技术领域
[0001] 本发明涉及风电机舱火灾预警技术领域，更具体的，涉及：1、一种用于风电机舱的火灾抗干扰探测方法；2、一种用于风电机舱的火灾抗干扰探测系统。
相关背景技术
[0002] 近年来风电行业发展迅速，装机容量不断扩大。随着机组运行时间的增加，机组零部件会逐渐磨损老化，故障率不断上升，火灾风险也随之增加。
[0003] 风电机组的主要组成部分包括叶轮、机舱、塔筒，以及传动系统、控制系统、发电系统等。此外，风电机组使用了多种可燃物品，包括各类润滑油、液压油、高压胶管、通风管、电气元件、电线电缆、油漆、密封材料、隔热吸音棉、机舱罩和叶片材料等。
[0004] 根据对风力发电机组结构和火灾原因的统计分析，火灾主要由主轴、变速箱等润滑油泄漏引发的摩擦产热、刹车系统产热、电缆过流、电气设备运行故障、变电设备故障、雷击和极端气候等因素引起。这些火灾属于液体、电气或固体火灾类型。
[0005] 虽然可以使用火灾探测器对风电机舱等具有火灾隐情的重点部位进行在线探测，以提供预警信息。然而由于风电机舱内环境复杂，且会存在水蒸汽、盐雾、沙尘、挥发性油汽等干扰源。一旦出现误报，可能导致风力发电机控制系统频繁启动错误响应，造成效率降低、维护成本增加、安全隐患增加和经济损失等后果。因此，对于风电机舱的火灾探测提出了极高的抗干扰要求。
[0006] 发明人进行分析后发现，风电机舱的火灾探测准确性主要就是体现在对于风电机舱内温度信息、烟雾信息的检测及判断。但现有的风电机舱的火灾抗干扰探测方法/系统并不能排除干扰源的影响。
具体实施方式
[0034] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035] 需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
[0036] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0037] 实施例1
[0038] 参看图1，图1展示了本实施例1提供的用于风电机舱的火灾抗干扰探测方法的简要流程图。
[0039] 本实施例1的方法以风电机舱内的温度、烟雾情况作为依据，因此需要预先在风电机舱部署感温火灾探测器、感温火灾探测器，并对实时采集的信号进行判断，来确定是否进行报警。
[0040] 具体的，用于风电机舱的火灾抗干扰探测方法可以包括：
[0041] S1、感温火灾探测器获取当前时刻tn时温度信号Tn，并得到温度短时变化信号dTn；
[0042] 若dTn>ThdT，或Tn>ThT，则感温火灾探测器进行报警；否则，感温火灾探测器不报警。
[0043] 其中，ThdT表示温度短时变化报警阈值，ThT表示温度报警阈值。
[0044] 参看上面，感温火灾探测器设置在风电机舱内，其采集的就是风电机舱的温度数据。
[0045] 具体的，感温火灾探测器具有定温、差温两种模式，工作温度范围为‑40～70℃。感温火灾探测器可以输出温度信号Tn，并根据Tn计算出温度短时变化信号dTn(实际上就是Tn的导数)、温度长期变化信号ΔTn＝Tn‑T0(T0表示初始时刻t0的温度信号)。
[0046] 一般的，ThdT、ThT可以取经验值(例如文献参考值、实验测量值)；或者，通过神经网络模型对相关历史实验数据处理得到ThdT、ThT。前者取值的方式虽较为简单，但准确性不如后者取值的方式。
[0047] S2、感烟火灾探测器获取当前时刻tn时烟雾信号Sn；
[0048] 若Sn>Thadptive，则感烟火灾探测器报警；否则，感烟火灾探测器不报警。
[0049] 其中，Thadptive表示烟雾自适应阈值。
[0050] 参看上面，感烟火灾探测器设置在风电机舱内，其采集的就是风电机舱的烟雾数据。
[0051] 具体的，感烟火灾探测器采用烟雾颗粒导致光线正向散射原理，输出烟雾浓度值，工作温度范围为‑40～70℃。
[0052] Thadptive通过 (其为与烟雾信号Sn相关的函数)、 (其为与温度信号Tn、温度短时变化信号dTn相关的函数)两个函数来确定。这两个函数都考虑了一个或多个相关报警阈值，函数的变化取值取决于相关报警阈值对火灾和干扰的判别情况：原则上，判断为干扰源时会增大Thadptive，判断为火灾的情况时会降低Thadptive。
[0053] 参看图2，下面对Thadptive的计算过程进行说明：
[0054] ① 与烟雾信号Sn相关，其用于根据Sn的值来对烟雾报警阈值进行初步调整——相当于给Thadptive提供一个基础参考值。
[0055] 烟雾报警阈值进行初步调整。
[0056] 的表达式为：
[0057]
