2020年10月14日-16日，2020北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)（CWP 2020）在北京新國(guó)展隆重召開(kāi)。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會(huì)之一，這場(chǎng)由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國(guó)內(nèi)外參會(huì)代表共同參與的風(fēng)能盛會(huì)，再次登陸北京，本屆大會(huì)以“引領(lǐng)綠色復(fù)蘇，構(gòu)筑更好未來(lái)”為主題，聚焦中國(guó)能源革命的未來(lái)。能見(jiàn)App全程直播本次大會(huì)。
在15日下午召開(kāi)的風(fēng)資源精細(xì)化評(píng)估分論壇上，銳電科技有限公司數(shù)據(jù)工程師 張亮發(fā)表《激光傳感器的在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用》主題演講。
以下為發(fā)言實(shí)錄：張亮：我是來(lái)自銳電科技的張亮，給大家分享的激光傳感器的應(yīng)用。今年公司銳電科技葉片升級(jí)的項(xiàng)目。
我們現(xiàn)在做的什么？怎么樣監(jiān)測(cè)？首先我們現(xiàn)在的背景，關(guān)鍵的部件，在長(zhǎng)期工作在這種長(zhǎng)期工作在戈壁山區(qū)，長(zhǎng)期暴露風(fēng)力發(fā)電機(jī)組效能下降，如果發(fā)生損壞，發(fā)生變化造成機(jī)組的振動(dòng)超速問(wèn)題，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)倒塔的現(xiàn)象，機(jī)組葉片的維護(hù)成本也比較高，損失也會(huì)大，現(xiàn)在葉片監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)非常多，也非常成熟了，但是在成本方面不太有優(yōu)勢(shì)，對(duì)老舊機(jī)組改造，對(duì)葉片監(jiān)控必須要降低它的監(jiān)控成本，在葉片，在后期，采用葉片載荷數(shù)據(jù)，利用信號(hào)處理方法及深度學(xué)習(xí)算法對(duì)葉片監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)葉片的平衡、覆冰和裂紋等進(jìn)行預(yù)警預(yù)測(cè)，載荷載機(jī)葉片載荷的這種方法其實(shí)是類似的，實(shí)現(xiàn)的一樣，只是不對(duì)外形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
還有一種毫米波雷達(dá)，安裝在機(jī)艙的下部，機(jī)艙的后上部，這樣最右邊的圖它所實(shí)現(xiàn)的方法，現(xiàn)在有一個(gè)問(wèn)題，雷達(dá)測(cè)量的范圍不是很大，視角達(dá)到5度左右，它這個(gè)實(shí)現(xiàn)的功能也已經(jīng)非常完善了我們也做過(guò)測(cè)試，它也是一種通過(guò)探測(cè)區(qū)葉片到雷達(dá)的距離，方位角使用信號(hào)處理的一些方法算法，標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)葉片姿態(tài)的一個(gè)監(jiān)控和距離的計(jì)算。
公司對(duì)老舊機(jī)組的升級(jí)，我們銳電科技也是通過(guò)調(diào)研市場(chǎng)一些傳感器，對(duì)葉片進(jìn)行監(jiān)控，邊緣計(jì)算技術(shù)，邊緣計(jì)算終端，風(fēng)機(jī)葉片形變實(shí)時(shí)的計(jì)算，避免出現(xiàn)惡性事故，提升風(fēng)電機(jī)組的可靠性。
我們現(xiàn)在是怎么做的，我們這個(gè)激光雷達(dá)，安裝在機(jī)艙的背部，安裝在發(fā)電機(jī)的下部。然后通過(guò)在機(jī)艙打孔，加裝隔離板，照射葉片在運(yùn)行6點(diǎn)鐘的方向，激光雷達(dá)可以返回的角度，距離的空間坐標(biāo)我們通過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后監(jiān)測(cè)葉片前端近20米的一個(gè)形變和計(jì)算出塔筒的距離。
