CN105953765A - 一种浮球式水上光伏防沉监测装置及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及浮球式水上光伏防沉监测装置，包括装置外框，装置外框顶部设有太阳能光伏板，光伏板通过导线与装置内的蓄电池连接；所述的装置外框内设置有分隔板，分隔板将装置分隔成上部箱体和下部箱体两部分；所述的分隔板中间预留圆孔，下部箱体内的立杆穿过预留圆孔与上部箱体内的弹簧支撑件相连，立杆底部连有圆形浮球；在上部箱体内与立杆平行设有电阻丝；所述的立杆上部固定有金属划片，金属划片与电阻丝接触并可上下滑移；所述蓄电池正负极分别连接金属划片和电阻丝的上端部。本发明的有益效果是：安装简单、使用方便，能自动、在线、远程实时监控浮体入水深度，并能及时做出相应的补救措施，避免浮体发生下沉。

Description

一种浮球式水上光伏防沉监测装置及检测方法
技术领域
本发明属于太阳能光伏技术领域，特别涉及一种浮球式水上光伏防沉监测装置及检测方法。
背景技术
太阳能光伏发电具有无噪声、无污染、安全可靠等突出优点，已成为一种较为成熟的清洁能源技术。对于占地较广的地面光伏电站而言，日照时间长且土地辽阔的西部地区成为了光伏发电的第一选择。但西部地区存在用电需求量小，电站与用户距离较远等问题，阻碍了光伏项目在该地区的推广。东部地区用电量需求量大，但人口众多，土地资源稀缺等问题限制了光伏电站的应用。因此，寻求一种不占用土地资源的方式来发展光伏产业十分必要。
我国具有丰富的河流、湖泊、池塘等水域资源，为发展水上光伏提供了良好的平台。尽管水上光伏的应用能大大缓解光伏发电对土地资源的需求，但发展水上光伏所需面临的一些关键技术问题有待解决。漂浮式水上光伏是利用浮体将光伏组件漂浮在水面进行发电，故在运营周期内保证浮体的稳定性尤为重要。然而，在大风和大浪的情况，浮体往往会发生倾覆，甚至沉没，影响水上光伏正常运行。因此，实时监测浮体浸入水里的深度并及时采取补救措施尤为重要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种浮球式水上光伏防沉监测装置及检测方法。
这种浮球式水上光伏防沉监测装置，包括装置外框，装置外框顶部设有太阳能光伏板，光伏板通过导线与装置内的蓄电池连接；所述的装置外框内设置有分隔板，分隔板将装置分隔成上部箱体和下部箱体两部分；所述的分隔板中间预留圆孔，下部箱体内的立杆穿过预留圆孔与上部箱体内的弹簧支撑件相连，立杆底部连有圆形浮球；在上部箱体内与立杆平行设有电阻丝；所述的立杆上部固定有金属划片，金属划片与电阻丝接触并可上下滑移；所述蓄电池正负极分别连接金属划片和电阻丝的上端部；下部箱体底部开有进水孔，下部箱体上部侧边开有排气孔。
这种浮球式水上光伏防沉监测装置的检测方法，具体包括如下步骤：
1)进行水上光伏防沉监测时，首先对各个监测点的浮体以及监测装置进行编号，根据相同的编号，将监测装置安装在对应浮体的侧边；监测装置内的浮球与浮体底部的高度，记为H；
2)当水位未达到浮球所在平面，浮球未产生浮力，立杆上的金属划片与电阻丝不发生相对滑动，电路中的电流值保持不变，记为I；
3)随着水位上升至浮球所在平面，浮球产生浮力，立杆上的金属划片向上滑移，接入电路的电阻丝长度变短，导致电路中的电流值逐渐增大，记为Ii；数据记录仪将电路中的电流数据记录到处理器中，处理器将实时收集的数据通过无线数据传输技术传输至中央服务器；
4)中央服务器将收集到的各个监测点的电流数据通过预先设定的H-I关系式，转换得到浮体浸入水面的深度；关系式为：
式中：R、L、V和I为监测装置的基本参数，分别代表电阻丝的总电阻、总长度、蓄电池的电压以及水面未达到浮球高度时电路中的电流值；H为浮球距浮体底部高度，与监测装置安装在浮体上的位置有关；上述的已知参数可在进行水上光伏防沉监测之前，预先输入至中央服务器内；
