基于LPWAN的海上风电结构安全监测系统

发布时间：2023-03-05 02:13

　　随着海上风电的不断发展,海上风电的运维愈发重要,由于海上风电所处地理位置的特殊性,因结构失效而导致的海上机组事故频发,因此,海上风电结构安全监测系统对保障海上风电的运维安全非常重要。近年来,国内外许多专家学者结合无线通信技术对海上风电的监控做出了很多尝试与努力,实现了海上风电的无线监控,但是其中依然存在传输距离短,系统智能化程度低,缺乏对海上风机结构安全的评估等问题。本课题基于低功率广域物联网(LPWAN)技术,设计了一套针对海上风电的结构安全监测系统。本文主要分为以下几个部分:第一部分:总体设计。通过对海上风机特殊性的分析,设计并介绍了系统总体配置;结合海上风场实例,给出了系统LPWA网络的拓扑结构与参数指标;以三桩式风机基础结构实例为基础,建立SESAM有限元模型,通过对组合荷载下结构应变响应的分析,设计了应变传感器测点位置,给出了监测指标数据。第二部分:终端设备的设计。包括系统终端设备的硬件及软件设计。硬件方面设计了CC1310微处理器的数据采集节点,以AM3352为核心的集总协调节点以及与多路传感器相匹配的调理电路。软件设计实现了系统各设备的驱动与调试、系统网络的组建与配置,最...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景以及意义
        1.1.1 课题研究背景
        1.1.2 课题提出与研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要工作
第二章 海上风电结构安全监测系统总体设计
    2.1 系统总体设计要求
    2.2 系统总体配置
    2.3 系统网络设计
        2.3.1 系统网络设计要求
        2.3.2 海上风场无线链路分析
    2.4 LPWAN核心技术介绍
        2.4.1 TI Sub-1Ghz技术
        2.4.2 TI15.4-STACK协议栈
        2.4.3 物联网云平台
    2.5 本章小结
第三章 系统监测参数与传感器测点位置研究
    3.1 系统结构安全监测内容
    3.2 海上风机结构有限元模型分析
        3.2.1 SESAM有限元模型建立
        3.2.2 应变响应分析
        3.2.3 应变测点位置设计
    3.3 传感器选型与调理电路
    3.4 本章小结
第四章 系统LPWAN终端设备设计
    4.1 系统终端结构设计
    4.2 数据采集节点硬件设计
        4.2.1 主控制器电路设计
        4.2.2 射频前端电路设计
    4.3 集总协调节点硬件设计
        4.3.1 主控制器选型
        4.3.2 射频接收电路设计
        4.3.3 4G模块选型
    4.4 系统LPWAN终端软件设计
        4.4.1 终端软件流程设计
        4.4.2 开发环境与工具
        4.4.3 CC1310驱动程序设计
        4.4.4 CC1310网络模式设置
        4.4.5 传感器数据采集程序设计
    4.5 本章小结
第五章 LPWA物联网云监测平台设计
    5.1 平台基本架构设计
    5.2 云数据库设计
        5.2.1 云数据库功能设计
        5.2.2 云数据库表设计
    5.3 Web可视化界面设计
    5.4 警报系统设计
    5.5 LSMT监测数据预测
        5.5.1 LSTM时序预测模型
        5.5.2 数据集导入与预处理
        5.5.3 模型训练与预测
    5.6 本章小结
第六章 海上风电结构安全监测系统测试
    6.1 系统通信测试
        6.1.1 节点传输性能测试
        6.1.2 跳频模式测试
        6.1.3 节点功耗测试
        6.1.4 4G模块测试
    6.2 LPWA物联网云监测平台测试
        6.2.1 Web可视化界面测试
        6.2.2 警报功能测试
    6.3 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 后续研究工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢



本文编号：3755487