(57)【要約】【課題】風力発電装置に設けられた機器の状態を、低コストでかつ確実に監視するためのシステムを提供すること。【解決手段】風力発電装置１００は、当該風力発電装置１００内の機器の状態を検出するための振動センサ９０Ａ〜９０Ｆを含む。振動センサ９０Ａ〜９０Ｆのそれぞれ検出出力は、情報処理装置２００へ送信される。情報処理装置２００は、風力発電装置１００の支柱４０内に配置される。情報処理装置２００は、上記検出出力を、ネットワーク９００を介して、管理サーバ３００へ送信する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電装置に設けられた機器の状態を監視するための状態監視システムであって、
前記機器に関する情報を管理するための管理装置と、
前記風力発電装置に設けられた情報処理装置と、
前記機器に設けられるセンサと、
前記センサの検出出力を、前記情報処理装置に送信するための第１の通信回路とを備え、
前記情報処理装置は、前記第１の通信回路から送信された検出出力を、ネットワークを介して、前記管理装置へ送信するための第２の通信回路を含む、状態監視システム。
【請求項２】
前記第１の通信回路は、近距離無線通信方式で、前記第２の通信回路に、前記センサの検出出力を送信する、請求項１に記載の情報監視システム。
【請求項３】
前記機器を収容するナセルと、
前記ナセルを支持する支柱とをさらに備え、
前記センサは、前記ナセル内に収容され、
前記情報処理装置は、前記支柱内に収容されている、請求項１または請求項２に記載の状態監視システム。
【請求項４】
状態監視システムにおいて風力発電装置に設けられた機器の状態を監視するための方法であって、
前記状態監視システムは、前記機器に関する情報を管理するための管理装置と、前記機器に設けられるセンサと、前記風力発電装置に設けられた情報処理装置と、前記センサの検出出力を前記情報処理装置に送信するための第１の通信回路とを備え、
前記第１の通信回路は、前記情報処理装置に、前記センサの検出出力を送信し、
前記情報処理装置は、前記第１の通信回路から送信された検出出力を、ネットワークを介して、前記管理装置へ送信する、状態監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、システムの状態の監視に関し、特に、風力発電装置に設けられた機器の状態の監視に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、風力発電装置の運転状態を遠隔地で管理するための種々の技術が提案されてきた。たとえば、特開２００２−３４９４１５号公報（特許文献１）は、遠隔地における風力発電装置の運転状態の監視を容易にするためのローカルエリアネットワークを開示している。当該ローカルエリアネットワークでは、風力発電機、サーバ、および、監視装置が、光ファイバによって接続されている。
【０００３】
風力発電機において、監視対象の機器がナセル内に収容されている場合、センサの検出データを蓄積したナセル内のデータ収集用の装置とサーバとが、光ファイバ等で接続できない場合があり得る。このような場合、当該装置から、携帯電話回線を利用して、蓄積されたデータがサーバへ送信される場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４９４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、データ収集用の装置および携帯電話回線が利用された場合、データ収集用の装置の設置に費用が必要となり、さらに、携帯電話回線の利用にも費用が必要となる。さらに、携帯電話回線を利用する送信は、回線における電波の状況によって影響を受ける場合があり、サーバへのデータ送信が滞る場合があり得る。
【０００６】
本開示は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、風力発電装置に設けられた機器の状態を、低コストでかつ確実に監視するためのシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ある局面に従うと、風力発電装置に設けられた機器の状態を監視するための状態監視システムが提供される。状態監視システムは、機器に関する情報を管理するための管理装置と、風力発電装置に設けられた情報処理装置と、機器に設けられるセンサと、センサの検出出力を、情報処理装置に送信するための第１の通信回路とを備える。情報処理装置は、第１の通信回路から送信された検出出力を、ネットワークを介して、管理装置へ送信するための第２の通信回路を含む。
