一种风电机组沉降监测装置及监测方法与流程

1.本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种风电机组沉降监测装置及监测方法。


背景技术：

2.风力发电是把风的动能转为电能，其是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74
×
10^9mw，其中可利用的风能为2
×
10^7mw，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风力发电与火电、核电相比单机容量小，占地面积广，风力发电场通常地处边远地区，技术条件、运行条件一般较差，因此风力发电系统的可靠性和安全性至关重要。风电机组塔架是风力发电机组的主要承载部件，设计工作周期是20年。
3.随着风力发电机组的容量、高度增加，在不同地质条件下极有可能发生沉降，给机组安全带来隐患，目前，各个风电场需要定期人工对塔架基础进行测量，测量塔架是否沉降，以确保风电机组的安全。随着风机工作时间的增加，测量风机塔架是否沉降的检测频率需要越来越频繁，现在风场中的人工测量方法耗费了大量财力人力，不能保证实时性和足够的精度。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种风电机组沉降监测装置及监测方法，解决了风电机组沉降不能实时监控的技术问题。
5.本发明的目的是这样实现的：一种风电机组沉降监测装置，其包括固定连接在塔架上的第一信号盒体和固定设置在塔架周边地表面上的第二信号盒体，所述第一信号盒体的内部设置有光束发射模块，所述第二信号盒体的内部设置有用于反射所述光束发射模块发出的光的光束反射镜，第二信号盒体的内部设置有用于接收光束反射镜发出的光的光感元件，第二信号盒体的内部设置有第二电路板，所述光感元件与所述第二电路板电连接，第二电路板上设置有用于接收光感元件发出的信号的第二处理器，第二电路板上设置有用于接收所述第二处理器信号的第二通讯模块，所述第二通讯模块无线网连接有移动终端。
6.进一步的，所述第一信号盒体的内部固定设有倾斜的第一电路板，所述光束发射模块固定设置在所述第一电路板上，第一电路板上设置有第一处理器，第一电路板上设置有用于接收所述第二通讯模块信号的第一通讯模块；所述第一信号盒体的内部固定设置有电源盒，所述电源盒的内部可拆卸式设有用于向第一电路板供电的电池，电源盒的内底面上设置有排线端子，电源盒的内侧壁上固定连接有弹簧，所述第一信号盒体的侧壁上设置有与电源盒相对应的盒门，所述盒门的上端与第一信号盒体转动连接，盒门的下端与第一信号盒体的侧壁通过连接组件可拆卸式；所述连接组件包括与盒门下端固定连接的“l”形卡板，所述卡板上开设有多个第一螺纹孔，所述第一信号盒体的侧壁上开设有多个与所述
第一螺纹孔相对应的第二螺纹孔，第一螺纹孔的内部螺纹连接有螺栓。
7.进一步的，所述第一信号盒体的前左下角设有开口，第一信号盒体的内部设置有支撑杆，所述支撑杆的右端与第一信号盒体的侧壁固定连接，支撑杆的左端延伸至所述开口处且支撑杆的左端固定设置有闪烁灯，所述闪烁灯与所述第一电路板电连接。
8.进一步的，所述第二信号盒体的下端固定连接有支撑腿，第二信号盒体的下底面螺栓连接有竖直向上的柱体，所述光束反射镜水平固定设置在所述柱体的上端，所述第二电路板固定设置在第二信号盒体的内侧壁上，第二电路板上设置有用于向第二电路板供电的电源模块。
9.进一步的，所述第二信号盒体的上端可拆卸式设有盖罩，第二信号盒体的内侧壁上开设有竖直向上延伸的滑槽，所述滑槽呈“t”形；所述光感元件的侧壁上固定连接有与所述滑槽相对应的滑凸，所述滑凸与所述滑槽滑动连接，光感元件的上端转动连接有竖杆，所述竖杆的周侧壁上设置有螺纹，竖杆的上端向上延伸贯穿所述第二信号盒体的顶面，且竖杆与第二信号盒体的顶面之间螺纹连接，竖杆的上端延伸至所述盖罩的内部。