[0058] 式中，n表示对应于当前时刻tn的时间序号。Th1表示阴燃或干扰源报警阈值；Th2表示明火报警阈值。Th1、Th2可以取经验值(例如文献参考值、实验测量值)。 表示偏大型隶属函数；r1表示下限值；r2表示上限值；r(n)表示与n相关的函数。
[0059] 其中， 输出一个∈[0,1]的值。
[0060] 最后输出一个位于Th1、Th2之间的基准阈值。 可以区分出部分干扰源，例如明亮大颗粒灰尘/水雾等干扰：当Sn较小时，对应明亮大颗粒灰尘/水雾等干扰出现的情况，此时 会输出一个较高的值、对应高阈值，从而降低对这类干扰的灵敏度。
[0061] 但 无法区分出深色灰尘和废气等干扰，因此需要借助
[0062] ② 与温度信号Tn、温度短时变化信号dTn相关，用于对 作进一步调整。
[0063] 的表达式为：
[0064]
[0065] 式中，max(.)表示取最大值； 表示当前时刻tn相较于初始时刻t0的温度增量；ThΔT表示温度长期变化报警阈值；ThΔT可以取经验值(例如文献
参考值、实验测量值)；T0表示初始时刻t0的温度信号。
[0066] KΔT表示与温度长期变化相关的系数； 表示调整因子；KdT表示与温度短时变化相关的系数；KΔT、 KdT可以取经验值(例如文献参考值)。
[0067] 表示偏大型隶属函数； 表示当前时刻tn的温度变化率；
[0068] 其中， 与①中类似， 也输出一个∈[0,1]的值。
[0069] 由于干扰源并不能带来明显的温度变化，因此 可以用于区分深色灰尘、废气干扰等。当dTn较大时，对应明火或阴燃情况，此时 会输出一个较高的值。
[0070] ③Thadptive与 相关，其表达式为：
[0071]
[0072] 这样，通过采用 的方式，调整Thadptive以提高反应灵敏度：
[0073] 在干扰源情况下， 值较高：由于 在Thadptive中处于分子，那么对应的Thadptive的值较高。
[0074] 明火或阴燃情况下， 值较高，但由于 在Thadptive中处于分母，那么对应的Thadptive的值较低。
[0075] 另外，上述用于风电机舱的火灾抗干扰探测方法还可以进一步进行火灾预警，那么可以增加如下步骤：
[0076] 根据感温火灾探测器、感烟火灾探测器的报警情况，判定是否进行火灾报警；
[0077] 其中，若感温火灾探测器、感烟火灾探测器同时报警，则表示发生了火灾，进行火灾报警；
[0078] 若只有感温火灾探测器报警，则表示发生了火灾，进行火灾报警；
[0079] 若只有感烟火灾探测器报警，则对风电机舱内部进行查看(推荐采用远程查看的方式)；若发现有明火或阴燃，则表示发生了火灾，进行火灾报警；若未发现有明火或阴燃，则表示为误报，对感烟火灾探测器进行复位。
[0080] 这样，采用多层报警逻辑，通过感温火灾探测器、感烟火灾探测器同时报警或单独报警的情况进行判断，提高火灾报警的准确性、可靠性。
[0081] 当然，上述用于风电机舱的火灾抗干扰探测方法还可以进一步进行火灾处理，那么可以增加如下步骤：
[0082] 在火灾报警后，延时预设时间间隔Δt，对风电机舱进行灭火操作(推荐采用远程控制灭火的方式)。一般的，Δt取15s～1min(推荐选取为30s)，以给予足够的反应时间。
[0083] 此外，作为对传感器探测的补充，还可以增加如下步骤：
[0084] 定期对风电机舱进行巡检(可以采用远程查看的方式，也可以采用现场实地查看的方式)；若发现有明火或阴燃，则表示发生了火灾，进行火灾报警；若未发现有明火或阴燃，则不做处理。这样，可以进一步提高风电机舱的安全性。
[0085] 实施例2
[0086] 本实施例2提供了一种用于风电机舱的火灾抗干扰探测系统，其使用了实施例1公开的用于风电机舱的火灾抗干扰探测方法。
[0087] 如图3所示，用于风电机舱的火灾抗干扰探测系统包括：感温火灾探测器、感烟火灾探测器。还可以包括：视频监控模块、火灾报警控制器、消防控制平台、火灾声光警报器、应急消防装置。
[0088] 消防控制平台作为控制后端。消防控制平台与视频监控模块、火灾报警控制器、火灾声光警报器、应急消防装置通信连接。
[0089] 火灾报警控制器作为报警前端。火灾报警控制器与感温火灾探测器、感烟火灾探测器、应急消防装置、消防控制平台、火灾声光警报器通信连接。
[0090] 参看实施例1，感温火灾探测器、感烟火灾探测器均设置在风电机舱内。感温火灾探测器用于获取温度信号Tn、温度短时变化信号dTn，并判断是否进行报警。感烟火灾探测器用于获取烟雾信号Sn，并判断是否进行报警。
[0091] 也就是说，感温火灾探测器、感烟火灾探测器遵照如下方法进行工作：
[0092] 1、感温火灾探测器获取当前时刻tn时温度信号Tn，并得到温度短时变化信号dTn；若dTn>ThdT，或Tn>ThT，则感温火灾探测器进行报警；否则，感温火灾探测器不报警。
