专利名称：基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统及方法，能够实现海上风电机组关键部件健康状态的实时监测。
背景技术：
由于海上风资源丰富，具有发电量大、发电时间长、无噪声限制、不占用土地、可大规模开发等多方面优势，同时海上风电一般靠近传统电力负荷中心，便于就地消纳，免去了长距离输电的问题，因此随着风电技术的不断进步，大力开发海上风电成为风力行业发展的新趋势。然而，虽然海上风资源与陆上相比更具开发潜力，但是环境状况十分恶劣，海上风电机组运行风险远远大于陆上机组，故障率高；同时，海上风电场可进入性差，风电机组的维护需要动用快艇、吊装船，甚至是直升飞机，维护工作往往还会因恶劣天气而难以及时开展，这些都大大增加了维护费用。长期以来，海上风电机组的运行维护主要采用传统的定 期维修(计划维修)和故障维修(事后维修)的方式。其中，定期维修即运行2500h和5000h后的例行维护，这种停机状态下的维修方式很难全面了解设备运行状况、及时发现故障隐患。而故障维修是在故障发生之后才进行，即矫正性维护，由于缺乏对故障原因的了解和事先的准备，维修工作往往不能有针对性地及时开展，导致损失进一步增加。目前，单台海上风电机组的维护成本一般至少为陆上机组的2倍，整个海上风电场的维护成本高达其经济收入的20%-25%，严重影响了风电场的生产效益。因此，为了降低经济损失与维护成本，必须对海上风电机组运行状态进行可靠监测，将大量矫正性维护转变为预防性维护，减少严重故障的发生。目前实际应用中的风电机组状态监测系统大多基于有线通信方式来进行信息采集与传输，且由于陆上风电发展早于海上风电，这种通信方式在陆上风电场中的应用较为成熟。而海上环境恶劣，有线设施部署困难，海上风电机组的状态监测还很不完善。随着海上风电的不断发展，风电场容量不断增加，采用有线通信方式的状态监测存在明显缺陷1)海上风电场尤其是深海风电场远离陆地，可进入性差，有线通信设施布设难度大、构建成本高，不利于状态监测系统的构建；2)海上风电机组状态监测信息量大、通信压力大，有线通信往往采用传统的“点对多点”的信息传输方式以及集中式的信息处理方式，效率低、实时性差，无法保证状态监测系统的可靠性。
发明内容
发明目的针对现有海上风电机组状态监测中采用有线通信方式存在的布线困难、成本高、数据采集与传输质量难以保证等缺点，本发明提供一种基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统。基于无线传感器网络构建海上风电机组状态监测系统，部署在海上风电机组上的传感器之间采用无线通信方式实现信息的采集和传输，无需架设有线通信设施，系统布设灵活方便、信息采集全面准确、信息传输安全可靠、信息处理高效快速，有助于为海上风电机组健康状态的可靠监测提供新的思路。本发明还提供一种基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测方法，实现对海上风电机组状态监测系统中所有被监测部件和被部署传感器节点的有效管理并提高信息处理与传输的效率。技术方案一种基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统，包括多个用于信息采集和处理、并将信息传递给其簇首传感器节点的状态监测传感器节点，多个收集和处理簇内所有状态监测传感器节点的传输信息、并将信息传递给主控中心的簇首传感器节点，以及设在风电机组塔筒底部的主控中心；所述多个状态监测传感器节点分别设在风电机组的叶片、传动系统和塔筒上；所述多个簇首传感器节点别设在风电机组的轮毂处、机舱甲板处和各节塔筒连接处。大量研究表明，风电机组的叶片、机舱(包括主轴承、齿轮箱和发电机等)、塔筒是容易发生故障的部分。而海上风电机组受海上自然环境的影响，还要特别考虑盐雾冰雪、海浪飞溅对风电机组部件的腐蚀。因此，本发明根据现有文献中对风电机组各主要部件状态监测的研究成果[1_3]，结合海上自然环境特点，提出海上风电机组状态监测技术，主要涉及风电机组的三个部分叶片、传动系统、塔筒。根据各部分运行工作特点部署一定数量的无线传感器来实现对风电机组主体部分的状态监测。在本发明中所部署的各类传感器均为无线传感器，称为传感器节点。