一种基于风力发电的塔筒智能巡查检测系统及方法与流程

本发明涉及风力发电检修，具体而言，涉及一种基于风力发电的塔筒智能巡查检测系统及方法。

背景技术：

1、风力发电塔筒倾斜可能由多种因素引起，包括地基问题、施工质量、自然灾害、风荷载过大以及维护不当等。而一旦风力发电塔筒发生倾斜，将会带来一系列严重的危害：倾斜会增加风力发电塔的结构受力不平衡，影响其整体的稳定性和安全性。如果倾斜过大且持续恶化，可能导致塔身变形、撑杆断裂、刚性连接破坏甚至垮塌等严重事故发生，造成结构安全风险。风力发电塔筒倾斜还会导致风机设备损坏。例如，风轮与塔身之间的插接处受力变形，使得风轮无法对准风向，降低发电效率；或者导致风力发电机内部组件受挤压、脱离位移甚至损坏，进而影响设备的正常运行。倾斜的风力发电塔对于维护和检修工作也带来了更大的困难，需要额外的工具和装置进行维护，同时也增加了作业人员的风险。因此，及时监测和修复风力发电塔筒的倾斜问题至关重要，以确保风力发电设备的稳定运行和安全性。

2、当前，对风力发电塔筒检测技术中常采用人工检测或是机器视觉的检测方式，人工检测费时费力不适用于偏远地区，而采用传统机器视觉方式须在塔筒布设大量检测设备耗费较高，不利于大范围推广。现如今出现利用无人机检测的方式，但是无人机检测时常有人工操控并且无人机检测易受环境因素影响，易造成检测结果准确性较低、可靠性较差的问题。

3、因此，有必要提供一种基于风力发电的塔筒智能巡查检测系统及方法用以解决当前技术中存在的问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提出了一种基于风力发电的塔筒智能巡查检测系统及方法，旨在解决当前利用无人机进行塔筒检测时依靠人力操控且检测准确性较低、可靠性较差的问题。

2、本发明提出了一种基于风力发电的塔筒智能巡查检测方法，包括：

3、在塔筒顶部周围与底部周围分别安装感应元件，在无人机上搭载感应反馈元件与距离传感器；

4、当无人机靠近所述塔筒且所述无人机距离顶部感应元件的距离与无人机距离底部感应元件的距离相等且达到预设距离时，控制无人机绕所述塔筒飞行并记录所述无人机的第一飞行数据和第一环境数据，根据所述第一飞行数据获取所述无人机的第一飞行轨迹；

5、对所述第一飞行轨迹进行分析并判断所述塔筒是否发生倾斜；当判定所述塔筒倾斜时，对所述第一环境数据进行分析并判断是否存在环境干扰；

6、当判定存在环境干扰时，确定巡查间隔时间，经过所述巡查间隔时间后采集第二环境数据，将所述第二环境数据与所述第一环境数据进行比对，根据比对结果判断环境干扰是否消除；

7、当判定环境干扰消除后，采集第二飞行数据并将所述第二飞行数据与第一飞行数据进行比对，根据比对结果判断是否采集第三飞行数据；

8、当判定是否采集所述第三飞行数据后，根据所述第一飞行数据、第二飞行数据或第三飞行数据确定所述塔筒的倾斜等级。

9、进一步的，对所述第一飞行轨迹进行分析并判断所述塔筒是否发生倾斜时，包括：

10、采集所述塔筒的尺寸及位置数据，结合所述飞行轨迹建立轨迹模型，所述塔筒位于所述轨迹模型的圆心处，获取所述轨迹模型与水平面的倾斜角度j，将所述倾斜角度j与预先设定的倾斜角度阈值jmax进行比对，根据比对结果判断所述塔筒是否发生倾斜；

