基于空間軌跡定位的風力發(fā)電機組槳葉保護系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型一種基于空間軌跡定位的風力發(fā)電機組槳葉保護系統(tǒng)，涉及風力發(fā)電領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學技術(shù)發(fā)展，空間定位的應用范圍逐漸的從高精尖的國防工程中轉(zhuǎn)移到一般的日常生活里。之前單一的依靠液浮陀螺或者加速度感應的空間定位系統(tǒng)，也慢慢的被MEMS設(shè)備所代替。現(xiàn)有技術(shù)中，風力發(fā)電中槳葉保護已有一些設(shè)備，但都是存在誤差大、漂移多、價格昂貴等特點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種基于空間軌跡定位的風力發(fā)電機組槳葉保護系統(tǒng)，能夠根據(jù)當前的槳葉實時運動情況，預警槳葉是否正常、是否損壞、是否被空中異物擊中等情況，確保風電場的正常運行。
[0004]本實用新型采取的技術(shù)方案為:
[0005]基于空間軌跡定位的風力發(fā)電機組槳葉保護系統(tǒng)，包括三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀、三軸磁場計，三軸加速度傳感器與三軸陀螺儀連接組成感應芯片，所述感應芯片、三軸磁場計分別連接到處理器模塊，處理器模塊連接無線發(fā)射模塊，無線接收模塊連接計算機。
[0006]所述處理器模塊用于將所述感應芯片、三軸磁場計傳過來的數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波，然后將數(shù)據(jù)進行封包、加糾正碼；然后發(fā)送至無線發(fā)射模塊。接收模塊用于接收和解碼數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成計算機所能識別的信號。計算機用于將接收到的數(shù)據(jù)，進行處理和建模。
[0007]所述感應芯片、三軸磁場計分別通過I2C總線，將感應測試到的槳軸角速度、加速度、磁場強度發(fā)送至處理器模塊。
[0008]所述三軸磁場計、所述感應芯片、處理器模塊、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊分別連接電源模塊。
[0009]所述感應芯片為MPU6050。
[0010]所述三軸磁場計為三軸磁場加速度傳感器RM G144。
[0011]本實用新型基于空間軌跡定位的風力發(fā)電機組槳葉保護系統(tǒng)，將MEMS化的磁場傳感器加入到聯(lián)合定位中來，能夠?qū)崟r準確的描繪風力發(fā)電機機組的槳葉在空中運動的過程，又有效的控制了成本。能夠根據(jù)當前的槳葉實時運動情況，預警槳葉是否正常、是否損壞、是否被空中異物擊中等情況，確保風電場的正常運行。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，基于空間軌跡定位的風力發(fā)電機組槳葉保護系統(tǒng)，包括三軸加速度傳感器1、三軸陀螺儀2、三軸磁場計3，三軸加速度傳感器1與三軸陀螺儀2連接組成感應芯片，所述感應芯片、三軸磁場計3分別連接到處理器模塊4，處理器模塊4連接無線發(fā)射模塊6，無線接收模塊7連接計算機8。
[0014]所述處理器模塊4用于將所述感應芯片、三軸磁場計3傳過來的數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波，然后將數(shù)據(jù)進行封包、加糾正碼；然后發(fā)送至無線發(fā)射模塊6。接收模塊7用于接收和解碼數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成計算機8所能識別的信號。計算機8用于將接收到的數(shù)據(jù)，進行處理和建模。
[0015]所述感應芯片、三軸磁場計3分別通過I2C總線，將感應測試到的槳軸角速度、加速度、磁場強度發(fā)送至處理器模塊4。
[0016]所述三軸磁場計3、所述感應芯片、處理器模塊4、無線發(fā)射模塊6、無線接收模塊7分別連接電源模塊5，電源模塊5為這些模塊供電。
[0017]所述感應芯片為MPU6050。
[0018]所述三軸磁場計3為三軸磁場加速度傳感器RM G144。
[0019]所述處理器模塊4采用AVR單片機。
[0020]無線發(fā)射模塊6、無線接收模塊7均采用nRF401型的無線收發(fā)模塊。
[0021]實施步驟:
[0022]步驟一:確定絕對的空間坐標系。首先開機后，計算機8確定初始狀態(tài)下角速度為0的時候，各個漿軸的加速度值，確定這三個軸的加速度合力值及其方向。確定此時的三個軸的磁場強度值，解算出他們的合磁場大小方向。
[0023]步驟二:以重力方向為Z軸的負方向，以磁力方向為Y軸正方向，取正交與這兩個方向的唯一方向為X軸，并且以右手定理確定X軸的正方向。此時便可以擺脫芯片所處的位置，實時的確定空間所處的位置，描繪出在絕對空間中，感應芯片所移動過的位置。
[0024]步驟三:完成初始化之后，處理器模塊4將傳感器傳過來的數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波，使信號能夠有效的抗干擾。