所述状态监测传感器节点和簇首传感器节点采用刚性机械紧固方式设置在风电机组上，或者通过粘结剂或磁座安装在风电机组上。所述状态监测传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源模块组成，其中传感器模块将采集到的信息传输给处理器模块，处理器模块对采集到的信息进行模数转换并通过无线通信模块将转换处理后的信息发送给簇首传感器节点。所述簇首传感器节点的结构与状态监测传感器节点类似，但是仅由处理器模块、无线通信模块和电源模块组成，即不包含传感器模块，没有信息监测的功能，但是能量较为充足；所述处理器模块对状态监测传感器节点发送来的信息进行融合处理后，并将处理后的信息传递给风电机组塔筒底部的主控中心。簇首传感器节点负责收集和处理簇内所有状态监测传感器节点的传输信息，并将信息传递给主控中心。所述安装在叶片上的状态监测传感器节点分别为应变传感器节点和腐蚀传感器节点；所述叶片的吸力面和压力面靠近叶片尖部、中部、根部三个部位各安装I个应变传感器节点(径向)和I个腐蚀传感器节点，共计6个应变传感器节点和6个腐蚀传感器节点。风电机组叶片运行过程中的剧烈形变容易引起叶片故障、缩短叶片寿命，同时对于海上风电机组来说，叶片还会面临海上盐雾的严重腐蚀。因此，本发明在叶片部分部署应变传感器和腐蚀传感器。一方面及时监测叶片应力的变化，确保叶片运行在适当的应力范围内，另一方面考虑到海上盐雾环境的影响，重点监测叶片被腐蚀的状态。所述安装在传动系统上的状态监测传感器节点分别为位移传感器节点、加速度传感器节点、噪声传感器节点和温度传感器节点；所述风电机组的传动系统，包括主轴承、齿轮箱和发电机；所述主轴承前后轴承及齿轮箱行星级处分垂直、水平、轴向3个方向各设置I组位移传感器节点；由于风电机组齿轮箱中间级轴承、高速级轴承、发电机的振动频率较高，而高频段信号对测试方向不敏感，因此在齿轮箱中间级轴承、高速级轴承、发电机前后轴承处仅在水平方向上各设置I个加速度传感器节点；同时，在齿轮箱处设置I个噪声传感 器节点；在发电机处设置I个噪声传感器节点和I个温度传感器节点。
所述安装在塔筒上的状态监测传感器节点分别为位移传感器节点和腐蚀传感器节点；由于塔筒与机舱的振动频率较低，且低频段信号对测试方向较为敏感，因此在所述塔筒上分垂直、水平、轴向3个方向部署I组位移传感器节点；所述塔筒以每一节为单位，各节上分别部署4组位移传感器节点，两侧各均匀部署2组位移传感器节点，对称分布；所述塔筒各节上与其上的位移传感器节点同一位置处设有I个腐蚀传感器节点。虽然风电机组塔筒与叶片和传动系统相比发生故障的概率较小，但是其容易受到叶片和传动系统的影响而发生不同程度的振动，从而对风电机组的运行效率和机组部件寿命产生不利影响。同时，海上风电机组受海上自然环境影响，塔筒也十分容易受到盐雾侵蚀和海浪飞溅的腐蚀。因此，本发明中采用振动传感器和腐蚀传感器来监测塔筒的振动状态和腐蚀状态。所述轮毂处、机舱甲板处、各节塔筒连接处，分别部署若干个簇首传感器节点，其中，轮毂处部署I个簇首传感器节点，负责对三个叶片上所有状态监测传感器节点的信息 融合与传输；机舱甲板中部处部署I个簇首传感器节点，负责机舱传动系统上所有状态监测传感器节点的信息融合与传输；每节塔筒连接处分别在两侧对称部署I个簇首传感器节点，分别负责每节塔筒对应侧上所有状态监测传感器节点的信息融合与传输。一种基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测方法，包括如下步骤步骤1，对叶片、传动系统、塔筒、状态监测传感器节点和簇首传感器节点进行命名标识；步骤2，各类状态监测传感器节点周期性地采集并初步处理被监测部件的状态信息，同时将初步处理的状态信息通过最优路径经簇内其它状态监测传感器节点以多跳路由通信方式传递给其簇首传感器节点；其中，同一簇内的状态监测传感器节点之间可以相互通信，即末尾标识相同的状态监测传感器节点属于同一个簇，其只与首端标识相同的簇首传感器节点通信，并选择最优路径；所述最优路径为最短路径；步骤3，各个簇首传感器节点周期性地收集从簇内状态监测传感器节点传递来的被监测部件的状态信息，并对信息进行进一步融合；同时将信息由上至下经其它簇首传感器节点以多跳路由通信方式传递给风电机组塔筒底部的主控中心，其中，各个簇首传感器节点之间可以相互通信；由于每节塔筒连接处两侧均有I个簇首传感器节点，因此在通信过程中两侧的簇首传感器节点分别为I组，周期性地轮换负责信息传递的工作；步骤4，风电机组的主控中心收集各个簇首节点的传递信息，即风电机组各主要部分的状态信息，通过进一步的数据分析与处理，及时判断风电机组的健康状态。