专利摘要

本发明提供一种基于无线网络的风电机组振动状态监测系统，涉及风电机组振动监测技术领域。该系统包括数据采集单元、无线传输单元、数据处理及故障诊断单元和远程故障诊断单元；各个风电机组的数据采集单元采集并处理风电机组传动链上的振动信号，再通过无线传输单元与数据处理及故障诊断单元之间进行数据通信，无线传输网络采用主干网与子网相结合的模式，数据处理及故障诊断单元根据系统预设的控制策略对各个风电机组的实时数据和历史数据进行综合分析与诊断，远程故障诊断单元实现远程故障诊断。本发明对于已投运但没有安装振动状态监测的风电机组，能有效避免网络拥堵，提高风电机组状态监测效率，降低监测强度，避免事故和损坏发生。

权利要求

1.一种基于无线网络的风电机组振动状态监测系统，其特征在于：包括数据采集单元、无线传输单元和数据处理及故障诊断单元；

所述数据采集单元包括振动传感器模块、综合采集处理模块和微型工控机，所述振动传感器模块的输出端连接综合采集处理模块的输入端，综合采集处理模块的输出端连接微型工控机的输入端；

所述振动传感器模块包括加速度传感器、声音传感器、转速传感器；其中加速度传感器包括低频加速度传感和中频加速度传感器，低频加速度传感器分别安装在主轴前轴承水平位置、主轴后轴承轴向位置、齿轮箱一级行星齿轮水平位置；中频加速度传感器分别安装在齿轮箱二级行星齿轮垂直位置、齿轮箱中间轴轴向位置、齿轮箱高速轴输出端水平位置、发电机驱动端水平位置、发电机非驱动端水平位置；声音传感器分别安装在齿轮箱底部和机舱；转速传感器安装在发电机驱动端的刹车盘附近；

所述综合采集处理模块包括安装在机舱内的一个或多个同步数据采集卡和光电转换模块，同步数据采集卡通过光电转换模块和光纤与微型工控机连接，同步采集卡用于采集、处理振动传感器信号，光电转换器用于同步数据采集卡和微型工控机之间光纤信号的转换，共同完成振动传感器信号的可靠传输；

所述微型工控机安装在塔底，微型工控机与综合采集处理模块之间通过光纤连接；所述微型工控机中存储有监测软件程序一和数据库一，通过执行该程序一使微型工控机实现的功能包括，控制振动传感器模块和综合采集处理模块对风电机组振动状态进行实时监测、对监测数据进行实时分析和存储，同时，通过峰值、有效值、峭度值、峰值因数、脉冲因数、波峰因子、裕度因数这些特征参数设定不同级别的报警阈值，当采集的某传感器测定值超过设定报警阈值时，则根据系统预设的控制策略向数据处理及故障诊断单元发送报警信息和报警前后的部分数据；

所述数据处理及故障诊断单元包括设于风电场控制中心的一套服务器，该套服务器中存储有风电机组振动状态监测软件程序和故障诊断软件程序，能与各个风电机组的微型工控机中的监测软件程序一进行同步交互，当服务器中的程序被执行时，该套服务器实现的功能为：接收和处理各个风电机组内微型工控机回传的数据，通过DataSocket技术对各个风电机组的运行状态、通信状态进行同步监测，根据系统预设的控制策略对各个风电机组的实时数据和历史数据进行综合分析与诊断；

所述数据处理及故障诊断单元的一套服务器具体包括应用服务器、备份服务器、数据库服务器和故障诊断服务器；应用服务器中安装有风电机组振动状态监测软件程序二，能与各个风电机组的微型工控机中的监测软件程序一进行同步交互，该监测软件程序二被执行时，使系统实现的功能为，监测各机组的运行状态，包括运行、停机、预警的情况，监测无线网络的信号强度、吞吐量、连接情况，执行整个系统的控制策略，同时对每个风电机组的数据采集单元进行参数修改；备份服务器负责应用服务器的冗余，防止应用服务器故障而影响整个系统；数据库服务器负责存储经过无线传输网络传输过来的各个风电机组的部分数据，用于系统的故障诊断；故障诊断服务器中安装有故障诊断软件程序一，该故障诊断软件程序一被执行时使故障诊断服务器实现的功能为，根据数据库服务器中各个风电机组的部分数据对各个风电机组的故障进行详细的图谱分析；

