基于物联网技术的风力发电场智能监控与控制研究
李猛
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李猛,. 基于物联网技术的风力发电场智能监控与控制研究[J]. 传感器研究,2023.9. DOI:10.12721/ccn.2023.157081.
摘要: 随着科学技术的不断发展,在各个行业中广泛应用物联网技术。在风力发电厂的监控系统中引入物联网技术。传统风力发电厂的监控系统的智能化水平比较低。使用物联网技术,可以提高监控系统的智能化,降低监控的成本。在风力发电厂的智能监控中主要包括视频监控系统、消防系统、环境采集系统,报警安防系统、全景监控等,使用智能化监控以及控制,有利于提高工作效率,减轻工作人员的负担。
关键词: 物联网技术;风力发电场;智能监控
DOI:10.12721/ccn.2023.157081
基金资助:

随着经济水平的不断发展,人们对生态环境的重视度不断增加,因此,风力发电场的数量以及规模逐渐增加[1]。风力发电是一种清洁能源,它不会产生温室气体或其他有害物质,因此对环境的影响相对较小。我国中风力发电厂大多距离城市比较远,因此,在风力发电厂中需使用监控设施进行管理。在监控系统中应用物联网技术,可提高监控系统的智能化水平,提高监控控制的工作效率。

1  在风力发电站监控中应用物联网技术的重要性

1.1安全性能较高

在风力发电站中应用物联网技术,可以大大提高安全性能。物联网设备通常具有先进的安全功能和加密技术,可以保护数据的机密性和完整性。通过使用物联网技术,风力发电站可以实现对设备的实时监控和预警,及时发现异常情况并采取相应措施,有效预防事故的发生。同时,物联网技术还可以实现设备的远程维护和调试,减少现场操作的风险和安全隐患。通过对能源数据的分析和挖掘,可以预测能源需求和趋势,优化能源的生产和分配,提高能源利用效率和管理水平,降低能源安全风险[2]。因此,物联网技术在风力发电站监控中的应用可以大大提高安全性能,保障发电站的安全稳定运行。

1.2降低投入成本

在风力发电站监控中应用物联网技术可以显著降低成本。首先,物联网技术在应用过程中能够减少人力成本,通过大量电子设备进行监控。通过物联网技术,可以实现对风力发电设备的实时监控和预警,及时发现异常情况并采取相应措施。其次,通过物联技术监控风力发电站过程中,使用IoT断点续传技术、高速直采技术等方法,能够提高工作效率,增加冗余[3]。通过对能源数据的分析和挖掘,可以预测能源需求和趋势,优化能源的生产和分配,提高能源利用效率和管理水平,从而降低能源成本。再次,主要运用PC总线以及微处理器,在无形中降低成本。这些技术可以实现对设备的快速控制和数据处理,提高工作效率。同时,通过运用先进的算法和数据分析技术,可以对采集到的数据进行快速处理和分析,提供更准确、及时的监控和控制方案。

1.3监控系统更加便于开发维护

在风力发电站中应用物联网技术,能够更加容易的开发维护。第一,风力发电站中的数据能够与其他的设备进行共享,便于工作人员拓展附加功能。这种数据共享的特性使得不同的设备之间可以更好地进行信息交互,从而提供更全面、更准确的监控数据。第二,监控主机通过系统管理软件进行监控,能够运用多种功能,比如画面分割器等,可以提高系统的集成度。这种高度集成化的设计,使得系统的安装、配置和维护都变得更加简单方便。第三,监控系统中应用物联网技术,可以减少设备的数量,降低工作强度,通过自动化的管理方式,不仅提高了管理效率,也减少了人工操作可能带来的错误[4]。

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图1风力发电场智能监控系统

2  在风力发电场的智能监控以及控制中物联网技术的应用

2.1总体设计规划

在风力发电场的智能监控中应用物联网技术,能够发挥自动化集中监控的作用,控制发电风机的边缘层,对每台风机的单独控制,从而更灵活地应对各种运行情况。通过主动预防以及故障诊断模型,能够评估设备以及零件的寿命,预警故障,对设备运行数据的监测和分析,预测可能出现的问题,从而提前采取措施进行预防和维护,降低设备停机时间和维修成本。实现风力发电场的高度自动化,减少人工操作和干预的需求,提高运维效率和质量。

2.2安防系统

将物联网技术应用在风力发电场的智能监控后,形成的安防系统主要有三个检测点,分别为机舱内部,机舱顶部,风机的塔底柜上方的平台中。这些设备的安装涉及了风机塔底、风机机舱和风机机舱顶部的不同位置,采用了定制支架进行设备安装,并从原有的照明电路中取电。同时,还需应用相关线缆的绑缚和布线方式,以确保这些设备的正常供电和数据传输。这种安装方式充分利用了现有的塔筒和机舱结构,实现了对风机的全面监控和控制。通过安装安防系统,能够检测出各种安全问题,比如设备故障、人为破坏等。安防系统可以实现自动化监控和管理,提升风电场运营效率,还能够为风电场的管理提供数据支持,帮助优化风电场的运营和管理。遇到紧急情况时,迅速做出反应,及时报警并采取相应的安全措施,从而增强风电场的应急响应能力。

2.3自动消防系统

自动消防系统主要可以分为火灾探测系统,感温探测器等,通过检测,能够检测到烟雾的浓度以及温度状况,若出现异常,可以快速发送报警信号,进而预防火灾。感温控制器对于设备过热或者其他情况导致温度升高的敏感性较高,能够及时发出警报。其中电气柜中选择无源自启动的模式,表示在没有外部电源的情况下,这些感温元件仍然可以工作,为风电机组提供持续的保护。

2.4全景监控系统

通过物联网技术,可以对风力发电场进行全景的监控,还能够实时监测叶片、塔筒及塔基、叶根及塔筒螺栓的状况,准确评估健康状态,若出现异常,能够及时进行故障预警。还能够估算风机叶轮的风速,准确检测风机的状况,进而提高风机运行的稳定性以及安全性。

3  结语

在风力发电场的智能监控系统中应用物联网技术,可以实现远程管理,使管理人员可以在远程对风电场进行实时监控和管理,还能够保证风力发电场的稳定运行,提高企业的经济效益,推动风电行业的发展。

参考文献:

[1] 宁夏中宁县京能新能源有限公司. 风力发电场智能化无人管控系统:CN202310074675.X[P]. 2023-05-05.

[2] 赵玉功. 风力发电场输电线路工程质量管理与控制[J]. 百科论坛电子杂志,2020(19):3697.

[3] 熊昌全,张宇宁. 风力发电场远程集中消防监控系统的研究与应用[J]. 现代职业安全,2023(10):77-80.

[4] 周刘俊,王琨,宋碧昊,等. 风力发电场远程集中监控系统的设计及系统应用成果分析[J]. 科学技术创新,2023(1):221-224.

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