有益效果与现有技术相比，本发明所提供的基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统及方法，能够实现海上风电机组关键部件健康状态的实时监测。具有如下两方面优点①系统布设方便、灵活性高。本发明中，部署在各个部件上的传感器节点均采用无线通信方式。由于不需布线，不仅节约了大量空间和成本，而且特别适合于海上风电机组远离陆地、可进入性差的应用环境。同时，由于传感器节点可以根据应用需求确定类型、位置和数目，因此增加了海上风电机组状态监测的灵活性。②监测信息全面、通信效率高。在本发明中，虽然每个传感器节点所采集的信息是有限的，但是由于同一部件上部署了多个状态监测传感器节点并分布于部件上不同部位，因此将每一部件上的所有状态监测传感器节点的信息融合在一起就能够较为全面地反映该部件的运行状态。同时，通过上文可知，本发明中构建的海上风电机组状态监测系统是一个分层的无线传感器网络。状态监测传感器节点为基础层，负责信息的采集；簇首传感器节点为中间层，负责信息的传输；主控中心为最高层，负责信息的进一步分析，从而进行风电机组状态健康状况的判别。此外，传感器节点在向上一层传递信息之前都将信息进行了一定程度地融合。因此，分布式信息的采集、融合和传输，分层的传感器节点管理方式都能够显著提高监测信息处理的效率。
图I为本发明实施例中叶片上传感器节点的部署示意图；其中，图(a)为I个叶片压力面上状态监测传感器节点的部署示意图；图(b)中为轮毂处设置的簇首传感器节点示意图；图2为本发明实施例中机舱传动系统各部件上传感器节点的部署示意图；图3为本发明实施例中机舱、各节塔筒上传感器节点的部署示意图；其中，图(a)为塔筒俯视截面图；图(b)为A侧传感器节点部署的示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。一、基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统状态信息的准确采集和可靠传输是状态监测系统的两项基本功能，构建监测系统时必须通过传感器节点的部署来保证这两项功能的可靠性。考虑到传感器节点采集信息的范围与传输信息的范围都是有限的，因此在本实施例按照以下原则部署传感器节点①选取能够准确反映海上风电机组故障特征的特征量类型，以及直接影响所提取特征量有效性的状态监测点，作为确定所需部署的传感器节点类型、节点位置、节点数目的根本依据，保证监测系统状态信息采集的可靠性；②补充部署一定数量的传感器节点，使所有传感器节点能够构成连通的无线网络，实现状态信息由传感器节点向风电机组塔筒底部主控中心(Control Center, CC)的传输，保证监测系统状态信息传输的可靠性。I、叶片、传动系统、塔筒各部分状态监测传感器节点部署①叶片部分具体部署方式为在叶片吸力面和压力面靠近叶片尖部、中部、根部三个部位各安装I个应变传感器节点(径向)和I个腐蚀传感器节点，共计6个应变传感器节点和6个腐蚀传感器节点。②机舱部分风电机组机舱部分主要为传动系统，包括主轴承、齿轮箱、发电机等这些关键部件。这些部件的故障特征容易通过其振动状态和噪声来辨别，同时，发电机的故障还可以从其温度的变化来反映，因此风电机组传动部分部署的传感器为振动传感器、噪 声传感器、温度传感器。其中，根据测量信号频率的高低，振动传感器选择两种类型加速度传感器(高频)、位移传感器(低频)。在部署时根据被监测部件振动频率的高低来选用其中的某一种类型。具体部署方式为由于风电机组主轴、齿轮箱行星级的振动频率较低，而低频段信号对测试方向较为敏感，因此在风电机组主轴前后轴承、齿轮箱行星级处分垂直、水平、轴向3个方向各部署I组位移传感器节点；由于风电机组齿轮箱中间级轴承、高速级轴承、发电机的振动频率较高，而高频段信号对测试方向不敏感，因此在齿轮箱中间级轴承、高速级轴承、发电机前后轴承处仅在水平方向上各部署I个加速度传感器节点。同时，在齿轮箱处部署I个噪声传感器节点；在发电机处部署I个噪声传感器节点和I个温度传感器节点。③塔筒部分具体部署方式为由于塔筒与机舱的振动频率较低，且低频段信号对测试方向较为敏感，因此在塔筒上分垂直、水平、轴向3个方向部署I组位移传感器节点。塔筒以每一节为单位，各节上分别部署4组，两侧各均匀部署2组，对称分布。同时，在塔筒各节上与位移传感器节点同一位置处部署I个腐蚀传感器节点。2、簇首传感器节点的部署
