權(quán)利要求書： 1.一種基于運(yùn)行姿態(tài)的風(fēng)機(jī)載荷預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，包括：載荷采集儀、量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)主控和姿態(tài)監(jiān)測傳感器，其中，姿態(tài)監(jiān)測傳感器安裝在研發(fā)樣機(jī)或者量產(chǎn)風(fēng)機(jī)上的塔頂位置，用于實(shí)時監(jiān)測風(fēng)機(jī)塔頂運(yùn)動參數(shù)，其中，姿態(tài)監(jiān)測傳感器采用集成姿態(tài)儀，風(fēng)機(jī)的塔頂運(yùn)動參數(shù)包括塔頂位置的振動加速度和運(yùn)動傾角；

載荷采集儀安裝在研發(fā)樣機(jī)上，當(dāng)姿態(tài)監(jiān)測傳感器安裝在研發(fā)樣機(jī)上時，姿態(tài)監(jiān)測傳感器連接載荷采集儀，并向載荷采集儀發(fā)送研發(fā)樣機(jī)的塔頂運(yùn)動參數(shù)；

載荷采集儀用于實(shí)時采集研發(fā)樣機(jī)關(guān)鍵位置的載荷，關(guān)鍵位置是指風(fēng)機(jī)上需要檢測載荷的位置，并使用同時間段的研發(fā)樣機(jī)塔頂運(yùn)動參數(shù)和研發(fā)樣機(jī)的關(guān)鍵位置載荷，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立預(yù)測模型；載荷采集儀連接量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)主控，并且，其建立的預(yù)測模型嵌入于量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)主控中；

當(dāng)姿態(tài)監(jiān)測傳感器安裝在量產(chǎn)風(fēng)機(jī)上時，姿態(tài)監(jiān)測傳感器連接量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)主控，并向風(fēng)機(jī)主控發(fā)送量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的塔頂運(yùn)動參數(shù)；

風(fēng)機(jī)主控用于根據(jù)該運(yùn)動參數(shù)，通過預(yù)測模型輸出量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵位置載荷，并在載荷過大的情況下采用相關(guān)降載控制策略對風(fēng)機(jī)關(guān)鍵部件進(jìn)行降載控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于運(yùn)行姿態(tài)的風(fēng)機(jī)載荷預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，姿態(tài)監(jiān)測傳感器分為第一姿態(tài)監(jiān)測傳感器和第二姿態(tài)監(jiān)測傳感器，第一姿態(tài)監(jiān)測傳感器安裝在研發(fā)樣機(jī)上，第二姿態(tài)監(jiān)測傳感器安裝在量產(chǎn)風(fēng)機(jī)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于運(yùn)行姿態(tài)的風(fēng)機(jī)載荷預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，研發(fā)樣機(jī)上的姿態(tài)監(jiān)測傳感器通過線纜連接載荷采集儀，量產(chǎn)風(fēng)機(jī)上的姿態(tài)監(jiān)測傳感器通過線纜連接風(fēng)機(jī)主控。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于運(yùn)行姿態(tài)的風(fēng)機(jī)載荷預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，研發(fā)樣機(jī)和量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的型號規(guī)格相同。

5.一種基于運(yùn)行姿態(tài)的風(fēng)機(jī)降載延壽方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于權(quán)利要求1～

4中任一項(xiàng)所述的風(fēng)機(jī)載荷預(yù)測系統(tǒng)，具體包括如下步驟：在機(jī)組研發(fā)樣機(jī)的過程中，將姿態(tài)監(jiān)測傳感器和載荷采集儀安裝在研發(fā)樣機(jī)上，其中，姿態(tài)監(jiān)測傳感器采用集成姿態(tài)儀；

姿態(tài)監(jiān)測傳感器實(shí)時監(jiān)測研發(fā)樣機(jī)塔頂?shù)倪\(yùn)動參數(shù)并發(fā)送給載荷采集儀，載荷采集儀實(shí)時采集研發(fā)樣機(jī)關(guān)鍵位置的載荷，并收集運(yùn)動參數(shù)和關(guān)鍵位置載荷的時序數(shù)據(jù)，其中，風(fēng)機(jī)的塔頂運(yùn)動參數(shù)包括塔頂位置的振動加速度和運(yùn)動傾角，關(guān)鍵位置是指風(fēng)機(jī)上需要檢測載荷的位置；

