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CN113985762A - 一种风力发电气流监控系统 - Google Patents

一种风力发电气流监控系统 Download PDF

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CN113985762A CN202111172458.1A CN202111172458A CN113985762A CN 113985762 A CN113985762 A CN 113985762A CN 202111172458 A CN202111172458 A CN 202111172458A CN 113985762 A CN113985762 A CN 113985762A
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Abstract

本发明涉及气流监控技术领域，具体地说，涉及一种风力发电气流监控系统。其包括监测单元、信息采集单元和整合单元，所述监测单元包括监测装置，所述监测装置用于检测风力发电设备所处环境中的气流，所述整合单元用于对信息采集单元采集的气流信息和对应气流采集的方向进行整合。本发明通过采集腔对不同方向的气流进行拆分监测，并且一旦进入采集腔后，受力板只对该采集腔内的气流进行监测，降低了外围气流造成的干扰，同时还实现了多方位的监测，另外：整合采用校验式整合算法，从而通过整体的风速对最后的计算结果进行校验，以保证隔离监测后，最后的计算数据能够考虑到整体风速带来的影响，进而实现对气流的监控。

Description

一种风力发电气流监控系统
技术领域
本发明涉及气流监控技术领域，具体地说，涉及一种风力发电气流监控系统。
背景技术
风力发电是指把风的动能转为电能，风能是一种清洁无公害的可再生能源能源，很早就被人们利用，主要是通过风车来抽水、磨面等，人们感兴趣的是如何利用风来发电，利用风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。
也就是说风力发电的动能来源就是气流流动产生的作用力，因此气流的监控对于风力发电来说也是尤为重要的，人们通常在一个地方安装风力发电设备之前，都会对所在地进行气流监控，通过一段时间的监控数据来考核该地是否可以具备风力发电的条件。
但现有的气流监控系统用到的监控装置一般都是对整体气流进行监测，无法实时多个方向的气流采集，这样整体气流流速确定后，在安装时还是需要进行多个方向的检测，以计算风力发电设备的安装位置，无法在测量整体流速过程中直接计算全方位的气流流速，鉴于此，本发明提供一种风力发电气流监控系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风力发电气流监控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种风力发电气流监控系统，包括监测单元、信息采集单元和整合单元，所述监测单元包括监测装置，所述监测装置用于检测风力发电设备所处环境中的气流，并发送至信息采集单元，所述信息采集单元的输出端与整合单元输入端连接，所述整合单元用于对信息采集单元采集的气流信息和对应气流采集的方向进行整合，其中：
所述监测装置包括装置本体，所述装置本体包括检测组件，所述检测组件包括封盘和导流座，所述封盘设置有两个，分别设置在导流座的两端，两个所述封盘之间呈环形设置多个侧板，侧板与封盘固定连接，且相邻两个侧板之间通过封盘密封后形成外侧开口采集腔，所述采集腔内固定连接有分流板，所述采集腔内位于分流板的顶部设置检测件。
作为本技术方案的进一步改进，所述检测件包括连接板、受力板和压力传感器，连接板与其两侧的侧板固定连接，所述连接板的外侧壁上设置多个突管，所述受力板与突管滑动连接，且受力板和突管之间设置弹簧，其中：
压力传感器设置在受力板靠近连接板的一侧。
作为本技术方案的进一步改进，所述分流板在采集腔内向内侧靠近下方的位置倾斜，用以扩大采集腔的采集面积和受力板的迎风面积。
作为本技术方案的进一步改进，所述导流座为中间细两侧粗的柱状结构，以形成弧形导流槽。
作为本技术方案的进一步改进，所述侧板端部向封盘外延伸，形成外围迎风部，用于受力带动封盘、侧板、分流板和检测件形成的一体结构转动，具体的：
所述检测组件底部设置磁吸盘，所述磁吸盘和位于侧板底部的封盘转动连接。
作为本技术方案的进一步改进，所述磁吸盘内设电磁线圈和转速传感器，且侧板底部的封盘为刚铁结构。
作为本技术方案的进一步改进，所述磁吸盘底部设置支架，所述支架底端设置安装板，所述安装板上开设安装孔。
作为本技术方案的进一步改进，所述受力板的两侧向采集腔内倾斜设置有扩面板。
作为本技术方案的进一步改进，所述信息采集单元包括全方位气流监测模块和转速监测模块，所述全方位气流监测模块用于采集所有压力传感器监测的受力数据，并发送至整合单元，所述整合单元形成反馈信息，反馈至监测单元，所述转速监测模块用于采集转速传感器监测的转速数据。
作为本技术方案的进一步改进，所述整合单元整合采用校验式整合算法，其算法步骤如下：
