JP2010522848A - 風力タービンブレード位置測定システム - Google Patents

Abstract

本発明は、信号の無線送信によって風力タービンブレードの少なくとも一部の位置を測定するシステムであって、風力タービンブレードに取り付けられる送信装置と、受信装置と、少なくとも１つの位置計算コンピュータとを備え、上記信号は、上記少なくとも１つの送信装置から上記受信装置へ無線送信され、上記位置計算コンピュータは、上記受信装置によって受信される上記信号に基づいて位置データを計算し、該位置データは、上記風力タービンブレードの少なくとも一部の位置を示す、システムに関する。
【選択図】図３

Description

本発明は、風力タービンのブレード位置を測定するシステムに関する。

風力タービンの動作を最適化することに関して、多くの監視技術がエラーを予想するために、また風力タービン発電機のエネルギー生産を最適化することに関連して開示されている。

国際特許出願の特許文献１は、３つのＧＰＳ衛星からの信号を受信するＧＰＳ受信機であり得る位置表示器によって、風力タービンのブレード上に配置される位置表示器の位置を測定してその位置を確立することを可能にする方法に関する。位置は、風力タービン内及び／又はその周囲の固定位置に配置される送信機のようなローカル送信機からの信号に基づいて測定することができる。

従来技術に関する１つの問題は、ＧＰＳ受信機をブレード内に取り付けなければならず、その結果、取り付け及び保守が非常に複雑になり且つコストがかかる可能性をもたらすことである。上述の従来技術のさらなる問題は、ブレード又はブレードのブレード部分の相対位置又は絶対位置を測定するためには、データ及び／又は信号の処理をブレード内で実行する必要があるということである。ＧＰＳ受信機等の比較的精密な電子機器をブレード内に取り付けることに関するさらなる問題は、たとえば比較的大きな温度差並びにブレードの振動及び回転によって生じる機械的応力に耐えるために、機器は非常にロバストでなければならないということである。

国際公開第２００５／０６８８３４号パンフレット

本発明は、信号の無線送信によって風力タービンブレードの少なくとも一部の位置を測定するシステムであって、
風力タービンブレードに取り付けられる送信装置と、
受信装置と、
少なくとも１つの位置計算コンピュータとを備え、
上記信号は、上記少なくとも１つの送信装置から上記受信装置へ無線送信され、上記位置計算コンピュータは、上記受信装置によって受信される上記信号に基づいて位置データを計算し、該位置データは、上記風力タービンブレードの少なくとも一部の位置を示す、システムに関する。

本発明の一実施の形態では、上記パッシブ位置信号は位置データを伴わない。

本発明の一実施の形態では、上記送信装置は、風力タービンブレードの相互に異なる位置に好ましくは取り付けられる少なくとも２つの送信機を備える。

本発明の一実施の形態では、上記受信装置は少なくとも２つの受信機を備える。

本発明の一実施の形態では、上記信号は、位置が三角測量計算によって計算される信号である。

本発明の一実施の形態では、上記信号は、位置が三辺測量計算によって計算される信号である。

本発明の一実施の形態では、上記信号は、位置が多辺測量計算によって計算される信号である。

本発明の一実施の形態では、上記送信装置は、上記風力タービンブレード内に／上に取り付けられるＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification：無線認証）タグによって少なくとも部分的に実装される。

本発明の一実施の形態では、上記送信装置は、信号を上記受信装置へ送信する複数の送信機を備え、それによって上記風力タービンブレードの複数の点の位置を測定する。

１つの風力タービンブレードがいくつかの送信機を備えることができることは、本発明の一実施の形態による非常に有利な特徴である。風力タービンブレードの複数の点の位置を測定することによって、ブレードを完全に又は部分的にマッピングし、それによって、起こり得る風力タービンブレードの捩れ又は撓みを測定することが可能である。

さらに、本発明は、風力タービンブレードの少なくとも一部の位置を測定する方法であって、上記風力タービンブレードに関連して所定の位置に位置付けられる少なくとも１つの送信装置から所定の信号を送信するステップと、該信号を少なくとも３つの受信機において受信するステップと、位置計算コンピュータに関連して実行される計算に基づいて、位置データを確立するステップとを含む、方法に関する。