各个风电机组的数据采集单元与数据处理及故障诊断单元之间通过特定的无线传输单元进行数据通信；所述无线传输单元采用的无线传输网络为主干网与子网相结合的模式，与风电场原有的光纤环网完全独立，其中主干网负责数据远传，子网负责局部数据汇聚，以中继的方式扩大无线覆盖范围；

所述无线传输单元包括多个无线发射终端、多个无线中继模块和多个无线接收终端；所述微型工控机通过多模光纤或者室外屏蔽网线与无线发射终端进行双向无线连接，将采集的数据输入无线传输单元进行无线传输，各无线发射终端通过所述特定的无线传输网络经由无线中继模块的接力与无线接收终端进行双向无线连接，无线接收终端与数据处理及故障诊断单元之间通过多模光纤或者室外屏蔽网线进行双向连接；

所述无线发射终端，安装在风电机组附近区域，并附带高增益定向天线，用于发送数据采集单元的同步数据；所述无线中继模块，安装在多个风电机组的中心区域，附加全向天线和双极化板状天线，用于接收链路中的多个风电机组信号，同时将无线信号从一个中继点接力传递到下一个中继点，并形成新的无线覆盖区域，构成多个无线中继覆盖点接力模式；所述无线接收终端，安装在风电场控制中心附近区域，附加切割栅状抛物面天线，用于将多个风电机组信号最终传送到数据处理及故障诊断单元；

无线传输网络的模型具体根据不同的风电机组位置分布情况，对应采取不同的模型，具体包括单跳网络模型、多跳网络的平面结构模型、多跳网络的分层结构模型；

对于距离风电场控制中心10公里可视范围内的风电机组，采用单跳网络模型，该模型中不使用无线中继模块；

对于分布均匀且距离风电场控制中心5公里以上的风电机组，或者近距离非可视范围的风电机组，采用多跳网络的平面结构模型；

对于距离风电场控制中心10公里以上的风电机组，采用多跳网络的分层结构模型；

所述单跳网络模型具体采用AP(Access Point)和Client组合模式；所述多跳网络的平面结构模型具体采用Mesh-only模式；所述多跳网络的分层结构模型具体采用Mesh-AP模式或者无线网桥模式；

所述无线网络传输模型均基于分簇的方法，将风电机组按照不同的原则组成为不同的簇，并且周期性地进行分簇，每个簇设有一个簇首风电机组和若干簇成员风电机组，簇中的簇成员风电机组是完成信息采集的基本单元，而簇首风电机组负责收集簇内信息，并与其它簇进行信息交换，形成一个子网汇集，主网远传的层级结构；每个簇中及相关联的簇之间，均按系统预设的控制策略进行数据传输；

所述控制策略包括：当风电机组正常运行时，各个簇中的风电机组与风电场控制中心的服务器之间按照时间差定时发送一定的实时数据；当某个风电机组出现故障预警时，则优先发送该风电机组的预警数据；如果同簇中多个风电机组同时预警，则按照监测软件预先设定的优先级规则分别进行数据传输和发送控制请求命令；当风电机组与风电场控制中心的服务器之间数据传输进入空闲时段或者通信链路中数据量较小时，再补发之前未发送的数据；当风电场控制中心的服务器优先查看某个风电机组运行状况及实时数据时，则优先传输该风电机组的实时数据；当关联簇中的多个机组同时发生故障预警时，则需要根据故障优先级及关联链路的机组数量重新规划关联簇。

2.根据权利要求1所述的基于无线网络的风电机组振动状态监测系统，其特征在于：在风电场控制中心的服务器中的监测软件程序二中还包括数据记录功能，当发生网络故障导致监测系统不能正确传输数据时，进行历史数据记录，在正常传输后能找到历史记录。

3.根据权利要求1所述的基于无线网络的风电机组振动状态监测系统，其特征在于：数据处理及故障诊断单元的一套服务器还包括WEB服务器，负责系统的远程访问，便于专家进行远程故障诊断；

基于无线网络的风电机组振动状态监测系统还包括远程故障诊断单元，该单元通过风电场的外网路由器与风电场控制中心的WEB服务器连接，实现两者之间的互联网通信，远程故障诊断单元中安装有故障诊断软件程序二，当该故障诊断软件程序二被执行时，远程故障诊断单元实现的功能包括：将数据处理及故障诊断单元的部分数据导出传输至远程诊断中心，通过各种图谱分析和数据库、知识库数据对风电机组振动状态进行离线故障定位，最终给出维修方案，实现远程故障诊断。