當(dāng)收集完整的運(yùn)行工況數(shù)據(jù)之后，載荷采集儀基于同時間段的研發(fā)樣機(jī)塔頂運(yùn)動參數(shù)和關(guān)鍵位置載荷，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立預(yù)測模型，以運(yùn)動參數(shù)作為模型的輸入，關(guān)鍵位置載荷作為模型的輸出進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的可用于預(yù)測關(guān)鍵位置載荷的預(yù)測模型；

在機(jī)組量產(chǎn)完畢之后，確?？刂茰y量一致的情況下，在每個量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的塔頂安裝姿態(tài)監(jiān)測傳感器，并將訓(xùn)練好的預(yù)測模型嵌入到量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)主控中；

姿態(tài)監(jiān)測傳感器實(shí)時采集該量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的塔頂運(yùn)動參數(shù)，并發(fā)送給風(fēng)機(jī)主控；

風(fēng)機(jī)主控在需要載荷控制的運(yùn)行工況下，啟動預(yù)測模型算法，實(shí)時讀取量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的塔頂運(yùn)動參數(shù)，并通過預(yù)測模型預(yù)測量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵位置載荷，在載荷過大的情況下采用相關(guān)降載控制策略對風(fēng)機(jī)關(guān)鍵部件進(jìn)行降載控制。

說明書： 基于運(yùn)行姿態(tài)的風(fēng)機(jī)載荷預(yù)測系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)降載延壽方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于運(yùn)行姿態(tài)的風(fēng)機(jī)載荷預(yù)測系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)降載延壽方法。

背景技術(shù)[0002] 海上風(fēng)電的長足發(fā)展，推動了風(fēng)電輔控系統(tǒng)的進(jìn)步，但現(xiàn)有的輔控系統(tǒng)基本都是各自獨(dú)立的監(jiān)測系統(tǒng)，僅對關(guān)心的信號進(jìn)行采集，并發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行簡單的顯示

及閾值判斷，可見，輔控系統(tǒng)昂貴的價格下也并未帶來對風(fēng)機(jī)足夠的價值。

[0003] 在風(fēng)機(jī)運(yùn)行監(jiān)測過程中，載荷監(jiān)測以其專業(yè)性、測試復(fù)雜、施工困難等因素限制，在實(shí)際監(jiān)測中存在較大的困難，并且監(jiān)測的載荷也并未與控制系統(tǒng)進(jìn)行交互，導(dǎo)致載荷的

變化特征無法對風(fēng)機(jī)運(yùn)行優(yōu)化起到應(yīng)有的輔助控制的功能。

發(fā)明內(nèi)容[0004] 本發(fā)明的第一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于運(yùn)行姿態(tài)的風(fēng)機(jī)載荷預(yù)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在不測量載荷的情況下實(shí)時預(yù)測載荷，實(shí)現(xiàn)載荷與風(fēng)機(jī)主控

交互，風(fēng)機(jī)能夠降本增效和降載延壽。

[0005] 本發(fā)明的第二目的在于提供一種基于運(yùn)行姿態(tài)的風(fēng)機(jī)降載延壽方法，該方法可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的智能降載控制，提升機(jī)組智能化程度。

[0006] 本發(fā)明的第一目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于運(yùn)行姿態(tài)的風(fēng)機(jī)載荷預(yù)測系統(tǒng)，包括：載荷采集儀、量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)主控和姿態(tài)監(jiān)測傳感器，其中，

[0007] 姿態(tài)監(jiān)測傳感器安裝在研發(fā)樣機(jī)或者量產(chǎn)風(fēng)機(jī)上的塔頂位置，用于實(shí)時監(jiān)測風(fēng)機(jī)塔頂運(yùn)動參數(shù)；

[0008] 載荷采集儀安裝在研發(fā)樣機(jī)上，當(dāng)姿態(tài)監(jiān)測傳感器安裝在研發(fā)樣機(jī)上時，姿態(tài)監(jiān)測傳感器連接載荷采集儀，并向載荷采集儀發(fā)送研發(fā)樣機(jī)的塔頂運(yùn)動參數(shù)；

