CN104092285A - 一种移动式观测室及其互补式供电方法 - Google Patents

一种移动式观测室及其互补式供电方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及极地科考设备技术领域，尤其涉及一种移动式观测室及其互补式供电方法。移动式观测室包括观测间室和发电间室，所述观测间室内设置有用于发送控制数据、接收和显示监测结果的控制主机，所述发电间室内设置有互补式供电控制器；所述观测室的内部或外部还设置有多个供电端，所述互补式供电控制器采用多个供电端中的一个或多个为负载和/或蓄电池供电。同时本申请还提供了一种上述观测室的供电方法。本申请采用多种供电端为观测室中的观测设备供电，且供电端在供电过程中具有很好的互补性，由此可以安全有效的保证科考设备的正常运行，同时该观测室还可以为科考设备提供适当的安装空间用于搭载多套科考设备。

Description

一种移动式观测室及其互补式供电方法
技术领域
本发明涉及极地科考设备技术领域，尤其涉及一种移动式观测室及其互补式供电方法。
背景技术
极地冰盖考察是人类在南极最为复杂和最具风险的活动之一，它的发展取决于一个国家在南极的整体科技和保障水平。南极冰盖作为地球系统的重要组成部分，对全球气候和海平面变化有着重要的影响。科学家需要获取对冰盖底部更精细、高精度的探测数据，以便深刻认识冰盖变化的不稳定机制及其对海平面变化重要影响的物理本质。运用以冰面雷达为主的技术方法对冰盖进行断面或区域性探测是目前冰盖考察研究的重要手段。
目前，对冰盖进行现场观测都是将冰面雷达系统搭载雪地车上，具体的，发射天线和接收天线固定在雪地车顶部，向下发射和接收电磁信号，冰雷达主机、控制单元、数据存储和显示单元等安装在雪地车后备箱内。
运用雪地车作为冰盖现场科学考察的支撑平台，支撑能力受到极地大限制，不能满足现今冰面雷达技术快速发展的水平。目前，冰面雷达探测技术发展迅速，根据探测目标的不同，如深部探测、浅层探测、内部结构探测等，科学家研制出功能多样且外形不同的冰雷达探测系统，这对雷达天线(通常冰面雷达天线度变化范围为1-3.5米)搭载提出很高的要求，雪地车车箱顶部空间小，且没有固定天线的装置，另外雪地车履带较宽，影响了天线信号向下发射，需加长天线架设的宽度；同时科考设备搭载于雪地车，实施观测时需要依赖于车体电源，这样即不能保证大功率的科考设备的正常工作，长时间的连续观测又会给雪地车本身带来危险隐患；此外，以雪地车作为观测平台，还会受限于雪地车自身的工作任务，以及车箱内工作空间太小等弊端。
针对上述问题，我们需要一种能够为科考设备提供适当的安装空间，以及可以安全、有效的保障科考设备的正常运行的移动式观测室。
发明内容
本发明的目的在于提出一种移动式观测室，能够为科考设备提供适当的安装空间，以及可以安全、有效的保障科考设备的正常运行。
本发明的另一目的在于提出一种移动式观测室的互补式供电方法，其能够安全、有效的保障科考设备的正常运行。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种移动式观测室，其包括观测间室和发电间室，所述观测间室内设置有用于发送控制数据、接收和显示监测结果的控制主机，所述发电间室内设置有互补式供电控制器；
所述观测室的内部或外部还设置有多个供电端，所述互补式供电控制器采用多个供电端中的一个或多个为负载和/或蓄电池供电。
作为上述移动式观测室的一种优选方案，所述多个供电端包括风力发电机、太阳能电池板、柴油发电机和外接供电装置。
作为上述移动式观测室的一种优选方案，所述风力发电机的风机为垂直轴风机和水平轴风机，所述风力发电机的电机为直驱式永磁同步发电机。