说明书

技术领域

本发明涉及风电机组振动监测技术领域，尤其涉及一种基于无线网络的风电机组振动状态监测系统。

背景技术

风力发电机组的叶片、齿轮箱及其他传动部件常年运行在高温、严寒、盐雾、高原等极端自然环境下，而且机舱位于高空，维护不便。如果采用风电机组状态监测和故障诊断技术，不仅可以变故障停机为计划停机，减少停机会避免事故扩大化，使企业对设备的维修管理从事故障性维修、计划维修逐步过渡到以状态监测为基础预防性维修。保障风电机组安全可靠地运行，提高企业设备管理现代化水平，而且在故障诊断的同时还能及时发现机械结构设计的缺陷及零部件选型上的不合理，为设备的优化设计提供切实可靠的依据。

对于风电机组振动状态监测系统，各测点要求的采样频率高，数据精度高，实时性强，因而形成的数据量较大。对于早期的风电场，光纤环网的链路少，链路吞吐量也小，而备用的通信链路较少，甚至部分支路光纤受损，没有备用光纤。如果直接将风电机组振动状态监测系统并入光纤环网，实时监测过程中部分大容量数据很容易导致链路拥堵，这将对风电机组的远程监控产生很大危害。如果重新敷设光纤环网，施工难度大，周期长，成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于无线网络的风电机组振动状态监测系统，主要用于双馈式风电机组，对于已投运但没有安装振动状态监测的风电机组，使用无线通信技术组网的方式进行数据传输，通过合理安排网络访问数据，能有效避免网络拥堵，提高风电机组的状态监测效率，降低监测强度，从而避免事故和损坏发生。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种基于无线网络的风电机组振动状态监测系统，包括数据采集单元、无线传输单元和数据处理及故障诊断单元；

所述数据采集单元包括振动传感器模块、综合采集处理模块和微型工控机，所述振动传感器模块的输出端连接综合采集处理模块的输入端，综合采集处理模块的输出端连接微型工控机的输入端；

所述振动传感器模块安装在风电机组传动链上的主轴、齿轮箱、发电机的多个位置，包括加速度传感器、声音传感器、转速传感器；其中加速度传感器包括低频加速度传感和中频加速度传感器，低频加速度传感器分别安装在主轴前轴承水平位置、主轴后轴承轴向位置、齿轮箱一级行星齿轮水平位置；中频加速度传感器分别安装在齿轮箱二级行星齿轮垂直位置、齿轮箱中间轴轴向位置、齿轮箱高速轴输出端水平位置、发电机驱动端水平位置、发电机非驱动端水平位置；声音传感器分别安装在齿轮箱底部和机舱；转速传感器安装在发电机驱动端的刹车盘附近；

所述综合采集处理模块包括安装在机舱内的一个或多个同步数据采集卡和光电转换模块，同步数据采集卡通过光电转换模块和光纤与微型工控机连接，同步采集卡用于采集、处理振动传感器信号，光电转换器用于同步数据采集卡和微型工控机之间光纤信号的转换，共同完成振动传感器信号的可靠传输；

所述微型工控机安装在塔底，微型工控机与综合采集处理模块之间通过光纤连接，所述微型工控机中存储有监测软件程序一和数据库一，通过执行该程序一使微型工控机执行的功能包括，控制振动传感器模块和综合采集处理模块对风电机组振动状态进行实时监测、对监测数据进行实时分析和存储，同时，通过峰值、有效值、峭度值、峰值因数、脉冲因数、波峰因子、裕度因数这些特征参数设定不同级别的报警阈值，当采集的某传感器测定值超过设定报警阈值时，则根据系统预设的控制策略向数据处理及故障诊断单元发送报警信息和报警前后的部分数据；

