CN104100449B - 一种双浮筒海洋波浪发电装置抗击风暴冲击的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双浮筒海洋波浪发电装置抗击风暴冲击的装置及方法，其中装置包括终端控制中心，所述终端控制中心包括终端控制芯片、GPS定位模块、GPRS通信模块、海洋波浪波高测量模块和电磁锁模块，GPS定位模块、GPRS通信模块、海洋波浪波高测量模块和电磁锁模块均与终端控制芯片相连接。本发明提供的双浮筒海洋波浪发电装置抗击风暴冲击的装置及方法，使得双浮筒海洋波浪发电装置只有在海洋波浪波高低于某一设定值的情况下才能进行发电运行，从而避免双浮筒海洋波浪发电装置被风暴冲击而发生损坏，大大提高了双浮筒海洋波浪发电装置的安全性，也提高了海洋波浪发电管理部门的监管水平。

Description

一种双浮筒海洋波浪发电装置抗击风暴冲击的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种双浮筒海洋波浪发电装置抗击风暴冲击的装置及方法，能够对双浮筒海洋波浪发电装置的安全运行做出有效监管，属于海洋设备安全保护的技术。

背景技术

新能源的开发和利用，对于社会经济的迅速发展具有重要的经济意义。海洋波浪发电装置，作为一种近年来新兴的把海洋波浪能转换成电能的装置，可以向海上平台和偏远岛屿的用电设备提供电力支持。然而，与其它海上平台一样，海洋波浪发电装置容易受到海洋风暴等极端恶劣天气的影响。因此，在海洋风暴冲击的情况下，为了保障海上平台的完整性和安全性，需要采取相关措施使得海洋波浪发电装置能够抗击风暴。

中国专利申请CN201110098567.3公开了一种可抗击风暴冲击的波浪发电装置。它由浮筒、导向柱、支撑平台、大液压马达驱动发电装置、液压油缸、小液压马达驱动发电装置和波浪发电室等组成。浮筒把波浪能转换成动能，然后通过液压油缸驱动大液压马达和小液压马达进行发电运行。上述波浪发电装置的抗击风暴方法，机械系统结构复杂，能量传递过程的中间环节较多，不利于波浪发电装置的高效运行和安全管理。

中国专利申请CN201310377521.4公开了一种水下平衡式双浮体的波浪发电装置。它由海底平台、锚链、变速箱、滑动绳轮、发电机、双浮体等组成。其特征在于：海底平台固定在海底，海底平台安装有变速箱，变速箱的输出端通过滑动绳轮与发电机相连接；具有平衡功能的双浮体通过滑动绳轮与发电机相连接。该水下平衡式双浮体的波浪发电装置可以从一定程度上抗击风暴的冲击，但其系统装置的安装工程难度大，从而导致经济投入较高，且该波浪发电装容易受到风向和波浪方向的影响，进而对滑动绳轮的正常运行产生及其负面的影响。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种双浮筒海洋波浪发电装置抗击风暴冲击的装置及方法，以保障双浮筒海洋波浪发电装置不被海洋风暴冲击而损坏，提高波浪发电装置的安全性和稳定性，降低维护经费的投入。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种双浮筒海洋波浪发电装置抗击风暴冲击的装置，包括终端控制中心，所述终端控制中心包括终端控制芯片、GPS定位模块、GPRS通信模块、海洋波浪波高测量模块和电磁锁模块，GPS定位模块、GPRS通信模块、海洋波浪波高测量模块和电磁锁模块均与终端控制芯片相连接；所述GPS定位模块用于定位双浮筒海洋波浪发电装置，并将定位信息发送给终端控制芯片；所述海洋波浪波高测量模块用于测量海洋波浪波高，并将测量信息发送给终端控制芯片；所述终端控制芯片接收定位和测量信息、并通过GPRS通信模块将定位和测量信息发送出，同时终端控制芯片本地产生或通过GPRS通信模块接收电磁锁控制指令、并将电磁锁控制指令发送给电磁锁模块；所述电磁锁模块根据接受到的电磁锁控制指令启动或关闭双浮筒海洋波浪发电装置。