首先接收所有压力传感器监测的受力数据F1,F2,…,Fn，其中n为采集腔个数，其作为下标代表相应的采集空腔，并设置采集腔的采集角度J1,J2,…,Jn，其中
Figure BDA0003293891420000031
然后计算每个采集腔内采集的气流流速，得
Figure BDA0003293891420000032
其中k为变化系数，具体根据转速传感器监测的转速数据v呈阶梯变化，当1.3m/s＜v＜1.5m/s时k＝1，v≤1.3m/s时k＝1.2。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该风力发电气流监控系统中，通过采集腔对不同方向的气流进行拆分监测，并且一旦进入采集腔后，受力板只对该采集腔内的气流进行监测，降低了外围气流造成的干扰，同时还实现了多方位的监测，另外分流板在采集腔内向内侧靠近下方的位置倾斜，以扩大采集腔的采集面积和受力板的迎风面积。
2、该风力发电气流监控系统中，整合采用校验式整合算法，从而通过整体的风速对最后的计算结果进行校验，以保证隔离监测后，最后的计算数据能够考虑到整体风速带来的影响，进而实现对气流的监控。
附图说明
图1为本发明的整体单元模块流程框图；
图2为本发明的整体结构示意图；
图3为本发明的装置本体结构示意图；
图4为本发明的检测组件结构示意图；
图5为本发明的检测件结构示意图；
图6为本发明的检测组件侧面结构工作原理示意图；
图7为本发明的受力板结构示意图。
图中各个标号意义为：
100、装置本体；
110、检测组件；111、封盘；112、导流座；113、侧板；114、分流板；115、检测件；1151、连接板；1152、受力板；1153、压力传感器；1154、突管；1155、弹簧；1156、扩面板；
120、支架；
130、磁吸盘。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1所示，本发明提供一种风力发电气流监控系统，包括监测单元、信息采集单元和整合单元，监测单元包括监测装置，监测装置用于检测风力发电设备所处环境中的气流，并发送至信息采集单元，信息采集单元的输出端与整合单元输入端连接，整合单元用于对信息采集单元采集的气流信息和对应气流采集的方向进行整合，请参阅图2-图4所示，其中：
监测装置包括装置本体100，装置本体100包括检测组件110，检测组件110包括封盘111和导流座112，封盘111设置有两个，分别设置在导流座112的两端，两个封盘111之间呈环形设置多个侧板113，侧板113与封盘111固定连接，且相邻两个侧板113之间通过封盘111密封后形成外侧开口采集腔，采集腔内固定连接有分流板114，采集腔内位于分流板114的顶部设置检测件115。
实施例1
请参阅图5所示，检测件115包括连接板1151、受力板1152和压力传感器1153，连接板1151与其两侧的侧板113固定连接，连接板1151的外侧壁上设置多个突管1154，受力板1152与突管1154滑动连接，且受力板1152和突管1154之间设置弹簧1155，其中：
压力传感器1153设置在受力板1152靠近连接板1151的一侧。
工作原理：
外界的风经过采集腔进入到两个封盘111内的中间位置，由于分流板114在采集腔内向内侧靠近下方的位置倾斜，请参阅图6所示，从而扩大采集腔的采集面积和受力板1152的迎风面积，因此大部分的气流由分流板114底部腔体进入，进入后，中间细两侧粗的柱状导流座112形成了弧形的导流槽，经过弧形的导流槽导向，气流再进入分流板114顶部腔体，此时的气流与受力板1152，并对其产生一个迎风力，然后对其进行挤压，这时候利用压力传感器1153进行压力监测，从而通过采集腔对不同方向的气流进行拆分监测，并且一旦进入采集腔后，受力板1152只对该采集腔内的气流进行监测，降低了外围气流造成的干扰，同时还实现了多方位的监测。
此外，侧板113端部向封盘111外延伸，形成外围迎风部，用于受力带动封盘111、侧板113、分流板114和检测件115形成的一体结构转动，具体的：
检测组件110底部设置磁吸盘130，磁吸盘130和位于侧板113底部的封盘111转动连接，磁吸盘130内设电磁线圈和转速传感器，当电磁线圈工作时，利用电磁感应原理产生磁场，利用磁场的作用对，侧板113底部刚铁结构的封盘111产生一个吸合力，此时对一体结构进行固定，这样方便进行多方位监测，需要测量环境中整体气流流速时，此时电磁线圈停止工作，这时候气流作用在外围迎风部上，带动一体结构转动，这时候再利用转速传感器对一体结构转动的速度进行监测，转速越高等同于气流流速越大。
另外，请参阅图7，受力板1152的两侧向采集腔内倾斜设置有扩面板1156，从而增大受力板1152与气流的受力面积，降低气流由两侧流走的量，以提高监测精度。
值得说明的是，磁吸盘130底部设置支架120，支架120底端设置安装板，安装板上开设安装孔，通过螺栓穿过安装孔对整个装置进行安装固定。
实施例2
本实施例中，信息采集单元包括全方位气流监测模块和转速监测模块，全方位气流监测模块用于采集所有压力传感器1153监测的受力数据，并发送至整合单元，整合单元形成反馈信息，反馈至监测单元，转速监测模块用于采集转速传感器监测的转速数据。
