一种海上风电塔筒关联信息交互网状系统的制作方法

1.本发明属于风电塔筒交互系统技术领域，特别是涉及一种海上风电塔筒关联信息交互网状系统。

背景技术：

2.随着化石能源的巨大消耗和环境的严重污染，可再生能源越来越受到世界各国的关注，风能成为最具竞争力的新能源之一.由于陆地上可经济开发的风电资源越来越少，全球风电场建设已逐步从陆地向近海发展.相比陆上风电，海上风电不仅不占用土地资源，而且能量丰富、出力稳定、利用率高，已成为世界风电发展的新方向。
3.随着海上风电向深海发展、海上风电风机功率越来越大，承载它的塔筒也越来越重，投入占比也会增大，如何充分利用塔筒，赋予它更多的功能，挖掘更大的经济价值，已经成为了现在急需解决的问题，因而为实现风电塔筒的充分利用，本发明提供了一种海上风电塔筒关联信息交互网状系统。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种海上风电塔筒关联信息交互网状系统，通过本系统的结构设置，解决了现有的海上风电塔筒功能单一经济效益较低的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
6.本发明为一种海上风电塔筒关联信息交互网状系统，该系统分别包括充电平台、监测平台、灯光助航平台、救援平台、终端平台、运维平台和数据通信单元，所述充电平台、监测平台、灯光助航平台、平台和运维平台均通过数据通信单元与数据中心双向数据传输，所述终端平台的数据端口通过数据通信单元与运维平台双向数据传输，所述运维平台的端口分别与充电平台、监测平台、灯光助航平台和平台双向数据通信；
7.所述监测平台分别包括风电监测单元、环境监测单元、海下监测单元、海面监测单元和空域监测单元。
8.进一步的，所述充电平台分别包括与风电塔电连接的储能器和与储能器电连接的充电器，所述储能器获取风电塔的多余发电电能并通过充电器向海船、海面航行器、水下航行器、空中航行器进行电能的授权请求式充能作业。
9.进一步的，所述灯光助航平台分别包括安装于风电塔塔顶的航标灯、若干以点状状态分布且分布于风电塔塔体四周的灯浮标或灯船，所述灯船为无人水面航行器，所述灯船和灯浮标均由该系统进行供电和中控作业。
10.进一步的，所述救援平台分别包括搭设于风电塔塔顶的通信、布设于海底的光纤和搭设于塔筒上的后备救援设备，所述通信通过4g、 5g或卫星通信方式与相应终端平台数据通信，所述光纤以物理有线连接方式在风电塔和陆地平台直接提供数据通道，所述通信和光纤为数据通信单元提供通信和数据传输支持，所述通信为设定区域内的移动端用户进行通信支持及无线信号和数据传输作业，所述通信接收指定区
域内的救援信号并对救援信号进行gps定位，所述通信所接收到的信号通过光纤或无线数据传输方式同步实时反馈至陆地救援站，所述后备救援设备为海上救援人员提供救援物资供应。
11.进一步的，所述运维平台分别包括巡检单元和预测单元，所述巡检单元实时接收来自终端平台的巡检控制指令，所述巡检单元依据控制指令进行手动或自动巡检，所述巡检单元实时接收来自监测平台的数据反馈，所述巡检单元依据监测平台的各项数据反馈，以通过监测算法对风电塔筒内的各项机电设备进行检测管理作业，巡检单元检测到非正常信号和非正常数据反馈时，自动报警并进行数据记录，巡检单元的报警动作和数据记录同步反馈至数据中心和终端平台，所述预测单元内置有风险预测模型，所述预测单元实时接收监测平台的数据反馈，所述预测单元依据监测平台的数据反馈，以预测风电塔的后续风电运行状态趋势及风电塔所处区域的环境变化趋势，所述终端平台依据预测单元的预测结果进行本交互网系统的管理和运维作业。
12.进一步的，所述风电监测单元实时监测风电塔中风叶的叶片转速、风叶的风叶角度、风叶的表面温度、发电机的发电功率、风电塔的功耗和发电机的运行温度。
13.进一步的，所述环境监测单元实时监测风电塔所处区域的温湿度数据读、风力数据、天气预报数据、海面影像数据、风电塔内部及外部的影像数据和风电塔所处区域的海洋数据，所述海底监测单元包括布设于海底的海底测绘传感器、可动态远程运行的水下无人航行器，所述水下无人航行器以无线中控方式进行海下指定类型数据的采集和测绘作业。
