3.智能化安防監控管理子系統功能設計
由于風力發電設備的區域分布特點，使得管理不便，容易發生破壞、非法入侵、甚至盜竊事件，針對這些具體問題，設計風力發電機塔筒門的防盜監測電子監控，監控所有風機塔筒門的狀態，實現權限準入、遠程控制、非法入侵實時性報警、語音嚇阻。為防止非法入侵風機塔筒門并實施圖像取證，對風機塔筒底倉設備、塔筒門實行視頻監控手段。基于對風力發電機組運行環境的考慮，為在惡劣的區域自然環境中對風機設備的巡檢、維護檢修人員及車輛提供精確的無盲點定位導航和監控，設計車輛人員巡檢定位系統降低安全風險，達到風電場的智能安全防護功能。
智能化安全防護管理系統是以風電場智能化統一平臺為中心，包括運行在智能統一平臺的安全防護軟件模塊和若干個聯動子系統，按照統一的標準規范采集信息、數據交換、接口傳輸等，分別管理各防護子系統的終端采集服務器。本文研究的防護子系統包括門禁系統、視頻語音系統、電力巡檢系統、消防系統。
3.1風機門監控子系統
風機門監測管理子系統：由包含特種門禁控制器在內的相關硬件設備及軟件服務組成；系統合理選擇適應性鎖具、設計并開發相關信號量采集版、設計并開發相關安裝機架、適配器，實現對風機塔筒門的電子監控、對塔筒門進行權限管理，門狀態監控、遠程控制、防盜報警、視頻監控、點對點遠程呼叫等。
圖4:風機門監控子系統原理圖
安全防護前臺的電子地圖以分布的地理位置定義展示當前場內風機設備信息。安全防護控制系統設備以心跳信號保持實時在線，實時監控風機塔筒門狀態信號、非法開門報警信號等；并實時應答中心及其他風機塔筒的遠程開門指令、遠程呼叫請求。
門信號及鎖動作信號傳感器采用霍爾元件進行信號監測，與普通的干簧管信號監測方式比較，保證了高穩定性和低誤報率。為使信號可靠穩定，采用屏蔽性數據傳輸。在實現風機門電鎖的遠程監測前提下，針對非法開門要以警報上報中心；針對系統性掉電，門禁系統將維持門鎖狀態；提供鑰匙緊急開門方式，該方式將作為非法開門上報。報警信號都以主動方式通過網絡上報到中心，與傳統的中心點名查詢方式相比，實時性更強。針對各類呼叫、報警、監測信號提供了語音提示。
智能化安防風機門監控管理功能，包括對場內的風機塔筒信息進行注冊管理、開門授權管理；對場內員工進行信息注冊管理、發卡管理、開門權限管理；對風機劃區域性分布管理、風場建設期信息管理；實現歷史記錄查詢，對權限開門信息記錄、非法開門記錄等進行管理；實現風場組織機構信息注冊、部門分配、本系統的用戶登錄權限設置等。
3.2風機塔筒內視頻監控、內外部語音對講救援子系統
風機塔筒內視頻監控、內外部語音對講救援子系統：以視頻語音模塊為核心，通過與控制器的數據通訊，實現中心對風機塔筒內的底倉設備及門的視頻監控、同時借助相關設備實現遠程救援性呼叫、對講。
語音視頻呼叫連接，緊急呼叫連接，保證了實時監控信息的傳輸。中心收到報警后，進行語音提示，并自動啟動視頻監控，實現報警信息實時切換。當現場作業人員發生呼叫及救援數字語音信息，進行語音提示處理。若安全防護平臺中心與現場作業人員傳送巡檢信息時可進行點對點的遠程呼叫。
風機塔筒內視頻語音對講系統的監控點設在風機塔筒底倉設備、風機塔筒門。信號傳輸設計采用RTSP流傳輸協議，有效降低了對網絡的數據影響，并可轉發。
3.3北斗衛星通信
北斗衛星定位系統是由我國建立的區域導航定位系統，該定位系統可提供全天候、二十四小時的即時定位服務，授時精度可達數十納秒(ns）的同步精度。北斗衛星導航系統由空間衛星、地面控制中心站和用戶終端等三部分即可完成定位。北斗一號衛星定位系統的英文簡稱為BD.在ITU（國際電信聯合會）等級的無線電頻段為L波段（發射）和S波段（接收）。
本文的智能安全防護系統采用北斗一號系統的通信機制，北斗一號系統的基本功能包括定位、通信（短信息）和授時。北斗一號衛星系統定位出用戶到第一顆衛星的距離，以及用戶到兩顆衛星距離之和，另外中心控制系統從存儲在計算機內的數字化地形圖查尋到用戶高程值，又可知道用戶出于某一與地球基準橢球面平行的橢球面上。從而中心控制系統科最終計算出用戶所在點的三維坐標，這個坐標經加密由出站信號發送給用戶。北斗導航系統是主動式雙向測距二維導航。地面中心控制系統解算，供用戶三維定位數據。一代北斗只利用雙星定位，比GPS的投資小、建成快。
3.4人員車輛巡檢定位子系統
現場人員車輛實現自主掌控行動方向，中心在電子地圖中監控巡檢、維護檢修人員及車輛的行動軌跡，對突發安全事件進行掌控，以便提供救援。
圖5:人員車輛巡檢定位子系統框圖
人員車輛巡檢系統可對現場人員的行動軌跡實時性精確掌控，保證了實時安全防護的宗旨。通訊服務功能通過北斗衛星定位精確導航，無機站轉發，利用雙向通訊功能，直接通過衛星將定位數據以短信報文發送到中心服務，實現了無信號盲點。與GPS的導航不同，北斗系統的選擇具有戰略自主性。
智能化安防人車巡檢監控管理功能，包括實時監控功能，即通過電子地圖展示車輛人員外出巡檢軌跡；車輛管理功能，即注冊車輛信息，注冊北斗移動終端基礎信息；授權管理功能，即對使用車輛的人員進行授權；報警功能，即通過移動終端將遇警信息發送到中心；歷史記錄管理功能，即對車輛的使用歷史記錄、報警記錄進行管理：通訊服務功能，是通過北斗短信息接收服務。
4.結論
智能化風電場安全防護是風電機組適應未來智能電網要求的技術趨勢。綜合先進的軟硬件技術，通過安全防護平臺、安全防護終端等安全防護系統的硬件設備，開發相應的軟件平臺系統，采用北斗衛星定位技術，針對安全防護監控管理子系統進行設計研究，為未來構建風電場的安全生產建設提供了有力的技術支持。
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