各个风电机组的数据采集单元与数据处理及故障诊断单元之间通过特定的无线传输单元进行数据通信；

所述数据处理及故障诊断单元包括设于风电场控制中心的一套服务器，该套服务器接收和处理各个风电机组内微型工控机回传的数据，通过DataSocket技术对各个风电机组的运行状态、通信状态进行同步监测，根据系统预设的控制策略对各个风电机组的实时数据和历史数据进行综合分析与诊断；该套服务器包括应用服务器、备份服务器、数据库服务器、故障诊断服务器和WEB服务器；应用服务器中安装有风电机组振动状态监测软件程序二，能与各个风电机组的微型工控机中的监测软件程序一进行同步交互，该监测软件程序二被执行时，使系统实现的功能为，监测各机组的运行状态，包括运行、停机、预警的情况，监测无线网络的信号强度、吞吐量、连接情况，执行整个系统的控制策略，同时对每个风电机组的数据采集单元进行参数修改；备份服务器负责应用服务器的冗余，防止应用服务器故障而影响整个系统；数据库服务器负责存储经过无线传输网络传输过来的各个风电机组的部分数据，用于系统的故障诊断；故障诊断服务器中安装有故障诊断软件程序一，该故障诊断软件程序一被执行时使故障诊断服务器实现的功能为，根据数据库服务器中各个风电机组的部分数据对各个风电机组的故障进行详细的图谱分析；

在风电场控制中心的服务器中的监测软件程序二中还包括数据记录功能，当发生网络故障导致监测系统不能正确传输数据时，进行历史数据记录，在正常传输后能找到历史记录；

所述无线传输单元包括多个无线发射终端、多个无线中继模块和多个无线接收终端；所述微型工控机通过多模光纤或者室外屏蔽网线与无线发射终端进行双向无线连接，将采集的数据输入无线传输单元进行无线传输，各无线发射终端通过无线传输网络经由无线中继模块的接力与无线接收终端进行双向无线连接，无线接收终端与数据处理及故障诊断单元之间通过多模光纤或者室外屏蔽网线进行双向连接；

所述无线发射终端，安装在风电机组附近区域，并附带高增益定向天线，用于发送数据采集单元的同步数据；所述无线中继模块，安装在多个风电机组的中心区域，附加全向天线和双极化板状天线，用于接收链路中的多个风电机组信号，同时将无线信号从一个中继点接力传递到下一个中继点，并形成新的无线覆盖区域，构成多个无线中继覆盖点接力模式；所述无线接收终端，安装在风电场控制中心附近区域，附加切割栅状抛物面天线，用于将多个风电机组信号最终传送到数据处理及故障诊断单元；

所述无线传输网络采用主干网与子网相结合的模式，与风电场原有的光纤环网完全独立，其中主干网负责数据远传，子网负责局部数据汇聚，以中继的方式扩大无线覆盖范围；

根据不同的风电机组位置分布情况，对应采取不同的无线网络传输模型，具体包括单跳网络模型、多跳网络的平面结构模型、多跳网络的分层结构模型；对于距离风电场控制中心10公里可视范围内的风电机组，采用单跳网络模型，具体采用AP(Access Point)和Client组合模式，该模型中不使用无线中继模块；对于分布均匀且距离风电场控制中心5公里以上的风电机组，或者近距离非可视范围的风电机组，采用多跳网络的平面结构模型，具体采用Mesh-only模式；对于距离风电场控制中心10公里以上的风电机组，采用多跳网络的分层结构模型，具体采用Mesh-AP模式或者无线网桥模式；

所述无线网络传输模型均基于分簇的方法，将风电机组按照不同的原则组成为不同的簇，并且周期性地进行分簇，每个簇设有一个簇首风电机组和若干簇成员风电机组，簇中的簇成员风电机组是完成信息采集的基本单元，而簇首风电机组负责收集簇内信息，并与其它簇进行信息交换，形成一个子网汇集，主网远传的层级结构；每个簇中及相关联的簇之间，均按系统预设的控制策略进行数据传输；

所述控制策略包括：当风电机组正常运行时，各个簇中的风电机组与风电场控制中心的服务器之间按照时间差定时发送一定的实时数据；当某个风电机组出现故障预警时，则优先发送该风电机组的预警数据；如果同簇中多个风电机组同时预警，则按照监测软件预先设定的优先级规则分别进行数据传输和发送控制请求命令；当风电机组与风电场控制中心的服务器之间数据传输进入空闲时段或者通信链路中数据量较小时，再补发之前未发送的数据；当风电场控制中心的服务器优先查看某个风电机组运行状况及实时数据时，则优先传输该风电机组的实时数据；当关联簇中的多个机组同时发生故障预警时，则需要根据故障优先级及关联链路的机组数量重新规划关联簇；