本発明の一実施の形態では、上記信号は位置データを伴わない。

本発明の一実施の形態では、上記計算は、上記受信信号に基づいて三角測量、三辺測量及び／又は多辺測量として実行される。

本発明の一実施の形態では、上記信号は、上記風力タービンブレード内に／上に取り付けられるＲＦＩＤタグによって少なくとも部分的に形成される送信装置によって確立される。

さらに、本発明は、少なくとも１つの信号を無線送信する少なくとも１つの送信装置を備える風力タービンブレードであって、上記送信装置は、ＲＦＩＤタグによって少なくとも部分的に形成される、風力タービンブレードに関する。

本発明の一実施の形態では、上記信号を利用して上記風力タービンブレード及び／又は該風力タービンブレードの一部の位置を、風力タービンブレードの外部で測定する。

本発明の一実施の形態では、上記信号は、送信装置、風力タービンブレード、又は該風力タービンブレードの部分の絶対位置又は相対位置を測定するのに確立される。

本発明の一実施の形態では、上記送信装置は、風力タービンブレードに組み込まれるか又は該風力タービンブレード上に取り付けられる。

本発明の一実施の形態では、上記少なくとも２つの送信機は電磁送信機である。

本発明の一実施の形態では、上記信号は位置データで符号化されていない。

本発明の一実施の形態では、上記風力タービンは、風力タービンブレードを備える。

さらに、本発明は、風力タービンブレードの少なくとも一部の位置を測定するための無線信号の使用であって、無線信号は風力タービンブレードから無線送信され、該信号は位置データで符号化されていない、無線信号の使用に関する。

本発明の一実施の形態では、風力タービンブレードが、請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の風力タービンブレードである、請求項１９に記載の無線信号の使用。

本発明の一実施の形態では、上記信号（複数可）を利用して上記風力タービンブレード及び／又は該風力タービンブレードの一部の位置を、風力タービンブレードの外部で測定する。

本発明の一実施の形態では、上記信号は、送信装置、風力タービンブレード、又は該風力タービンブレードの一部の外部絶対位置又は相対位置を測定するために確立される。

パッシブ位置データは、本発明によれば、それ自体は位置データを含まないが受信機において受信されると位置を示す信号として理解される。すなわち、位置は、送信機から送信される信号に基づいて受信機において測定される。この信号は、非常に単純且つ短いバースト、たとえば無線信号又は超音波信号であり得る。

本発明の一実施の形態によれば、風力タービンブレードが単純な送信機しか備えないことは非常に有利な特徴である。これは、従来技術のシステムの場合には必要であった複雑な回路、受信ユニット等を風力タービンブレード内へ実装する必要がないことを意味する。従来技術のシステムは、信号を受信する手段、及び位置データを処理して再送信する手段の両方を有していなければならない。これはさらに、送信機を既存の風力タービンブレードに簡単且つ低コストで組み込んで改装することを伴う。

本発明の位置測定を使用して、風力タービンの使用エネルギー生産を最適化することができる。さらに、本発明による位置測定は、通常のブレード位置データ、たとえばブレード角度をダブルチェックするために風力タービンブレードの位置測定を行うことの均等物として使用することができる。

本発明の一実施の形態では、上記送信装置は、風力タービンブレードに組み込まれる。

本発明の一実施の形態では、上記送信装置は、風力タービンブレード上に取り付けられる。

本発明の有利な一実施の形態によれば、送信装置を風力タービンブレードに組み込んで改装することができる。さらに、欠陥があるか又は古くなった送信機を容易に交換することが可能である。

本発明の一実施の形態では、位置計算コンピュータが実行する計算によって上記風力タービンブレードの位置を少なくとも部分的に測定する位置データを生成するために、上記信号を利用する。

本発明の一実施の形態では、上記少なくとも２つの送信機は電磁送信機である。

本発明の一実施の形態では、上記少なくとも２つの送信機は超音波送信機である。

本発明の一実施の形態では、上記風力タービンブレード及び／又は該風力タービンブレードの一部の位置を測定することは、風力タービンの方位角とは無関係に行われる。

さらに、本発明は、信号の無線送信システムであって、
風力タービンブレードに関連する少なくとも１つの送信装置と、
受信装置と、
少なくとも１つの位置計算コンピュータとを備え、
上記信号は、上記少なくとも１つの送信装置から上記少なくとも３つの受信機へ無線送信され、上記位置計算コンピュータは、上記信号に基づいて位置データを生成することができる、システムに関する。

