CN106500772A - 一种浮式海洋发电平台的运行状况监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种浮式海洋发电平台的运行状况监测预警系统，安装在浮式海洋发电平台上，包括用于给监测预警系统提供电能的电源管理模块、用于监测平台运行状况的测量传感器模块、用于与监测终端进行信息传输的无线数据通讯装置、用于实时获取平台运行状况画面的无线视频监控模块和用于控制整个系统运行的中央集成控制装置。本发明可以为离岸的浮式海洋发电平台提供了一套运行状况监测预警系统，可以使相关人员及时了解到平台的运行状况，必要时平台可以自行启动紧急预警机制，或者便于人们依据损伤情况在合适的时候采取相应的修理及维护措施。

Description

一种浮式海洋发电平台的运行状况监测预警系统

技术领域

本发明属于监测预警系统的领域，特别是涉及到一种浮式海洋发电平台的运行状况监测预警系统。

背景技术

海洋是人类生命的摇篮，更是一个巨大的资源宝库，蕴藏着种类繁多的生物资源(含渔业、海洋生物制药等)、丰富的矿产资源(如油气、可燃冰等)和化学资源(各种金属和盐类)，而且还储有取之不尽、用之不竭的动力资源(如海洋风能、波浪能、潮汐能、温差能、盐差能、海流能等)。如果能深入把握风、阳光、海浪的内在规律，充分利用其能源储备丰富的优点，大力进行海上风力发电、太阳能发电、海浪发电及多种海洋能联合发电等资源开发工作，使之成为将来的巨大能源之一，将给人类带来福祉，前景广阔。

目前，随着石化能源的日益枯竭和节能环保法规的日趋严格，广泛应用清洁可再生能源已经成为全球发展的共识，海洋新能源的研究和开发应用已成为研究的重点和热点。21世纪是资源紧缺的时代，也是开发海洋的时代，各个沿海国家都将目光聚焦到海洋资源的开发上。在能源消费量持续攀升和传统能源日趋紧缺的外部环境影响下，积极探寻与发展海洋能源，保障我国能源安全，优化能源结构已经成为大势所趋；开发海洋能源、海底生物/矿产资源，创建凸显高标准的高端集成海洋平台，是当今世界各国竞相发展培育的新兴技术。我国以及世界各沿海国家已经投入生产了大量的海洋发电平台、海上钻井平台等海洋结构物。

就海洋发电平台而言，不论是单一能源发电，还是多种能源联合发电，目前已经公布的浮式海洋发电平台相关专利也有比较多。例如：专利(申请号：CN201510367217.0)公布了一种组合式漂浮风力发电平台；专利(申请号：CN201220314317.9)公布了一种海上漂浮式风力、洋流、太阳能综合发电平台……由于海洋发电平台所处的海洋环境较为恶劣，其结构要承受腐蚀、疲劳、意外事故等损伤事件；同时，还存在机械部件之间固有的摩擦磨损等问题，这将给平台的可靠性、安全性等方面造成很大的影响。根据海洋平台的安全评价规范，要求所有新的离岸设施在概念设计阶段必须进行量化的风险评估。然而，这只是在概念设计阶段进行的工作，对于实际运行中的海洋发电平台，其环境载荷错综复杂，难以保证不会发生安全事故。

为了保护巨额投资建设的海洋发电平台，同时也为了提高平台的工作效率，减少不必要的资源浪费，十分有必要对平台的运行状况进行在线监测，以使相关人员及时了解到平台的运行状况，必要时平台可以自行启动紧急预警机制，或者便于人们依据损伤情况在合适的时候采取相应的修理及维护措施。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种浮式海洋发电平台的运行状况监测预警系统，从而保障海洋发电平台运行的可靠性、安全性和高效性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种浮式海洋发电平台的运行状况监测预警系统，安装在浮式海洋发电平台上，其特征在于，包括：