11、当j＞jmax时，判定所述塔筒发生倾斜；

12、当j≤jmax时，判定所述塔筒未发生倾斜。

13、进一步的，当判定所述塔筒倾斜，对所述第一环境数据进行分析并判断是否存在环境干扰时，包括：

14、所述第一环境数据包括第一风力数据f1，将所述第一风力数据f1与预先设定的风力阈值fmax进行比对，根据比对结果判断是否存在环境干扰；

15、当f1＞fmax时，判定存在环境干扰，并获取风力差值δf，δf＝f1-fmax，根据所述风力差值δf确定所述巡查间隔时间；

16、当f1≤fmax时，判定不存在环境干扰，并获取倾斜角度差值δj，δj＝j-jmax，根据所述倾斜角度差值δj确定所述塔筒的倾斜等级，并根据所述倾斜等级进行预警。

17、进一步的，当判定不存在环境干扰，根据所述倾斜角度差值δj确定所述塔筒的倾斜等级时，包括：

18、将所述倾斜角度差值δj分别与预先设定的第一预设倾斜角度差值δj1和第二预设倾斜角度差值δj2进行比对，0＜δj1＜δj2，根据比对结果确定所述塔筒的倾斜等级；

19、当δj≤δj1时，确定所述塔筒的倾斜等级为第一预设倾斜等级d1；

20、当δj1＜δj≤δj2时，确定所述塔筒的倾斜等级为第二预设倾斜等级d2；

21、当δj2＜δj时，确定所述塔筒的倾斜等级为第三预设倾斜等级d3；

22、其中，所述第一预设倾斜等级d1表示所述塔筒的倾斜角度小于第二预设倾斜等级d2，所述第二预设倾斜等级d2表示所述塔筒的倾斜角度小于第三预设倾斜等级d3。

23、进一步的，当判定存在环境干扰，根据所述风力差值δf确定所述巡查间隔时间时，包括：

24、将所述风力差值δf分别与预先设定的第一预设风力差值δf1和第二预设风力差值δf2进行比对，δf1＜δf2，根据比对结果确定所述巡查间隔时间；

25、当δf≤δf1时，确定所述巡查间隔时间为第一预设巡查间隔时间t1；

26、当δf1＜δf≤δf2时，确定所述巡查间隔时间为第二预设巡查间隔时间t2；

27、当δf2≤δf时，确定所述巡查间隔时间为第三预设巡查间隔时间t3；

28、其中，0＜t1＜t2＜t3。

29、进一步的，在确定所述巡查间隔时间为第i预设巡查间隔时间t i后，i＝1，2，3，将所述第二环境数据与所述第一环境数据进行比对，根据比对结果判断环境干扰是否消除时，包括：

30、根据所述第二环境数据获取第二风力数据f2，将所述第二风力数据f2与所述第一预设风力数据f1和风力阈值fmax进行比对，根据比对结果判断环境干扰是否消除；

31、当f2＞f1时，判定环境干扰未消除，并获取风力增大数据δfd，δfd＝f2-f1，根据所述风力增大数据δfd对巡查间隔时间t i进行调整，并以调整后的巡查间隔时间运行；

32、当f2＜fmax时，判定环境干扰消除。

33、进一步的，当判定环境干扰未消除，根据所述风力增大数据δfd对巡查间隔时间ti进行调整时，包括：

34、将所述风力增大数据δfd与预先设定的第一预设风力增大数据δfd1和第二预设风力增大数据δfd2进行比对，δfd1＜δfd2，根据比对结果确定时间调整系数对巡查间隔时间t i进行调整；

35、当δfd≤δfd1时，确定第一预设时间调整系数a1对巡查间隔时间t i进行调整，获取调整后的巡查间隔时间t i*a1；

36、当δfd1＜δfd≤δfd2时，确定第二预设时间调整系数a2对巡查间隔时间t i进行调整，获取调整后的巡查间隔时间t i*a2；

37、当δfd2＜δfd时，确定第三预设时间调整系数a3对巡查间隔时间t i进行调整，获取调整后的巡查间隔时间ti*a3；

38、其中，1＜a1＜a2＜a3＜1.2。

39、进一步的，采集第二飞行数据并将所述第二飞行数据与第一飞行数据进行比对，根据比对结果判断是否采集第三飞行数据时，包括：

40、根据所述第一飞行数据获取所述倾斜角度j，根据所述第二飞行数据获取第二倾斜角度j22，将所述倾斜角度j与第二倾斜角度j22进行比对，根据比对结果判断是否采集第三飞行数据；