5)根据现场浮体自身的浮力情况，在中央服务器中设定浮体浸入水面的临界深度，记为H1；
6)中央服务器置于监测站中由监管者管理，中央服务器负责接受电流数据，在接收电流数据时识别由不同监测点发送的数据并进行解析。
作为优选：所述步骤6)还包括通过H-I关系式将各个监测点浮体浸入水面的深度以时程图的形式显示在服务器的屏幕上；在中央服务器的系统中设定一定的逻辑条件，当浮体浸入水面的深度大于临界深度H1时，警示灯亮起，警示监管者对浮体的入水深度进行密切监视；监管者查看数据，找出该数据对应的浮体编号，确定浮体所在位置，及时对现场浮体作出相应的补救措施。
本发明的有益效果是：安装简单、使用方便，能自动、在线、远程实时监控浮体入水深度，并能及时做出相应的补救措施，避免浮体发生下沉，为水上光伏正常运行提供重要保障。当水位未达到浮球所在平面，浮球未产生浮力，立杆上的金属划片与电阻丝不发生相对滑动，电路中的电流值保持不变。随着水位上升至浮球所在平面，浮球产生浮力，立杆上的金属划 片向上滑动，接入电路的电阻丝长度变短，导致电路中的电流值逐渐增大。数据记录仪将电路中的电流数据记录到处理器中，处理器将实时收集的数据通过无线数据传输技术传输至中央服务器。中央服务器将收集到的各个监测点的电流数据通过预先设定的H-I关系式，转换得到浮体浸入水面的深度。
附图说明
图1为本发明浮球不受浮力作用下的平面结构示意图
图2为本发明浮球受浮力作用下的平面结构示意图
图3为本发明下部箱体底部结构示意图
附图标记说明：装置外框1、光伏板2、蓄电池3、分隔板4，分隔板4、上部箱体5、下部箱体6、立杆7、上部箱体5、弹簧支撑件8、圆形浮球9、金属划片10、电阻丝11、进水孔12、排气孔13。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
如图1至图2所示，这种浮球式水上光伏防沉监测装置包括装置外框1，装置外框1顶部设有太阳能光伏板2，光伏板2通过导线与装置内的蓄电池3连接，可直接向电路提供电流，无需外接电源，使安装和后续的运行更为方便和安全。所述的装置外框1内设置有分隔板4，分隔板4将装置分隔成上部箱体5和下部箱体6两部分，上部箱体5用密封胶进行密封处理，防止水流进入箱体，保护电路正常运行。所述的分隔板4中间预留圆孔，下部箱体内的立杆7穿过预留圆孔与上部箱体内的弹簧支撑件8相连，立杆底部连有圆形浮球9，圆形浮球9可随水位的升降上下浮动。所述的立杆7上部固定有金属划片10，金属划片10可在电阻丝11上进行上下滑移。
如图3所示，监测装置的装置外框1底部开有进水孔12，外界水经进水孔12进入下部箱体6。
下部箱体6侧边预留排气孔13。当下部箱体6内的水位逐渐上升，箱体内的空气可经排 气孔13排出。
水上光伏防沉监测装置的检测方法通过如下原理进行实现：
(1)进行水上光伏防沉监测时，首先对各个监测点的浮体以及监测装置进行编号，根据相同的编号，将监测装置安装在对应浮体的侧边。监测装置内的浮球与浮体底部的高度，记为H。
(2)如图1所示，当水位未达到浮球9所在平面，浮球9未产生浮力，立杆7上的金属划片10与电阻丝11不发生相对滑动，电路中的电流值保持不变，记为I。
(3)如图2所示，随着水位上升至浮球9所在平面，浮球产生浮力，立杆7上的金属划片10向上滑移，接入电路的电阻丝11长度变短，导致电路中的电流值逐渐增大，记为Ii。数据记录仪将电路中的电流数据记录到处理器中，处理器将实时收集的数据通过无线数据传输技术传输至中央服务器。
(4)中央服务器将收集到的各个监测点的电流数据通过预先设定的H-I关系式，转换得到浮体浸入水面的深度。H-I关系式为：