14.进一步的，所述海面监测单元包括动态远程运行的水面无人航行器，所述水面无人航行器以无线中控方式进行海面指定类型数据的采集和测绘作业，所述水面无人航行器和水下无人航行器通过充电平台进行功能作业，所述水面无人航行器和水下无人航行器由救援平台提供无线数据支持。
15.进一步的，所述空域监测单元分别包括安设于风电塔塔顶的低空空域监测雷达和动态远程运行的无人飞行器，所述低空空域监测雷达监测设定区域内的航行器轨迹、航速、高度和雷达反馈波，所述无人飞行器以无线操控方式并以设定轨迹进行指定空域内的影像采集和指定类型的数据测绘作业。
16.进一步的，所述终端平台为军地管理端和风电塔运维管理端，所述数据中心为充电平台、监测平台、灯光助航平台、救援平台提供数据存储支持，所述终端平台和运维平台由数据中心进行指定数据的调取。
17.本发明具有以下有益效果：
18.1、本发明通过监测平台、灯光助航平台、救援平台等系统结构的设置，在传统风电塔筒的基础上增加了数据监测、灯光助航、通信辅助和救援功能，通过上述功能的增加，从而有效提高风电塔筒的多功能性及使用时的经济效益。
19.2、本发明通过风电监测单元、环境监测单元、海下监测单元、海面监测单元和空域监测单元的设置，可在灯塔工作时建成空中、海面、海底三位一体的立体观测系统，通过军民管理端和监测平台的配合设置，可使风电塔筒在工作时能够建成为军民融合的水上长城。
20.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为一种海上风电塔筒关联信息交互网状系统的系统框图；
23.图2为监测平台的系统框图；
24.图3为运维平台的系统框图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
26.请参阅图1-3，一种海上风电塔筒关联信息交互网状系统，该系统分别包括充电平台、监测平台、灯光助航平台、救援平台、终端平台、运维平台和数据通信单元，充电平台、监测平台、灯光助航平台、平台和运维平台均通过数据通信单元与数据中心双向数据传输，终端平台的数据端口通过数据通信单元与运维平台双向数据传输，运维平台的端口分别与充电平台、监测平台、灯光助航平台和平台双向数据通信；
27.充电平台分别包括与风电塔电连接的储能器和与储能器电连接的充电器，储能器获取风电塔的多余发电电能并通过充电器向海船、海面航行器、水下航行器、空中航行器进行电能的授权请求式充能作业，储能器的具体表现形式可为蓄电池；
28.灯光助航平台分别包括安装于风电塔塔顶的航标灯、若干以点状状态分布且分布于风电塔塔体四周的灯浮标或灯船，灯船为无人水面航行器，灯船和灯浮标均由该系统进行供电和中控作业，当进行灯光的助航作业时，多个灯船在本系统或终端平台的控制下可以设定轨迹、设定gps坐标点或设定状态排列，继而对相关船只或相关航行器提供航行导引或航向导向；
29.救援平台分别包括搭设于风电塔塔顶的通信、布设于海底的光纤和搭设于塔筒上的后备救援设备，通信通过4g、5g或卫星通信方式与相应终端平台数据通信，光纤以物理有线连接方式在风电塔和陆地平台直接提供数据通道，通信和光纤为数据通信单元提供通信和数据传输支持；
30.通信为设定区域内的移动端用户进行通信支持及无线信号和数据传输作业，通信接收指定区域内的救援信号并对救援信号进行gps定位，通信所接收到的信号通过光纤或无线数据传输方式同步实时反馈至陆地救援站，后备救援设备为海上救援人员提供救援物资供应，陆地救援站接收到相关数据反馈后，继而及时执行救援作业；
31.运维平台分别包括巡检单元和预测单元，巡检单元实时接收来自终端平台的巡检控制指令，巡检单元依据控制指令进行手动或自动巡检；
32.巡检单元实时接收来自监测平台的数据反馈，巡检单元依据监测平台的各项数据反馈，以通过监测算法对风电塔筒内的各项机电设备进行检测管理作业，巡检单元检测到
非正常信号和非正常数据反馈时，自动报警并进行数据记录，巡检单元的报警动作和数据记录同步反馈至数据中心和终端平台；
33.当终端平台接收到报警信号时，终端平台通过相关运维人员进行风电塔进行运维管理或维修作业，巡检单元内设有阈值比较算法，工作时，每一项机电设备在工作时均设置有一正常工作装置的比较阈值，当机电设备的工作数据低于该比较阈值时，巡检单元即判断该设备处于非正常工作状态，巡检单元中内设的比较阈值可由终端平台进行设定；