该系统还包括远程故障诊断单元，所述数据处理及故障诊断单元的一套服务器中还包括WEB服务器，负责系统的远程访问，便于专家进行远程故障诊断；远程故障诊断单元通过风电场的外网路由器与风电场控制中心的WEB服务器连接，实现两者之间的互联网通信，远程故障诊断单元中安装有故障诊断软件程序二，当该故障诊断软件程序二被执行时，远程故障诊断单元实现的功能包括：将数据处理及故障诊断单元的部分数据导出传输至远程诊断中心，通过各种图谱分析和数据库、知识库数据对风电机组振动状态进行离线故障定位，最终给出维修方案，实现远程故障诊断。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的一种基于无线网络的风电机组振动状态监测系统，主要用于双馈式风电机组，采用的无线传输网络与风电场原有的光纤环网完全独立，互不影响；数据的容量可以不受限制，通过合理安排网络访问数据，能有效避免网络拥堵，提高风电机组的状态监测效率，降低监测强度；监测数据从风电机组传输至风电场控制中心服务器之后，还可以通过互联网直接传输至远程诊断中心，而且能实现风电机组数据采集终端、风电场控制中心振动监测与故障诊断服务器以及远程振动监测与故障诊断服务器三者之间的远程互通，这样可以根据故障诊断需求，及时查看原始数据，远程调整风电机组数据采集单元以及风电场控制中心振动监测与故障诊断单元，通过监测故障从而避免事故和损坏发生。这对整个风电机组振动状态监测及故障诊断系统的开发以及调试提供很好的平台。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于无线网络的风电机组振动状态监测系统结构框图；

图2为本发明实施例提供的单跳网络模型拓扑图；

图3为本发明实施例提供的自组网(Mesh)拓扑图；

图4为本发明实施例提供的多跳网络平面结构模型拓扑图；

图5为本发明实施例提供的多跳网络分层结构模型拓扑图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本实施例中，基于无线网络的风电机组振动状态监测系统包括数据采集单元、无线传输单元、数据处理及故障诊断单元和远程故障诊断单元。

数据采集单元包括振动传感器模块、综合采集处理模块和微型工控机，负责单个风电机组振动状态监测数据的采集、处理、存储、预警判断。

在风电机组的主轴、齿轮箱、发电机等传动链上多个位置安装不同的振动传感器，包括低频加速度传感器、中频加速度传感器、声音传感器、转速传感器。其中低频加速度传感器分别安装在主轴前轴承水平位置、主轴后轴承轴向位置、齿轮箱一级行星齿轮水平位置；中频加速度传感器分别安装在齿轮箱二级行星齿轮垂直位置、齿轮箱中间轴轴向位置、齿轮箱高速轴输出端水平位置、发电机驱动端水平位置、发电机非驱动端水平位置；声音传感器分别安装在齿轮箱底部和机舱；转速传感器安装在发电机驱动端的刹车盘附近。

综合采集处理模块包括机舱内安装的一个或多个同步数据采集卡和光电转换模块，同步数据采集卡通过光电转换模块和光纤与微型工控机连接，同步采集卡用于采集、处理振动传感器信号，光电转换器用于同步数据采集卡和微型工控机之间光纤信号的转换，共同完成振动传感器信号的可靠传输。

为了方便调试和维护数据采集单元，微型工控机安装塔底一台，微型工控机与综合采集处理模块之间通过光纤连接，所述微型工控机中存储有监测软件程序一和数据库一，通过执行该程序一使微型工控机执行的功能包括，控制振动传感器模块和综合采集处理模块对风电机组振动状态进行实时监测、对监测数据进行实时分析和存储，同时通过峰值、有效值、峭度值、峰值因数、脉冲因数、波峰因子、裕度因数这些特征参数设定不同级别的报警阈值，本实施例中包括一级、二级、三级报警阈值。如果某传感器测定值超过设定报警阈值，则根据系统预设的控制策略向风电场控制中心的服务器发送报警信息和报警前后的部分数据。

