本发明属于风力发电机基础病害监测，具体涉及一种风力发电机基础病害监测装置与方法。
背景技术：
1、陆上风力发电机组的基础形式一般主要有扩展基础、桩基础和岩石锚杆基础，其中较常见的为插环式基础。其中，插环式基础为钢筋混凝土结构，靠重力来平衡风力发电机上的水平荷载和弯矩。这种结构简单，造价低，但尺寸和重量较大，多在陆上风电场使用，有方形、圆形、圆环形和八边形设计上。插环式基础需进行地基反力计算、地基承载力复核、软弱下卧层验算、沉降和倾斜变形验算、抗倾覆验算、抗滑验算以及基础板结构的内力计算。除此之外，还需要考虑瞬间荷载作用下的倾覆力矩和基础的刚度。插环式基础有造价低、施工简便、结构型式简单等诸多优点，因此，该基础型式得到大范围应用，但在实际应用中，插环式基础因受力特征的复杂性，也造成了基础若干病害的发生，如基础混凝土开裂、法兰周边混凝土压溃、内部空腔、塔筒倾斜的问题，给生产带来一定不利影响。因此有必要设计一种能够监测插环式基础病害的装置。
技术实现思路
1、本发明旨在提供一种风力发电机基础病害监测装置，以实现对风力发电机基础病害进行早发现、早治理，以及实现基础病害的智能化监测。
2、基础是风力发电机组的固定端，与塔筒一起将风力发电机竖立在60至100米的高空，是保证风力发电机正常发电的重要组成部分。在设计上，风力发电机应归属高耸结构，对于一般高耸结构设计而言，采用的是简洁的结构形式，以尽量减少风荷载，但是风力发电机的动力来源主要是风，要正常发电就要捕获足够的风力，这就使得基础不可避免要承受巨大的水平荷载，较之传统的高耸结构设计有很大的差别，设计时要考虑地质情况、风向影响。风力发电机组基础建在地面及地面以下，用于承载风力机施加的动、静载荷。
3、针对插环式风力发电机基础质量病害常见检测内容包括基础沉降观测、塔筒垂直度测量、混凝土无损检测、基础钻孔取芯及内窥镜观测等等。对于沉降观测及塔筒垂直度的检测检测，由于风电场建设地区涉及戈壁、平原、丘陵、山地、滩涂及海上，地质条件复杂，对同一个风电场而言，场区范围大，风力发电机机位分散，地质条件差异大，每一台风力发电机基础都需要进行沉降观测，给施工和运维观测带来很大工作难度；风力发电机基础沉降观测或塔筒垂直度仍然是采用人工利用全站仪，多人配合，对风力发电机基础的观测点逐一进行观测的方法，效率低，误差大。很多风电场由于人员不足和费用问题，对风力发电机基础沉降观测或塔筒垂直度检测执行不到位，经常出现观测时间不足、次数不够、机位涵盖范围不足的情况。对于混凝土基础病害的检测、监测，往往是在基础出现病害或者怀疑可能会出现病害后进行的工作，一般不在事前开展，所以此类检测对风力发电机基础病害的预防价值有限，尤其是质量病害刚刚发生时，常规检测手法难以做到有效、及时的发现问题或预判质量劣化趋势。
4、另外，风力发电机基础的检监测设备或装置一般采用风场电源供电，且设备或装置往往布置在塔筒内，但风力发电机塔筒内部存在空间有限、电源断电风险、信号屏蔽、塔筒内高频振动以及高温等不利影响，会造成检监测设备较难安装、断电、断网及易故障等问题，而实际生产中，此类问题也是会经常发生，给风力发电机基础的检检测带来不利影响。
5、为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
6、提供一种风力发电机基础病害监测装置，包括通讯盒和监测传感器，所述通讯盒中设有通讯电路板，所述监测传感器包括基础水准观测探头组，所述基础水准观测探头组包括第一基础水准观测探头、第二基础水准观测探头和基准点探头，所述第一基础水准观测探头、第二基础水准观测探头设置在风力发电机的基础中，且所述第一基础水准观测探头、第二基础水准观测探头在风力发电机的塔筒周边垂直布置；所述基准点探头设置在风力发电机的基础发生沉降或变形的影响范围之外的位置；所述第一基础水准观测探头、第二基础水准观测探头和基准点探头信号连接到所述通讯电路板。
7、优选的，还包括设置在风力发电机的基础中的塔筒振动检测探头，所述塔筒振动检测探头信号连接到所述通讯电路板。