【０００８】
好ましくは、第１の通信回路は、近距離無線通信方式で、情報処理装置に、センサの検出出力を送信する。
【０００９】
好ましくは、風力発電装置は、機器を収容するナセルと、ナセルを支持する支柱とをさらに備える。センサは、ナセル内に収容され、情報処理装置は、支柱内に収容されている。
【００１０】
他の局面に従うと、状態監視システムにおいて風力発電装置に設けられた機器の状態を監視するための方法が提供される。状態監視システムは、機器に関する情報を管理するための管理装置と、機器に設けられるセンサと、風力発電装置に設けられた情報処理装置と、センサの検出出力を情報処理装置に送信するための第１の通信回路とを備える。第１の通信回路は、情報処理装置に、センサの検出出力を送信し、情報処理装置は、第１の通信回路から送信された検出出力を、ネットワークを介して、管理装置へ送信する。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、風力発電装置に設けられた機器にセンサが設けられる。当該センサの検出出力は、風力発電装置に設けられた情報処理装置へ送信される。情報処理装置は、当該センサの検出出力を、ネットワークを経由して、管理装置へと送信する。
【００１２】
これにより、状態監視システムは、センサの検出出力を蓄積するための特別な装置を必要としない。また、センサの検出出力は、情報処理装置から管理装置に、ネットワークを経由した通信を利用して送信される。このため、状態監視システムは、電話回線を利用する必要がない。したがって、状態監視システムは、そのコストを低減でき、また、センサの検出出力を確実に管理装置へと送信できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】状態監視システムの構成の概要の一例を示す図である。
【図２】振動センサのハードウェア構成の一例を示す図である。
【図３】情報処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図４】管理サーバのハードウェア構成の一例を示す図である。
【図５】状態監視システムの構成の概要の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１５】
［状態監視システムの概要］
はじめに、本開示の状態監視システムの一実施の形態の構成の概要を説明する。図１は、状態監視システムの構成の概要の一例を示す図である。
【００１６】
図１に示されるように、状態監視システムは、風力発電装置１００と、情報処理装置２００と、管理サーバ３００とを含む。情報処理装置２００は、風力発電装置１００内の機器の状態を示す検出出力を取得して、管理サーバ３００へと送信する。管理サーバ３００は、上記検出出力を管理する。たとえば、管理サーバ３００は、管理者が当該検出出力を所定のしきい値と比較し、当該比較の結果に基づいて、所定の端末に以上を通知するためのデータを管理する。
【００１７】
（風力発電装置１００の構成）
風力発電装置１００は、主に、ブレード２０と、ナセル３０（筐体）と、支柱４０とを備える。ナセル３０の内部には、風力発電装置１００の機器（主軸５０、増速機６０、発電機７０および主軸受８０）と、振動センサ９０Ａ〜９０Ｆとが配置されている。振動センサ９０Ａは、主軸受８０の振動を検出する。振動センサ９０Ｂ，９０Ｃ，９０Ｄは、増速機６０の振動を検出する。振動センサ９０Ｅ，９０Ｆは、発電機７０の振動を検出する。本明細書では、振動センサ９０Ａ〜９０Ｆにおいて共通する構成を説明する場合には、振動センサ９０Ａ〜９０Ｆを「振動センサ９０」と総称する。
【００１８】
ナセル３０は、地上（図示しない）に設置された支柱４０の上方（すなわち高所）に配置されている。ナセル３０は、支柱４０の軸周りにおいて回転し得る。ブレード２０は、ナセル３０の外部に突出した主軸５０の一端に接続されている。主軸５０は、ナセル３０内に配置されている。そして、主軸５０は、ブレード２０が受ける風力によって回転し得る。
【００１９】
増速機６０は、ブレード２０が接続される上記一端とは反対側の他端において、主軸５０に接続されている。増速機６０は、主軸５０の回転を増速し、増速された主軸５０の当該回転を出力軸６１を介して発電機７０へ出力する。増速機６０は、たとえば遊星ギヤまたは中間軸、高速軸などを含む歯車増速機構により構成されている。
【００２０】