数据处理及故障诊断单元包括安装于风电场控制中心的一套服务器，多个服务器共同协作，用于接收和处理各个风电机组内工控机回传的数据。通过DataSocket技术对各个风电机组的运行状态、通信状态进行同步监测，根据系统的控制策略对各个风电机组的实时数据和历史数据进行综合分析和诊断。该套服务器包括应用服务器、备份服务器、数据库服务器、故障诊断服务器和WEB服务器。应用服务器中安装有风电机组振动状态监测软件程序二，能与各个风电机组的微型工控机中的监测软件程序一进行同步交互，该监测软件程序二被执行时，使系统实现的功能为，监测各机组的运行状态，包括运行、停机、预警的情况，监测无线网络的信号强度、吞吐量、连接情况，执行整个系统的控制策略，同时对每个风电机组的数据采集单元进行参数修改；备份服务器负责应用服务器的冗余，防止应用服务器故障而影响整个系统；数据库服务器负责存储经过无线传输网络传输过来的各个风电机组的部分数据，用于系统的故障诊断；故障诊断服务器中安装有故障诊断软件程序一，该故障诊断软件程序一被执行时使故障诊断服务器实现的功能为，根据数据库服务器中各个风电机组的部分数据对各个风电机组的故障进行详细的图谱分析；WEB服务器负责系统的远程访问，便于专家进行远程故障诊断。为了提高监测系统的整体稳定性，保证某些重要的实时参数有记录，在风电场控制中心服务器的监测软件中加入数据记录功能，保证当监测系统发生网络故障不能正确传输数据时，进行历史数据记录，在正常传输后能找到历史记录。

各个风电机组的微型工控机与数据处理及故障诊断单元的服务器之间通过无线传输单元采用特定的无线传输网络进行数据通信。

无线传输网络采用主干网与子网相结合的模式，与风电场原有的光纤环网完全独立，其中主干网负责数据远传，子网负责局部数据汇聚，以中继的方式可实现扩大无线覆盖范围，达到无线网络漫游，从而解决多机组远距离传输问题。

无线传输单元包括多个无线发射终端、多个无线中继模块和多个无线接收终端。微型工控机通过多模光纤或者室外屏蔽网线与无线发射终端进行双向无线连接，将采集的数据输入无线传输单元进行无线传输，各无线发射终端通过所述特定的无线传输网络经由无线中继模块的接力与无线接收终端进行双向无线连接，无线接收终端与数据处理及故障诊断单元之间通过多模光纤或者室外屏蔽网线进行双向连接。

无线发射终端安装在风电机组附近区域，并附带高增益定向天线，一个风电机组对应一个无线发射终端，用于发送塔基内微型工控机中预处理之后的同步数据。无线中继模块安装在多个风电机组的中心区域，附加全向天线及双极化板状天线(水平波瓣120°)，用于接收链路中的多个风电机组信号，同时将无线信号从一个中继点接力传递到下一个中继点，并形成新的无线覆盖区域，从而构成多个无线中继覆盖点接力模式，最终达到延伸无线网络的盖范围的目的。无线接收终端安装在风电场控制中心附近区域，附加切割栅状抛物面天线，最终将多个风电机组信号传送到风电场控制中心的服务器群组。

具体实施中，无线发射终端、无线中继模块和无线接收终端主要采用型号为ENH500、ENS500、ENH700、ENH900及附加的全向天线、极化板状天线、切割栅状抛物面天线等。

根据不同的风电机组位置分布情况，采取不同的无线网络传输模型，包括单跳网络模型、多跳网络的平面结构、多跳网络的分层结构，其中，单跳网络模型中不使用无线中继模块，仅包括无线发射终端和无线接收终端。

本实施例中，采用基于分簇的方法，将整个风电场区域分成一系列虚拟的单元格，所有风电机组当作节点，根据地理位置分入相应单元格，通过协议规定每一轮次中风电机组所处的状态。同一簇中的风电机组一般只有一个被激活去感知单元格区域内的情况，其他的风电机组进入睡眠状态。在正常传输过程中，仅从第一个源节点(即无线发射终端)到汇聚节点(即无线接收终端)建立一条最短路径开始，其他节点均增量式地连接到增量树中最近的节点(即无线中继模块)上，通过不断地调整融合节点的位置来增加路径共享的数量，使得通信时的数据传输量最小。

众多的风电机组按照不同的原则组成为不同的簇，每个簇都有一个簇首和若干簇成员。簇中的风电机组是完成信息采集的基本单元，而簇首主要负责收集簇内信息，并与其它簇进行信息交换，这样就行形成了一个子网汇集，主网远传的层级结构。