41、当|j22-j|/j＞0.3时，判定采集第三飞行数据；

42、当|j22-j|/j≤0.3时，判定不采集第三飞行数据。

43、进一步的，当判定是否采集所述第三飞行数据后，根据所述第一飞行数据、第二飞行数据或第三飞行数据确定所述塔筒的倾斜等级时，包括：

44、当判定采集所述第三飞行数据时，根据所述第三飞行数据获得第三倾斜角度j33，根据所述第二倾斜角度j22和第三倾斜角度j33获取平均倾斜角j0，j0＝(j22+j33)/2；当判定不采集所述第三飞行数据时，根据所述倾斜角度j和第二倾斜角度j22获取平均倾斜角j0，j0＝(j+j22)/2；

45、根据所述平均倾斜角j0与所述倾斜角度阈值jmax获取最终倾斜角度差值δjz，δjz＝j0-jmax，将所述最终倾斜角度差值δjz分别与预先设定的第一预设倾斜角度差值δj1和第二预设倾斜角度差值δj2进行比对，根据比对结果确定所述塔筒的倾斜等级；

46、当δjz≤0时，确定所述塔筒的倾斜等级为无倾斜等级d0；

47、当0＜δjz≤δj1时，确定所述塔筒的倾斜等级为第一预设倾斜等级d1；

48、当δj1＜δjz≤δj2时，确定所述塔筒的倾斜等级为第二预设倾斜等级d2；

49、当δj2≤δjz时，确定所述塔筒的倾斜等级为第三预设倾斜等级d3。

50、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过在塔筒顶部周围与底部周围分别安装感应元件，并在无人机上搭载感应反馈元件与距离传感器，实现了对风力发电塔筒倾斜的智能监测。采用无人机搭载感应装置，实现对塔筒周围环境及倾斜情况的自动化监测与检测，减轻了人工巡查的负担，提高了检测效率。通过感应元件与距离传感器的组合，能够实时准确地监测无人机与塔筒顶部与底部的距离，从而判断塔筒是否发生倾斜，具备高精度的倾斜检测能力。通过分析环境数据，并对环境干扰进行判断和消除，确保检测结果的准确性和可靠性，提高了系统对环境变化的适应能力。根据实时监测的情况，能够自动调整巡查间隔时间和采集数据的频率，确保及时发现倾斜情况，并采取相应的措施进行修复。根据飞行数据的比对，能够准确判断塔筒的倾斜等级，降低了倾斜带来的安全隐患和设备损坏风险。

51、另一方面，本技术还提供了一种基于风力发电的塔筒智能巡查检测系统，用于应用上述基于风力发电的塔筒智能巡查检测方法，包括：

52、感应单元，包括在塔筒顶部周围与底部周围分别安装的感应元件，在无人机上搭载的感应反馈元件与距离传感器；

53、采集单元，被配置为当无人机靠近所述塔筒且所述无人机距离顶部感应元件的距离与无人机距离底部感应元件的距离相等且达到预设距离时，控制无人机绕所述塔筒飞行并记录所述无人机的第一飞行数据和第一环境数据，根据所述第一飞行数据获取所述无人机的第一飞行轨迹；

54、判断单元，被配置为对所述第一飞行轨迹进行分析并判断所述塔筒是否发生倾斜；当判定所述塔筒倾斜时，对所述第一环境数据进行分析并判断是否存在环境干扰；

55、判断单元还被配置为当判定存在环境干扰时，确定巡查间隔时间，经过所述巡查间隔时间后采集第二环境数据，将所述第二环境数据与所述第一环境数据进行比对，根据比对结果判断环境干扰是否消除；

56、判断单元还被配置为当判定环境干扰消除后，采集第二飞行数据并将所述第二飞行数据与第一飞行数据进行比对，根据比对结果判断是否采集第三飞行数据；

57、处理单元，被配置为当判定是否采集所述第三飞行数据后，根据所述第一飞行数据、第二飞行数据或第三飞行数据确定所述塔筒的倾斜等级。

58、可以理解的是，本技术提供的基于风力发电的塔筒智能巡查检测系统及方法具有相同的有益效果，在此不再赘述。