障分析、故障診斷和運(yùn)行維護(hù)維修技術(shù)必須緊跟上。本實(shí)用新型能夠彌補(bǔ)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理技術(shù)方面的空白，并能在具備條件的風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行大規(guī)模的推廣，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠采集電氣信號(hào)和非電氣信號(hào)，既能將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和診斷，也能將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程運(yùn)維中心進(jìn)行專家診斷和維護(hù)，效率高的適用于風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程運(yùn)維的智能數(shù)據(jù)采集裝置。

本實(shí)用新型提供了一種適用于風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程運(yùn)維的智能數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，包括：ARM中央處理單元、電源、GPRS模塊、以太網(wǎng)接口、光電隔離器、485接口、開關(guān)量輸入輸出模塊和模擬量采集模塊，其中電源的輸出端與ARM中央處理單元相連，GPRS模塊、以太網(wǎng)接口、光電隔離器和模擬量采集模塊分別與ARM中央處理單元雙向連接，485接口、開關(guān)量輸入輸出模塊通過光電隔離器與ARM中央處理單元雙向連接。

優(yōu)選地，采集裝置與采集信號(hào)的無線傳感器、互感器雙向傳輸，并且與遠(yuǎn)程運(yùn)維中心進(jìn)行雙向通信。

優(yōu)選地，采集裝置與采集信號(hào)的無線傳感器通過ZigBee或者WiFi雙向傳輸。

優(yōu)選地，采集裝置與遠(yuǎn)程運(yùn)維中心通過GPRS進(jìn)行雙向通信。

優(yōu)選地，無線傳感器為振動(dòng)傳感器、風(fēng)速傳感器、溫濕度傳感器、電流傳感器和電壓傳感器中一種或幾種。

優(yōu)選地，采集信號(hào)包括非電氣信號(hào)和電氣信號(hào)。

優(yōu)選地，非電氣信號(hào)為風(fēng)電機(jī)組振動(dòng)、風(fēng)速和/或溫濕度。

優(yōu)選地，電氣信號(hào)為風(fēng)電并網(wǎng)點(diǎn)的電流和/或電壓。

優(yōu)選地，數(shù)據(jù)的傳輸遵循ZigBee協(xié)議、802.11b協(xié)議、104規(guī)約、TCP/IP協(xié)議和/或Modbus協(xié)議等通信協(xié)議。

本實(shí)用新型的一種適用于風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程運(yùn)維的智能數(shù)據(jù)采集裝置，可以實(shí)現(xiàn)：

1)通信多樣化，既能采用無線通信方式，也能采用有線通信方式，數(shù)據(jù)傳輸更靈活方便。

2)既能接收無線傳感器或者互感器采集的數(shù)據(jù)參數(shù)，也能向無線傳感器發(fā)布數(shù)據(jù)采集命令；既能風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程運(yùn)維中心，也能接收遠(yuǎn)程運(yùn)維中心的診斷結(jié)果對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行預(yù)警和維護(hù)。

3)采集數(shù)據(jù)更廣泛，更利于實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組故障的提前預(yù)警、故障原因分析、故障趨勢(shì)分析和滾動(dòng)的壽命周期預(yù)測(cè)。

4)優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理，提高風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，提高風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電效率，提高風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)與維修效率，減少維護(hù)與維修成本，提高風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益。在遠(yuǎn)程運(yùn)維中心，可進(jìn)一步建立清晰的運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)和完善的運(yùn)維評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電運(yùn)維信息化，整合數(shù)據(jù)資源，有效提高運(yùn)維效率，創(chuàng)造更佳的盈利能力，全面提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，大幅降低運(yùn)維成本，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

附圖說明

圖1為適用于風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程運(yùn)維的智能數(shù)據(jù)采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)示意圖

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施，有必要在此指出的是，以下實(shí)施只是用于本實(shí)用新型的進(jìn)一步說明，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域技術(shù)熟練人員根據(jù)上述本實(shí)用新型內(nèi)容對(duì)本實(shí)用新型做出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍然屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種適用于風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程運(yùn)維的智能數(shù)據(jù)采集裝置，包括：ARM中央處理單元、電源、GPRS模塊、以太網(wǎng)接口、光電隔離器、485接口、開關(guān)量輸入輸出模塊和模擬量采集模塊。其中，電源模塊的輸出端與ARM中央處理單元相連，GPRS模塊、以太網(wǎng)接口、光電隔離器和模擬量采集模塊分別與ARM中央處理單元雙向連接；485接口、開關(guān)量輸入輸出模塊通過光電隔離模塊與ARM中央處理單元雙向連接。ARM中央處理單元為本終端的控制單元，用于協(xié)調(diào)各部分的工作，存儲(chǔ)、解析、分析接收到的數(shù)據(jù)，并向各部分發(fā)布工作指令；電源模塊用于產(chǎn)生智能數(shù)據(jù)采集裝置所需的各類電源；485接口用于實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)485型傳感器的通信；開關(guān)量輸入輸出模塊通過ZigBee或者WIFI通信方式向現(xiàn)場(chǎng)的無線傳感器發(fā)送指令并接收無線傳感器采集的數(shù)據(jù)；模擬量采集模塊通過光纖和電纜與現(xiàn)場(chǎng)的互感器相連，實(shí)現(xiàn)模擬量信號(hào)的采集；GPRS模塊用于實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程運(yùn)維中心的無線數(shù)據(jù)傳輸；以太網(wǎng)接口用于實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程運(yùn)維中心的有線數(shù)據(jù)傳輸。