発電機７０は、主軸受８０とは反対側において増速機６０に接続されている。発電機７０は、出力軸６１を介して増速機６０に接続され、増速機６０から出力された回転により発電する。発電機７０は、たとえば誘導発電機である。
【００２１】
主軸受８０は、増速機６０に隣接して配置されており、主軸５０を軸周りにおいて回転可能に支持する。主軸受８０は、転がり軸受であり、たとえば自動調芯ころ軸受、円すいころ軸受、円筒ころ軸受または玉軸受などである。また、これらの軸受は、単列のものでも複列のものでもよい。
【００２２】
風力発電装置１００の定格出力は特に限定されるものではないが、たとえば５００ｋＷよりも大きくなっている。
【００２３】
風力発電装置１００では、まず、風力を受けてブレード２０が回転することにより、ブレード２０に接続された主軸５０が主軸受８０により支持されつつ回転する。主軸５０の当該回転は増速機６０に伝達されて増速され、出力軸６１の回転に変換される。そして、出力軸６１の当該回転は発電機７０に伝達され、電磁誘導作用により発電機７０において起電力が発生する。
【００２４】
（状態監視システムの構成）
次に、状態監視システムの全体的な構成について説明する。状態監視システムは、風力発電装置１００の機器（主軸５０、増速機６０、発電機７０および主軸受８０）の損傷および劣化状態を監視するためのシステムである。
【００２５】
まず、状態監視システムでは、情報処理装置２００は、振動センサ９０Ａ〜９０Ｆの検出出力を取得する。より具体的には、情報処理装置２００は、支柱４０の中に配置されている。そして、振動センサ９０Ａ〜９０Ｆのそれぞれは、定常的に、定期的（一定時間ごと）に、または、予め設定された条件が成立したときに、情報処理装置２００へ、各センサの検出出力を送信する。送信の態様は、たとえば、ＷｉＦｉ（Wireless  Fidelity）などの近距離無線通信方式に従っても良いし、有線であってもよい。本明細書では、当該送信の一例として、近距離無線通信方式に従った送信を採用して、説明を行なう。
【００２６】
そして、情報処理装置２００は、ネットワーク９００を介して、上記検出出力を管理サーバ３００へと送信する。ネットワーク９００は、たとえばインターネット等の公衆回線である。情報処理装置２００は、たとえばＬＡＮ（Local  Area  Network）を経由してネットワーク９００へ接続する。
【００２７】
管理サーバ３００は、上記検出出力を監視する。具体的には、たとえば、管理サーバ３００内の制御装置（後述するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）３１）は、当該検出出力を、表示し、および／または、所定の端末等に送信する。また、上記制御装置は、当該検出出力を、予め設定されたしきい値と比較し、当該比較の結果を、表示し、および／または、所定の端末等に送信する。
【００２８】
［ハードウェア構成］
次に、状態監視システムのそれぞれの構成要素のハードウェア構成を説明する。
【００２９】
（振動センサ９０）
図２は、振動センサ９０のハードウェア構成の一例を示す図である。図２に示されるように、振動センサ９０は、主に、各種処理を実行するためのＣＰＵ（Central  Processing  Unit）９１と、ＣＰＵ９１によって実行されるプログラム、データなどを格納するためのメモリ９２と、情報処理装置２００等の外部の機器と通信するための無線通信部９３と、当該振動センサ９０が取り付けられた機器の振動に関するデータを取得するための部材によって構成されるデータ取得部９５とを含む。無線通信部９３は、たとえばＷｉＦｉ方式で通信が可能なＷｉＦｉモジュールによって構成される。
【００３０】
（情報処理装置２００）
図３は、情報処理装置２００のハードウェア構成の一例を示す図である。
【００３１】
図３に示されるように、情報処理装置２００は、主たる構成要素として、ＣＰＵ２１と、メモリ２２と、入力装置２３と、ディスプレイ２４と、無線通信部２５と、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２６と、メディアＩ／Ｆ２７とを含む。
【００３２】
ＣＰＵ２１は、メモリ２２に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、情報処理装置２００の各部の動作を制御する。メモリ２２は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read-Only  Memory）、フラッシュメモリなどによって実現される。
【００３３】