优选的，还包括主控中心，主控中心与终端控制中心通过GPRS通信方式进行连接，主控中心用于设定定位阈值和海洋波浪波高阈值，同时接收终端控制中心发送出的定位信息和测量信息，判断双浮筒海洋波浪发电装置的位置是否在设定范围内、海洋波浪波高是否适合双浮筒海洋波浪发电装置工作，据此得出电磁锁控制指令，并将电磁锁控制指令发送给终端控制中心。

优选的，所述终端控制芯片采用Motorola系列单片机，型号为M683XX；所述GPS定位模块采用的芯片信号为HTCDesireHDA9191；GPRS通信模块采用的芯片为德国西门子生产的高性能工业级模块MC39i。

优选的，所述终端控制芯片与GPS定位模块和海洋波浪波高测量模块之间的数据通信频率，以及主控中心与终端控制中心之间的数据通信频率，要合理设置，一般设置通信频率为5Hz。

一种双浮筒海洋波浪发电装置抗击风暴冲击的方法，包括发电预警过程和恢复发电过程，具体如下：

发电预警过程包括如下步骤：

(11)设定双浮筒海洋波浪发电装置的定位阈值，以及双浮筒海洋波浪发电装置所能承受的海洋波浪波高阈值；

(12)GPS定位模块实时定位双浮筒海洋波浪发电装置，判断双浮筒海洋波浪发电装置的位置是否在定位阈值范围内：若在定位阈值范围内，则进入步骤(13)；否则发送报警指令；

(13)海洋波浪波高测量模块实时测量海洋波浪波高，判断海洋波浪波高是否在海洋波浪波高阈值范围内：若在海洋波浪波高阈值范围内，则返回步骤(11)；否则启动电磁模块以关闭双浮筒海洋波浪发电装置；

恢复发电过程包括如下步骤：

(21)设定双浮筒海洋波浪发电装置的定位阈值，以及双浮筒海洋波浪发电装置所能承受的海洋波浪波高阈值；

(22)GPS定位模块实时定位双浮筒海洋波浪发电装置，判断双浮筒海洋波浪发电装置的位置是否在定位阈值范围内：若在定位阈值范围内，则进入步骤(23)；否则发送报警指令；

(23)海洋波浪波高测量模块实时测量海洋波浪波高，判断海洋波浪波高是否在海洋波浪波高阈值范围内：若在海洋波浪波高阈值范围内，则关闭电磁模块以启动双浮筒海洋波浪发电装置；否则返回步骤(21)。

有益效果：本发明提供的双浮筒海洋波浪发电装置抗击风暴冲击的装置及方法，使得双浮筒海洋波浪发电装置只有在海洋波浪波高低于某一设定值的情况下才能进行发电运行，从而避免双浮筒海洋波浪发电装置被风暴冲击而发生损坏，大大提高了双浮筒海洋波浪发电装置的安全性，也提高了海洋波浪发电管理部门的监管水平；同时本发明充分考虑现今已经非常成熟的GPRS无线通信技术和GPS定位技术，使得双浮筒海洋波浪发电装置的抗击风暴方法，设计更为合理、操作管理更为方便、执行效果也更好。

附图说明

图1为双浮筒海洋波浪发电装置的结构示意图；

图2为电磁锁模块中电磁锁的结构示意图；

图3为本发明装置的结构示意图；

图4为发电预警流程图；

图5为恢复发电过流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

一种双浮筒海洋波浪发电装置抗击风暴冲击的装置，包括主控中心终端控制中心，主控中心与终端控制中心通过GPRS通信方式进行连接，海洋波浪发电的管理部门可以通过主控中心对终端控制中心进行远距离无线通信和控制。

如图1所示为本发明所涉及的双浮筒海洋波浪发电装置示意图，包括圆环形的外浮筒2和圆柱形的内浮筒3，外浮筒2套装在内浮筒3的外侧，在外浮筒2的顶部固定有三角平台4。在海洋波浪1的作用下，根据海洋波浪动力学理论，外浮筒2会随着海洋波浪的起伏而做垂直方向的往复运动，而内浮筒3近似于静止，这样外浮筒2和内浮筒3之间产生相对运动，进而驱动安装于内浮筒3内部的发电机进行发电。安装在内浮筒3底部的阻尼盘5是为了减小内浮筒3在垂直方向上的位移，从而可以增大内浮筒3与外浮筒2之间的相对运动幅度，进而能够最大化地把海洋波浪能转换为电能。