位置データは、本発明によれば、風力タービンブレードの絶対位置又は相対位置を少なくとも部分的に示すデータとして理解される。

本発明の一実施の形態では、上記信号は位置データを伴わない。

本発明の一実施の形態では、上記送信装置は、風力タービンブレードの相互に異なる位置に好ましくは取り付けられる少なくとも２つの送信機を備える。

本発明の一実施の形態では、上記受信装置は少なくとも３つの受信機を備える。

本発明の一実施の形態では、上記無線送信は電磁送信であることが好ましい。

本発明の一実施の形態では、上記無線送信は超音波送信であることが好ましい。

本発明の一実施の形態では、上記信号は、風力タービンブレードの位置を部分的に表す。

本発明の代替的な一実施の形態によれば、たとえばデータが、送信機に関連して外部供給源から導出され得る位置データと組み合わされる場合、信号はブレードの位置を部分的に表わし得る。さらに、信号は、送信機又は風力タービンブレードの識別証明を備え得るか又は識別証明がその後続く場合がある。

本発明の一実施の形態では、上記受信装置及び／又は上記送信機は、ＲＦＩＤタグによって少なくとも部分的に実装される。

本発明の一実施の形態によれば、送信機Ｔ及び受信機Ｒは、ＲＦＩＤタグによって実装される。ＲＦＩＤ（無線認証）タグは、無線信号を介してデータを送信することができる識別ラベル又はタグとして理解される。ラベル上のバーコードがそのラベルが取り付けられる物品を識別するのに使用することができる情報を記憶するのと同様の方法で、たとえばタグが取り付けられる物品を識別するのに使用することができる情報を記憶する電気トランスポンダを使用するプロセス。ＲＦＩＤタグは、送信機（たとえばＲＦＩＤ送信機又は送受信機）からの無線クエリを受信し且つこれに応答させることができる複数のアンテナを含み得る。アクティブＲＦＩＤタグを利用することによって送信機及び／又は受信機を実装することができることは、これらのタグが非常に安価でほとんど全くエネルギーを消費しないということから非常に有利である。受信装置内の受信機Ｒは、いわゆる読取装置によって実装することができ、読取装置は、電波を放射すると共にＲＦＩＤタグから応答信号を受信する１つ又は複数のアンテナを使用するデバイスとして理解される。読み取り装置は、送信機からの信号を復号し、この情報をデジタル化して位置計算コンピュータへ通信することができる。さらに、これらは非常に小さくて平らであるため、風力タービンブレード上にブレードの面と同じ高さで取り付けるのに非常に適している。

本発明の一実施の形態では、上記送信装置は、少なくとも１つの指向性送信機を備える。

本発明の一実施の形態では、上記送信装置は、少なくとも１つの指向性受信機を備える。

本発明の一実施の形態では、上記送信装置は、少なくとも１つのトランスポンダを備える。

トランスポンダは、本発明の一実施の形態によれば、遠隔起動及び遠隔励起することができるデバイスとして理解される。

さらに、本発明は、風力タービンブレードの少なくとも一部の位置を測定するための無線信号の使用に関する。

本発明の一実施の形態では、上記計算は、上記信号の送信及び受信間の信号の時間遅延を表すデータを利用することによって実行される。

本発明の一実施の形態では、上記計算は、上記少なくとも３つの受信機における上記信号の受信間の信号の時間差を表すデータを利用することによって実行される。

さらに、本発明は、システムにおける少なくとも１つの風力タービンブレードの撓みを測定する方法であって、該システムは少なくとも１つの風力タービンブレードを備え、
少なくとも１つの送信機Ｔは、上記風力タービンブレード及び少なくとも１つの受信機に関連して所定の位置に位置付けられ、
上記送信機Ｔは信号を送信するようになっており、
上記受信機は上記信号を受信するようになっており、
送信機と受信機との間の距離（Ｄ１、Ｄ２）は、受信機における信号の到来時間を測定することによって計算され、それによって上記風力タービンブレードの撓みを測定する、方法に関する。

測定距離を所定の基準パラメータと比較することによって、風力タービンブレードが曲がりすぎていないか又は撓みすぎていないか（これは、たとえばタワーとの衝突を引き起こす場合がある）を判定することができる。このように、非常に有利な特徴が得られる。

