锡林郭勒盟金原农牧业科技有限公司内蒙古锡林浩特026000
摘要：针对风力机性能测试手段的局限性，提出了新的解决方案。通过最新的图形化编程测试软件LabVIEW，编写测试程序，利用计算机及各种无线传感器能够实现风力发电机野外运行数据的实时显示、动态曲线显示、采集、存储及历史数据浏览等功能。通过对系统进行通信功能的扩展，数据采集系统还能够利用GPRS无线数据传输技术实现对风力机运行状态的远程检测功能。课题的研究将为风力发电机性能野外测试系统的设计和制备提供新的技术途径。
关键词：离网型风力发电机；野外测试；LabVIEW
1系统设计方案
本文围绕便携式易安装风力机组野外测试系统将会遇到的问题，在现有技术的基础上进行研究，主要包括：便携式易安装机组、无线传输信号、虚拟分析模块、通讯模块及设备和工艺的设计等问题。
便携式易安装风力发电机是一种具有折叠收纳功能的便携式风力发电机，是独立于测试系统的发电系统，可用于为系统的运行供电，也可作为测试系统的配套设备，用于模拟和试验测试系统的运行。其结构部分主要包括：风叶单元、发电单元、存储单元等。锡盟金原公司提出了一种基于蓝牙协议的无线网络化传感器，可以与任何符合蓝牙规范的设备建立连接并组成微网网络，连同上位机一起进行现场信号的数据采集和设备监控。
风力发电机测试系统需要具备在线监测功能。首先选择合适的无线传感器，当风力发电机发生故障时控制系统发出警报。系统自动评估其频率范围并与所设定的频率谱图相比较，当监控系统给出超出系统设定异常值时，风力发电机自动停机。金原公司提出用手机来代替PC监控。通过GPRS无线通信技术，搭建起一个支持手机远程控制的智能监测终端。通过这个平台，用户使用手机APP实现对风力发电机组的远程监控。虚拟分析模块采用最新的图形化编程测试软件LabVIEW，编写测试程序，实现对数据采集的控制、显示和存储。本系统设备和工艺的设计研究是本系统推广的核心，主要内容包括：系统外形设计、便携性设计、易组装性、操作简单、稳定性和环境适应性等方面的研究。
2系统结构设计
本系统用分布式数据采集系统，利用无线变送器、传感器等设备分散采集风力发电机组现场运行数据，使用无线数据采集技术传送至检测计算机进行集中的数据检测和处理。数据采集模块中设有独立的中央处理模块，可以在现场对采集的信号进行数字滤波和简单的数据处理，然后将处理后的数据传送至检测计算机，检测计算机将各现场数据汇总，进行处理。本系统应用程序具有将来自传感器的信号采集、存储、处理和显示的功能，所以程序包括数据采集、存储、处理等基础模块。再通过GPRS无线传输技术将测试结果传送至监测终端。
本系统应用程序具有将来自传感器的信号采集、存储、处理和显示的功能，所以程序包括数据采集、存储、处理等基础模块。再通过GPRS无线传输技术将测试结果传送至监测终端。
项目系统建立基于GPRS无线数据传输技术的风力发电机组野外远程检测系统，首先在测试系统的软件平台中添加数据同步传输程序，设置好需要进行远程传输的数据。然后利用GPRS模块，将测试系统采集到的数据传送至监测终端。远程数据传输链路如图：
3系统特点
3.1创新点
本系统可以填补国内风力检测应用领域相关空白，系统中配备的便携式易拆装风力发电机组用于模拟检测风场环境因素，掌握数据，以便了解中小型风力发电机安装前期情况并预测大型风力发电机安装情况，其基座由可拆装的环形圆管组成，无需浇筑水泥混凝土固定。主要竞争对手为美国国家再生资源实验室（NREL）下属的风力发电研发中心的合作企业，本项目具备造价低，成本仅为进口产品销售价格的十分之一，极为适合全球范围的推广；无需人工读数，对环境进行自动化数据修正，提高了测量的精度和测试的效率，且设备除了风力测试外还可以完成多项环境指标的检测，实用范围和领域极为广阔；完善了抗干扰设计，使风速传感器变送器信号能够与其他传感器信号同时进入采集系统，避免了相关数据不能同时记录所引起的试验结果的偏差，从而使计算结果更加精确，并可节省人力资源；将风力测试与精密分析和修正软件结合，将便捷、易携带、低成本、精准度和稳定性等指标首次放在风力检测研发的重要位置，本课题重在剖析偏远恶劣环境中风力发电检测方面的应用，课题顺利完成后，研究成果为国内领先；集成了蓝牙技术的设备体积小、功耗低、价格便宜，适合于工业设备的成本控制和运行开销，从而满足大量产品应用的需求。无需现场布线，节省了费用，蓝牙采用扩频跳频技术，抗干扰能力强，增加了信息传输的安全性；能够实现手机端远程监测，操作方便，节省费用。
3.2先进性
中国是全球最大的风电发展国，本系统的研发成功及应用，可以大幅降低风力勘察的成本和周期，性能稳定，便于携带，适合偏远、恶劣环境中野外作业；除应用于风力检测外，还可以运用于特殊复杂环境领域，包括：军事、海洋、通讯、高层建筑等多种特殊复杂环境；通过系统扩展，可增加短信报警及邮件报警等功能；采集点采集到的数据可先做预处理再传输回远端集控中心，增强整个系统的信号传输能力和稳定性。用户可通过采集终端、服务器、远程客户端查看现场数据；本系统采用模组化设计，结构简洁、操作方便，体积小、重量轻、稳定性和可靠性强等优势，可迅速降低设备的培训力度和设备安装周期；使用LabVIEW7软件建立虚拟仪器的人机界面，利用其强大的计算功能更加完善了系统的数据表达、处理功能，使得系统具有自动化程度高、测量更加精确、数据处理迅速、分析表达直观等特点。
4总结
离网便携式风力发电机组的野外性能测试是机组最终成为合格产品过程中的一个必不可少的重要环节。本课题所介绍的测试系统利用LabVIEW7软件及多功能数据采集卡，风速及电量隔离等传感器模块来采集测试现场数据，同时利用工业控制触摸屏计算机作为数据处理、采集与存储的设备，设计出可以在自然风况下对风力发电机性能进行测试的计算机数据采集系统，通过参数的数据分析和处理，得出了评估风力发电机性能的各相关参数，增加了同类型数据采集系统的精确性和稳定性。本系统对于以后在自然风况下对风力发电机性能进行测试实验有着很大现实意义，对于本测试系统以后逐步的优化改进也有着较大的参考价值。希望能够为同行业中离网型风力发电机组野外测试系统的设计与改进提供有益的参考。