[0009] 載荷采集儀用于實(shí)時采集研發(fā)樣機(jī)關(guān)鍵位置的載荷，并使用同時間段的研發(fā)樣機(jī)塔頂運(yùn)動參數(shù)和研發(fā)樣機(jī)的關(guān)鍵位置載荷，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立預(yù)測模型；載荷采集儀

連接量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)主控，并且，其建立的預(yù)測模型嵌入于量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)主控中；

[0010] 當(dāng)姿態(tài)監(jiān)測傳感器安裝在量產(chǎn)風(fēng)機(jī)上時，姿態(tài)監(jiān)測傳感器連接量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)主控，并向風(fēng)機(jī)主控發(fā)送量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的塔頂運(yùn)動參數(shù)；

[0011] 風(fēng)機(jī)主控用于根據(jù)該運(yùn)動參數(shù)，通過預(yù)測模型輸出量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵位置載荷，并在載荷過大的情況下采用相關(guān)降載控制策略對風(fēng)機(jī)關(guān)鍵部件進(jìn)行降載控制。

[0012] 優(yōu)選的，姿態(tài)監(jiān)測傳感器分為第一姿態(tài)監(jiān)測傳感器和第二姿態(tài)監(jiān)測傳感器，第一姿態(tài)監(jiān)測傳感器安裝在研發(fā)樣機(jī)上，第二姿態(tài)監(jiān)測傳感器安裝在量產(chǎn)風(fēng)機(jī)上。

[0013] 優(yōu)選的，研發(fā)樣機(jī)上的姿態(tài)監(jiān)測傳感器通過線纜連接載荷采集儀，量產(chǎn)風(fēng)機(jī)上的姿態(tài)監(jiān)測傳感器通過線纜連接風(fēng)機(jī)主控。

[0014] 優(yōu)選的，研發(fā)樣機(jī)和量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的型號規(guī)格相同。[0015] 優(yōu)選的，風(fēng)機(jī)的塔頂運(yùn)動參數(shù)包括塔頂位置的振動加速度和運(yùn)動傾角；關(guān)鍵位置是指風(fēng)機(jī)上需要檢測載荷的位置。

[0016] 優(yōu)選的，姿態(tài)監(jiān)測傳感器采用集成姿態(tài)儀。[0017] 本發(fā)明的第二目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于運(yùn)行姿態(tài)的風(fēng)機(jī)降載延壽方法，所述方法應(yīng)用于本發(fā)明第一目的所述的風(fēng)機(jī)載荷預(yù)測系統(tǒng)，具體包括如下步驟：

[0018] 在機(jī)組研發(fā)樣機(jī)的過程中，將姿態(tài)監(jiān)測傳感器和載荷采集儀安裝在研發(fā)樣機(jī)上；[0019] 姿態(tài)監(jiān)測傳感器實(shí)時監(jiān)測研發(fā)樣機(jī)塔頂?shù)倪\(yùn)動參數(shù)并發(fā)送給載荷采集儀，載荷采集儀實(shí)時采集研發(fā)樣機(jī)關(guān)鍵位置的載荷，并收集運(yùn)動參數(shù)和關(guān)鍵位置載荷的時序數(shù)據(jù)；

[0020] 當(dāng)收集完整的運(yùn)行工況數(shù)據(jù)之后，載荷采集儀基于同時間段的研發(fā)樣機(jī)塔頂運(yùn)動參數(shù)和關(guān)鍵位置載荷，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立預(yù)測模型，以運(yùn)動參數(shù)作為模型的輸入，關(guān)鍵

位置載荷作為模型的輸出進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的可用于預(yù)測關(guān)鍵位置載荷的預(yù)測模型；

[0021] 在機(jī)組量產(chǎn)完畢之后，確?？刂茰y量一致的情況下，在每個量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的塔頂安裝姿態(tài)監(jiān)測傳感器，并將訓(xùn)練好的預(yù)測模型嵌入到量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)主控中；

[0022] 姿態(tài)監(jiān)測傳感器實(shí)時采集該量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的塔頂運(yùn)動參數(shù)，并發(fā)送給風(fēng)機(jī)主控；[0023] 風(fēng)機(jī)主控在需要載荷控制的運(yùn)行工況下，啟動預(yù)測模型算法，實(shí)時讀取量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的塔頂運(yùn)動參數(shù)，并通過預(yù)測模型預(yù)測量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵位置載荷，在載荷過大的情況下采