如圖2所示，本實(shí)用新型提供的一種適用于風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程運(yùn)維的智能數(shù)據(jù)采集裝置，是一個(gè)三級(jí)的傳輸結(jié)構(gòu)，既能與采集信號(hào)的無線傳感器、互感器雙向傳輸，也能與遠(yuǎn)程運(yùn)維中心進(jìn)行雙向通信。

本實(shí)用新型能夠通過ZigBee或者WiFi向無線傳感器發(fā)送指令并接收無線傳感器采集的風(fēng)電機(jī)組振動(dòng)、風(fēng)速和溫濕度等非電氣信號(hào)；也能夠通過光纖和電纜接收電流互感器、電壓互感器采集的風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的電流、電壓信號(hào)，并計(jì)算有功功率、無功功率、功率因數(shù)等。本實(shí)用新型通過GPRS模塊實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程運(yùn)維中心的無線數(shù)據(jù)傳輸；通過以太網(wǎng)接口接入有線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程運(yùn)維中心的有線數(shù)據(jù)傳輸。遠(yuǎn)程運(yùn)維中心通過網(wǎng)絡(luò)獲取風(fēng)電機(jī)組的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，通過專家系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理、統(tǒng)計(jì)分析，診斷風(fēng)機(jī)是否運(yùn)行正常，如有異常，找到原因，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)人員維修。

本實(shí)用新型提供的一種適用于風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程運(yùn)維的智能數(shù)據(jù)采集裝置，其通信方式既有ZigBee、WIFI、GPRS等無線方式，也有以太網(wǎng)、RS485等有線方式。數(shù)據(jù)的傳輸遵循ZigBee協(xié)議、802.11b協(xié)議、104規(guī)約、TCP/IP協(xié)議、Modbus協(xié)議等通信協(xié)議。

本實(shí)用新型一種適用于風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程運(yùn)維的智能數(shù)據(jù)采集裝置通過對(duì)數(shù)據(jù)的采集、計(jì)算、分析實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)功能和管理功能。

所述監(jiān)測(cè)功能包括：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)接收和解析、數(shù)據(jù)顯示和風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能。

所述管理功能包括：歷史數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析和遠(yuǎn)程登錄功能。

本實(shí)用新型的采集信號(hào)包括非電氣信號(hào)和電氣信號(hào)。非電氣信號(hào)包括：風(fēng)速、環(huán)境溫度、環(huán)境溫度、機(jī)艙溫度、葉片槳距角、塔架位移等。電氣信號(hào)包括：風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、相位等。

本實(shí)用新型能夠通過ZigBee或者WiFi向風(fēng)速傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器發(fā)送指令并接收傳感器采集的風(fēng)電機(jī)組振動(dòng)、風(fēng)速和溫濕度等非電氣信號(hào)；也能夠通過光纖和電纜接收電流互感器、電壓互感器采集的風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的電流、電壓信號(hào)，并計(jì)算有功功率、無功功率、功率因數(shù)等。本實(shí)用新型通過GPRS模塊實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程運(yùn)維中心的無線數(shù)據(jù)傳輸。遠(yuǎn)程運(yùn)維中心通過網(wǎng)絡(luò)獲取風(fēng)電機(jī)組的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，通過專家系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理、統(tǒng)計(jì)分析，診斷風(fēng)機(jī)是否運(yùn)行正常，如有異常，找到原因，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)人員維修。

此外，需要說明書的是，本實(shí)用新型采集裝置的結(jié)構(gòu)由硬件元器件構(gòu)成，結(jié)合了現(xiàn)有技術(shù)中的軟件程序配合使用，根據(jù)實(shí)際的需要可以進(jìn)行相應(yīng)的變形、替換。

盡管為了說明的目的，已描述了本實(shí)用新型的示例性實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，不脫離所附權(quán)利要求中公開的實(shí)用新型的范圍和精神的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種修改、添加和替換等的改變，而所有這些改變都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍，并且本實(shí)用新型要求保護(hù)的產(chǎn)品各個(gè)部門和方法中的各個(gè)步驟，可以以任意組合的形式組合在一起。因此，對(duì)本實(shí)用新型中所公開的實(shí)施方式的描述并非為了限制本實(shí)用新型的范圍，而是用于描述本實(shí)用新型。相應(yīng)地，本實(shí)用新型的范圍不受以上實(shí)施方式的限制，而是由權(quán)利要求或其等同物進(jìn)行限定。