專利名稱：風力發(fā)電機傾斜檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種風力發(fā)電機的傾斜檢測裝置，特別涉及一種風力發(fā)電機施工 完畢后的傾斜(沉降)檢測裝置。
背景技術(shù)：
水準儀用于測量地面上兩點的高差。數(shù)字水準儀是水準儀的一種，數(shù)字水準儀是 在傳統(tǒng)光學自動安平水準儀增加一套電子讀數(shù)系統(tǒng)，以實現(xiàn)自動標尺讀數(shù)。因此，數(shù)字水準 儀不僅要達到光學自動安平水準儀全部技術(shù)指標，還必須達到電子讀數(shù)系統(tǒng)的技術(shù)指標?，F(xiàn)有風力發(fā)電機沉降監(jiān)測采用人工定期檢測的方法，一般按照國家二等水準測量 進行檢測。檢測時首先從水準點引出高程，然后傳遞到風力發(fā)電機的觀測點(一般為四 個觀測點)，檢測后進行數(shù)據(jù)處理和分析。數(shù)據(jù)處理按照《國家一二等水準測量規(guī)范》GB/ T12897-2006,《工程測量規(guī)范》GB50026-2007和《建筑變形測量規(guī)范JGJ 8-2007》等標準進 行分析，得到各個觀測點的高程，從而得到四個觀測點之間的高差，由此換算出觀測點之間 的相對傾斜量。人工檢測投資成本高、檢測速度慢且存在人為誤差，不能實時的反映出風力 發(fā)電機的沉降量大小，并且只能獲得各個觀測點之間的相對傾斜量，不能反映風力發(fā)電機 的最大傾斜位置和傾斜量。實際應(yīng)用中用戶并不關(guān)心風機的整體下沉量，而是關(guān)心風機的最大傾斜量及傾斜 位置。為此不必從水準點引出高程，只檢測風機觀測點的相對沉降量即可。因此，急需一種 風力發(fā)電機傾斜(沉降)無人在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能應(yīng)用于復雜的工況下，在惡劣的工況 下(海上風力發(fā)電機)也能正常工作；并能獲得風機的最大傾斜量及傾斜位置，得到用戶需 要的技術(shù)指標。注本文及以下所述中“風機”指“風力發(fā)電機”。
實用新型內(nèi)容本實用新型是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中缺陷，提供一種無人在線檢測風機最大傾 斜量及傾斜位置的檢測裝置。本實用新型提供一種風力發(fā)電機傾斜檢測裝置，用于實時檢測風力發(fā)電機傾斜的 最大值和最大位置，包括自動化數(shù)字水準儀，用于采集水準標尺上的條碼數(shù)據(jù)；中央控制 系統(tǒng)，用于控制自動化數(shù)字水準儀中的步進電機旋轉(zhuǎn)，使自動化數(shù)字水準儀分別照準各個 水準標尺進行數(shù)據(jù)采集；針對采集的數(shù)據(jù)進行計算、處理分析以及極坐標換算，并擬合極坐 標方程，最終獲得風力發(fā)電機傾斜的最大值和最大位置并進行安全評測；傳輸系統(tǒng)，用于自 動化數(shù)字水準儀和中央控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和指令傳輸。其中，該裝置還包括照明系統(tǒng)，用于在檢測過程中對檢測的相應(yīng)位置進行照明。其中，中央控制系統(tǒng)還包括事件處理模塊，用于系統(tǒng)的初始化設(shè)置、數(shù)據(jù)采集過 程控制以及將檢測的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊，用于將采集到的數(shù)據(jù)進行 計算、處理分析以及極坐標換算，并擬合極坐標方程，最終獲得風力發(fā)電機傾斜的最大值和最大位置；安全評測模塊，用于將已獲取的風力發(fā)電機傾斜最大值和最大位置與預(yù)設(shè)的安 全限值進行比較，如果超出安全限值，則系統(tǒng)報警。