入力装置２３は、たとえば、汎用のコンピュータにおいて使用される、マウスやキーボードなどによって構成される。ユーザは、入力装置２３を介して、情報処理装置２００に対して、情報を入力できる。ディスプレイ２４は、たとえば液晶表示装置やプラズマディスプレイなどの、情報を表示できる装置によって構成される。ディスプレイ２４は、たとえば、ＣＰＵ２１による演算結果および情報処理装置２００に入力されたデータを含む、各種の情報を表示できる。
【００３４】
無線通信部２５は、ＷｉＦｉ等の近距離無線通信方式に従った無線通信のための信号を送受信する。これにより、情報処理装置２００は、振動センサ９０から送信された、当該振動センサ９０の検出出力を受信する。
【００３５】
通信Ｉ／Ｆ２６は、ネットワークを介した通信のための通信方式で、管理サーバ３００を含む他の通信機器との間で各種データをやり取りするための通信インターフェイスである。通信Ｉ／Ｆ２６は、たとえば、アダプタやコネクタなどによって実現される。
【００３６】
メディアＩ／Ｆ２７は、情報処理装置２００に対して着脱可能な記録媒体２００Ｘに記録された情報を読み込む。また、メディアＩ／Ｆ２７は、当該記録媒体２００Ｘに情報を書き込む場合もあり得る。記録媒体２００Ｘとしては、たとえば、ＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、および、フラッシュメモリ等の種々の記録媒体が採用され得る。ＣＰＵ２１は、記録媒体２００Ｘ内に格納されたプログラムを実行し得る。
【００３７】
（管理サーバ３００）
図４は、管理サーバ３００のハードウェア構成の一例を示す図である。
【００３８】
図４に示されるように、管理サーバ３００は、主たる構成要素として、ＣＰＵ３１と、メモリ３２と、入力装置３３と、ディスプレイ３４と、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）３６と、メディアＩ／Ｆ３７とを含む。
【００３９】
ＣＰＵ３１は、メモリ３２に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、管理サーバ３００の各部の動作を制御する。メモリ３２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどによって実現される。
【００４０】
入力装置３３は、たとえば、汎用のコンピュータにおいて使用される、マウスやキーボードなどによって構成される。ユーザは、入力装置３３を介して、管理サーバ３００に対して、情報を入力できる。ディスプレイ３４は、たとえば液晶表示装置やプラズマディスプレイなどの、情報を表示できる装置によって構成される。ディスプレイ３４は、たとえば、ＣＰＵ３１による演算結果および管理サーバ３００に入力されたデータを含む、各種の情報を表示できる。
【００４１】
無線通信部２５は、ＷｉＦｉ等の近距離無線通信方式に従った無線通信のための信号を送受信する。これにより、管理サーバ３００は、振動センサ９０から送信された、当該振動センサ９０の検出出力を受信する。
【００４２】
通信Ｉ／Ｆ３６は、ネットワークを介した通信のための通信方式で、情報処理装置２００を含む他の通信機器との間で各種データをやり取りするための通信インターフェイスである。通信Ｉ／Ｆ３６は、たとえば、アダプタやコネクタなどによって実現される。
【００４３】
メディアＩ／Ｆ３７は、管理サーバ３００に対して着脱可能な記録媒体３００Ｘに記録された情報を読み込む。また、メディアＩ／Ｆ３７は、当該記録媒体３００Ｘに情報を書き込む場合もあり得る。記録媒体３００Ｘとしては、たとえば、ＵＳＢメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、および、フラッシュメモリ等の種々の記録媒体が採用され得る。ＣＰＵ３１は、記録媒体３００Ｘ内に格納されたプログラムを実行し得る。
【００４４】
［実施の形態のまとめ］
以上説明した本開示における実施の形態では、状態監視システムは、機器に関する情報を管理するための管理装置（管理サーバ３００）と、風力発電装置に設けられた情報処理装置（情報処理装置２００）と、機器に設けられるセンサ（振動センサ９０Ａ〜９０Ｆの無線通信部９３以外の部分）とを備える。振動センサ９０は、センサの検出出力を、情報処理装置に送信するための第１の通信回路（無線通信部９３）を備える。
【００４５】