10.进一步的，所述柱体的周侧壁上设置有螺纹；柱体的上端位于所述第二信号盒体的内部，第二信号盒体的下端位于第二信号盒体的外部，且柱体的下底面上开设有六棱槽口。
11.进一步的，所述第一电路板和第二电路板均采用pcb线路板，所述光束发射模块为集成在pcb线路板上的红外激光发射模块，所述红外激光发射器采用型号为fu650ad100-pxg2090的激光发射器。
12.进一步的，所述光感元件采用光敏电阻，所述第一通讯模块和第二通讯模块均采用型号为e840-ttl-4g06m的无线串口模块；所述移动终端为手机。
13.风电机组沉降监测装置的监测方法，其包括：步骤1、将第一信号盒体采用螺栓固定安装在塔架上，确定第二信号盒体与第一信号盒体相对应的位置，将第二信号盒体下方的支撑腿埋入地表面使第二信号盒体固定牢稳；步骤2、打开盒门，把电池装入到电源盒的内部，电池侧面上的正、负芯片端与排线端子接触，电池的左端挤压在弹簧上，关闭盒门使弹簧被压缩，通过螺栓将盒门与第一信号盒体的侧壁固定连接；步骤3、通过六棱扳手插入至六棱槽口内转动柱体，以调整柱体伸入至第二信号盒体内部的深度进而调整光束反射镜的位置，使光束反射镜与光束发射模块相对应，能收接到光束发射模块发出的光束；步骤4、打开盖罩，转动竖杆，由于竖杆与第二信号盒体的顶面之间为螺纹连接，竖杆的下端与光敏电阻转动连接，在竖杆转动的过程中会向上移动或向下移动，滑凸在滑槽内滑动，进而调整光敏电阻的位置，使光束发射模块发出的光束经光束反射镜反射后照射在光敏电阻的上方位置；步骤5、将移动终端与第二信号盒体内部的第二通讯模块无线网连接。
14.本发明的有益效果：通过在塔架上固定设置光束发射模块，在塔架的周边地表面上设置与光束发射模块相对应的光束反射镜及光感元件，光束发射模块持续对光束反射镜发射红外激光束，并且红外激光束通过光束反射镜被反射到光感元件的上方，若塔架发生沉降，则红外激光束的发射点下移，被光束反射镜反射的红外激光束的照射点下移，当塔架沉降一定深度后，被光束反射镜反射的红外激光束会照射到光感元件上，光感元件感应到光照以后其内部的阻值发生变化，变化后的电流信号传递给第二电路板上的第二处理器，第二处理器将此信号通过第二通讯模块发送至移动终端上。通过移动终端可以直接接收到
塔架沉降的信息，省去人工定期对塔架进行测量的工作量，节省人力财力，利用移动终端可以随时接收塔架沉降的信息，以便及时作出应对措施，保护塔架，延长塔架的使用寿命。
附图说明
15.图1为本发明的塔架结构示意图；图2为本发明的第一信号盒体内部结构示意图；图3为本发明的第二信号盒体内部结构示意图；图4为本发明的图2中a放大图；图5为本发明的第一信号盒体外部立体结构示意图；图6为本发明的滑槽结构示意图；图7为本发明的柱体结构示意图；图8为本发明的柱体仰视结构示意图。
16.图中：1、塔架2、第一信号盒体3、第二信号盒体4、光束反射镜5、光感元件6、第二电路板7、第二处理器8、第二通讯模块9、第一电路板10、第一处理器11、第一通讯模块12、电源盒13、电池14、排线端子15、弹簧16、盒门17、卡板18、第一螺纹孔19、第二螺纹孔20、开口21、支撑杆22、闪烁灯23、支撑腿24、柱体25、盖罩26、滑槽27、竖杆28、六棱槽口29、光束30、地表面31、光束发射模块。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明做进一步的说明，需要指出的是本发明中出现的所有上下前后左右等方位词，均是以图1为参考图做出的方位词，且所有方位词均不对本发明做限定，只是为了更清楚的说明和解释本发明。