作为上述移动式观测室的一种优选方案，所述太阳能电池板为柔性光伏板。
作为上述移动式观测室的一种优选方案，所述风力发电机设置在观测室的顶部，所述太阳能电池板角度可调的设置在观测室的顶部或者侧壁上。
作为上述移动式观测室的一种优选方案，还包括对互补式供电控制器所处环境温度进行控制的温控装置，所述温控装置包括电加热器、温度检测装置和控制装置，所述控制装置根据温度检测装置检测到的温度信息控制电加热器的开闭。
作为上述移动式观测室的一种优选方案，所述观测室的后部还拖挂有用于安装冰面雷达系统的拖挂雪橇。
作为上述移动式观测室的一种优选方案，还包括均匀的设置在观测室底部的行走雪橇，以及对所述行走雪橇的运行状态进行监测的监控装置。
作为上述移动式观测室的一种优选方案，所述监控装置包括监测装置和处理装置，所述处理装置对行走雪橇运行时的状态参数进行实时监测，并将监测到的数据信息传递给处理装置，处理装置对接收到的数据信息进行处理后存储和输出，以体现行走雪橇的运行状态。
一种适用于如以上所述的移动式观测室的互补式供电方法，其中，观测室的内部或外部还设置有多个供电端，设置在观测室内的互补式供电控制器采用多个供电端中的一个或多个为负载和/或蓄电池供电；多个供电端包括风力发电机、太阳能电池板、柴油发电机和外接供电装置，当风能光能充足时，首先采用风力发电机和太阳能电池板给负载供电，当为负载供电后电能仍有剩余时，给蓄电池充电；当风能光能发电满足不了负载时，蓄电池放电；当风能、光能不给蓄电池充电时，且蓄电池电量下降至30％时，系统给出报警信号提示，当得到报警信号后启动柴油发电机给负载供电，同时给电池充电；当风能、光能及柴油发电机出现故障时，可采用外接供电装置为蓄电池和/或负载供电；当蓄电池电量低至15％时仍未有柴油发电机或外接供电装置为其供电时，蓄电池启动过放保护功能，切断蓄电池停止放电。
本发明的有益效果为：本申请提供了一种移动式观测室及其互补式供电方法，其采用多种供电端为观测室中的观测设备供电，且供电端在供电过程中具有很好的互补性，由此可以安全有效的保证科考设备的正常运行，同时该观测室还可以为科考设备提供适当的安装空间用于搭载多套科考设备。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的移动式观测室的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的移动式观测室的供电系统的结构示意图；
图3是本发明具体实施方式提供的温控装置的结构示意图。
其中：
1：互补式供电控制器；2：蓄电池；3：风力发电机；4：太阳能电池板；5：柴油发电机；6：外接供电装置；7：垂直轴风机；8：水平轴风机；9：直流负载；10：逆变器；11：交流负载；12：电加热器；13：温度检测装置；14：控制装置；15：拖挂雪橇；16：行走雪橇。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1、图2所示，本实施方式提供了一种移动式观测室，其包括观测间室和发电间室，观测间室内设置有用于发送控制数据、接收和显示监测结果的控制主机，发电间室内设置有互补式供电控制器1，并且于观测室的内部或外部还设置有多个供电端，互补式供电控制器1采用多个供电端中的一个或多个为负载和/或蓄电池2供电。
上述观测室可以为科考设备提供适当的安装空间，并且由于采用多个供电端为蓄电池2或负载供电，由此可以安全、有效的保障科考设备的正常运行。同时将科考设备安装在观测室内，在颠簸的路面上行驶过程中可以最大限度的避免由于震动等因素造成的科考设备的损坏。