本開示では、振動センサ９０Ａ〜９０Ｆのそれぞれは、無線通信部９３を含むように説明されている。なお、無線通信部９３は、振動センサ９０Ａ〜９０Ｆのそれぞれとは別体に設けられていても良い。これにより、通信機能を持たない振動センサ９０Ａ〜９０Ｆに、無線通信部９３を接続させることにより、既存の風力発電装置１００を本開示の状態監視システムに適用することができる。
【００４６】
そして、本開示における実施の形態では、情報処理装置（情報処理装置２００）は、第１の通信回路から送信された検出出力を、ネットワークを介して、管理装置（管理サーバ３００）へ送信するための第２の通信回路（通信Ｉ／Ｆ２６）を含む。
【００４７】
振動センサ９０Ａ〜９０Ｆから情報処理装置２００への、各振動センサ９０Ａ〜９０Ｆの検出出力の送信は、ＷｉＦｉ方式等の近距離無線通信方式によって実現されることが好ましい。これにより、比較的高所に位置するナセル３０内の振動センサ９０Ａ〜９０Ｆのそれぞれを情報処理装置２００と有線で接続するための作業、および、当該接続を調整するための作業が省略され得る。ただし、本開示は、振動センサ９０と情報処理装置２００との間の有線での通信を排除するものではない。
【００４８】
また、本開示における実施の形態では、情報処理装置２００は、支柱４０内に配置されていることが好ましい。これにより、比較的高所に設けられるナセル３０内に設けられる場合よりも、情報処理装置２００を安定した場所に設置できる。ただし、情報処理装置２００の設置場所は、振動センサ９０と近距離無線通信方式での通信が可能な位置であれば、支柱４０内に限定されない。
【００４９】
本開示における実施の形態では、風力発電装置１００毎に、情報処理装置２００が設けられた。なお、状態監視システムにおいて複数の風力発電装置１００が隣接して設けられる場合であって、或る風力発電装置１００内の振動センサ９０が、隣接する他の風力発電装置１００の支柱４０内に設けられた情報処理装置２００と、近距離無線通信方式での通信が可能な場合もあり得る。このような場合には、たとえば図５に示されるように、情報処理装置２００は、複数の風力発電装置１００の振動センサ９０から検出出力を受信し、管理サーバ３００へ送信し得る。
【００５０】
情報処理装置２００から管理サーバ３００への上記検出出力の送信のタイミングの例が、以下に列挙される。ただし、これらは例示であって、送信のタイミングはこれらに限定されない。
【００５１】
１）情報処理装置２００において予め設定された時刻
２）管理サーバ３００から送信を要求されたとき
図５に示された状態監視システムは、風力発電装置１００Ａと、風力発電装置１００Ａに隣接する風力発電装置１００Ｂとを含む。図５に示された状態監視システムでは、風力発電装置１００Ａの支柱４０内に設けられた情報処理装置２００は、風力発電装置１００Ａのナセル３０内の振動センサ９０から送信される検出出力と、風力発電装置１００Ｂのナセル３０内の振動センサ９０から送信される検出出力とを受信する。なお、風力発電装置１００Ａの支柱４０内に設けられた情報処理装置２０は、風力発電装置１００Ｂのナセル３０内の振動センサ９０から送信される信号を受信可能な位置に配置されている。つまり、図５に示された例では、風力発電装置１００Ａと風力発電装置１００Ｂとの間隔は、上記情報処理装置２０が、風力発電装置１００Ｂのナセル３０内の振動センサ９０から送信される信号を受信可能なものとされている。
【００５２】
以上説明した本開示では、風力発電装置１００に設けられた機器の状態を検出するためのセンサの例示として、振動センサが採用された。なお、上記センサの種類は、振動センサに限定されない。本開示の状態監視システムには、あらゆる種類のセンサが適用され得る。
【００５３】
今回開示された実施の形態およびその変形例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５４】
２０  ブレード、２５，９３  無線通信部、２６，３６  通信Ｉ／Ｆ、３０  ナセル、４０  支柱、５０  主軸、６０  増速機、６１  出力軸、７０  発電機、８０  主軸受、９０，９０Ａ〜９０Ｆ  振動センサ、９５  データ取得部、１００  風力発電装置、２００  情報処理装置、２００Ｘ，３００Ｘ  記録媒体、３００  管理サーバ、９００  ネットワーク。
【図１】
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【図２】
2015172342.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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