为了实现信息融合和传输的高效性，轮毂处、机舱甲板处、各节塔筒连接处，分别部署若干个簇首传感器节点。这些簇首传感器节点只具有信息融合和传输的能力，而不具备数据采集的能力。轮毂处部署I个簇首传感器节点，负责对三个叶片上所有状态监测传感器节点的信息融合与传输；机舱甲板中部处部署I个簇首传感器节点，负责机舱传动系统上所有状态监测传感器节点的信息融合与传输；每节塔筒连接处分别在两侧对称部署I个簇首传感器节点，分别负责每节塔筒对应侧上所有状态监测传感器节点的信息融合与传输。海上风电机组上所有传感器节点的部署情况如表I所示。所有传感器节点构成风电机组的状态监测无线传感器网络，即风电机组的状态监测系统。表I海上风电机组状态监测系统传感器节点部署
二、基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测方法为了实现对海上风电机组状态监测系统中所有被监测部件和被部署传感器节点的有效管理并提高信息处理与传输的效率，本实施例中通过制定被监测部件和传感器节点的命名与标识规则提出基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测方法。I、传感器节点的命名与标识①被监测部件的命名与标识叶片⑶、第n个叶片尖部(BTn)、第n个叶片中部(BMn)、第n个叶片根部(BRn);主轴前轴承(MF)、主轴后轴承(MB);齿轮箱(G)、齿轮箱行星级(GP)、齿轮箱中间级(GM)、齿轮箱高速级(GH);发电机(Ge)、发电机前轴承(GeF)、发电机后轴承(GeB);塔筒⑴、塔筒第n节A侧(TAn)、塔筒第n节B侧(TBn)。②被部署状态监测传感器节点的命名与标识应变传感器节点(S)、腐蚀传感器节点(C)、加速度传感器节点(A)、位移传感器节点(D)、噪声传感器节点(N)、温度传感器节点⑴。③被部署状态监测传感器节点方向的命名与标识■ 无(N)、垂直(V)、水平(H)、轴向(A)。④被部署簇首传感器节点的命名与标识轮毂处簇首传感器节点(CHH)、塔筒与机舱连接处簇首传感器节点(CHN)、第n节塔筒连接处A侧簇首传感器节点(CHTAn)。2、风电机组被监测部件上状态监测传感器节点的命名与标识风电机组某被监测部件上状态监测传感器节点的命名与标识按照如下顺序被监测部件-被部署状态监测传感器节点-被部署状态监测传感器节点方向-簇首传感器节点。例如，第3个叶片根部应变传感器节点为BR3-S-N-CHH，腐蚀传感器节点为BR3-C-N-CHH。3、传感器节点的通信方法通过以上命名与标识方法，风电机组上传感器节点之间按照如下原则进行通信①各类状态监测传感器节点周期性地采集并初步处理被监测部件的状态信息，同时将初步处理的状态信息通过最优路径经簇内其它状态监测传感器节点以多跳路由通信方式传递给其簇首传感器节点。同一簇内的状态监测传感器节点之间可以相互通信。即末尾标识相同的状态监测传感器节点属于同一个簇，其只与首端标识相同的簇首传感器节点通信，并选择最优路径。最优路径通常为最短路径。例如，3个叶片上所有状态监测传感器节点末尾标识均为其簇首节点CHH，因此它们之间可以进行通信。然而，由于同一叶片上的状态监测传感器节点之间距离较近，因此叶片上的状态监测传感器节点通常选择同一叶片上的相邻节点形成传递信息的最优路径。例如，第3个叶片尖部、中部、根部上的应变传感 器节点的通信路径为B3T-S-N-CHH — BM3-S-N-CHH — BR3-S-N-CHH — CHH。 ②各个簇首传感器节点周期性地收集从簇内状态监测传感器节点传递来的被监测部件的状态信息，并对信息进行进一步融合。同时将信息由上至下经其它簇首传感器节点以多跳路由通信方式传递给风电机组塔筒底部的主控中心。各个簇首传感器节点之间可以相互通信。即首端以CH开头进行标识的均为簇首传感器节点，彼此之间可以相互通信。