阅读说明：本技术 一种基于Arduino的海上风电场垂直度监测装置及使用方法 (Offshore wind farm perpendicularity monitoring device based on Arduino and using method ) 是由 邓屹 李海瑜 马世业 于 2020-04-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于Arduino的海上风电场垂直度监测装置,属于海上风电设备检测技术领域。装置包括Arduino微处理芯片模块、存储模块、时钟模块、双轴角度传感器、显示模块、电源模块和装置外壳；本发明基于Arduino Mega芯片集成双轴探测器、时钟模块、存储模块、显示模块和电源模块,并通过Arduino IDE编译写入专属程序,制作出一种基于Arduino的海上风电场垂直度监测装置。该装置具有测试过程不易受到环境和人为因素的影响、可长期实时记录数据、系统体积和重量小、系统集成度高且易于封装、功耗小等优点,提供了一种便携可靠且可长期在自供电状态下工作的海上风电场垂直度监测装置。(The invention relates to an Arduino-based device for monitoring perpendicularity of an offshore wind power plant, and belongs to the technical field of offshore wind power equipment detection. The device comprises an Arduino micro-processing chip module, a storage module, a clock module, a double-shaft angle sensor, a display module, a power supply module and a device shell; the invention discloses an Arduino Mega chip-based integrated double-shaft detector, a clock module, a storage module, a display module and a power module, and an Arduino IDE compiling and writing exclusive program is used for manufacturing the Arduino-based offshore wind power plant verticality monitoring device. The device has the advantages that the testing process is not easily influenced by environment and human factors, data can be recorded in real time for a long time, the system size and the weight are small, the system integration level is high, the packaging is easy, the power consumption is low, and the like, and the device for monitoring the perpendicularity of the offshore wind farm is portable and reliable and can work in a self-powered state for a long time.)

一种基于Arduino的海上风电场垂直度监测装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种基于Arduino的海上风电场垂直度监测装置及使用方法，属于海上风电设备检测技术领域。

背景技术

海上风电场的基础结构、塔筒或者机舱等的垂直度检测是海上风电施工和运维的一项重要内容。由于海上风电场海面波动的问题，在陆上风电项目中普遍采用的架设全站仪进行检测的方法不适用于海上风电设施垂直度检测。针对海上风电垂直度检测的问题，现有的已知技术解决方案包括：1.应用铅锤等物理方法，通过比对和测量偏差角度方式进行测量。该技术方案存在的缺点主要有：a)存在观测精度受环境和观测人等因素的影响；b)无法实现阶段性监测和自动数据记录。以上缺点是由技术方案本身的设计及硬件所决定，无法通过简单调整解决。2.应用双轴探测器外接上位机或数据采集仪器进行测量；该技术方案存在的缺点主要有：a)一般设备体积和重量较大，在实际测试中难以找到稳定的放置区域进行测量；b)自身电池一般无法提供长期供电测量，需要外部电源，而建设期被测试环境一般无法提供电源；c)系统较难做到高IP防护等级封装以应对高盐高湿环境长期测试的需求。以上缺点主要由于设备无法做到小型集成化、重量和体积大，以及整体功耗较高。

发明内容

本发明的目的是为解决目前海上风电场垂直度监测装置如何做到集成化、小型化的技术问题。

为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种基于Arduino的海上风电场垂直度监测装置，包括Arduino微处理芯片模块、存储模块、时钟模块、双轴角度传感器、显示模块、电源模块和装置外壳；所述装置外壳中设有Arduino微处理芯片模块、存储模块、时钟模块、双轴角度传感器、显示模块、电源模块；所述Arduino微处理芯片模块分别与存储模块、时钟模块、双轴角度传感器、显示模块和电源模块连接；所述电源模块分别与存储模块、时钟模块、双轴角度传感器和显示模块连接。

优选地，所述用于检测设备与水平面夹角的双轴角度传感器设为串口MPU6050型传感器。

优选地，所述用于计时和提供标准时间的时钟模块设为DS1302型时钟模块。

优选地，所述用于存储数据的存储模块设为带有保护卡槽的TF卡(Trans-flashCard)。

优选地，所述用于对信号接收和处理单元处理后的数据进行显示的显示模块设为12864/ⅡC型OLED屏幕及转接模块。

优选地，所述用于接受双轴角度传感器、时钟模块、存储模块和显示模块信号，并进行数据处理的Arduino微处理芯片模块设为Mega 2560型Arduino板。

优选地，所述用于设备供电的电源模块设为可提供5V输出电压、大于5000mAh电量且以USB接口供电的移动电源。

优选地，所述用于整体封装的装置外壳设为亚克力或其他耐腐蚀材料，连接各部件的紧固零件设为铜或其他耐腐蚀高强度的金属材质。

本发明提供了一种基于Arduino的海上风电场垂直度监测装置在海上风电场垂直度监测上的应用。

本发明还提供了一种基于Arduino的海上风电场垂直度监测装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：将装置的各模块连接，并安装装置外壳，进行封装；