用相關(guān)降載控制策略對風(fēng)機(jī)關(guān)鍵部件進(jìn)行降載控制。

[0024] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：[0025] (1)本發(fā)明基于運(yùn)行姿態(tài)的風(fēng)機(jī)載荷預(yù)測系統(tǒng)研究風(fēng)機(jī)運(yùn)動特性與關(guān)鍵位置載荷的內(nèi)在聯(lián)系，通過姿態(tài)監(jiān)測傳感器采集的風(fēng)機(jī)塔頂運(yùn)動參數(shù)來推導(dǎo)關(guān)鍵位置載荷，然后再

將預(yù)測的載荷反饋給風(fēng)機(jī)主控進(jìn)行載荷控制，可見，本發(fā)明系統(tǒng)可以在量產(chǎn)機(jī)組沒有設(shè)置

測量載荷系統(tǒng)的情況下實(shí)現(xiàn)載荷的實(shí)時預(yù)測，并且也實(shí)現(xiàn)載荷與風(fēng)機(jī)主控的交互，因此簡

化了監(jiān)測系統(tǒng)，降低了施工難度，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)的降本增效和降載延壽。

[0026] (2)本發(fā)明風(fēng)機(jī)載荷預(yù)測系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)降載延壽方法使用了機(jī)器學(xué)習(xí)算法建模來預(yù)測風(fēng)機(jī)關(guān)鍵位置載荷，能夠準(zhǔn)確地預(yù)測出關(guān)鍵位置的載荷，有利于及時有效地降低關(guān)鍵部

件的疲勞載荷，實(shí)現(xiàn)機(jī)組關(guān)鍵部件的延壽控制，進(jìn)而提高風(fēng)機(jī)整體壽命，因此能對風(fēng)機(jī)運(yùn)行

優(yōu)化起到輔助控制作用和提升機(jī)組的智能化程度。

附圖說明[0027] 圖1是本發(fā)明基于運(yùn)行姿態(tài)的風(fēng)機(jī)載荷預(yù)測系統(tǒng)的示意圖。[0028] 圖2是本發(fā)明基于運(yùn)行姿態(tài)的風(fēng)機(jī)降載延壽方法的流程圖。具體實(shí)施方式[0029] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

[0030] 實(shí)施例[0031] 本實(shí)施例公開了一種基于運(yùn)行姿態(tài)的風(fēng)機(jī)載荷預(yù)測系統(tǒng)，如圖1所示，包括：載荷采集儀3、量產(chǎn)風(fēng)機(jī)7的風(fēng)機(jī)主控5和姿態(tài)監(jiān)測傳感器1。

[0032] 其中，姿態(tài)監(jiān)測傳感器1安裝在研發(fā)樣機(jī)4或者量產(chǎn)風(fēng)機(jī)7上的塔頂位置，用于實(shí)時監(jiān)測風(fēng)機(jī)塔頂運(yùn)動參數(shù)。研發(fā)樣機(jī)和量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的型號規(guī)格相同。風(fēng)機(jī)的塔頂運(yùn)動參數(shù)包括

塔頂位置的振動加速度和運(yùn)動傾角。

[0033] 本實(shí)施例的姿態(tài)監(jiān)測傳感器采用集成姿態(tài)儀，可以同時輸出多項(xiàng)塔頂運(yùn)動參數(shù)。[0034] 這里姿態(tài)監(jiān)測傳感器具體是分為第一姿態(tài)監(jiān)測傳感器和第二姿態(tài)監(jiān)測傳感器，第一姿態(tài)監(jiān)測傳感器安裝在研發(fā)樣機(jī)上，并通過線纜連接載荷采集儀3。第二姿態(tài)監(jiān)測傳感器

安裝在量產(chǎn)風(fēng)機(jī)上，并通過線纜連接風(fēng)機(jī)主控5。

[0035] 載荷采集儀安裝在研發(fā)樣機(jī)上，當(dāng)?shù)谝蛔藨B(tài)監(jiān)測傳感器安裝在研發(fā)樣機(jī)上時，第一姿態(tài)監(jiān)測傳感器向載荷采集儀發(fā)送研發(fā)樣機(jī)的塔頂運(yùn)動參數(shù)。