さらに、本発明は、請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の風力タービンブレードを備える風力タービンに関する。

図面を参照して本発明を以下で説明する。

現代的な風力タービン１を示す。 本発明の一実施形態による、パッシブ位置信号ＰＰＳの無線送信システムを示す。 本発明の一実施形態による、パッシブ位置信号ＰＰＳの無線送信システムを示す。 本発明の１つの代替的な実施形態による、風力タービンブレードの位置を測定するシステムを示す。 本発明の１つの代替的な実施形態による、風力タービンブレードの位置を測定するシステムを示す。

図１は、現代的な風力タービン１を示す。風力タービン１は、基礎上に位置付けられるタワー２を備える。ヨー機構を有する風力タービンナセル３が、タワー２の頂部に配置される。

低速シャフトが、ナセル前部から延出し、風力タービンハブ４を介して風力タービンロータと接続する。風力タービンロータは、少なくとも１つのロータブレード、たとえば図示のように３つのロータブレード５を備える。

図２は、本発明の一実施形態による、いわゆるパッシブ位置信号ＰＰＳの無線送信システムを示す。

パッシブ位置信号ＰＰＳという用語は、幾何学的空間における風力タービンブレードの位置を反映する信号と、本願を通して述べられる他の信号との間で混乱するのを防ぐために導入される。したがって、パッシブ位置信号ＰＰＳは、詳細な説明の残りの箇所を通して、風力タービンブレードに取り付けられる送信装置ＴＡから送信される信号を定義する。

図は、位置計算コンピュータＰＣＣに関連する風力タービンブレードＷＴＢ及び受信装置ＲＡを示す。１つ又は複数の送信機Ｔは、風力タービンブレードＷＴＢに関連して所定の位置に位置付けられる送信装置ＴＡ内に配置される。送信機Ｔは、無線信号を送信する手段を備える。無線送信される信号は、異なる種類の信号、たとえば無線通信信号、超音波信号、光信号等であり得る。いわゆるパッシブ位置信号ＰＰＳの意味は、この信号が、位置計算の基礎としての役割を果たし得るデータ（このようなデータはたとえば、タイムスタンプ、衛星情報等であり得る）を含んでいないことである。

一実施形態では、パッシブ位置信号ＰＰＳに含まれる情報は、パッシブ位置信号ＰＰＳの送信元である送信機の識別証明である。

パッシブ位置信号ＰＰＳは、受信装置によって受信され、位置計算コンピュータＰＣＣが通常実行する計算によって位置表示するデータとなる。すなわち、位置は、送信装置ＴＡから送信される１つ又は通常複数の信号に基づいて測定される。換言すれば、パッシブ位置信号ＰＰＳは、比較的ロバストで単純な方法で本発明の一実施形態に従って確立することができるが、一方、主信号処理は外部で実行され得る。

受信装置ＲＡは、通常、送信装置ＴＡによって送信される信号を受信する１つ又は複数の受信機Ｒを備え得る。受信機Ｒは、本発明の実施形態に従って、本発明の範囲内の多数の場所（たとえば、地面に、タワーＴに関連して、風力発電地帯内の他の風力タービンにおいて等）に位置付けられ得る。

送信装置ＴＡに関連する送信機（複数可）は、上述した例による信号を送信する手段を備える任意のデバイス又は単純な回路とすることができる。

送信機の単純さに起因して、これらの送信機の電力消費を非常に低くすることができ、これは、風力タービンブレードＷＴＢに関連する分散型送信機が、太陽エネルギー等のような局所的に生成されたエネルギーを供給され得ることを意味する。代替的に、エネルギーは、電池（たとえば、長寿命電池セル又はエネルギー蓄積装置）から供給され得る。

上述のアクティブ送信機へのさらなる代替は、外部からエネルギー供給されるパッシブ送信機である。本発明の一実施形態によって適用することができるパッシブ送信機の１つのタイプは、外部からエネルギー供給することができるトランスポンダ又は任意の種類の送信機である。

送信機Ｔから送信されるこの信号は、非常に単純且つ短いバースト、たとえば高周波であり得る。

位置計算コンピュータＰＣＣは、送信機Ｔと３つ以上の受信機Ｒとの間の距離を測定することによって、風力タービンブレードＷＴＢに関連して配置される送信機Ｔの位置を計算することができる。信号は既知の速度で進行するため、信号の送信及び受信間の時間遅延の測定から、本発明の一実施形態に従って送信機Ｔと受信機Ｒそれぞれとの間の距離を計算することが可能である。