用于给监测预警系统提供电能的电源管理模块，所述电源管理模块由蓄电池、电源控制器以及发电装置所组成，电源控制器分别与蓄电池和发电装置连接，其中，电源控制器和蓄电池设置在浮式平台的压载舱内；发电装置包括风力发电装置和波浪能发电装置；

用于监测浮式海洋发电平台运行状况的测量传感器模块，所述测量传感器模块包括设置在浮台之上的太阳辐射测量仪、设置在压载舱下部的海洋流速测量仪、设置在浮台周边的若干波浪浮标、设置在每一条张力拉索上的拉力传感器、设置在支撑杆下部的位移传感器以及设置在在风力发电装置上的风传感器和角速度传感器；

设置在岸上的监测站内的监测终端；

用于与监测终端进行信息传输的无线数据通讯装置，所述无线数据通讯装置用于及时将测量传感器模块所采集到的相关参数发送到监测终端；

用于实时获取平台运行状况画面的无线视频监控模块，所述无线视频监控模块包括向上视频摄像装置、向下视频摄像装置、视频采集控制器、照明装置、无线路由器及数据存储装置，所述视频采集控制器用于控制无线路由器将向上视频摄像装置和向下视频摄像装置采集到的可视化图像发送到监测终端；

用于控制整个系统运行的中央集成控制装置，所述中央集成控制装置分别直接与电源控制器、无线数据通讯装置、太阳辐射测量仪、海洋流速测量仪、波浪浮标、视频采集控制器、照明装置、拉力传感器、位移传感器、风传感器和角速度传感器连接，并对其进行分析和控制，包括控制电源控制器向监测预警系统供给电能、控制无线数据通讯装置的运行、控制照明装置的开关、控制无线视频监控模块的启停。

进一步的方案是，所述浮式海洋发电平台是监测预警系统的工作载体和监控对象，浮式海洋发电平台采用单一风力或波浪能发电，或在需要时同时采用波浪能和风力进行联合发电，

进一步的方案是，风力发电装置为兆瓦级变速变桨海上风力发电机，波浪能发电装置有偶数套，对称布设在浮式平台的外侧，波浪浮标设置在每一个波浪能发电装置的外侧。

进一步的方案是，支撑杆由上至下贯穿整个浮式海洋发电平台，压载舱设置在支撑杆的底端，从俯视角度看，压载舱位于浮式海洋发电平台的几何中心的正下方；所述风力发电装置设置在支撑杆的顶端。

进一步的方案是，所述电源控制器用于控制发电装置将电能充入和放出蓄电池，并控制蓄电池为监测预警系统供给电能。

进一步的方案是，所述太阳辐射测量仪用于测量浮式平台能够接收到太阳光的辐射强度；

所述海洋流速测量仪用于测量浮式平台所处海域的海洋洋流的流速；

所述波浪浮标用于自动定点、定时、连续、准确地测量浮式海洋发电平台四周海面波浪的高度、周期以及波浪传播方向；

所述拉力传感器用于测量浮式海洋发电平台的张力拉索承受的拉力载荷；

所述位移传感器用于测量浮式海洋发电平台的位置偏移情况；

所述风传感器用于测量浮式海洋发电平台所处海域的风力等级，包括风的速度和方向；

所述角速度传感器用于测量浮式海洋发电平台上风力发电装置的运转速度。

进一步的方案是，所述无线数据通讯装置采用GPRS发送，与监测终端的上位机通讯。

进一步的方案是，所述照明装置在夜晚或者光线强度过低时由中央集成控制装置控制开关，当照明装置开启后，用于增强光线强度，以保障无线视频监控模块的良好正常运行。

进一步的方案是，所述视频采集控制器用于控制无线路由器将向上视频摄像装置和向下视频摄像装置采集到的可视化图像发送到监测终端，以及控制向上视频摄像装置和向下视频摄像装置将采集到的可视化图像存储入数据存储装置中。