请参阅图1所示，具体工作时：
首先压力传感器1153对所有的采集腔进行监测，从而得到受力数据F1,F2,…,Fn，然后整合单元接收该数据，并形成反馈信息反馈至监测单元，监测单元产生控制指令，控制电磁线圈停止工作，这时候气流作用在外围迎风部上，带动一体结构转动，这时候再利用转速传感器对一体结构转动的速度进行监测，即得到转速数据v，而后整合采用校验式整合算法，其算法步骤如下：
首先接收所有压力传感器1153监测的受力数据F1,F2,…,Fn，其中n为采集腔个数，其作为下标代表相应的采集空腔，并设置采集腔的采集角度J1,J2,…,Jn，其中
Figure BDA0003293891420000061
其中n优选采用16，即设置16个采集腔，也就是16个侧板113；
然后计算每个采集腔内采集的气流流速，得
Figure BDA0003293891420000062
其中k为变化系数，具体根据转速传感器监测的转速数据v呈阶梯变化，当1.3m/s＜v＜1.5m/s时k＝1，v≤1.3m/s时k＝1.2，从而通过整体的风速对最后的计算结果进行校验，以保证隔离监测后，最后的计算数据能够考虑到整体风速带来的影响，进而实现对气流的监控。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种风力发电气流监控系统，其特征在于：包括监测单元、信息采集单元和整合单元，所述监测单元包括监测装置，所述监测装置用于检测风力发电设备所处环境中的气流，并发送至信息采集单元，所述信息采集单元的输出端与整合单元输入端连接，所述整合单元用于对信息采集单元采集的气流信息和对应气流采集的方向进行整合，其中：
所述监测装置包括装置本体(100)，所述装置本体(100)包括检测组件(110)，所述检测组件(110)包括封盘(111)和导流座(112)，所述封盘(111)设置有两个，分别设置在导流座(112)的两端，两个所述封盘(111)之间呈环形设置多个侧板(113)，侧板(113)与封盘(111)固定连接，且相邻两个侧板(113)之间通过封盘(111)密封后形成外侧开口采集腔，所述采集腔内固定连接有分流板(114)，所述采集腔内位于分流板(114)的顶部设置检测件(115)。
2.根据权利要求1所述的风力发电气流监控系统，其特征在于：所述检测件(115)包括连接板(1151)、受力板(1152)和压力传感器(1153)，连接板(1151)与其两侧的侧板(113)固定连接，所述连接板(1151)的外侧壁上设置多个突管(1154)，所述受力板(1152)与突管(1154)滑动连接，且受力板(1152)和突管(1154)之间设置弹簧(1155)，其中：
压力传感器(1153)设置在受力板(1152)靠近连接板(1151)的一侧。
3.根据权利要求2所述的风力发电气流监控系统，其特征在于：所述分流板(114)在采集腔内向内侧靠近下方的位置倾斜，用以扩大采集腔的采集面积和受力板(1152)的迎风面积。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的风力发电气流监控系统，其特征在于：所述导流座(112)为中间细两侧粗的柱状结构，以形成弧形导流槽。
5.根据权利要求4所述的风力发电气流监控系统，其特征在于：所述侧板(113)端部向封盘(111)外延伸，形成外围迎风部，用于受力带动封盘(111)、侧板(113)、分流板(114)和检测件(115)形成的一体结构转动，具体的：
所述检测组件(110)底部设置磁吸盘(130)，所述磁吸盘(130)和位于侧板(113)底部的封盘(111)转动连接。
6.根据权利要求5所述的风力发电气流监控系统，其特征在于：所述磁吸盘(130)内设电磁线圈和转速传感器，且侧板(113)底部的封盘(111)为刚铁结构。
7.根据权利要求5所述的风力发电气流监控系统，其特征在于：所述磁吸盘(130)底部设置支架(120)，所述支架(120)底端设置安装板，所述安装板上开设安装孔。
8.根据权利要求2所述的风力发电气流监控系统，其特征在于：所述受力板(1152)的两侧向采集腔内倾斜设置有扩面板(1156)。
9.根据权利要求6所述的风力发电气流监控系统，其特征在于：所述信息采集单元包括全方位气流监测模块和转速监测模块，所述全方位气流监测模块用于采集所有压力传感器(1153)监测的受力数据，并发送至整合单元，所述整合单元形成反馈信息，反馈至监测单元，所述转速监测模块用于采集转速传感器监测的转速数据。
10.根据权利要求9所述的风力发电气流监控系统，其特征在于：所述整合单元整合采用校验式整合算法，其算法步骤如下：
首先接收所有压力传感器(1153)监测的受力数据F1,F2,…,Fn，其中n为采集腔个数，并设置采集腔的采集角度J1,J2,…,Jn，其中
Figure FDA0003293891410000021
然后计算每个采集腔内采集的气流流速，得
Figure FDA0003293891410000022
其中k为变化系数，具体根据转速传感器监测的转速数据v呈阶梯变化。
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