由于每节塔筒连接处两侧均有I个簇首传感器节点，因此在通信过程中两侧的簇首传感器节点分别为I组，周期性地轮换负责信息传递的工作。例如，若塔筒分为4节，当塔筒A侧簇首传感器节点工作时，轮毂处簇首传感器节点将信息传递给主控中心的通信路径为CHH — CHN — CHTAl — CHTA2 — CHTA3 — CHTA4 — CC。③风电机组的主控中心收集各个簇首节点的传递信息，即风电机组各主要部分的状态信息，通过进一步的数据分析与处理，及时判断风电机组的健康状态。以华锐SL3000海上风电机组为例详细说明海上风电机组状态监测系统中传感器节点部署方法和通信方式。华锐SL3000海上风电机组主要部件参数为风轮直径90米；叶片长度45米；轮毂高度80米；塔筒4节。图I为叶片上传感器节点的部署方法。其中，图(a)为I个叶片压力面上状态监测传感器节点的部署方法，⑴、⑵、⑶分别为叶片尖部、中部和根部，分别部署I个应变传感器和I个腐蚀传感器，张力面部署方法相同。其它两个叶片采用同样的部署方法。图(b)中①为轮毂处，此处部署I个簇首传感器节点。每个叶片上信息传输的通信路径为(1)—⑵一⑶一①。图2为机舱传动系统各部件上传感器节点的部署方法。其中，⑴、⑵、⑶分别为主轴前后轴承和齿轮箱行星级，在垂直、水平、径向3个方向上各部署I个位移传感器。(4)、(5)、
(6)、(7)分别为齿轮箱中间级、高速级和发电机前后轴承，在水平方向上各部署I个加速度传感器。⑶处部署I个噪声传感器，监测齿轮箱运行时的噪声变化。⑶处部署I个噪声传感器和I个温度传感器，监测发电机运行时的噪声和温度变化。①为机舱甲板中部，部署I个簇首传感器节点。机舱传动系统上"[目息传输的通"[目路径为⑴一⑵一⑶一(8)—⑷一(5)—①；
(7)—(9)—(6)—①。
图3为机舱、各节塔筒上传感器节点的部署方法。图(a)为塔筒俯视截面图，为了便于传感器节点的部署，以塔筒直径虚线为界，将塔筒分为A、B两侧。图(b)为A侧传感器节点部署的情况。其中，⑴-⑶处部署状态监测传感器，①-④分别为各节塔筒连接处，这些位置部署簇首传感器节点。 塔筒上彳目息传输的通彳目路径为⑴一⑵一①；⑶一⑷一②；(5) — (6)—③；
(7)—(8)—④②一③一④。
权利要求
1.一种基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统，其特征在于包括多个用于信息采集和处理、并将信息传递给其簇首传感器节点的状态监测传感器节点，多个收集和处理簇内所有状态监测传感器节点的传输信息、并将信息传递给主控中心的簇首传感器节点，以及设在风电机组塔筒底部的主控中心；所述多个状态监测传感器节点分别设在风电机组的叶片、传动系统和塔筒上；所述多个簇首传感器节点别设在风电机组的轮毂处、机舱甲板处和各节塔筒连接处。
2.如权利要求I所述的基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统，其特征在于所述状态监测传感器节点和簇首传感器节点采用刚性机械紧固方式设置在风电机组上，或者通过粘结剂或磁座安装在风电机组上。
3.如权利要求I所述的基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统，其特征在于所述状态监测传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源模块组成，其中传感器模块将采集到的信息传输给处理器模块，处理器模块对采集到的信息进行模数转换并通过无线通信模块将转换处理后的信息发送给簇首传感器节点。
4.如权利要求I所述的基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统，其特征在于所述簇首传感器节点由处理器模块、无线通信模块和电源模块组成；所述处理器模块对状态监测传感器节点发送来的信息进行融合处理后，并将处理后的信息传递给风电机组塔筒底部的主控中心。簇首传感器节点负责收集和处理簇内所有状态监测传感器节点的传输信息，并将信息传递给主控中心。