式中：R、L、V和I为监测装置的基本参数，分别代表电阻丝的总电阻、总长度、蓄电池的电压以及水面未达到浮球高度时电路中的电流值。H为浮球距浮体底部高度，与监测装置安装在浮体上的位置有关。上述的已知参数可在进行水上光伏防沉监测之前，预先输入至中央服务器内。
(5)根据现场浮体自身的浮力情况，在中央服务器中设定浮体浸入水面的临界深度，记为H1。
(6)中央服务器置于监测站中由监管者管理，中央服务器负责接受电流数据，在接收电流数据时识别由不同监测点发送的数据并进行解析。通过H-I关系式将各个监测点浮体浸入水面的深度以时程图的形式显示在服务器的屏幕上。在中央服务器的系统中设定一定的逻辑条件，当浮体浸入水面的深度大于临界深度H1时，红色警示灯亮起，警示监管者对浮体的入水深度进行密切监视。监管者查看数据，找出该数据对应的浮体编号，确定浮体所在位置，及时对现场浮体作出相应的补救措施。

Claims (3)

1.一种浮球式水上光伏防沉监测装置，其特征在于，包括装置外框(1)，装置外框(1)顶部设有太阳能光伏板(2)，光伏板(2)通过导线与装置内的蓄电池(3)连接；所述的装置外框内设置有分隔板(4)，分隔板(4)将装置分隔成上部箱体(5)和下部箱体(6)两部分；所述的分隔板(4)中间预留圆孔，下部箱体(6)内的立杆(7)穿过预留圆孔与上部箱体(5)内的弹簧支撑件(8)相连，立杆底部连有圆形浮球(9)；在上部箱体(5)内与立杆(7)平行设有电阻丝(11)；所述的立杆(7)上部固定有金属划片(10)，金属划片(10)与电阻丝(11)接触并可上下滑移；所述蓄电池(3)正负极分别连接金属划片(10)和电阻丝(11)的上端部；下部箱体(6)底部开有进水孔(12)，下部箱体(6)上部侧边开有排气孔(13)。
2.一种如权利要求1所述的浮球式水上光伏防沉监测装置的检测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1)进行水上光伏防沉监测时，首先对各个监测点的浮体以及监测装置进行编号，根据相同的编号，将监测装置安装在对应浮体的侧边；监测装置内的浮球与浮体底部的高度，记为H；
2)当水位未达到浮球(9)所在平面，浮球(9)未产生浮力，立杆(7)上的金属划片(10)与电阻丝(11)不发生相对滑动，电路中的电流值保持不变，记为I；
3)随着水位上升至浮球(9)所在平面，浮球产生浮力，立杆(7)上的金属划片(10)向上滑移，接入电路的电阻丝(11)长度变短，导致电路中的电流值逐渐增大，记为Ii；数据记录仪将电路中的电流数据记录到处理器中，处理器将实时收集的数据通过无线数据传输技术传输至中央服务器；
4)中央服务器将收集到的各个监测点的电流数据通过预先设定的H-I关系式，转换得到浮体浸入水面的深度；关系式为：
式中：R、L、V和I为监测装置的基本参数，分别代表电阻丝的总电阻、总长度、蓄电池的电压以及水面未达到浮球高度时电路中的电流值；H为浮球距浮体底部高度，与监测装置安装在浮体上的位置有关；上述的已知参数可在进行水上光伏防沉监测之前，预先输入至中央服务器内；
5)根据现场浮体自身的浮力情况，在中央服务器中设定浮体浸入水面的临界深度，记为H1；
6)中央服务器置于监测站中由监管者管理，中央服务器负责接受电流数据，在接收电流数据时识别由不同监测点发送的数据并进行解析。
3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于：所述步骤6)还包括通过H-I关系式将各个监测点浮体浸入水面的深度以时程图的形式显示在服务器的屏幕上；在中央服务器的系统中设定一定的逻辑条件，当浮体浸入水面的深度大于临界深度H1时，警示灯亮起，警示监管者对浮体的入水深度进行密切监视；监管者查看数据，找出该数据对应的浮体编号，确定浮体所在位置，及时对现场浮体作出相应的补救措施。
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