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原文传递一种海上风电叶片健康监测系统及其数据处理方法

专利名称：	一种海上风电叶片健康监测系统及其数据处理方法
摘要：	本发明公开一种海上风电叶片健康监测系统及其数据处理方法，该系统基于物联网和虚拟仪器技术设计，包括应用层、网络层和感知层三部分，感知层部分主要完成传感检测与数据采集，通过数据传输单元(DTU)将采集到的信号传输到服务器，DTU内置GPRS模块，实现网络数据传输，远程监控计算机可通过英特网连接到服务器，并运用LabVIEW虚拟仪器软件实现远程监控界面设计。该系统综合运用物联网、虚拟仪器、声发射、数据压缩等技术实现对海上风电叶片状态的实时远程在线监控，为海上风电设备安全运行提供了重要的依据和指导。
专利类型：	发明专利
申请人：	南通大学
发明人：	杨慧;顾菊平;周伯俊;吴志勇;尹恒宇
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T19:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T17:00:00+0805
申请号：	CN201911316865.8
公开号：	CN111024820A
代理机构：	南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	许洁
分类号：	G01N29/14;G01N29/44;H04L29/08;G;H;G01;H04;G01N;H04L;G01N29;H04L29;G01N29/14;G01N29/44;H04L29/08
申请人地址：	226000 江苏省南通市啬园路9号
主权项：	1.一种海上风电叶片健康监测系统，其特征在于：该系统基于物联网和虚拟仪器技术设计，包括应用层(1)、网络层(2)和感知层(3)三部分，所述的感知层(3)部分主要完成传感检测与数据采集，通过数据传输单元(4)将采集到的信号传输到服务器(5)，数据传输单元(4)内置GPRS模块(6)，实现网络数据传输，远程监控计算机(7)可通过英特网连接到服务器(5)，并运用LabVIEW虚拟仪器软件实现远程监控界面设计。 2.根据权利要求1所述的海上风电叶片健康监测系统，其特征在于：所述的数据采集中，运用物联网和虚拟仪器技术进行海上风电叶片裂纹监测及故障诊断，构建基于虚拟仪器的叶片裂纹监测及故障诊断系统，由虚拟仪器软件完成分析及评价工作，并运用物联网技术，建立远程无线监控系统，有效进行实时在线监测。 3.根据权利要求1所述的海上风电叶片健康监测系统，其特征在于：所述的数据检测中，综合运用声发射和多传感器数据融合实现海上风电叶片裂纹定位，首先通过多传感器数据融合技术，可将冗余信息进行融合，降低系统的不确定行，提高精度，再运用声发射源定位技术有效确定叶片裂纹位置范围。 4.根据权利要求1所述的海上风电叶片健康监测系统，其特征在于：所述的数据分析与处理中，综合运用声发射、小波包特征提取、单自由度神经元等理论进行海上风电叶片裂纹识别。 5.根据权利要求1所述的海上风电叶片健康监测系统，其特征在于：所述的数据压缩中，针对系统运行过程中数据量大和实时性要求，提出基于超复数主元神经网络海上风电叶片裂纹声发射信息压缩及远传技术，为后续信号的处理和复杂算法的实现提供必要前提。 6.一种如权利要求1所述的海上风电叶片健康监测系统中的数据处理方法，其特征在于：包括如下步骤：数据检测→数据采集→数据压缩→数据传输→数据分析与处理；具体操作如下：所述的数据检测中：海上风电叶片在实际运行过程中出现裂纹属于声发射现象，通过在海上风电叶片上固定声发射检测传感模块实现数据检测；所述的数据采集中：海上风电叶片健康监测系统采用NI公司的数据采集卡采进行数据采集，由虚拟仪器软件完成分析及评价工作，并运用物联网技术，建立远程无线监控系统，有效进行实时在线监测；所述的数据压缩中：需要实时采集信号，包括没有裂纹发生时的无用信号和裂纹产生的有用信号，这些信号都必须不断的实时传送，信息量大，因此，采用基于超复数主元神经网络的海上风电叶片裂纹声发射信息压缩技术，在确保数据不失真的前提下实现数据压缩，为数据的快速传输提供保障；所述的数据传输中：通过数据传输单元将远程终端模块采集到的信号传输到服务器，数据传输单元内置GPRS模块，实现网络数据传输，远程监控计算机可通过英特网连接到服务器获取数据；所述的数据分析与处理中：海上风电叶片运行过程中产生的裂纹，通过对传感器实时采集到的信号进行分析和处理，可以进行有效识别，主要包括三部分内容：一是信号预处理，海上风电所面对的恶劣环境使得采集到的信号往往包含很大的环境噪声，而裂纹所产生的声发射信号相对微弱，因此，从微弱信号检测与放大和信号降噪两个方面进行信号预处理；二是对预处理过的信号，采用小波包特征提取和单自由度神经元的方法进行进一步识别；三是通过声发射源定位方法有效确定叶片裂纹位置范围；在此过程中，通过多传感器数据融合技术，将冗余信息进行融合，降低系统的不确定行，提高精度。
所属类别：	发明专利