242024年2月Feb.2024信息化研究InformatizationResearchVol.50No.第50卷第1期基于弧形阵列对发射源定至位的风机叶片净空检测方法研究孙冬，朱启文（南京信息职业技术学院电子信息学院，南京，210023摘要：风机叶片在强风作用下往往会发生朝向塔筒的折弯，导致风力发电事故发生。对此，本文提出了基于弧形阵列对发射源定位的风机叶片净空检测方法。由于塔筒的阻挡，圆形阵列所有阵元中仅面向叶片部分可接收到位于叶片顶端的发射源的信号，因而推导了弧形阵列的阵列流形及方向图公式，在此基础上提出了基于弧形阵列对发射源定位的方法，进而推导出叶片净空与发射源仰角的函数关系公式。最后，基于计算机仿真验证了上述方法的可行性和有效性。关键词：风力发电；风机；叶片；净空监测；弧形阵列中图分类号：TN980引言随着全球对可再生能源需求的不断增加，风能作为一种关键的清洁能源，其有效利用越来越受到重视-2}。随着风力发电机组功率的不断提升，风机的尺寸也越来越大，塔筒和叶片的长度甚至达到了百米的量级。风机叶片作为风机系统能量产生的关键部件，在强风、雨雪、环境腐蚀和材料老化等诸多因素的影响下，往往会发生形变导致叶片扫塔，轻则造成停机事故，重则造成叶片崩裂甚至塔筒塌，从而引发非常严重的生产事故[3]。因此研究叶片尖部和塔筒之间的净空距离的测量[，对于预防风机扫塔事故发生有着重要意义。近年来，对于叶片净空距离实时检测方法的研究已有了阶段性的成果，例如，邓佳欣等人[5]采用地面线性调频连续波雷达通过仰角测量计算出叶片尖端到塔筒的净空距离，然而这种方法由于仰角过大，任意数据失误都可能造成测量数值的偏差。蒋丹丹等人[6]采用安装在发电机组的机舱罩内的激光雷达测量叶片尖端到塔筒的净空距离，但采用这种方法测量时存在倾角过大的问题，同样也会造成测量数值的偏差，并且雷达成本较高。杜杰等人[7采用了图像边缘检测方法并采用收稿日期：2023-12-17基金项目：栖霞区科技计划项目（No.GC201804）统计方法实现净空距离数据的提取，但这种方法受天气影响较大，雾天、雨天测量都不精确。鉴于上述不足，本文在充分借鉴上述文献研究成果的基础上，充分考虑设备成本、运算复杂度和适用环境等方面，提出一种基于弧形阵列对发射源定位的叶片净空检测方法，其核心思想是通过传感器阵列的空间谱估计得到信号的波达方向，从而推算出叶片净空距离。1检测模型1.1信源与传感器阵元的空间几何模型传感器阵列的设计和布局是系统...