[0093] 2、感烟火灾探测器获取tn时烟雾信号Sn；若Sn>Thadptive，则感烟火灾探测器报警；否则，感烟火灾探测器不报警。
[0094] 视频监控模块用于对风电机舱内部进行查看。一般的，视频监控模块设置在风电机舱内顶，可以对风电机舱实现全区域的观察。视频监控模块受到消防控制平台的远程控制——若需要对风电机舱内部进行查看，消防控制平台远程可以远程启动视频监控模块，视频监控模块将实时拍摄的画面传送给消防控制平台进行远程查看。
[0095] 火灾报警控制器用于判定是否进行火灾报警。火灾报警控制器的安装位置不受限制，只要保证与其他部件能够构建有效、稳定的通信连接即可。
[0096] 具体的，感温火灾探测器报警时会向火灾报警控制器发送温度报警信号，以使火灾报警控制器知晓发生了感温火灾探测器报警；感烟火灾探测器报警时会向火灾报警控制器发送烟雾报警信号，以使火灾报警控制器知晓发生了感烟火灾探测器报警。
[0097] 若火灾报警控制器无需借助消防控制平台、视频监控模块的帮助即可确定出：发生了火灾(要进行火灾报警)，火灾报警控制器即向火灾声光警报器发送启动信号，使火灾声光警报器启动并进行火灾报警；同时，火灾报警控制器还向消防控制平台发送反馈信号，以使消防控制平台知晓发生了火灾、进行了火灾报警。
[0098] 若需要借助消防控制平台、视频监控模块实现远程查来确定出发生了火灾、要进行火灾报警，那么，远程启动报警——消防控制平台远程控制火灾报警控制器判定为：发生了火灾(要进行火灾报警)，火灾报警控制器向火灾声光警报器发送启动信号，使火灾声光警报器启动并进行火灾报警。也就是说，火灾报警控制器也受到消防控制平台的远程控制。
[0099] 火灾声光警报器用于进行火灾报警。火灾声光警报器应当安装在显眼位置，便于被观察到、被知晓到。火灾声光警报器也受到消防控制平台的远程控制——若需要对火灾声光警报器进行复位时，消防控制平台对火灾声光警报器进行远程复位。
[0100] 应急消防装置用于对风电机舱进行灭火操作。应急消防装置可以采用超细干粉灭火剂喷射模块，其分布在风电机舱顶部，灭火范围覆盖整个风电机舱。超细干粉灭火剂喷射模块的灭火剂需定期检查、及时补充。应急消防装置受到火灾报警控制器的控制——一旦发生火灾报警，火灾报警控制器延时预设时间间隔Δt启动应急消防装置，对风电机舱进行灭火操作。
[0101] 也就是说，参看图4，上述部件按照如下过程进行工作：
[0102] 若感温火灾探测器、感烟火灾探测器同时报警，则火灾报警控制器判定为发生了火灾，火灾声光警报器进行火灾报警；
[0103] 若只有感温火灾探测器报警，则火灾报警控制器判定为发生了火灾，火灾声光警报器进行火灾报警；
[0104] 若只有感烟火灾探测器报警，则消防控制平台通过视频监控模块对风电机舱内部进行查看；若消防控制平台发现有明火或阴燃，则远程启动报警——消防控制平台远程控制火灾报警控制器判定为：发生了火灾(要进行火灾报警)，火灾声光警进行火灾报警；若未发现有明火或阴燃，则消防控制平台判定为误报、并通过感烟火灾探测器对误报的感烟火灾探测器进行远程复位；
[0105] 定期对风电机舱进行巡检(可以是消防控制平台通过视频监控模块对风电机舱内部进行查看；也可以是现场实地查看的方式)；若消防控制平台通过视频监控模块对风电机舱内部进行查看，且消防控制平台发现有明火或阴燃，则远程启动报警——消防控制平台远程控制火灾报警控制器判定为：发生了火灾(要进行火灾报警)，火灾声光警进行火灾报警；若现场实地查看、且发现有明火或阴燃，则反馈给消防控制平台，消消防控制平台远程控制火灾报警控制器判定为：发生了火灾(要进行火灾报警)，火灾声光警进行火灾报警；若未发现有明火或阴燃，则不做处理。
[0106] 其中，一旦发生火灾报警，火灾报警控制器延时预设时间间隔Δt启动应急消防装置，对风电机舱进行灭火操作。
[0107] 实施例3
[0108] 本实施例3公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现实施例1公开的用于风电机舱的火灾抗干扰探测方法的步骤。
[0109] 本实施例3还公开了一种可读存储介质，该种可读存储介质中存储有计算机程序指令，计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行实施例1公开的用于风电机舱的火灾抗干扰探测方法的步骤。
[0110] 本实施例3还公开了一种计算机程序产品，包括计算机程序。该计算机程序被处理器执行时实现实施例1公开的用于风电机舱的火灾抗干扰探测方法的步骤。
[0111] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