8、优选的，所述通讯电路板上设有信号接收及处理模块、无线通讯模块，所述无线通讯模块信号连接到所述信号接收及处理模块，以用于通过所述无线通讯模块向监测信号接收终端发送信号；所述第一基础水准观测探头、第二基础水准观测探头和基准点探头具有信号发射功能，能够通过无线方式与所述无线通讯模块信号连接。
9、优选的，还包括人工数据采集盒，所述人工数据采集盒上设有显示屏、信号输出接口，所述显示屏、信号输出接口电连接到所述信号接收及处理模块，所述信号输出接口作为备用数据采集端口。
10、优选的，所述通讯盒包括高强塑料材质的防水外壳，为地埋使用环境下使用。
11、优选的，还包括供电电源组件，所述供电电源组件用于为所述通讯电路板和监测传感器供电；所述供电电源组件包括太阳能电池板、充电模块、电池，所述太阳能电池板通过所述充电模块电连接到所述电池；所述通讯电路板上设有电连接到所述电池的电源转换模块。
12、本发明还提供一种的风力发电机基础病害监测方法，采用前面所述的风力发电机基础病害监测装置，该方法包括：
13、（1）风力发电机基础病害监测装置布置到位：
14、（1.1）在风力发电机的基础新建时预埋所述通讯盒和监测传感器，或者在风力发电机的基础服役时凿开预埋所述通讯盒和监测传感器；其中，所述第一基础水准观测探头、第二基础水准观测探头在风力发电机的塔筒周边垂直布置，所述基准点探头设置在风力发电机的基础发生沉降或变形的影响范围之外的位置；
15、（1.2）布置供电电源组件，设置支撑柱将所述太阳能电池板安装在高位，所述人工数据采集盒设置在太阳能电池板下方，并布设所述充电模块、电池；
16、（1.3）对预埋好的通讯盒和监测传感器，以及布置好的供电电源组件进行布线；
17、（2）风力发电机基础病害监测：
18、（2.1）所述充电模块通过所述太阳能电池板为所述电池充电；
19、（2.2）所述通讯电路板上的电源转换模块从所述电池取电，电压转换后为所述通讯电路板上的信号接收及处理模块、无线通讯模块，以及所述人工数据采集盒和监测传感器供电；
20、（2.3）所述信号接收及处理模块采集所述基础水准观测探头组和塔筒振动检测探头监测的信号；
21、（2.4）所述信号接收及处理模块通过所述无线通讯模块定时将监测的数据发送到监测信号接收终端。
22、优选的，所述信号接收及处理模块通过对所述第一基础水准观测探头、第二基础水准观测探头监测的数据与所述基准点探头监测的数据进行比对，来判断所述风力发电机的沉降情况；通过对所述塔筒振动检测探头监测的数据进行分析，来判断所述风力发电机的塔筒的振动情况。
23、优选的，当所述信号接收及处理模块判断所述风力发电机的沉降情况出现异常，或者判断所述风力发电机的塔筒的振动情况出现异常，通过所述无线通讯模块向所述监测信号接收终端发射告警信号和定位信号。
24、优选的，所述太阳能电池板和所述电池的设计规格，使得在连续阴雨天气下，可在10-20天内稳定、持续为所述风力发电机基础病害监测供电。
25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、该风力发电机基础病害监测装置包括通讯盒和监测传感器，监测传感器采用塔筒振动监测与基础沉降观测同步的集成化、智能化设计，实现了塔筒与基础检监测的联动开展，可及时、准确预测或发现风力发电机基础病害，实现风力发电机基础病害的早发现、早治理。2、采用太阳能能源加储能电池系统，良好的回避了风力发电机内部用电的不确定性，实现整个检监测系统长期、稳定供电。3、采用塔筒外部安装、布置检监测装置，消除了常见检测设备布置在风力发电机塔筒内的信号屏蔽问题，实现了数据高效稳定传输。4、采用自动化的沉降观测系统，消除了场地、环境及人为误差对测量的影响，极大节约人力资源，提高风场管理水平。5、采用自动化、智能化检监测系统，打通了风力发电机基础运维线上管理路径，可实现风力发电机基础集约化、可视化、规模化管理，极大提高运维管理效率、节约运维管理成本。