本発明の大きな利点は、位置計算コンピュータＰＣＣを風力タービンブレードＷＴＢに対して外部に位置付けることができることである。これは、位置計算コンピュータＰＣＣを容易に保守及びたとえばソフトウェア更新することができることを意味する。

位置計算コンピュータＰＣＣは、通常、風力タービンＷＴに関連して配置される、風力タービン制御部ＷＴＣのソフトウェア又はハードウェア実装された集積部分であり得る。これは、データが、深刻な遅延を引き起こし得る再指向性を有しないもの（no re-directed）でなくてもよいという点で有利であり得る。代替的に、位置計算コンピュータＰＣＣは、継続的に、要求に応じて、又は特定の事象が起きた場合のいずれにおいても正確で適切な受信先にメッセージを送信することができる、独立したスタンドアロンデバイスであってもよい。

風力タービンブレードＷＴＢ又はブレード部分の絶対位置又は相対位置は、多くの異なる方法で確立することができる。本発明の範囲内にある多くの適用可能な実施形態のうちのいくつかが、以下で述べられる。

少なくとも３つの受信機の位置及びこれら受信機までの距離を測定することによって、位置計算コンピュータＰＣＣは、たとえば多辺測量プロセス、三辺測量プロセス、又は三角測量プロセスを使用して、送信機の位置、したがって風力タービンブレードＷＴＢの位置を計算することができる。これに基づいて、風力タービンは、風力タービンブレードＷＴＢの位置が危険である場合、たとえば風力タービンを停止することによって対処することができる。

三辺測量は、三角測量と同様に三角形の配置を使用して物体の相対位置を測定する方法として理解される。角度測定を（少なくとも１つの既知の距離と共に）使用して対象物の地点を計算する三角測量とは異なり、三辺測量は、２つ以上の基準点の既知の地点、及び対象物と各基準点との間の測定距離を使用する。距離は、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator：受信信号強度インジケータ）及びＴｏＡ（Time-of-Arrival：到来時間）を含む異なる技法を利用することによって異なる方法で測定することができる。ＲＳＳＩは、受信機における信号電力を測定する技法として理解される。これによって、送信電力損失を距離に変換することができる。ＴｏＡは伝搬時間を記録する技法として理解され、信号速度を知ることによって伝搬時間を距離に変換することができる。三辺測量のみを使用して二次元平面上の一点の相対的な地点を正確に且つ一意的に測定するために、一般に、少なくとも３つの基準点が必要とされる。これらの基準点は、本発明の一実施形態によれば受信機Ｒ又は代替的に送信機Ｔとして理解される。三辺測量プロセスには、三次元位置を計算するのに同一平面上の４つの基準（受信機Ｒ）が必要である。

本発明の別の実施形態によれば、風力タービンブレードの位置は多辺測量プロセスに基づいて計算される。

双曲線位置測定としても知られている多辺測量は、本発明の一実施形態によれば、送信機Ｔから３つ以上の受信機Ｒへ放射される信号のＴＤｏＡ（Time Difference of Arrival：到来時間差）を正確に計算することによって、送信機Ｔの位置を測定するプロセスとして理解される。多辺測量は、３つ以上の同期された送信機Ｔから送信される信号の到来時間差を測定することによって１つの受信機Ｒを位置特定するケースにも言及する。パルスは、一つのプラットフォームから放射される場合、２つの、空間的に分離した受信機Ｒが位置する場所へわずかに異なる時間で到来するが、この到来時間差は、プラットフォームからの各受信機Ｒの距離が異なるためである。実際に、２つの受信機Ｒの地点が所与であれば、全ての連続した（a whole series of ）エミッタ位置も同じ到来時間差測定値を与えることになる。２つの受信機地点及び既知の到来時間差が所与であれば、考えられる送信機Ｔの地点の軌跡は双曲面である。換言すれば、２つの受信機Ｒが既知の地点に存在する場合、エミッタは双曲面上へ位置特定することができる。受信機Ｒはパルスが送信された絶対時刻を知る必要はなく、すなわち時間差のみが必要であることに留意されたい。次に、第３の地点にある第３の受信機Ｒを考える。これは、第２の到来時間差測定を行い、したがってこの送信機Ｔの位置を第２の双曲面上に特定する。これら２つの双曲面の交点は、エミッタが位置する曲線を描写する。次に、第４の受信機Ｒが導入されると第３の到来時間差測定が利用可能であり、結果として生じる第３の双曲面と他の３つの受信機Ｒによって既に見出されている曲線との交点は、空間において固有の一点を画定する。したがって、送信機Ｔの地点は三次元で完全に測定される。