多个供电端包括风力发电机3、太阳能电池板4、柴油发电机5和外接供电装置6。
其中，风力发电机3的风机为垂直轴风机7和水平轴风机8，具体的，风力发电机3的风机为磁悬浮式垂直轴风机和水平轴风机。风力发电机的电机为直驱式永磁同步发电机。
采用风力发电机进行发电时，至少采用垂直轴风机7和水平轴风机8其中之一进行发电，当垂直轴风机7和水平轴风机8其中之一工作时，另一个备用。垂直轴风机7具有可以克制恶劣环境造成的系统不稳定因素，因此，优选采用垂直轴风机7，水平轴风机8备用。
太阳能电池板4为柔性光伏板。由于车辆在行驶过程中会产生震荡，故对太阳能板的性能要求尤为特殊，因此，本实施方式中采用的柔性光伏板可以避免由于车辆行驶过程中的震荡造成的太阳能电池板4的损坏。
为了充分的对风能和光能进行充分的利用，上述风力发电机3设置在观测室的顶部，太阳能电池板4角度可调的设置在观测室的顶部或者侧壁上。
为确保本系统电源的持续性，特选用1.5～3KW柴油机发电机5,在新能源供电不足的情况下使用；但考虑到柴油机发电时噪音较大，产生噪音污染，因此柴油发电机优选静音低耗型柴油发电机作为辅助。
上述外接供电装置6为外接交流220V电源。
同时，蓄电池2可以直接为直流负载9供电，采用逆变器10进行直流交流转换后为交流负载11供电。作为优选的，蓄电池2连接有两个逆变器10，在蓄电池工作过程中使用一个逆变器10为交流负载11供电，另一个备用。
如图3所示，移动式观测室还包括对互补式供电控制器所处环境温度进行控制的温控装置，温控装置包括电加热器12、温度检测装置13和控制装置14，控制装置14根据温度检测装置13检测到的温度信息控制电加热器12的开闭。
作为优选的，电加热器12为PTC加热器，温度检测装置13为温度传感器。
温控装置具体的工作过程如以下所述：其包括两个工作状态，主模式工作状态和从模式工作状态。
主模式工作状态时：当互补式供电控制器1损坏或无法发出命令时，若温度检测装置13检测到环境温度较低，需要自行启动PTC加热器时，则需要主模式进行备用。在主模式工作状态下控制装置14不受互补式供电控制器1命令控制，只要检测到温度达到启动条件就以120W的功率启动PTC加热器。(给定温度可设置：-15℃、-10℃、-5℃，可在PCB加热器上增加一个三位波段开关)
从模式工作状态：控制装置14将采集到的温度信号传输给互补式供电控制器1，互补式供电控制器1根据风能光能的实际输出多少：给控制装置14发启动命令和功率给定，控制装置14则以恒定的功率启动PTC加热器。(例如：互补式供电控制器传输命令，30W启动，则此控制装置则以30W的功率启动PTC加热器)
观测室的后部还拖挂有用于安装冰面雷达系统的拖挂雪橇15，在观测过程中，由于冰面雷达位于单独的拖挂雪橇15上，由于冰面雷达天线需要与冰面进行接触耦合，由此可以避免观测室或雪地车影响冰面雷达的正常观测过程。
移动式观测室还包括均匀的设置在观测室底部的行走雪橇16，以及对行走雪橇16的运行状态进行监测的监控装置。其中，监控装置包括监测装置和处理装置，监测装置对行走雪橇16运行时的状态参数进行实时监测，并将监测到的数据信息传递给处理装置，处理装置对接收到的数据信息进行处理后存储和输出，以体现行走雪橇16的运行状态。
根据行走雪橇16的运行状态可以得出行走雪橇16行驶路面的颠簸程度，可以及时有效的对观测室的运行状态进行调整，可避免剧烈的颠簸对科考设备造成的损害。