其中，事件處理模塊具體包括系統(tǒng)配置子模塊，用于系統(tǒng)的初始化設(shè)置，包括風 力發(fā)電機數(shù)量配置，水準標尺數(shù)量配置，檢測周期以及根據(jù)水準標尺的具體位置對水準儀 的零位、每次的旋轉(zhuǎn)角度進行設(shè)定；風力發(fā)電機與照明系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)配置以及傳輸系統(tǒng)配置； 數(shù)據(jù)采集子模塊，用于控制步進電機轉(zhuǎn)動，使水準儀轉(zhuǎn)至預(yù)先設(shè)定的零位，水準儀瞄準準確 后進行自動調(diào)焦，直至使水準標尺條碼能清晰成像在水準儀的分劃板上；零位數(shù)據(jù)采集結(jié) 束后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的旋轉(zhuǎn)角度使水準儀轉(zhuǎn)至下一位置進行數(shù)據(jù)采集，直至采集完所有水 準標尺數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸子模塊，用于將采集的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊以備進行后續(xù)的數(shù) 據(jù)處理。其中，事件處理模塊還包括系統(tǒng)安檢子模塊，用于在數(shù)據(jù)采集過程中，對水準儀的 步進電機、照明系統(tǒng)以及傳輸系統(tǒng)工作是否正常進行安檢。其中，數(shù)據(jù)處理模塊具體包括判斷子模塊，用于根據(jù)數(shù)據(jù)庫預(yù)存的國家標準判斷 采集的數(shù)據(jù)是否符合標準要求；計算子模塊，用于對符合標準要求的采集數(shù)據(jù)進行平差計 算，將處理分析過的數(shù)據(jù)換算為極坐標形式，通過MATLAB軟件擬合極坐標方程，從而求出 方程的最大值和最大位置，并換算出風力發(fā)電機傾斜的最大值和最大位置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型通過中央控制系統(tǒng)控制自動化數(shù)字水準儀進行數(shù)據(jù) 采集，并對采集的數(shù)據(jù)進行計算和處理分析，最終得到風機的最大傾斜量和傾斜位置，既可 實現(xiàn)無人在線實時檢測，又可滿足用戶需要的技術(shù)指標。

圖1是本實用新型風機傾斜檢測裝置連接示意圖；圖2是本實用新型檢測裝置中自動化數(shù)字水準儀安裝示意圖；圖3是本實用新型風機傾斜角度換算示意圖；圖4是本實用新型確定最大傾斜位置和最大傾斜角度的曲線方程示意圖；圖5是本實用新型風機傾斜檢測方法流程示意圖。結(jié)合附圖在其上標記以下附圖標記1-事件處理模塊，11-系統(tǒng)配置子模塊，12-數(shù)據(jù)采集子模塊，13-系統(tǒng)安檢子模 塊，14-數(shù)據(jù)傳輸子模塊，2-數(shù)據(jù)處理模塊，21-判斷子模塊，22-計算子模塊，3-安全評測模 塊。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型的一個具體實施方式
進行詳細描述，但應(yīng)當理解本 實用新型的保護范圍并不受具體實施方式
的限制。如圖1所示，本實用新型的風力發(fā)電機傾斜(沉降)檢測裝置主要由自動化數(shù)字 水準儀、中央控制系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等組成。自動化數(shù)字水準儀是在數(shù)字水準儀的 基礎(chǔ)上增加了自動照準標尺、數(shù)據(jù)自動采集和傳輸?shù)裙δ?，能滿足無人自動在線檢測。中央控制系統(tǒng)控制自動化數(shù)字水準儀對風力發(fā)電機進行定期或不定期檢測；檢測 數(shù)據(jù)通過傳輸系統(tǒng)(傳輸系統(tǒng)包括圖1中的中繼器和傳輸線路)傳到中央控制系統(tǒng)；中央控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行處理，并對處理結(jié)果進行安全分析，當達到安全警戒線時，系統(tǒng)報警。 系統(tǒng)的具體組成結(jié)構(gòu)及原理如下。下面首先介紹本實用新型涉及的自動化數(shù)字水準儀(以下簡稱水準儀)自動化數(shù)字水準儀是由光學系統(tǒng)、精密機械零件、電路等組成的精密測量儀器。