34.预测单元内置有风险预测模型，预测单元实时接收监测平台的数据反馈，预测单元依据监测平台的数据反馈，以预测风电塔的后续风电运行状态趋势及风电塔所处区域的环境变化趋势，终端平台依据预测单元的预测结果进行本交互网系统的管理和运维作业，预测单元中内置的风险预测模式为预设算法，且该算法由终端平台进行运维管理和设定，当风险预测模型产生报警信号时，运维人员自动进行防护动作的执行作业，防护动作为风电塔的停机、风电塔内部设备的冷却、风电塔内供电系统的自动关闭、巡检单元的自动检测维护；
35.监测平台分别包括风电监测单元、环境监测单元、海下监测单元、海面监测单元和空域监测单元；
36.风电监测单元、环境监测单元、海下监测单元、海面监测单元和空域监测单元所监测到的数据实时反馈至数据中心并有数据中心进行数据备份。
37.风电监测单元实时监测风电塔中风叶的叶片转速、风叶的风叶角度、风叶的表面温度、发电机的发电功率、风电塔的功耗和发电机的运行温度，风电监测单元分别包括安装于发电机上的电流传感器、电压传感器、安装于风叶表面的角度传感器、第一温度传感器、安装于发电机助攻的第二温度传感器，第一温度传感器和第二温度传感器的型号均为ds18b20。
38.通过风电监测单元的设置，以提高风电塔的运行速率；
39.环境监测单元实时监测风电塔所处区域的温湿度数据读、风力数据、天气预报数据、海面影像数据、风电塔内部及外部的影像数据和风电塔所处区域的海洋数据，海底监测单元包括布设于海底的海底测绘传感器、可动态远程运行的水下无人航行器，水下无人航行器以无线中控方式进行海下指定类型数据的采集和测绘作业。
40.通过环境监测单元的设置，以使该风电塔在工作时能够成为海洋环境监测站；
41.海面监测单元包括动态远程运行的水面无人航行器，水面无人航行器以无线中控方式进行海面指定类型数据的采集和测绘作业，水面无人航行器和水下无人航行器通过充电平台进行功能作业，水面无人航行器和水下无人航行器由救援平台提供无线数据支持，水面无人航行器和水下无人航行器均采用电能作为动力源；
42.水面无人航行器和水下无人航行器同时可对风电塔水下和水上的移动目标进行追踪作业。
43.空域监测单元分别包括安设于风电塔塔顶的低空空域监测雷达和动态远程运行的无人飞行器，低空空域监测雷达监测设定区域内的航行器轨迹、航速、高度和雷达反馈波，无人飞行器以无线操控方式并以设定轨迹进行指定空域内的影像采集和指定类型的数据测绘作业。
44.防风电塔工作时，通过海底监测单元、海面监测单元、空域监测单元、环境监测单
元和风电监测单元的设置，可在灯塔工作时建成空中、海面、海底三位一体的立体观测系统；
45.终端平台为军地管理端和风电塔运维管理端，数据中心为充电平台、监测平台、灯光助航平台、救援平台提供数据存储支持，终端平台和运维平台由数据中心进行指定数据的调取；
46.通过军地管理端及监测平台的设置，以使风电塔筒在工作时能够建成为军民融合的水上长城。
47.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
48.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：

1.一种海上风电塔筒关联信息交互网状系统，其特征在于，该系统分别包括充电平台、监测平台、灯光助航平台、救援平台、终端平台、运维平台和数据通信单元，所述充电平台、监测平台、灯光助航平台、平台和运维平台均通过数据通信单元与数据中心双向数据传输，所述终端平台的数据端口通过数据通信单元与运维平台双向数据传输，所述运维平台的端口分别与充电平台、监测平台、灯光助航平台和平台双向数据通信；所述监测平台分别包括风电监测单元、环境监测单元、海下监测单元、海面监测单元和空域监测单元。2.根据权利要求1所述的一种海上风电塔筒关联信息交互网状系统，其特征在于，所述充电平台分别包括与风电塔电连接的储能器和与储能器电连接的充电器，所述储能器获取风电塔的多余发电电能并通过充电器向海船、海面航行器、水下航行器、空中航行器进行电能的授权请求式充能作业。3.