[发明专利]自主无人机巡检风机叶片系统及方法

说明书

本发明属于风电设备检测技术领域，涉及一种自主无人机巡检风机叶片系统及方法。所述系统包括：用于对风机叶片进行自动巡检的无人机；用于停置无人机的巡检车；用于接收并处理无人机发送的图像数据，以控制无人机的地面站；用于对地面站的图像数据进行判断和分析的专家端。所述方法包括：巡检启动；定位；无人机起飞寻找风机机头；图像数据处理并判断是否为风机机头；开启自动巡检模式；无人机沿风机叶片边缘飞行，对风机叶片进行拍摄，并将叶片图像数据传送至地面站；检修人员确认风机叶片是否存在故障，不能确认的传至专家端，由专家端进行判断分析；巡检结束。本发明无需检修人员现场操控、能避免撞机事故、节约人力资源、便于推广使用。

技术领域

本发明属于风电设备检测技术领域，涉及一种用于风电风机叶片的故障巡检系统及方法，尤其是一种自主无人机巡检风机叶片系统及方法。

背景技术

现有技术中，在风电场的风机叶片的检修技术领域，主要有以下三种检修方式：

第一种：不做任何日常维护，事后进行维修；

这种运行方式普遍存在于中国国内管理相对落后的风电场，由于缺少设备和手段没有专业检修人员，该类风电场不对风机叶片进行巡检，在叶片出现明显故障引起检修人员注意后才采取相应的维修措施。此类方法存在明显问题，一是维修措施成本高，当一个叶片出现问题需更换时，必须同时更换同一台风机的三个叶片，一片维斯塔斯的叶片约30万元左右，更换一个叶片的时间为2至3天，耗费大量的人力、财力和时间。二是风电场的事故大多在盛风发电期，严重事故需要停止发电，给风电场带来巨大的经济损失。

第二种：计划性定期巡检；

目前风电行业就风机叶片的维护而言最常规的做法是每月对风机叶片进行人工巡检。传统的风机叶片人工巡检方式主要依靠巡检人员利用望远镜、高空绕行下降目测检查(蜘蛛人)、叶片维修平台检查等方式，仅凭借经验判断是否存在异常情况。这种模式不仅存在安全性差、工作量大、效率低等问题，而且受观测角度影响，不能全面及时地发现叶片存在的问题，并且风机设备仍有可能在设备检修间隔期发生故障。

第三种：人工操作无人机进行叶片巡检；

目前风电行业在技术比较先进的风场有人工操作无人机进行叶片巡检的方式，但此方式仍处于试验阶段，还不成熟，并且此方法仍存在诸多问题。一是操作无人机需要驾驶员具有高超的驾驶技巧和丰富的驾驶经验，这是风场检修人员所不具备的。二是由于检修人员操作原因或是外界因素影响，高转速的无人机桨叶很可能会打到风机叶片，后果十分严重，产生不必要的高额财产损失。三是由于检修人员操作技术限制不能对风机进行全方位拍摄。四是此方法需要检修人员时刻对无人机进行操作，依然需要大量的人力资源。五是由于此方法的技术限制不易于在中国国内进行全国风场大面积推广使用。

总之，随着风电市场的逐渐成熟，大型风力发电机组相继出现，叶片长度也由原来的30～40m增加至60～70m。风电机组的生命周期是20年，叶片长度的增长和叶片重量的增加给叶片的运行维护带来了挑战。现在传统的叶片巡检手段是望远镜观察和绳索垂降人工巡检。传统的叶片巡检有以下缺点：(1)巡检效率低，工人劳动强度大；(2)高空作业，巡检成本高；(3)巡检时间长，停机发电量损失大。比较先进的巡检手段有利用人工操作无人机近景拍摄，地面人员通过图像判断叶片是否出现故障，但此叶片巡检方式有以下缺点：(1)巡检效率不高，工人劳动强度大；(2)存在危险性，易造成撞击严重后果；(3)检修人员普遍缺少操作无人机该项技能，不利于在各风场推广使用。

因此，现在亟需一种几乎无需检修人员现场操控、能避免撞机事故、节约人力资源的同时便于在各大风场推广使用的无人机巡检技术。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种无需检修人员现场操控、能避免撞机事故、节约人力资源的同时便于在各大风场推广使用的自主无人机巡检风机叶片系统及方法。