它 是在現(xiàn)有的數(shù)字水準儀的基礎(chǔ)上，增加自動照準、數(shù)據(jù)自動采集和傳輸?shù)裙δ艿臄?shù)字水準 儀，可以滿足無人自動在線檢測。水準儀的自動照準是根據(jù)系統(tǒng)的要求對現(xiàn)有的數(shù)字水準儀增加的功能。在系統(tǒng)工 作前首先通過中央控制系統(tǒng)對自動化數(shù)字水準儀進行設(shè)定，包括起始位置(零位)和每次 轉(zhuǎn)動的角度的設(shè)定。當中央控制系統(tǒng)發(fā)出指令檢測時，自動化數(shù)字水準儀內(nèi)置的步進電機 轉(zhuǎn)動，使水準儀轉(zhuǎn)到預(yù)先設(shè)定的零位(此時水準儀對準1號標尺)，瞄準準確后進行自動調(diào) 焦，使標尺條碼能清晰成像在分劃板上，然后進行檢測并進行數(shù)據(jù)采集，采集完畢，水準儀 根據(jù)預(yù)先設(shè)定旋轉(zhuǎn)的角度轉(zhuǎn)到下一個位置(此時水準儀對準2號標尺)進行數(shù)據(jù)采集，直 至采集完所有的標尺數(shù)據(jù)。中央控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的旋轉(zhuǎn)角度可以計算出步進電機轉(zhuǎn) 動該角度需要的脈沖步數(shù)，從而可以控制水準儀轉(zhuǎn)動到精確設(shè)定的位置。當所有標尺數(shù)據(jù) 采集完畢，數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)。下面介紹本實用新型涉及的中央控制系統(tǒng)中央控制系統(tǒng)是采用可編程控制器PLC、單片機或ARM微處理器搭建的硬件平臺， 軟件采用PLC組態(tài)軟件或VC++、MATLAB、EXCEL等編制。中央控制系統(tǒng)中的核心模塊包括事件處理模塊1、數(shù)據(jù)處理模塊2和安全評測模 塊3。事件處理模塊1可對整個系統(tǒng)的硬件進行控制，包括系統(tǒng)安裝完畢后對系統(tǒng)的初始化 設(shè)置(由系統(tǒng)配置子模塊11完成)，開始檢測后的數(shù)據(jù)采集過程控制(由數(shù)據(jù)采集子模塊 12完成)、系統(tǒng)自身安檢(由系統(tǒng)安檢子模塊13完成)以及將檢測的原始數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù) 處理模塊2 (由數(shù)據(jù)傳輸子模塊14完成)。系統(tǒng)配置子模塊11包括如下功能水準儀與風力發(fā)電機和照明系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)配置、 水準儀與標尺的關(guān)聯(lián)配置、檢測時間和周期設(shè)置(用于定期檢測)、水準儀的零位及每次轉(zhuǎn) 動角度設(shè)置等。數(shù)據(jù)采集子模塊12包括如下功能控制水準儀中的步進電機轉(zhuǎn)動，使水準儀轉(zhuǎn)到 預(yù)先設(shè)定的零位進行數(shù)據(jù)采集，采集完畢，水準儀根據(jù)預(yù)先設(shè)定旋轉(zhuǎn)的角度轉(zhuǎn)到下一個位 置進行數(shù)據(jù)采集，直至采集完所有的標尺數(shù)據(jù)。系統(tǒng)安檢子模塊13包括如下功能即在檢測過程中，如果自動化數(shù)字水準儀內(nèi)部 電機不能正常工作、水準儀無法正常讀數(shù)、照明系統(tǒng)不能正常開啟、數(shù)據(jù)不能正常傳輸?shù)惹?況，系統(tǒng)安檢子模塊13會針對相應(yīng)的錯誤實現(xiàn)報警處理。其中，步進電機的安檢采用根據(jù) 設(shè)定的角度，電機旋轉(zhuǎn)到該位置時，能否瞄準標尺進行判斷；水準儀能否正常讀數(shù)采用處理 過的數(shù)據(jù)能否滿足要求進行判斷；照明系統(tǒng)是否正常通過測試采用是否有電流通過照明系 統(tǒng)進行判斷；數(shù)據(jù)能否傳輸采用中央控制系統(tǒng)能否正常接收數(shù)據(jù)進行檢測。