无线传输技术如何助力风力发电的创新

本文编译自u-blox

Ping Monitor、Lattech Systems 与 u-blox 合作，将声学传感器数据连接到云端，以持续监测风力涡轮机叶片的健康状况，从而改变清洁能源设备的运维方式。

物联网设备和企业之间很难进行数据通信

从表面上看，数据传输似乎很简单。有一些物联网传感器设备、一些重要数据、一个网络和一个接收数据的云平台。但在启动任何物联网项目之前，都需要解决一系列复杂的问题。什么连接标准？哪个网络？如何规模化？安全吗？功耗和数据传输率如何？数据接口是什么？成本如何？找到正确答案对于项目的成功至关重要。

Ping Monitor 和 Lattech Systems 与 u-blox 合作，将声学传感器数据连接到云端，以持续监测风力涡轮机叶片的健康状况。选择了基于 MQTT 消息协议的可扩展端到端 IoT 通信解决方案。在解决复杂性的过程中，该设计彻底改变了风电场的维护方式，将行业带入了物联网时代。

通过使用风力涡轮机发电来利用风能是一种流行且可持续的能源，比燃烧化石燃料对环境更清洁。2021 年，风能提供了超过6%的世界电力。为了帮助实现《巴黎协定》限制气候变化的目标，分析人士表示，风能每年的发电量应增加 1% 以上。

风力涡轮机叶片的运维至关重要

叶片损坏可能由于尖端或其前缘的腐蚀、雷击或其他结构完整性问题。当损坏较小时，修复成本较低。

直到最近，传统的风力涡轮机叶片健康监测方案主要通过每年一次或两次的人工或无人机检查。有趣的是，现场技术人员可以“听到损坏”，这意味着根据经验，他们能够通过声音进行维修检查。

如果现场技术人员可以听到损坏，那么智能监控物联网设备也可以

可以通过永久可靠的物联网设备来复制检测方法。Ping Monitor的声学专家解答了这一创新，他们推出了世界上第一款使用声音来监控风力涡轮机的智能物联网设备，以便及早发现损坏并通过在云中的持续监控来提高性能。

联合创始人兼首席执行官 Matthew Stead 表示，“Ping Monitor 可以分析风力涡轮机叶片发出的声音以检测损坏情况。损伤叶片的声学特征明显不同于完好的叶片。这是一种为我们的客户降低风险的创新方法，因为早期检测可以降低维修成本以及避免最终的更换。”

将数据从物联网设备获取到云端需要更方便

Ping Monitor的专长是声学检测，但他们需要一个精通通过蜂窝网络的设计合作伙伴，于是u-blox和其合作伙伴 Lattech Systems便出现了。

Lattech Systems 的创始人 Truhann van der Poel 表示说：“我们的设计目标是取消一切复杂性。它需要简单的连接，可以在全球范围内工作，无需设置，并且客户可以轻松安装。但关键的区别在于，我们需要解决将数据从设备获取到云管理平台的挑战，而这正是 u-blox Thingstream 发挥作用的地方。

Lattech Systems LS091 电源和通信模块 (PCM) 是一款具有集成太阳能电池板的防风雨 IoT/M2M 边缘产品。太阳能用于为连接的传感器/执行器和与云端的通信供电。云连接通过 u-blox SARA-R412M LTE-M / NB-IoT / 2G 蜂窝模块和基于 MQTT Anywhere SIM 的通信服务实现，并由 EVA-M8 GNSS 定位模块定位。该产品通过磁铁贴合安装即可，客户可以不到 1 分钟就完成LS091 和 Ping Monitor声学传感器的安装。

基于行业标准 MQTT 的全面端到端解决方案

通过 MQTT Anywhere（通过 Thingstream IoT 云平台提供的 u-blox IoT 通信服务）简化了从IoT 设备的数据获取。

MQTT Anywhere 提供：

接入 190 个国家/地区的 600 多个蜂窝网络，实现物联网设备的全球推广
MQTT-SN 网关实现高效的无线 LPWAN 通信
基于 MQTT 的消息简单且成本可预测
利用自动扩展技术的企业级物联网云平台

连接 Ping Monitor后，风力涡轮机打开，系统就会自动连接到云，并开始执行智能运维。风力涡轮机操作员可以远程查看数据并进行分析。可以设置用户定义的通知标准，以便关键利益相关者随时了解任何重大条件变化。

并通过在云中的持续监控来提高涡轮机的性能。“可以避免 25% 的叶片维修成本和 30% 的叶片更换。”

叶片更换成本在 200,000 - 1,500,000 美元之间；根据严重程度，维修的费用可能在 4,000 - 50,000 美元左右。所以越早发现，越节约成本。