18.实施例1如图1-8所示，本实施列公开了一种风电机组沉降监测装置，其包括固定连接在塔架1上的第一信号盒体2和固定设置在塔架1周边地表面30上的第二信号盒体3，第一信号盒体2的内部设置有光束发射模块31，第二信号盒体3的内部设置有用于反射光束发射模块31发出的光的光束反射镜4，第二信号盒体3的内部设置有用于接收光束反射镜4发出的光的光感元件5，第二信号盒体3的内部设置有第二电路板6，光感元件5与第二电路板6电连接，第二电路板6上设置有用于接收光感元件5发出的信号的第二处理器7，第二电路板6上设置有用于接收第二处理器7信号的第二通讯模块8，第二通讯模块8无线网连接有移动终端。光束发射模块31为集成在pcb线路板上的红外激光发射模块31，红外激光发射器采用型号为fu650ad100-pxg2090的激光发射器。第二通讯模块8均采用型号为e840-ttl-4g06m的无线串口模块。移动终端为手机。
19.本实施例通过在塔架1上固定设置光束发射模块31，在塔架1的周边地表面30上设置与光束发射模块31相对应的光束反射镜4及光感元件5，光束发射模块31持续对光束反射镜4发射红外激光束29，并且红外激光束29通过光束反射镜4被反射到光感元件5的上方，若塔架1发生沉降，则红外激光束29的发射点下移，被光束反射镜4反射的红外激光束29的照射点下移，当塔架1沉降一定深度后，被光束反射镜4反射的红外激光束29会照射到光感元件5上，光感元件5感应到光照以后其内部的阻值发生变化，变化后的电流信号传递给第二
电路板6上的第二处理器7，第二处理器7将此信号通过第二通讯模块8发送至移动终端上。通过移动终端可以直接接收到塔架1沉降的信息，省去人工定期对塔架1进行测量的工作量，节省人力财力，利用移动终端可以随时接收塔架1沉降的信息，以便及时作出应对措施，保护塔架1，延长塔架1的使用寿命。
20.实施例2如图1-8所示，本实施列公开了一种风电机组沉降监测装置及监测方法；一种风电机组沉降监测装置，其包括固定连接在塔架1上的第一信号盒体2和固定设置在塔架1周边地表面30上的第二信号盒体3，第一信号盒体2的内部设置有光束发射模块31，第二信号盒体3的内部设置有用于反射光束发射模块31发出的光的光束反射镜4，第二信号盒体3的内部设置有用于接收光束反射镜4发出的光的光感元件5，第二信号盒体3的内部设置有第二电路板6，光感元件5与第二电路板6电连接，第二电路板6上设置有用于接收光感元件5发出的信号的第二处理器7，第二电路板6上设置有用于接收第二处理器7信号的第二通讯模块8，第二通讯模块8无线网连接有移动终端，移动终端为平板电脑。
21.为了更好的效果，第一信号盒体2的内部固定设有倾斜的第一电路板9，将第一电路板9倾斜设置，在调整光束发射模块31与光束反射镜4对应的时候更容易对焦，速度快，节省对应时间。光束发射模块31固定设置在第一电路板9上，第一电路板9上设置有第一处理器10，第一电路板9上设置有用于接收第二通讯模块8信号的第一通讯模块11。第一信号盒体2的内部固定设置有电源盒12，电源盒12的内部可拆卸式设有用于向第一电路板9供电的电池13，电源盒12的内底面上设置有排线端子14，排线端子14通过排线与第一电路板9电连接。电源盒12的内侧壁上固定连接有弹簧15，第一信号盒体2的侧壁上设置有与电源盒12相对应的盒门16，盒门16的上端与第一信号盒体2转动连接，盒门16的下端与第一信号盒体2的侧壁通过连接组件可拆卸式。连接组件包括与盒门16下端固定连接的“l”形卡板17，卡板17上开设有多个第一螺纹孔18，第一信号盒体2的侧壁上开设有多个与第一螺纹孔18相对应的第二螺纹孔19，第一螺纹孔18的内部螺纹连接有螺栓。
22.为了更好的效果，第一信号盒体2的前左下角设有开口20，第一信号盒体2的内部设置有支撑杆21，支撑杆21的右端与第一信号盒体2的侧壁固定连接，支撑杆21的左端延伸至开口20处且支撑杆21的左端固定设置有闪烁灯22，闪烁灯22与第一电路板9电连接。第二信号盒体3的下端固定连接有支撑腿23，第二信号盒体3的下底面螺栓连接有竖直向上的柱体24，光束反射镜4水平固定设置在柱体24的上端，第二电路板6固定设置在第二信号盒体3的内侧壁上，第二电路板6上设置有用于向第二电路板6供电的电源模块。当塔架1沉降，光束29会照射到光感元件5上，光感元件5受到光的照射其内阻值发生变化，第二处理器7感应到光感元件5阻值变化的信号后，发生一个指令给第二通讯模块8，通过第二通讯模块8将此指令发送给第一通讯模块11，第一通讯模块11接收到指令后，反馈到第一处理器10，第一处理器10发生使闪烁灯22开设闪烁的指令，闪烁灯22开始通过闪烁报警，以通知周边的工作人员塔架1已发生沉降，便于及时采取保护措施。