步骤2：将Arduino Mega2560芯片连接电脑，在电脑上通过Arduino IDE程序将相关程序编译、写入Arduino Mega2560，并正常退出Arduino IDE程序；

步骤3：在待测位置一放置可调节的水平平台，并调试至台面水平；

步骤4：将本装置置于已调整水平后的台面，并接通电源开机，此时装置oled屏上显示的双轴水平角度应均接近或等于0度；本措施实现测试现场垂直度自校准，以避免岸上校准后经船只运输后装置的零位偏移；

步骤5：将校准后的装置放在待测位置二，并按照实际需要进行粘贴固定后即可开始进行垂直度监测；

步骤6：结束监测后，直接断电即可；此时可拔出TF卡，通过电脑或其他设备读取Data.txt文件，以获得角度、时间等数据。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明基于Arduino Mega芯片集成双轴探测器、时钟模块、存储模块、显示模块和电源模块，并通过Arduino IDE编译写入专属程序，制作出一种基于Arduino的海上风电场垂直度监测装置。该装置具有测试过程不易受到环境和人为因素的影响、可长期实时记录数据、系统体积和重量小、系统集成度高且易于封装、功耗小等优点，可以解决目前海上风电垂直度监测的痛点问题，并适用于陆上风电等其他领域垂直度监测；提供了一种便携可靠且可长期在自供电状态下工作的海上风电场垂直度监测装置。

附图说明

图1为本发明一种基于Arduino的海上风电场垂直度监测装置结构示意图；

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下：

如图1所示，本发明提供一种基于Arduino的海上风电场垂直度监测装置，包括Arduino微处理芯片模块、存储模块、时钟模块、双轴角度传感器、显示模块、电源模块和装置外壳；装置外壳中设有Arduino微处理芯片模块、存储模块、时钟模块、双轴角度传感器、显示模块、电源模块；Arduino微处理芯片模块分别与存储模块、时钟模块、双轴角度传感器、显示模块和电源模块连接；电源模块分别与存储模块、时钟模块、双轴角度传感器和显示模块连接。用于检测设备与水平面夹角的双轴角度传感器设为串口MPU6050型传感器。用于计时和提供标准时间的时钟模块设为DS1302型号时钟模块。用于存储数据的存储模块设为带有保护卡槽的TF卡(Trans-flash Card)或称micro SD。用于对信号接收和处理单元处理后的数据进行显示的显示模块设为12864/ⅡC型OLED屏幕及转接模块。用于接受双轴角度传感器、时钟模块、存储模块和显示模块信号，并进行数据处理的Arduino微处理芯片模块设为Mega 2560型Arduino板。用于设备供电的电源模块设为可提供5V输出电压、大于5000mAh电量且以USB接口供电的移动电源。用于整体封装的装置外壳设为亚克力或其他耐腐蚀材料，连接各部件的紧固零件设为铜或其他耐腐蚀高强度的金属材质。

Arduino是一种便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。包含硬件(各种型号的Arduino板)和软件(Arduino IDE)。本发明基于Arduino Mega芯片集成双轴探测器、时钟模块、存储模块、显示模块的硬件方案，并通过Arduino IDE编译写入专属程序，制作出一种基于Arduino的海上风电场垂直度监测装置。该装置具有测试过程不易受到环境和人为因素的影响、可长期实时记录数据、系统体积和重量小、系统集成度高且易于封装、功耗小等特点，可以解决目前海上风电垂直度监测的痛点问题，并适用于陆上风电等其他领域垂直度监测。

本发明的一种基于Arduino的海上风电场垂直度监测装置的制作及使用方法：

1.将系统各模块连接(连接方式一般为以电烙铁焊接或其他可保持稳定可靠连接的方式进行连接)，并安装装置外壳及进行封装；

2.将Arduino Mega2560芯片连接电脑，在电脑上通过Arduino IDE程序将相关程序编译、写入Arduino Mega2560，并正常退出Arduino IDE程序。Arduino IDE版本需高于等于1.8.10。

3.在待测位置放置可调节的水平平台，并调试至台面水平。

4.将本装置置于已调整水平后的台面，并接通电源开机，此时装置oled屏上显示的双轴水平角度应均接近或等于0度。本措施实现测试现场垂直度自校准，以避免岸上校准后经船只运输后装置的零位偏移。

5.将校准后的装置放在待测位置，并按照实际需要进行粘贴固定后即可开始进行垂直度监测。

6.结束监测后，直接断电即可。此时可拔出TF卡，通过电脑或其他设备读取Data.txt文件，以获得角度、时间等数据。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。