齊岳山山巔，隨風而轉的白色風機，在藍天白云映襯下，定格出一幅幅美麗的畫面。

齊岳山風力變電站坐落于利川市齊岳山之巔，是中國南方最大風力發電場，也是全國十大風場之一。

今年6月，國內首個高校自主研發的基于光纖傳感的風機槳葉形變監控系統在這里成功試運行，標志著湖北民族大學工業互聯網及先進傳感技術研發團隊在此領域取得重大突破，將為我州建設“兩山”實踐創新示范區作出綠色貢獻。

運維技術，亟需“國產化”

齊岳山平均海拔1700米，即使夏天最熱的時候，氣溫也僅20℃左右。因其特殊的地形和氣流循環，形成了一個內陸地區較大的風帶，常年盛行東南風。經測試，一年中有3679到5957小時為風力發電的最佳風速，主要參數均達到風能豐富區的標準，非常適合建立風力發電場。

既要金山銀山，更要綠水青山。

于2010年陸續投產的齊岳山風電場，是我州第一批投產的風電場，源源不斷輸出的清潔能源，為我國實現“雙碳”目標作出了應有貢獻。

千百年來，任憑大風白白吹過的日子一去不復返。

然而，轉動的風機背后是一串不為人知的數字：幾百臺風電機組的維護，需要運維人員每年塔筒爬高4924米、巡檢線路1000多公里。

數字背后，辛苦和艱難自不必言說。每年冬天，積雪覆蓋，檢修車輛無法開到風機檢修平臺，風電人只能徒步上山，開車幾分鐘的路程常常要步行一兩個小時。夏天，風機葉片旋轉帶動機艙中的齒輪箱、發電機運行，設備溫度升高，致使密閉的機艙內溫度太高，運維人員在機艙內檢修作業，衣服常常是濕了干，干了又濕。

隨著時間推移，風電設備長期與高溫、高寒、風沙、潮濕、鹽霧等環境相伴，風電場的風機壽命過半、故障較多，而運維人員相對較少。如何實現風電機組的高效穩定運行，如何在日常維護方面降本增效，成為風電產業實現新一輪騰飛必須解決的問題。

“我國風電起步較晚，相較于風電技術發達、風電設備運維成熟的歐美國家，我國風電設備運維還存在一定差距，缺乏系統的、預見性的設備管理和運維體系。”齊岳山某風電場相關負責人介紹，目前國外已經有了比較成熟的監測系統，但購買成本太高，相關技術“國產化”已成當務之急。

自主研發，首次投用齊岳山風電場

2021年9月，齊岳山某風電場相關負責人輾轉得知湖北民族大學智能科學與工程學院所屬的工業互聯網及先進傳感技術研發團隊正在進行相關方面研究，隨即與該團隊接洽、磋商并達成合作協議，著手研發基于光纖傳感的風機槳葉形變監控系統。

該團隊負責人錢楷是安徽人，碩博分別就讀于安徽大學和上海交通大學光學專業，博士畢業后赴法國從事博士后研究工作。2014年，錢楷進入湖北民族大學任教，并擔任智能科學與工程學院副院長。

團隊前期承擔了國家自然科學基金項目基于雙洛倫茲型光纖光柵快慢光的超高靈敏度傳感器研究以及光纖光柵的架空線弧垂及舞動監控系統等相關課題，積累了豐富的光纖傳感研發經驗。

“作為州內高校，助力本地企業健康發展責無旁貸。”承接項目研究任務以來，錢楷帶領團隊另外3名教師和4名研究生，幾乎整天泡在實驗室，獨立完成了傳感器設計、光路搭建、解調電路設計制作及大數據平臺開發等工作。實驗中，每一步進展都需要大量的實驗數據做支撐，每一個細節都需要不斷地調試和完善。