本発明の別の実施形態によれば、風力タービンブレードの位置は三角測量プロセスに基づいて計算される。三角測量は、１つの点と２つの他の既知の基準点とによって形成される三角形の２つの角度及び二辺の測定値が所与であれば、正弦定理を使用して三角形の一辺の長さを計算することによって、その一点の座標及びそこまでの距離を得るプロセスとして理解される。２つの角度は、アンテナアレイへ入射する高周波の伝搬方向を求める技法であるＡｏＡ技法（Angle of Arrival：到来角）を使用して求めることができる。この技法は、アンテナアレイの個々の要素におけるＴＤｏＡ（Time Difference of Arrival：到来時間差）を測定することによって方向を計算し、これらの遅延から、ＡｏＡを計算することができる。一般に、このＴＤｏＡ測定は、アンテナアレイの各要素における受信位相での差を測定することによって行われる。

本発明の一実施形態によれば、風力タービンブレードの位置は、多辺測量プロセス、三辺測量プロセス、又は三角測量プロセスの任意の組合せに基づいて計算される。ブレードの相対位置を計算するために、他のより原始的な計算方法又は見積り方法（たとえば、ブレードの位置を空間内の或る平面、たとえば水平のＸ−Ｙ平面上に幾何学的に投影すること）を使用することも可能である。

本発明による複数の送信機Ｔ及び受信機Ｒの設置中に、機器の較正プロセスを実行することが好ましい。これは、位置計算コンピュータＰＣＣに関連して測定データと比較するためのいくつかの基準信号を設定することによって行うことができる。このようにして、いくつかの場合では、風力タービンブレードＷＴＢが危険な状況にあるかどうかの計算を最適化して、ブレードとタワーとの衝突のような深刻なエラーを回避することができる。

本発明の一実施形態によれば、送信機Ｔ及び受信機Ｒは、パッシブＲＦＩＤタグ又はアクティブＲＦＩＤタグによって実装される。ＲＦＩＤ（無線認証）タグは、無線信号を介してデータを送信することができる識別ラベル又はタグとして理解される。ＲＦＩＤタグは、電気トランスポンダとして理解され、ラベル上のバーコードが、そのラベルが取り付けられる物品を識別するのに使用することができる情報を記憶するのと同様の方法で、たとえばこのトランスポンダが取り付けられる物品を識別するのに使用することができる情報を記憶する。ＲＦＩＤタグは、送信機（たとえばＲＦＩＤ送信機又は送受信機）からの無線クエリを受信し且つこれに応答させることができる複数のアンテナを含み得る。パッシブＲＦＩＤタグは、恒久的なエネルギー供給源を有しないタグとして理解され、これらのタグは、外部供給源からたとえば電磁波の形態のエネルギーを受け取る。したがって、パッシブＲＦＩＤタグは、アンテナが生成する磁界の内側に配置されると起動されるトランスポンダとして理解される。コイルの誘導電流は、タグ内部に配置されるコンデンサを次々に充電する。パッシブＲＦＩＤタグと異なり、アクティブＲＦＩＤタグは独自の内部電源を有し、これは、出力信号を生成する任意の集積回路に給電するのに使用される。

さらに、ＲＦＩＤは、自動識別方法として理解されており、ＲＦＩＤタグ又はトランスポンダと呼ばれるデバイスを使用してデータの記憶及び遠隔検索に依存している。

ＲＦＩＤタグは、たとえば電磁波を使用する識別証明の目的でたとえば或る製品に取り付けることができる物体である。

ＲＦＩＤタグは少なくとも２つの部分を含む。１つ目は、たとえば、情報の記憶及び処理、（無線）信号の変調及び復調、又は他の特殊な機能のための集積回路である。２つ目は、信号を送受信するアンテナ構造である。