如图3所示，所述终端控制中心包括电源模块、终端控制芯片、GPS定位模块、GPRS通信模块、海洋波浪波高测量模块、电磁锁模块、时钟模块、存储模块和海洋波浪垂直速度测量模块，GPS定位模块、GPRS通信模块、海洋波浪波高测量模块和电磁锁模块均与终端控制芯片相连接；所述GPS定位模块用于定位双浮筒海洋波浪发电装置，并将定位信息发送给终端控制芯片；所述海洋波浪波高测量模块用于测量海洋波浪波高，并将测量信息发送给终端控制芯片；所述终端控制芯片接收定位和测量信息、并通过GPRS通信模块将定位和测量信息发送出，同时终端控制芯片本地产生或通过GPRS通信模块接收电磁锁控制指令、并将电磁锁控制指令发送给电磁锁模块；所述电磁锁模块根据接受到的电磁锁控制指令启动或关闭双浮筒海洋波浪发电装置。

所述主控中心用于设定定位阈值和海洋波浪波高阈值，同时接收终端控制中心发送出的定位信息和测量信息，判断双浮筒海洋波浪发电装置的位置是否在设定范围内、海洋波浪波高是否适合双浮筒海洋波浪发电装置工作，据此得出电磁锁控制指令，并将电磁锁控制指令发送给终端控制中心。

所述时钟模块、存储模块和海洋波浪垂直速度测量模块能够便于主控中心获取更多的信息，方便主控中心进行更为综合的管理。

所述终端控制芯片采用Motorola系列单片机，型号为M683XX；所述GPS定位模块采用的芯片信号为HTCDesireHDA9191；GPRS通信模块采用的芯片为德国西门子生产的高性能工业级模块MC39i。

所述终端控制芯片与GPS定位模块和海洋波浪波高测量模块之间的数据通信频率，以及主控中心与终端控制中心之间的数据通信频率，要合理设置，一般设置通信频率为5Hz。

如图2所示，电磁锁模块中的电磁锁包括线圈绕组9、弹簧11、半圆头形电磁铁8、半圆槽形衔铁7、导轨10等；其中，线圈绕组9、半圆头形电磁铁8、弹簧11和导轨10安装在外浮筒2上；半圆槽形衔铁7安装在内浮筒3上。只要在线圈绕组9两端加上一定的电压，线圈绕组9中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，半圆头形电磁铁8就会在电磁力吸引的作用下克服弹簧11的拉力吸向半圆槽形衔铁7，最终使得半圆头形电磁铁8与半圆槽形衔铁7吸合。当线圈绕组9断电后，半圆头形电磁铁8的吸力也随之消失，半圆头形电磁铁8就会在弹簧11的作用下返回原来的位置，使半圆头形电磁铁8与半槽形衔铁7分离。这样半圆头形电磁铁8与半槽形衔铁7的吸合和释放过程，可以保证双浮筒海洋波浪发电装置的内浮筒3和外浮筒2在风暴冲击情况下停止发电运行工作，而在没有风暴冲击的情况下进行发电运行工作。

特别地，为了保证双浮筒海洋波浪发电装置的内浮筒3与外浮筒2能够被电磁锁牢固地锁定，从而提高整个双浮筒海洋波浪发电装置的抗风冲击暴能力，可以在内浮筒3和外浮筒2的交界处，沿圆周均匀分布多个电磁锁模块。

一种双浮筒海洋波浪发电装置抗击风暴冲击的方法，包括发电预警过程和恢复发电过程，具体如下：

发电预警过程包括如下步骤：

(11)设定双浮筒海洋波浪发电装置的定位阈值，以及双浮筒海洋波浪发电装置所能承受的海洋波浪波高阈值；

(12)GPS定位模块实时定位双浮筒海洋波浪发电装置，判断双浮筒海洋波浪发电装置的位置是否在定位阈值范围内：若在定位阈值范围内，则进入步骤(13)；否则发送报警指令；