[0036] 載荷采集儀用于實(shí)時采集研發(fā)樣機(jī)關(guān)鍵位置2的載荷，并使用同時間段的研發(fā)樣機(jī)塔頂運(yùn)動參數(shù)和研發(fā)樣機(jī)的關(guān)鍵位置載荷，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立預(yù)測模型。關(guān)鍵位置

是指風(fēng)機(jī)上需要檢測載荷的位置。

[0037] 載荷采集儀可以通過有線或者無線的方式連接風(fēng)機(jī)主控，并且其建立的預(yù)測模型可以嵌入于量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)主控中。

[0038] 當(dāng)?shù)诙藨B(tài)監(jiān)測傳感器安裝在量產(chǎn)風(fēng)機(jī)上時，第二姿態(tài)監(jiān)測傳感器向風(fēng)機(jī)主控發(fā)送量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的塔頂運(yùn)動參數(shù)。

[0039] 風(fēng)機(jī)主控用于根據(jù)該運(yùn)動參數(shù)，通過預(yù)測模型輸出量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵位置6的載荷，并在載荷過大的情況下采用相關(guān)降載控制策略對風(fēng)機(jī)關(guān)鍵部件進(jìn)行降載控制，降載控制策

略可根據(jù)實(shí)際情況選擇，例如調(diào)整變槳角度、調(diào)整葉輪轉(zhuǎn)速、功率控制等。

[0040] 本實(shí)施例還公開了一種基于運(yùn)行姿態(tài)的風(fēng)機(jī)降載延壽方法，所述方法應(yīng)用于上述風(fēng)機(jī)載荷預(yù)測系統(tǒng)，如圖2所示，具體包括如下步驟：

[0041] 在機(jī)組研發(fā)樣機(jī)的過程中，將姿態(tài)監(jiān)測傳感器和載荷采集儀安裝在研發(fā)樣機(jī)上；[0042] 姿態(tài)監(jiān)測傳感器實(shí)時監(jiān)測研發(fā)樣機(jī)塔頂?shù)倪\(yùn)動參數(shù)并發(fā)送給載荷采集儀，載荷采集儀實(shí)時采集研發(fā)樣機(jī)關(guān)鍵位置的載荷，并收集運(yùn)動參數(shù)和關(guān)鍵位置載荷的時序數(shù)據(jù)；

[0043] 當(dāng)收集完整的運(yùn)行工況數(shù)據(jù)之后，載荷采集儀基于同時間段的研發(fā)樣機(jī)塔頂運(yùn)動參數(shù)和關(guān)鍵位置載荷，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立預(yù)測模型，以運(yùn)動參數(shù)作為模型的輸入，關(guān)鍵

位置載荷作為模型的輸出進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的可用于預(yù)測關(guān)鍵位置載荷的預(yù)測模型；

[0044] 在機(jī)組量產(chǎn)完畢之后，確?？刂茰y量一致的情況下，在每個量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的塔頂安裝姿態(tài)監(jiān)測傳感器，并將訓(xùn)練好的預(yù)測模型嵌入到量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)主控中；

[0045] 姿態(tài)監(jiān)測傳感器實(shí)時采集該量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的塔頂運(yùn)動參數(shù)，并發(fā)送給風(fēng)機(jī)主控；[0046] 風(fēng)機(jī)主控在需要載荷控制的運(yùn)行工況下，啟動預(yù)測模型算法，實(shí)時讀取量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的塔頂運(yùn)動參數(shù)，并通過預(yù)測模型預(yù)測量產(chǎn)風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵位置載荷，在載荷過大的情況下采

用相關(guān)降載控制策略對風(fēng)機(jī)關(guān)鍵部件進(jìn)行降載控制。

[0047] 可見，本發(fā)明系統(tǒng)和方法可以在量產(chǎn)機(jī)組沒有設(shè)置測量載荷系統(tǒng)的情況下實(shí)現(xiàn)載荷的實(shí)時預(yù)測，以及實(shí)現(xiàn)載荷與風(fēng)機(jī)主控的交互，因此機(jī)組無需安裝測量載荷系統(tǒng)即可實(shí)

時監(jiān)測風(fēng)機(jī)載荷，故可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的降本增效和降載延壽。

[0048] 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，

均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。