本发明的工作原理为，电源管理模块给监测预警系统提供电能，整个系统的运行通过中央集成控制装置进行控制，测量传感器模块将采集到的信息及时反馈给中央集成控制装置，并由中央集成控制装置控制无线数据通讯装置及时将测量传感器模块所采集到的相关参数发送到监测终端；若某个监测信号超出了预先的设定值，则平台可以自行启动紧急预警机制，向岸上的监测终端报警，相关人员可以调出无线视频监控模块，观看平台运行状况的画面，便于人们依据损伤情况在合适的时候采取相应的修理及维护措施。

由此，本发明通过上述方案，为离岸的浮式海洋发电平台提供了一套运行状况监测预警系统，可以使相关人员及时了解到平台的运行状况，必要时平台可以自行启动紧急预警机制，或者便于人们依据损伤情况在合适的时候采取相应的修理及维护措施。

附图说明

图1为本发明的浮式海洋发电平台的运行状况监测预警系统示意图。

图2为本发明浮式海洋发电平台的运行状况监测预警系统一个实施例的安装示意图。

图中：

1-中央集成控制装置；2-发电装置；3-电源控制器；4-蓄电池；5-无线数据通讯装置；6-太阳辐射测量仪；7-海洋流速测量仪；8-波浪浮标；9-向上视频摄像装置；10-数据存储装置；11-向下视频摄像装置；12-视频采集控制器；13-无线路由器；14-照明装置；15-拉力传感器；16-位移传感器；17-风传感器；18-角速度传感器；19-风力发电装置；20-支撑杆；21-波浪能发电装置；22-压载舱；23-张力拉索。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1和图2，一种浮式海洋发电平台的运行状况监测预警系统，安装在浮式海洋发电平台上，其特征在于，它包括：用于给监测预警系统提供电能的电源管理模块，所述电源管理模块由蓄电池4、电源控制器3以及发电装置2所组成，电源控制器分别与蓄电池4和发电装置2连接，其中，电源控制器3和蓄电池4设置在浮式平台的压载舱22内；

用于监测平台运行状况的测量传感器模块，所述测量传感器模块包括设置在浮台之上的太阳辐射测量仪6、设置在压载舱下部的海洋流速测量仪7、设置在浮台周边的若干波浪浮标8、设置在每一条张力拉索23上的拉力传感器15、设置在支撑杆20下部的位移传感器16以及设置在在风力发电装置上的风传感器17和角速度传感器18；

监测终端设置在岸上的监测站内，由负责监测工作的相关人员进行察看；

用于与监测终端进行信息传输的无线数据通讯装置5，所述无线数据通讯装置5用于及时将测量传感器模块所采集到的相关参数发送到监测终端；

用于实时获取平台运行状况画面的无线视频监控模块，所述无线视频监控模块包括向上视频摄像装置9、向下视频摄像装置11、视频采集控制器12、照明装置14、无线路由器13及数据存储装置10，所述视频采集控制器12用于控制无线路由器13将向上视频摄像装置9和向下视频摄像装置11采集到的可视化图像发送到监测终端；

用于控制整个系统运行的中央集成控制装置1，所述中央集成控制装置1分别直接与电源控制器3、无线数据通讯装置5、太阳辐射测量仪6、海洋流速测量仪7、波浪浮标8、视频采集控制器12、照明装置14、拉力传感器15、位移传感器16、风传感器17和角速度传感器18连接，并对其进行分析和控制，包括控制电源控制器3向监测预警系统供给电能、控制无线数据通讯装置5的运行、控制照明装置14的开关、控制无线视频监控模块的启停等。