(13)海洋波浪波高测量模块实时测量海洋波浪波高，判断海洋波浪波高是否在海洋波浪波高阈值范围内：若在海洋波浪波高阈值范围内，则返回步骤(11)；否则启动电磁模块以关闭双浮筒海洋波浪发电装置；

恢复发电过程包括如下步骤：

(21)设定双浮筒海洋波浪发电装置的定位阈值，以及双浮筒海洋波浪发电装置所能承受的海洋波浪波高阈值；

(22)GPS定位模块实时定位双浮筒海洋波浪发电装置，判断双浮筒海洋波浪发电装置的位置是否在定位阈值范围内：若在定位阈值范围内，则进入步骤(23)；否则发送报警指令；

(23)海洋波浪波高测量模块实时测量海洋波浪波高，判断海洋波浪波高是否在海洋波浪波高阈值范围内：若在海洋波浪波高阈值范围内，则关闭电磁模块以启动双浮筒海洋波浪发电装置；否则返回步骤(21)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于双浮筒海洋波浪发电装置抗击风暴冲击的装置，其特征在于：包括终端控制中心，所述终端控制中心包括终端控制芯片、GPS定位模块、GPRS通信模块、海洋波浪波高测量模块和电磁锁模块，GPS定位模块、GPRS通信模块、海洋波浪波高测量模块和电磁锁模块均与终端控制芯片相连接；所述GPS定位模块用于定位双浮筒海洋波浪发电装置，并将定位信息发送给终端控制芯片；所述海洋波浪波高测量模块用于测量海洋波浪波高，并将测量信息发送给终端控制芯片；所述终端控制芯片接收定位和测量信息、并通过GPRS通信模块将定位和测量信息发送出，同时终端控制芯片本地产生或通过GPRS通信模块接收电磁锁控制指令、并将电磁锁控制指令发送给电磁锁模块；所述电磁锁模块根据接收到的电磁锁控制指令启动或关闭双浮筒海洋波浪发电装置；

还包括主控中心，主控中心与终端控制中心通过GPRS通信方式进行连接，主控中心用于设定定位阈值和海洋波浪波高阈值，同时接收终端控制中心发送出的定位信息和测量信息，判断双浮筒海洋波浪发电装置的位置是否在设定范围内、海洋波浪波高是否适合双浮筒海洋波浪发电装置工作，据此得出电磁锁控制指令，并将电磁锁控制指令发送给终端控制中心。

2.一种双浮筒海洋波浪发电装置采用权利要求1所述的装置进行抗击风暴冲击的方法，其特征在于：包括发电预警过程和恢复发电过程，具体如下：

发电预警过程包括如下步骤：

（11）设定双浮筒海洋波浪发电装置的定位阈值，以及双浮筒海洋波浪发电装置所能承受的海洋波浪波高阈值；

（12）GPS定位模块实时定位双浮筒海洋波浪发电装置，判断双浮筒海洋波浪发电装置的位置是否在定位阈值范围内：若在定位阈值范围内，则进入步骤（13）；否则发送报警指令；

（13）海洋波浪波高测量模块实时测量海洋波浪波高，判断海洋波浪波高是否在海洋波浪波高阈值范围内：若在海洋波浪波高阈值范围内，则返回步骤（11）；否则启动电磁锁模块以关闭双浮筒海洋波浪发电装置；

恢复发电过程包括如下步骤：

（21）设定双浮筒海洋波浪发电装置的定位阈值，以及双浮筒海洋波浪发电装置所能承受的海洋波浪波高阈值；

（22）GPS定位模块实时定位双浮筒海洋波浪发电装置，判断双浮筒海洋波浪发电装置的位置是否在定位阈值范围内：若在定位阈值范围内，则进入步骤（23）；否则发送报警指令；

（23）海洋波浪波高测量模块实时测量海洋波浪波高，判断海洋波浪波高是否在海洋波浪波高阈值范围内：若在海洋波浪波高阈值范围内，则关闭电磁锁模块以启动双浮筒海洋波浪发电装置；否则返回步骤（21）。