今年3月，團隊自行設計、具有獨立知識產權的傳感系統完成實驗室樣機測試，并在齊岳山風電場102號風機安裝調試。

“我們共安裝調試了12次。安裝階段，在葉片里面一待就是一整天，有時候晚上才下來。”錢楷打趣道，每次進去調試就像是經歷了一次季節更替。

經過反復調試，今年6月，傳感系統克服嚴寒、高溫、強電磁干擾等惡劣工作環境，實現穩定工作。截至目前，系統已穩定運行近100天。

錢楷介紹，基于光纖傳感的風機槳葉形變監控系統主要由光纖傳感器、傳輸光纖、解調儀表、數據傳輸模塊和監測軟件組成，科研人員將光纖傳感器布置在葉片指定位置，傳感器將信號通過光纖傳輸至解調儀進行數據采集，再通過專業軟件進行分析判斷。

光纖傳感是利用光學方式對外界信號進行感知，具有高靈敏度、抗電磁干擾、質量輕等一系列優勢，是傳感領域最重要的發展方向。”錢楷介紹，團隊獨立自主研發的基于光纖傳感的風機槳葉形變監控系統，具有高穩定性、低成本等優勢。該系統運用于風機運維，不僅提升了風電機組運行監測水平，提高了風電葉片維修保障效率，降低了檢查維護成本，而且打破了國外技術限制，率先形成自主知識產權產品，提升了行業標準，為恩施州打造華中地區重要的潔凈能源基地提供了科技支撐。

足不出戶，實現預警干預

9月4日，102號風機葉片溫度42攝氏度，旋轉角速度1.5弧度每秒，1-1號光柵應變峰值在150微應變以內……系統工作正常。

湖北民族大學智能科學與工程學院實驗教學中心，基于光纖傳感的風機槳葉形變監控系統的電子顯示屏上，風機葉片的溫度、旋轉角度和旋轉速度等監測數據一目了然。

青年教師邱達是該團隊研發成員之一，他現場用手機展示了風機葉片的運轉情況。每個光纖傳感探頭相當于一個神經元，可以實現槳葉覆冰、應變、溫度的全時監控。風電設備的狀態分析是風險評估、可靠性分析、壽命管理、預知性維修等運維工作的前提。通過監測系統，不僅在實驗室的電子顯示屏上可以直觀觀測葉片的運轉情況，還可以通過手機端的風機葉片監測平臺，隨時隨地觀測葉片的運轉情況。

齊岳山巔，102號風機像一根“定海神針”，直插云霄，風機葉片則像一根根碩大無比的羽毛。每片風機葉片長約50米，重達7噸。

9月4日上午，錢楷身著工裝，頭戴安全帽，通過狹窄的鐵門進入塔筒，徒手登上2層平臺，到達風機塔筒內部的筆直爬梯前。

從下往上望去，黑乎乎的看不到頂。檢修風機要從這里爬上去，錢楷不記得自己已多少次從這里上上下下、進進出出了。

他熟練地綁定安全帶，然后乘坐免爬器，10分鐘左右上升80米，相當于近30層樓的高度，到達塔筒頂部對傳感器進行檢修。錢楷介紹，每片槳葉上安裝有8個傳感器，其中6個是應變傳感器，2個為溫度傳感器，每臺風機安裝有24個傳感器。

由于太陽暴曬，風機葉片里面的溫度近50攝氏度。進去沒多久，錢楷就已汗流浹背。

“基于光纖傳感的風機槳葉形變監控系統的應用，不僅解決了運維人員人手少的問題，而且收到了事半功倍的效果。”錢楷此次進入塔筒檢修，是因為電磁干擾，傳感數據出現異常。經過一個多小時的檢修，異常解除。

目前，錢楷正帶領團隊對系統進行進一步調試、完善，不斷拓展應用范圍。屆時，操作人員足不出戶便可及時、準確、實時掌握風機葉片運行狀態，提前發現問題并采取干預措施，為風電安全運行保駕護航。

編輯：黃飛