[0025]步驟四:處理器模塊4將數(shù)據(jù)進行封包、加糾正碼等操作，以便讓傳輸過程的誤碼錯誤降到最低。
[0026]步驟五:處理器模塊4將數(shù)據(jù)發(fā)送到無線發(fā)射模塊6。整套系統(tǒng)安放在風力發(fā)電機機組的槳葉中。
[0027]步驟六:無線接收模塊7負責接收和解碼，它與無線發(fā)射模塊6采用藍牙或者專用的2.4G無線通信。
[0028]步驟七:計算機8根據(jù)實時的獲取三軸加速度傳感器1和三軸陀螺儀2的各軸的加速度信息及加速度信息。利用如上述所描述建立的絕對坐標系，根據(jù)每個漿軸的加速度積分算出當前速度值，再積分算出每個軸的位移值。根據(jù)角速度值，積分算出當前的角度，然后將這些數(shù)據(jù)記錄到計算機8之中。
[0029]步驟八:計算機8獲得當前的各個軸加速度后，根據(jù)角度的變化量，實時的計算出當前的重力所應該處于的角度，再由上述初始化過程中重力的大小，分別計算重力在三個絕對坐標系上的分量，并剔除掉。
[0030]步驟九:計算機8根據(jù)三軸磁場計3實時的數(shù)據(jù)，與獲得的角度、速度信息比對，做兩個數(shù)據(jù)的加權(quán)糾正。以確保加速度值的非線性變化及陀螺儀的零漂等誤差不會再最終的數(shù)據(jù)中產(chǎn)生累積的誤差，保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
[0031]步驟十:完成以上的計算后，就可以實時的在空間坐標系中，標定當前空間軌跡定位系統(tǒng)所處的三軸坐標點，也可以實時的獲取它的當前速度、角度、加速度。將這些數(shù)據(jù)全部記錄到計算機8緩存中的數(shù)據(jù)庫中，使其能夠?qū)崟r準確的描繪風力發(fā)電機機組的槳葉在空中運動的過程。
[0032]步驟十一:根據(jù)當前的槳葉實時運動情況，預警槳葉是否正常、是否損壞、是否被空中異物擊中等情況，確保風電場的正常運行。
【主權(quán)項】
1.基于空間軌跡定位的風力發(fā)電機組槳葉保護系統(tǒng)，包括三軸加速度傳感器(I)、三軸陀螺儀(2 )、三軸磁場計(3 )，三軸加速度傳感器(I)與三軸陀螺儀(2 )連接組成感應芯片，其特征在于，所述感應芯片、三軸磁場計(3)分別連接到處理器模塊(4)，處理器模塊(4)連接無線發(fā)射模塊(6)，無線接收模塊(7)連接計算機(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于空間軌跡定位的風力發(fā)電機組槳葉保護系統(tǒng)，其特征在于， 所述處理器模塊(4)用于將所述感應芯片、三軸磁場計(3)傳過來的數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波，然后將數(shù)據(jù)進行封包、加糾正碼；然后發(fā)送至無線發(fā)射模塊(6); 接收模塊(7)用于接收和解碼數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成計算機(8)所能識別的信號； 計算機(8 )用于將接收到的數(shù)據(jù)，進行處理和建模。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于空間軌跡定位的風力發(fā)電機組槳葉保護系統(tǒng)，其特征在于，所述感應芯片、三軸磁場計(3)分別通過I2C總線，將感應測試到的槳軸角速度、加速度、磁場強度發(fā)送至處理器模塊(4 )。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于空間軌跡定位的風力發(fā)電機組槳葉保護系統(tǒng)，其特征在于，所述三軸磁場計(3)、所述感應芯片、處理器模塊(4)、無線發(fā)射模塊(6)、無線接收模塊(7 )分別連接電源模塊(5 )。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述基于空間軌跡定位的風力發(fā)電機組槳葉保護系統(tǒng)，其特征在于，所述感應芯片為MPU6050。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述基于空間軌跡定位的風力發(fā)電機組槳葉保護系統(tǒng)，其特征在于，所述三軸磁場計(3)為三軸磁場加速度傳感器RM G144。
【專利摘要】基于空間軌跡定位的風力發(fā)電機組槳葉保護系統(tǒng)，包括三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀、三軸磁場計，三軸加速度傳感器與三軸陀螺儀連接組成感應芯片，所述感應芯片、三軸磁場計分別連接到處理器模塊，處理器模塊連接無線發(fā)射模塊，無線接收模塊連接計算機。本實用新型基于空間軌跡定位的風力發(fā)電機組槳葉保護系統(tǒng)，將MEMS化的磁場傳感器加入到聯(lián)合定位中來，能夠?qū)崟r準確的描繪風力發(fā)電機機組的槳葉在空中運動的過程，又有效的控制了成本。能夠根據(jù)當前的槳葉實時運動情況，預警槳葉是否正常、是否損壞、是否被空中異物擊中等情況，確保風電場的正常運行。
【IPC分類】F03D7/00
【公開號】CN204984720
【申請?zhí)枴緾N201520382639
【發(fā)明人】陳華
【申請人】中國長江三峽集團公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年6月5日