5.如权利要求I所述的基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统，其特征在于所述安装在叶片上的状态监测传感器节点分别为应变传感器节点和腐蚀传感器节点；所述叶片的吸力面和压力面靠近叶片尖部、中部、根部三个部位各安装I个应变传感器节点和I个腐蚀传感器节点，共计6个应变传感器节点和6个腐蚀传感器节点。
6.如权利要求I所述的基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统，其特征在于所述安装在传动系统上的状态监测传感器节点分别为位移传感器节点、加速度传感器节点、噪声传感器节点和温度传感器节点；所述风电机组的传动系统，包括主轴承、齿轮箱和发电机；所述主轴承前后轴承及齿轮箱行星级处分垂直、水平、轴向3个方向各设置I组位移传感器节点；在齿轮箱中间级轴承、高速级轴承、发电机前后轴承处仅在水平方向上各设置I个加速度传感器节点；同时，在齿轮箱处设置I个噪声传感器节点；在发电机处设置I个噪声传感器节点和I个温度传感器节点。
7.如权利要求I所述的基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统，其特征在于所述安装在塔筒上的状态监测传感器节点分别为位移传感器节点和腐蚀传感器节点；所述塔筒上分垂直、水平、轴向3个方向部署I组位移传感器节点；所述塔筒以每一节为单位，各节上分别部署4组位移传感器节点，两侧各均匀部署2组位移传感器节点，对称分布；所述塔筒各节上与其上的位移传感器节点同一位置处设有I个腐蚀传感器节点。
8.如权利要求I所述的基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统，其特征在于所述轮毂处、机舱甲板处、各节塔筒连接处，分别部署若干个簇首传感器节点，其中，轮毂处部署I个簇首传感器节点，负责对三个叶片上所有状态监测传感器节点的信息融合与传输；机舱甲板中部处部署I个簇首传感器节点，负责机舱传动系统上所有状态监测传感器节点的信息融合与传输；每节塔筒连接处分别在两侧对称部署I个簇首传感器节点。
9.一种用于如权利要求1-8任一项所述的基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤1，对叶片、传动系统、塔筒、状态监测传感器节点和簇首传感器节点进行命名标识； 步骤2，各类状态监测传感器节点周期性地采集并初步处理被监测部件的状态信息，同时将初步处理的状态信息通过最优路径经簇内其它状态监测传感器节点以多跳路由通信方式传递给其簇首传感器节点；其中，同一簇内的状态监测传感器节点之间可以相互通信，即末尾标识相同的状态监测传感器节点属于同一个簇，其只与首端标识相同的簇首传感器节点通信，并选择最优路径；所述最优路径为最短路径； 步骤3，各个簇首传感器节点周期性地收集从簇内状态监测传感器节点传递来的被监测部件的状态信息，并对信息进行进一步融合；同时将信息由上至下经其它簇首传感器节点以多跳路由通信方式传递给风电机组塔筒底部的主控中心，其中，各个簇首传感器节点之间可以相互通信；由于每节塔筒连接处两侧均有I个簇首传感器节点，因此在通信过程中两侧的簇首传感器节点分别为I组，周期性地轮换负责信息传递的工作； 步骤4，风电机组的主控中心收集各个簇首节点的传递信息，即风电机组各主要部分的状态信息，通过进一步的数据分析与处理，及时判断风电机组的健康状态。
全文摘要
本发明公开了一种基于无线传感器网络的海上风电机组状态监测系统，包括多个用于信息采集和处理、并将信息传递给其簇首传感器节点的状态监测传感器节点，多个收集和处理簇内所有状态监测传感器节点的传输信息、并将信息传递给主控中心的簇首传感器节点，以及设在风电机组塔筒底部的主控中心；所述多个状态监测传感器节点分别设在风电机组的叶片、传动系统和塔筒上；所述多个簇首传感器节点别设在风电机组的轮毂处、机舱甲板处和各节塔筒连接处。系统具有布设便捷、监测全面、通信高效等优点，便于在无人值守情况下进行海上风电机组故障预警和寿命预测，有助于为风电机组的预防性维修提供科学依据，减少故障发生率，从而降低风电机组的维修成本。
文档编号G01M13/00GK102706562SQ201210178799
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者傅质馨, 袁越 申请人:河海大学