对于距离风电场控制中心10公里可视范围内的风电机组，采用单跳网络模型，这种组网模式简单快捷。一般采用AP(Access Point)和Client组合，如图2所示，如果AP连接的Client太多容易造成链路拥堵和同频干扰。

对于分布均匀且距离风电场控制中心5公里以上的风电机组，或者近距离非可视范围的风电机组，为了节省能量和延长网络生存时间，必须尽可能减少所传输的数据量，并缩短发射距离。因此，这种情况采用多跳网络的平面结构实现数据传输。在多跳网络结构中，无线发射终端通过一个或多个无线中继模块将所采集到的数据传送给无线接收终端，从而有效地降低通信所需的能耗。在平面结构中，各无线发射终端在组网过程中所起的作用是相同的，所有无线发射终端的地位是同等的，具有完全一致功能特性。常见的模型有Mesh自组网蜂窝网络模型，如图3所示，它的优势在于一个节点不仅能传送和接收信息，还能充当路由器对其附近节点转发信息，当某个节点链路故障时可以自动选择其他链路进行数据传输。但是随着更多节点的相互连接和可能的路径数量的增加，总的带宽也大大增加。在以数据为中心的数据采集中，汇聚节点通常采用泛洪的方式向指定区域内的所有节点发送查询消息，只有那些具有查询数据的节点才响应汇聚节点，每个节点通过多跳路径与汇聚节点进行通信，并使网络中的其他节点进行中继。当风电机组分布区域与风电场控制中心有障碍物遮挡，无法形成视距传输时，可以采用如图4所示的多跳网络平面结构模式。首先以多个簇汇集子网的数据，再通过独立的无线中继模块转发数据。

对于分布10公里以上，分布分散或者近距离非可视范围的风电机组，可以采用多跳网络的分层结构，如图5所示。在分层结构中，无线发射终端被组织成一系列的簇，每个簇由多个成员节点和一个簇首节点组成。簇成员需要首先把其数据发送给簇首，再由簇首将数据发送给汇聚节点。在这种结构中，具有较低能量的节点可以作为簇首处理簇成员接受到的数据，并将处理后的数据发送到汇聚节点。这种网络结构不仅能够降低通信的能耗，而且能够平衡节点间业务负载，并提高网络的可扩展性，更好地适应网络规模的变化。对于这种多跳网络的分层结构，实际可以采用无线网桥实现远距离传输，其中子网中被簇首所覆盖无线发射终端可以附加90°定向天线；簇首的无线发射终端附加全向天线；被选作中继的终端采用背靠背的中继模式，并附加定向天线；无线接收终端附加抛物面天线。

此外，采用分层结构可以在簇首进行数据融合，减少向汇聚节点发送的数据量，从而提高网络的能量效率。

为了保证每个风电机组与风电场控制中心之间数据传输的实时性、完整性、安全性等，所以必须周期性地进行分簇，才能有效平衡各节点间的业务负载。

每个簇中及相关联的簇之间，均按一定的传输策略进行数据传输，减少链路的拥堵，从而提高网络的能量效率。所述的传输策略包括：

当风电机组正常运行时，各个簇中的风电机组与风电场控制中心的服务器之间按照时间差定时发送一定的实时数据；当某个风电机组出现故障预警时，则优先发送该风电机组的预警数据；如果同簇中多个机组同时预警，则按照预先设定的优先级规则分别进行数据传输和发送控制请求命令；当风电机组与风电场控制中心的服务器之间进入空闲时段或者通信链路中数据量较小时，再补发之前未发送的数据；当风电场控制中心的服务器优先查看某个风电机组运行状况及实时数据时，则优先传输该风电机组的实时数据；当关联簇中的多个机组同时发生故障预警时，则需要根据故障优先级及关联链路的机组数量重新规划关联簇。

远程故障诊断单元通过风电场的外网路由器与风电场控制中心的WEB服务器连接，实现两者之间的互联网通信，远程故障诊断单元中安装有故障诊断软件程序二，当该程序被执行时，远程故障诊断单元实现的功能包括：将数据处理及故障诊断单元的部分数据导出传输至远程诊断中心，通过各种图谱分析和数据库、知识库数据对风电机组振动状态进行离线故障定位，最终给出维修方案，实现远程故障诊断。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

一种基于无线网络的风电机组振动状态监测系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。