チップレスＲＦＩＤによって、集積回路を伴わずともタグの個別の識別証明が可能になり、それによって、従来のタグよりも低コストでタグを物品（assets）上に直接印刷することができるようになる。

トランスポンダは、本願において、入力信号のピックアップ及びその信号への自動応答を行う、無線通信による監視又は制御デバイスとして理解される。トランスポンダという用語は、送信機及び応答機という語の縮約形であり、パッシブ又はアクティブのいずれかである。

パッシブトランスポンダは、たとえば、コンピュータが或る物体を識別するのを可能にする。パッシブトランスポンダは、トランスポンダが含むデータを復号及び転写するアクティブセンサと共に使用することができる。

単純なアクティブトランスポンダは、識別システムにおいて使用され得る。一例は、監視又は制御点から要求を受信すると、符号化された信号を送信するＲＦＩＤデバイスである。トランスポンダ出力信号は追跡されるため、トランスポンダの位置は継続的に監視される。入力（受信機）周波数及び出力（送信機）周波数は、予め割り当てられる。

ＲＦＩＤタグが本発明に従って送信機として適用される場合、これらのタグは、タグのアイデンティティを有するＲＦ（Radio Frequency：無線周波数）メッセージを、位置計算コンピュータによって位置をより良く計算するのに利用することができるＵＷＢ（Ultra Wide Band：超広帯域）パルス系列と共に使用することができる。

パッシブ位置信号は、それ自体は位置データを含まないが、通常位置計算コンピュータＰＣＣによって受信信号が処理されると位置を表示するデータ信号として理解され、この場合、送信装置ＴＡの位置は、送信装置ＴＡから送信される信号に基づいて受信機において測定される。

位置データは、相対位置又は絶対位置、たとえば空間における固有の一点であり得る。

本発明の一実施形態によれば、風力タービンブレードが単純な送信機しか備えないことは非常に有利な特徴である。これは、複雑な回路、アンテナ等を風力タービンブレード内へ実装する必要がないことを意味する（従来技術のシステムの場合、信号を受信する手段及び位置データを送信／再送信する手段の両方を有していなければならない）。

図３は、本発明の一実施形態による、パッシブ位置信号ＰＰＳの無線送信システムを示す。この図は、パッシブ位置信号ＰＰＳを受信装置ＲＡへ送信する送信装置ＴＡを備える風力タービンブレードＷＴＢを示しており、受信装置ＲＡはこの例によれば、３つの異なる受信機Ｒ１、Ｒ２、．．．Ｒｎを備える。受信機Ｒは、いずれの場所に配置してもよいが３つの異なる位置に配置しなければならない。受信機は、送信機Ｔの位置、したがって風力タービンブレードＷＴＢの位置を計算することができる位置計算コンピュータＰＣＣに関連し得る。４つの受信機を、本発明の一実施形態で利用してもよく、この場合、上記で説明したように風力タービンブレードのＷＴＢの位置を計算するのに三辺測量プロセスが使用される。本発明の他の実施形態によれば、任意の数の受信機Ｒを利用することができる。同様に上記で説明したように、受信機Ｒ間の距離Ｄ、．．．、Ｄｍを使用して風力タービンブレードに対して所定の関係で位置付けられる送信機の位置を計算して、風力タービンブレードの絶対位置又は相対位置を測定することができる。

図４ａ及び図４ｂは、本発明の１つの代替的な実施形態による、風力タービンブレードの位置を測定するシステムを示す。この実施形態では、受信機Ｒは、風力タービンＷＴの、ロータの円形回転エリアの基点でナセル上に位置付けられる。１つ又は複数の信号送信機Ｔは、風力タービンブレードＷＴＢに関連して、好ましくはロータの中心から離れて風力タービンブレードＷＴＢの端部に位置付けられる。このように、パッシブ位置信号ＰＰＳを送信機から受信機へ送信することによって、送信機Ｔと受信機Ｒとの間の正確な距離を測定することが可能であり、信号の進行速度が既知であれば、パッシブ位置信号は受信機によって受信されると距離Ｄ１、Ｄ２として解釈することができる。測定距離を所定の基準パラメータと比較することによって、風力タービンブレードＷＴＢが曲がりすぎていないか（これは、たとえばタワーとの衝突を引き起こす場合がある）を判定することができる。したがって、信号を受信機Ｒから風力タービン制御部へ送信することができる。図４ｂは、風力タービンの一例を示しており、風力タービンブレードＷＴＢが曲がっているため、送信機Ｔと受信機Ｒとの間の距離Ｄ２は図４ａを参照して説明した同じ距離Ｄ１よりも小さい。このように、風力タービンブレードＷＴＢの屈曲を測定することが可能である。