根据权利要求1所述的一种海上风电塔筒关联信息交互网状系统，其特征在于，所述灯光助航平台分别包括安装于风电塔塔顶的航标灯、若干以点状状态分布且分布于风电塔塔体四周的灯浮标或灯船，所述灯船为无人水面航行器，所述灯船和灯浮标均由该系统进行供电和中控作业。4.根据权利要求1所述的一种海上风电塔筒关联信息交互网状系统，其特征在于，所述救援平台分别包括搭设于风电塔塔顶的通信、布设于海底的光纤和搭设于塔筒上的后备救援设备，所述通信通过4g、5g或卫星通信方式与相应终端平台数据通信，所述光纤以物理有线连接方式在风电塔和陆地平台直接提供数据通道，所述通信和光纤为数据通信单元提供通信和数据传输支持，所述通信为设定区域内的移动端用户进行通信支持及无线信号和数据传输作业，所述通信接收指定区域内的救援信号并对救援信号进行gps定位，所述通信所接收到的信号通过光纤或无线数据传输方式同步实时反馈至陆地救援站，所述后备救援设备为海上救援人员提供救援物资供应。5.根据权利要求1所述的一种海上风电塔筒关联信息交互网状系统，其特征在于，所述运维平台分别包括巡检单元和预测单元，所述巡检单元实时接收来自终端平台的巡检控制指令，所述巡检单元依据控制指令进行手动或自动巡检，所述巡检单元实时接收来自监测平台的数据反馈，所述巡检单元依据监测平台的各项数据反馈，以通过监测算法对风电塔筒内的各项机电设备进行检测管理作业，巡检单元检测到非正常信号和非正常数据反馈时，自动报警并进行数据记录，巡检单元的报警动作和数据记录同步反馈至数据中心和终端平台，所述预测单元内置有风险预测模型，所述预测单元实时接收监测平台的数据反馈，所述预测单元依据监测平台的数据反馈，以预测风电塔的后续风电运行状态趋势及风电塔所处区域的环境变化趋势，所述终端平台依据预测单元的预测结果进行本交互网系统的管理和运维作业。6.根据权利要求1所述的一种海上风电塔筒关联信息交互网状系统，其特征在于，所述风电监测单元实时监测风电塔中风叶的叶片转速、风叶的风叶角度、风叶的表面温度、发电机的发电功率、风电塔的功耗和发电机的运行温度。7.根据权利要求1所述的一种海上风电塔筒关联信息交互网状系统，其特征在于，所述环境监测单元实时监测风电塔所处区域的温湿度数据读、风力数据、天气预报数据、海面影像数据、风电塔内部及外部的影像数据和风电塔所处区域的海洋数据，所述海底监测单元
包括布设于海底的海底测绘传感器、可动态远程运行的水下无人航行器，所述水下无人航行器以无线中控方式进行海下指定类型数据的采集和测绘作业。8.根据权利要求1所述的一种海上风电塔筒关联信息交互网状系统，其特征在于，所述海面监测单元包括动态远程运行的水面无人航行器，所述水面无人航行器以无线中控方式进行海面指定类型数据的采集和测绘作业，所述水面无人航行器和水下无人航行器通过充电平台进行功能作业，所述水面无人航行器和水下无人航行器由救援平台提供无线数据支持。9.根据权利要求1所述的一种海上风电塔筒关联信息交互网状系统，其特征在于，所述空域监测单元分别包括安设于风电塔塔顶的低空空域监测雷达和动态远程运行的无人飞行器，所述低空空域监测雷达监测设定区域内的航行器轨迹、航速、高度和雷达反馈波，所述无人飞行器以无线操控方式并以设定轨迹进行指定空域内的影像采集和指定类型的数据测绘作业。10.根据权利要求1所述的一种海上风电塔筒关联信息交互网状系统，其特征在于，所述终端平台为军地管理端和风电塔运维管理端，所述数据中心为充电平台、监测平台、灯光助航平台、救援平台提供数据存储支持，所述终端平台和运维平台由数据中心进行指定数据的调取。

技术总结

本发明公开了一种海上风电塔筒关联信息交互网状系统，涉及风电塔筒交互系统技术领域。本发明分别包括充电平台、监测平台、灯光助航平台、救援平台、终端平台、运维平台和数据通信单元，充电平台、监测平台、灯光助航平台、平台和运维平台均通过数据通信单元与数据中心双向数据传输，终端平台的数据端口通过数据通信单元与运维平台双向数据传输，运维平台的端口分别与充电平台、监测平台、灯光助航平台和平台双向数据通信。本发明通过监测平台、灯光助航平台、救援平台等系统结构的设置，在传统风电塔筒的基础上增加了数据监测、灯光助航、通信辅助和救援功能。通信辅助和救援功能。通信辅助和救援功能。