為什么選這款雷達(dá)，因?yàn)檫@款雷達(dá)今年1月份最新出來(lái)的，它的量程，達(dá)到320米，視場(chǎng)比較廣，14.5度，距離精度達(dá)到2厘米，角度0.03度，數(shù)據(jù)延遲非常低和傳統(tǒng)的區(qū)別，探測(cè)范圍比較廣，這個(gè)雷達(dá)為汽車無(wú)人駕駛設(shè)計(jì)的。它能快速的捕捉，這個(gè)圖一百毫秒左右，市場(chǎng)范圍內(nèi)的所有的測(cè)到的點(diǎn)反饋出一組近24萬(wàn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。介紹我們實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)現(xiàn)的功能，第一個(gè)葉片的形態(tài)監(jiān)測(cè)，通過(guò)測(cè)量的數(shù)據(jù)，然后提取葉片在不同工況下的特定模型，通過(guò)仿真來(lái)做，監(jiān)測(cè)葉片的狀態(tài)和形變，第一個(gè)圖我們提取的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)主要分為一個(gè)是反射率，還有它的一個(gè)空間坐標(biāo)。然后這個(gè)圖形完整的判斷20米的葉片的一個(gè)數(shù)據(jù)，把這個(gè)數(shù)據(jù)可視化以后，再經(jīng)過(guò)我們的處理，通過(guò)我們建模的運(yùn)算得出輸出的葉片的形變的量，將這個(gè)量再接入到我們的PRC中，我們實(shí)現(xiàn)過(guò)程離線建模過(guò)程，先通過(guò)首先是點(diǎn)云邊緣的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳回來(lái)利用經(jīng)典的數(shù)據(jù)圖像邊緣提取算法，提取邊緣數(shù)據(jù)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)到空間點(diǎn)位邊緣，監(jiān)測(cè)比較成熟的，精度高速度快，可以應(yīng)用到我們自主研發(fā)的建設(shè)終端里，獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)坐標(biāo)值X軸Y軸組成平面做投影，這樣我就可以利用這種信息監(jiān)測(cè)點(diǎn)的不聯(lián)系性，突變利用這種算法提取到圖像的邊緣信息，再將邊緣點(diǎn)對(duì)應(yīng)到空間中，完成邊緣的提取。離線建模，通過(guò)一個(gè)仿真標(biāo)定對(duì)機(jī)組的不同工況葉片表面數(shù)據(jù)提取，經(jīng)過(guò)算法后續(xù)處理得到準(zhǔn)確的邊緣特征點(diǎn)，然后再建立相應(yīng)的點(diǎn)對(duì)應(yīng)特征并保存到一個(gè)哈希表里以便于后續(xù)的快速查找和使用，第二在線監(jiān)測(cè)，提取到的特征點(diǎn)，相對(duì)應(yīng)特征，對(duì)點(diǎn)和特征和位置，進(jìn)行一個(gè)模型的對(duì)比，這樣我就可以在運(yùn)行過(guò)程中葉片的姿態(tài)，通過(guò)進(jìn)一步的驗(yàn)證和優(yōu)化，確定變形姿態(tài)，這樣可以識(shí)別出不同工況下的形變。
第一張圖現(xiàn)在幾種方法，靜化值，輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)葉片放一個(gè)探測(cè)距離的工具，無(wú)論是激光的還是毫米坡的其他的方式然后探測(cè)，這種方式可能能探測(cè)一點(diǎn)，如果想布置的話很麻煩，第二種我們?cè)谳嗇灪蠓轿覀兎胖靡粋€(gè)傳感器進(jìn)行探測(cè)。然后第三種就是我們點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式，機(jī)艙后部放一個(gè)激光傳感器，直接照射葉片出現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的，我們現(xiàn)在采用這種方式直接可以照射橢圓形的面，可能發(fā)生這種掃塔，葉片葉尖部位是比較關(guān)鍵的。右側(cè)獲得的實(shí)際的數(shù)據(jù)，中間是葉片呈現(xiàn)的一個(gè)數(shù)據(jù)模型。
通過(guò)我們?nèi)~片靜態(tài)識(shí)別，我們?nèi)~片形變變得更了，判斷葉片是否存在這種結(jié)構(gòu)的損壞，或者說(shuō)問(wèn)題，可以對(duì)機(jī)組進(jìn)行一個(gè)智能降載的控制策略。現(xiàn)在我們主要面臨問(wèn)題的就是首先這個(gè)激光傳感器波長(zhǎng)比較小，所以說(shuō)環(huán)境的影響對(duì)它感染比較大，大霧的天氣，沙塵暴這樣的天氣，對(duì)它影響比較大，機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中振動(dòng)和百度，傳輸回的數(shù)據(jù)干擾也比較大，第二個(gè)我們數(shù)據(jù)模型建的不夠精確，精度達(dá)到10厘米左右，現(xiàn)在我們挑戰(zhàn)進(jìn)一步提升實(shí)時(shí)監(jiān)控的精確識(shí)別，然后第二步想把也運(yùn)行角度識(shí)別出來(lái)，葉輪的平衡，第三個(gè)是風(fēng)況的精確識(shí)別，謝謝。
（根據(jù)速記整理，未經(jīng)本人審核）