本实施方式还提供了一种适用上述移动式观测室的互补式供电方法，具体的为，观测室的内部或外部设置有多个供电端，设置在观测室内的互补式供电控制器采用多个供电端中的一个或多个为负载和/或蓄电池供电；多个供电端包括风力发电机、太阳能电池板、柴油发电机和外接供电装置，当风能光能充足时，首先采用风力发电机和太阳能电池板给负载供电，当为负载供电后电能仍有剩余时，给蓄电池充电；当风能光能发电满足不了负载时，蓄电池放电；当风能、光能不给蓄电池充电时，且蓄电池电量下降至30％时，系统给出报警信号提示，当得到报警信号后启动柴油发电机给负载供电，同时给电池充电；当风能、光能及柴油发电机出现故障时，可采用外接供电装置为蓄电池和/或负载供电；当蓄电池电量低至15％时仍未有柴油发电机或外接供电装置为其供电时，蓄电池启动过放保护功能，切断蓄电池停止放电。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种移动式观测室，其特征在于，包括观测间室和发电间室，所述观测间室内设置有用于发送控制数据、接收和显示监测结果的控制主机，所述发电间室内设置有互补式供电控制器(1)；
所述观测室的内部或外部还设置有多个供电端，所述互补式供电控制器(1)采用多个供电端中的一个或多个为负载和/或蓄电池(2)供电。
2.根据权利要求1所述的移动式观测室，其特征在于，所述多个供电端包括风力发电机(3)、太阳能电池板(4)、柴油发电机(5)和外接供电装置(6)。
3.根据权利要求2所述的移动式观测室，其特征在于，所述风力发电机(3)的风机为垂直轴风机(7)和水平轴风机(8)，所述风力发电机(3)的电机为直驱式永磁同步发电机。
4.根据权利要求2所述的移动式观测室，其特征在于，所述太阳能电池板(4)为柔性光伏板。
5.根据权利要求2所述的移动式观测室，其特征在于，所述风力发电机(3)设置在观测室的顶部，所述太阳能电池板(4)角度可调的设置在观测室的顶部和/或者侧壁上。
6.根据权利要求1所述的移动式观测室，其特征在于，还包括对互补式供电控制器(1)所处环境温度进行控制的温控装置，所述温控装置包括电加热器(12)、温度检测装置(13)和控制装置(14)，所述控制装置(14)根据温度检测装置(13)检测到的温度信息控制电加热器(12)的开闭。
7.根据权利要求1所述的移动式观测室，其特征在于，所述观测室的后部还拖挂有用于安装冰面雷达系统的拖挂雪橇(15)。
8.根据权利要求1所述的移动式观测室，其特征在于，还包括均匀的设置在观测室底部的行走雪橇(16)，以及对所述行走雪橇的运行状态进行监测的监控装置。
9.根据权利要求8所述的移动式观测室，其特征在于，所述监控装置包括监测装置和处理装置，所述监测装置对行走雪橇(16)运行时的状态参数进行实时监测，并将监测到的数据信息传递给处理装置，处理装置对接收到的数据信息进行处理后存储和输出，以体现行走雪橇(16)的运行状态。
10.一种适用于如权利要求1-8任意一项所述的移动式观测室的互补式供电方法，其特征在于，观测室的内部或外部还设置有多个供电端，设置在观测室内的互补式供电控制器采用多个供电端中的一个或多个为负载和/或蓄电池供电；多个供电端包括风力发电机、太阳能电池板、柴油发电机和外接供电装置，当风能光能充足时，首先采用风力发电机和太阳能电池板给负载供电，当为负载供电后电能仍有剩余时，给蓄电池充电；当风能光能发电满足不了负载时，蓄电池放电；当风能、光能不给蓄电池充电时，且蓄电池电量下降至30％时，系统给出报警信号提示，当得到报警信号后启动柴油发电机给负载供电，同时给蓄电池充电；当风能、光能及柴油发电机出现故障时，可采用外接供电装置为蓄电池和/或负载供电；当蓄电池电量低至15％时仍未有柴油发电机或外接供电装置为其供电时，蓄电池启动过放保护功能，切断蓄电池停止放电。
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