23.为了更好的效果，第二信号盒体3的上端可拆卸式设有盖罩25，第二信号盒体3的内侧壁上开设有竖直向上延伸的滑槽26，滑槽26呈“t”形。光感元件5的侧壁上固定连接有与滑槽26相对应的滑凸，滑凸与滑槽26滑动连接，光感元件5的上端转动连接有竖杆27，竖杆27的周侧壁上设置有螺纹，竖杆27的上端向上延伸贯穿第二信号盒体3的顶面，且竖杆27
与第二信号盒体3的顶面之间螺纹连接，竖杆27的上端延伸至盖罩25的内部。通过滑槽26、滑凸，并将竖杆27与第二信号盒体3顶面螺纹连接，竖杆27与光感元件5转动连接，便于对光感元件5进行竖直上、下方向的快捷调整。
24.为了更好的效果，柱体24的周侧壁上设置有螺纹。柱体24的上端位于第二信号盒体3的内部，第二信号盒体3的下端位于第二信号盒体3的外部，且柱体24的下底面上开设有六棱槽口28。通过六棱槽口28配合六棱扳手方便转动柱体24，以快速的对光束反射镜4的水平高度进行调整。
25.为了更好的效果，第一电路板9和第二电路板6均采用pcb线路板，光束发射模块31为集成在pcb线路板上的红外激光发射模块31，红外激光发射器采用型号为fu650ad100-pxg2090的激光发射器。光感元件5采用光敏电阻，光敏电阻在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其中便有电流通过，受到波长的光线照射时，电流就会随光强的而变大，从而实现光电转换。第一通讯模块11和第二通讯模块8均采用型号为e840-ttl-4g06m的无线串口模块。
26.一种风电机组沉降监测方法，其包括：步骤1、将第一信号盒体2采用螺栓固定安装在塔架1上，确定第二信号盒体3与第一信号盒体2相对应的位置，将第二信号盒体3下方的支撑腿23埋入地表面30使第二信号盒体3固定牢稳。步骤2、打开盒门16，把电池13装入到电源盒12的内部，电池13侧面上的正、负芯片端与排线端子14接触，电池13的左端挤压在弹簧15上，关闭盒门16使弹簧15被压缩，通过螺栓将盒门16与第一信号盒体2的侧壁固定连接。步骤3、通过六棱扳手插入至六棱槽口28内转动柱体24，以调整柱体24伸入至第二信号盒体3内部的深度进而调整光束反射镜4的位置，使光束反射镜4与光束发射模块31相对应，能接收到光束发射模块31发出的光束29。步骤4、打开盖罩25，转动竖杆27，由于竖杆27与第二信号盒体3的顶面之间为螺纹连接，竖杆27的下端与光敏电阻转动连接，在竖杆27转动的过程中会向上移动或向下移动，滑凸在滑槽26内滑动，进而调整光敏电阻的位置，使光束发射模块31发出的光束29经光束反射镜4反射后照射在光敏电阻的上方位置。步骤5、将移动终端与第二信号盒体3内部的第二通讯模块8无线网连接。
27.本实施例通过在塔架1上固定设置光束发射模块31，在塔架1的周边地表面30上设置与光束发射模块31相对应的光束反射镜4及光感元件5，光束发射模块31持续对光束反射镜4发射红外激光束29，并且红外激光束29通过光束反射镜4被反射到光感元件5的上方，若塔架1发生沉降，则红外激光束29的发射点下移，被光束反射镜4反射的红外激光束29的照射点下移，当塔架1沉降一定深度后，被光束反射镜4反射的红外激光束29会照射到光感元件5上，光感元件5感应到光照以后其内部的阻值发生变化，变化后的电流信号传递给第二电路板6上的第二处理器7，第二处理器7将此信号通过第二通讯模块8发送至移动终端上。通过移动终端可以直接接收到塔架1沉降的信息，省去人工定期对塔架1进行测量的工作量，节省人力财力，利用移动终端可以随时接收塔架1沉降的信息，以便及时作出应对措施，保护塔架1，延长塔架1的使用寿命。