Claims (20)

1. 信号の無線送信によって風力タービンブレードの少なくとも一部の位置を測定するシステムであって、
   前記風力タービンブレードに取り付けられる送信装置と、
   受信装置と、
   少なくとも１つの位置計算コンピュータと
   を備え、
   前記信号は、前記少なくとも１つの送信装置から前記受信装置へ無線送信され、前記位置計算コンピュータは、前記受信装置によって受信される前記信号に基づいて位置データを計算し、該位置データは、前記風力タービンブレードの少なくとも一部の位置を示す、システム。
2. 前記信号は位置データを伴わない、請求項１に記載の信号の無線送信システム。
3. 前記送信装置は、前記風力タービンブレードの相互に異なる位置に好ましくは取り付けられる少なくとも２つの送信機を備える、請求項１又は２に記載の信号の無線送信システム。
4. 前記受信装置は少なくとも２つの受信機を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の信号の無線送信システム。
5. 前記位置データは、前記受信装置によって受信される前記信号に基づいて三角測量計算、三辺測量計算、及び／又は多辺測量計算を用いて、前記位置計算コンピュータによって計算される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の信号の無線送信システム。
6. 前記送信装置は、前記風力タービンブレード内に／上に取り付けられるＲＦＩＤ（無線認証）タグによって少なくとも部分的に実装される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の信号の無線送信システム。
7. 前記送信装置は、信号を前記受信装置へ送信する複数の送信機を備え、それによって前記風力タービンブレードの複数の点の位置を測定する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の信号の無線送信システム。
8. 風力タービンブレードの少なくとも一部の位置を測定する方法であって、
   前記風力タービンブレード内に／上に取り付けられる少なくとも１つの送信装置から所定の信号を送信するステップと、
   前記信号を受信装置によって受信するステップと、
   前記受信信号に基づいて位置計算コンピュータが実行する計算に基づいて、位置データを確立するステップと、
   を含む、方法。
9. 前記信号は前記位置データを伴わない、請求項８に記載の風力タービンブレードの少なくとも一部の位置を測定する方法。
10. 前記計算は、前記受信信号に基づいて三角測量、三辺測量及び／又は多辺測量として実行される、請求項８又は９に記載の風力タービンブレードの少なくとも一部の位置を測定する方法。
11. 前記信号は、前記風力タービンブレード内に／上に取り付けられるＲＦＩＤタグによって少なくとも部分的に形成される送信装置によって確立される、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の風力タービンブレードの少なくとも一部の位置を測定する方法。
12. 少なくとも１つの信号を無線送信する少なくとも１つの送信装置を備える風力タービンブレードであって、前記送信装置は、ＲＦＩＤタグによって少なくとも部分的に形成される、風力タービンブレード。
13. 前記信号を利用して前記風力タービンブレード及び／又は該風力タービンブレードの一部の位置を、該風力タービンブレードの外部で測定する、請求項１２に記載の風力タービンブレード。
14. 前記信号は、前記送信装置、前記風力タービンブレード、又は該風力タービンブレードの部分の絶対位置又は相対位置を測定するために確立される、請求項１２又は１３に記載の風力タービンブレード。
15. 前記送信装置は、前記風力タービンブレードに組み込まれるか又は該風力タービンブレード上に取り付けられる、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の風力タービンブレード。
16. 前記少なくとも２つの送信機は電磁送信機を含む、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の風力タービンブレード。
17. 前記信号は位置データで符号化されていない、請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の風力タービンブレード。
18. 請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の風力タービンブレードを備える風力タービン。
19. 風力タービンブレードの少なくとも一部の位置を測定するための無線信号の使用であって、前記無線信号は前記風力タービンブレードから無線送信され、該信号は位置データで符号化されていない、無線信号の使用。
20. 前記風力タービンブレードは、請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の風力タービンブレードである、請求項１９に記載の無線信号の使用。

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