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摘要：
風機槳葉日常巡檢是生產經營過程中的一項必不可少工作，診斷出風機槳葉是否存在缺陷以及存在缺陷的位置和大小，對風機槳葉健康狀況進行評估，判斷風機槳葉是否可以進行修復，是風電檢修維護日常管理過程中重要的一個環節。傳統的風機槳葉巡檢方式存在效率低、正確率低的缺陷。本人設計并實現了代替人工的地空協同巡檢方式，由車載巡檢系統與無人機巡檢系統相互配合，實現了高自動化、高準確性的風機槳葉巡檢方式。
關鍵詞：
風機槳葉；協同巡檢；自動化
0引言
風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。其蘊量巨大，全球的風能約為2.74×109MW，其中可利用的風能為2×107MW，比地球上可開發利用的水能總量還要大10倍[1]。中國風能資源豐富，可開發利用的風能儲量約10×108kW，目前中國也大量的修建風電廠，這給風電廠的運行維護帶來了極大的困難，風機槳葉日常巡檢是生產經營過程中的一項必不可少工作，診斷出風機槳葉是否存在缺陷，以及存在缺陷的位置和大小，對風機槳葉健康狀況進行評估，判斷風機槳葉是否可以進行修復，是風電檢修維護日常管理過程中重要的一個環節。傳統的風機槳葉巡檢方式主要依靠巡檢人員利用望遠鏡、蜘蛛人、吊籃、回形平臺等方式進行觀察[2]，并憑借經驗判斷是否存在異常情況，存在以下主要問題：1）效率低：吊籃、回形平臺等方式工作量大、操作時間較長、檢修人員工作量大。2）精度低：受人工觀測角度和觀測距離影響，不能全面及時地發現葉片問題，無法實現精細化巡檢。3）檢修環境惡劣：如冬季雨雪天氣下，槳葉觀測需要車外進行，難度增大，不利于檢修工作順利開展。4）影響風機利用率：需要在風機停運狀態下進行，減少了發電時間，帶來發電量損失，不利于提高風機的利用率。5）管理模式粗放：人工巡檢記錄以筆錄的方式進行，手段落后、信息化程度低。6）存在安全隱患：巡檢過程中缺少人員定位信息，安全管理欠缺。文章設計并實現的地空協同槳葉巡檢系統由地空協同方式進行，風機槳葉巡檢來替代人工巡檢，可安全、高效、準確地完成巡檢任務，20min便可對風機槳葉進行整體與細節的全面檢查，拍攝圖像信息與影像信息均可存儲，為槳葉全壽命的跟蹤機制提供寶貴數據。本系統分為兩部分，車載巡檢部分為車頂安裝高清攝像頭實現槳葉的初步粗略巡檢，無人機巡檢部分為槳葉巡檢提供更細致的巡檢圖像信息。
1車載巡檢系統
系統硬件部分主要由檢測系統以及輔助系統構成。檢測系統主要分為云臺系統、圖像采集系統以及兩者之間的通信系統；輔助系統由供電系統、支架系統以及顯示系統構成，如圖1所示。云臺系統主要實現攝像儀在不同位置時，可以快速對準槳葉；圖像采集系統能夠實現在風機不停機的情況下獲得槳葉的高清圖片；通信系統負責將拍攝到的槳葉圖片傳輸回服務器進行故障分析。
1.1手持終端介紹
采用PC平板二合一作為手持終端，12.2英寸顯示器、四核1.83GHzIntelAtomx5Z8300CPU、64GB存儲、1920x1200分辨率、電容屏、windows10操作系統、WiFi/GPS/3G通話?；谠摻K端，能夠在車內對攝像頭操作，進行圖像采集，巡檢人員完成工作后可隨時、隨地及時地將數據上傳，滿足了巡檢系統對巡檢結果實時性的要求；可以及時了解員工在巡檢路線中的具體位置，建立一個移動化的智能巡檢系統和人員定位系統，實現風電場設備巡檢信息的數字化管理。
2無人機巡檢系統
采用PIXHAWK作為飛行控制器，它是世界上最出名的開源飛控的硬件廠商3DR推出的飛控系統。PIXHAWK是一個雙處理器的飛行控制器，一個擅長于強大運算的32bitSTM32F427CortexM4核心168MHz/256KBRAM/2MBFlash處理器，還有一個主要定位于工業用途的協處理器32bitSTM32F103，它的特點就是安全、穩定。主處理器死機了，協處理器來保障安全。PIXHAWK的PCB板是沒有地線層和電源層的6層板[3]PCB板布線概況如圖5所示。PIXHAWK以NUTTX為操作系統、uORB為進程間通信機制、MAVlink為與地面站通信協議。
2.1無人機槳葉自動巡檢設計
無人機搭載RTK定位模塊，實現高精度厘米級定位，無人機可在地面站一鍵起飛飛到指定高度，飛機搭建激光測距模塊幫助巡檢人員定位到風機機頭的距離，地面站可開啟自動巡檢的功能，飛控提前上傳好航線，航線設定的依據及將風機槳葉旋轉面視為正方形，將正方形劃分為幾個小的正方形如圖7所示。以每個正方形中心作為航點，無人機將在每個航點懸停3s，拍攝高清照片并傳回地面站保存，供巡檢人員分析。
3總結
本文設計并實現的風機槳葉巡檢系統代替人工巡檢方式，節省人力的同時提高了風機槳葉巡檢的安全性、可靠性和準確性。
參考文獻：
[1]盧為平.風力發電基礎[M].北京：化學工業出版社，2011.
[2]張志英.風能與風力發電技術[M].北京：化學工業出版社，2010.
[3]基于Pixhawk飛控板的六旋翼飛行器自適應動態逆控制技術研究[J].2016.[1]
作者:桑海洋 單位:大唐(赤峰)新能源有限公司