數(shù)據(jù)傳輸子模塊14用于將幾次采集的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊2以備進行后續(xù) 的數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理模塊2包括如下功能接收數(shù)據(jù)采集子模塊12的原始數(shù)據(jù)；判斷子模塊 21根據(jù)《國家一二等水準測量規(guī)范》GB/T12897-2006的要判斷是否符合二等水準測量，判斷依據(jù)為環(huán)閉合差或往返測閉合差是否滿足標準要求等，如果不能滿足標準要求則啟動事 件處理模塊的重測功能，如果連續(xù)檢測三次數(shù)據(jù)均不能滿足要求，啟動水準儀不能正常工 作報警功能。計算子模塊22根據(jù)《工程測量規(guī)范》GB50026-2007和《建筑變形測量規(guī)范》 JGJ 8-2007中的要求對接收的原始數(shù)據(jù)進行處理分析，包括平差計算等，處理分析過的數(shù) 據(jù)換算成極坐標的形式，用MATLAB軟件(矩陣實驗室，即一個商業(yè)數(shù)學軟件)進行擬合極 坐標方程，從而求出方程的最大值和最大位置，并換算出風機傾斜的最大值和最大位置。下面通過一個實例來具體說明數(shù)據(jù)處理具體過程如果風機安裝了四把標尺，起始檢測標尺為A標尺，依次為B、C、D，A’為水準儀旋 轉(zhuǎn)360°后重新瞄向A標尺的位置，如圖2所示。設(shè)水準儀瞄準A、B、C、D、A’標尺時，水準
儀所處的角度值為ΘΑ、ΘΒ、θ。、ΘΒ、ΘΑ,，檢測的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后為rA、rB、
rC、rD、rA'
由
權(quán)利要求1.一種風力發(fā)電機傾斜檢測裝置，用于實時檢測風力發(fā)電機傾斜的最大值和最大位 置，其特征在于，包括自動化數(shù)字水準儀，用于自動采集各個水準標尺上的條碼數(shù)據(jù)，所述自動化數(shù)字水準 儀內(nèi)設(shè)置步進電機；中央控制系統(tǒng)，用于控制自動化數(shù)字水準儀中的步進電機旋轉(zhuǎn)，使自動化數(shù)字水準儀 分別照準各個水準標尺進行數(shù)據(jù)采集；針對采集的數(shù)據(jù)進行計算、處理分析以及極坐標換 算，并擬合極坐標方程，最終獲得風力發(fā)電機傾斜的最大值和最大位置并進行安全評測； 傳輸系統(tǒng)，用于自動化數(shù)字水準儀和中央控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和指令傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電機傾斜檢測裝置，其特征在于，還包括照明系統(tǒng)，用 于在檢測過程中對檢測的相應(yīng)位置進行照明。
專利摘要本實用新型公開了一種風力發(fā)電機傾斜檢測裝置，用于實時檢測風力發(fā)電機傾斜的最大值和最大位置，包括自動化數(shù)字水準儀，用于采集水準標尺上的條碼數(shù)據(jù)；中央控制系統(tǒng)，用于控制自動化數(shù)字水準儀中的步進電機旋轉(zhuǎn)，使自動化數(shù)字水準儀分別照準各個水準標尺進行數(shù)據(jù)采集；針對采集的數(shù)據(jù)進行計算、處理分析以及極坐標換算，并擬合極坐標方程，最終獲得風力發(fā)電機傾斜的最大值和最大位置并進行安全評測；傳輸系統(tǒng)，用于自動化數(shù)字水準儀和中央控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和指令傳輸；照明系統(tǒng)，用于在檢測過程中對檢測的相應(yīng)位置進行照明。該裝置可進行無人在線檢測并可獲得用戶需要的技術(shù)指標。
文檔編號G01C9/02GK201892536SQ20102028299
公開日2011年7月6日 申請日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月3日
發(fā)明者王方超, 闕江 申請人:北京博飛儀器股份有限公司