较优地，所述浮式海洋发电平台是监测预警系统的工作载体，浮式海洋发电平台可以采用单一风力或波浪能发电，或在需要时同时采用波浪能和风力进行联合发电。

较优地，所述电源控制器用于控制发电装置2将电能充入和放出蓄电池，并控制蓄电池为监测预警系统供给电能。

较优地，所述太阳辐射测量仪用于测量浮式平台能够接收到太阳光的辐射强度；

所述海洋流速测量仪用于测量浮式平台所处海域的海洋洋流的流速；

所述波浪浮标用于自动定点、定时、连续、准确地测量浮式平台四周海面波浪的高度、周期以及波浪传播方向；

所述拉力传感器用于测量张力拉索承受的拉力载荷；

所述位移传感器用于测量浮式海洋发电平台的位置偏移情况；

所述风传感器用于测量浮式平台所处海域的风力等级，包括风的速度和方向；

所述角速度传感器用于测量风力发电装置19的运转速度。

较优地，所述无线数据通讯装置采用GPRS发送，与监测终端的上位机通讯。

较优地，所述照明装置14在夜晚或者光线强度过低时由中央集成控制装置1控制开关，当照明装置开启后，用于增强光线强度，以保障无线视频监控模块的良好正常运行。较优地，所述视频采集控制器12用于控制无线路由器将向上视频摄像装置和向下视频摄像装置采集到的可视化图像发送到监测终端，以及控制向上视频摄像装置和向下视频摄像装置将采集到的可视化图像存储入数据存储装置10中。

在本实施例中，如图2所示，发电装置包括风力发电装置19和波浪能发电装置21，风力发电装置19为兆瓦级变速变桨海上风力发电机，波浪能发电装置21有偶数套，对称布设在浮式平台的外侧，波浪浮标8设置在每一个波浪能发电装置21的外侧。支撑杆20由上至下贯穿整个浮式平台，压载舱22设置在支撑杆20的底端，从俯视角度看，压载舱22位于浮式平台的几何中心的正下方（浮式平台正下方的海水中）；所述风力发电装置19设置在支撑杆20的顶端。

所述张力拉索23在本实施例中设置8条，也可以为多条，张力拉索23的一端与浮式平台外侧连接，张力拉索23的另一端与海床上的锚连接，从俯视角度看，每相邻的两条张力拉索23之间间隔45度，即张力拉索23均匀地设在浮式平台的周边。

所述波浪能发电装置21为垂荡式波浪能发电装置21 ,主要包括液压缸和液压马达，液压缸的有杆腔通过第一单向流入阀与液压马达的出油口连接，液压缸的有杆腔通过第二单向流出阀与液压马达的进油口连接；液压缸的无杆腔通过第二单向流入阀与液压马达的出油口连接，液压缸的无杆腔通过第一单向流出阀与液压马达的进油口连接；液压马达与发电机连接；液压缸的活塞通过连杆与浮式平台上的立柱连接；液压马达的进油口通过节流阀与液压马达的出油口连接；液压马达的进油口和出油口处分别设有储能器。

本发明的工作原理为，电源管理模块给监测预警系统提供电能，整个系统的运行通过中央集成控制装置进行控制，测量传感器模块将采集到的信息及时反馈给中央集成控制装置，并由中央集成控制装置控制无线数据通讯装置及时将测量传感器模块所采集到的相关参数发送到监测终端；若某个监测信号超出了预先的设定值，则平台可以自行启动紧急预警机制，向岸上的监测终端报警，相关人员可以调出无线视频监控模块，观看平台运行状况的画面，便于人们依据损伤情况在合适的时候采取相应的修理及维护措施。

以上仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或类似的设计均属于本发明的保护范围，此外凡是在外观等方面上进行改进而没有脱离本发明的设计原理也均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种浮式海洋发电平台的运行状况监测预警系统，安装在浮式海洋发电平台上，其特征在于，包括：

用于给监测预警系统提供电能的电源管理模块，所述电源管理模块由蓄电池、电源控制器以及发电装置所组成，电源控制器分别与蓄电池和发电装置连接，其中，电源控制器和蓄电池设置在浮式平台的压载舱内；发电装置包括风力发电装置和波浪能发电装置；

用于监测浮式海洋发电平台运行状况的测量传感器模块，所述测量传感器模块包括设置在浮台之上的太阳辐射测量仪、设置在压载舱下部的海洋流速测量仪、设置在浮台周边的若干波浪浮标、设置在每一条张力拉索上的拉力传感器、设置在支撑杆下部的位移传感器以及设置在风力发电装置上的风传感器和角速度传感器；

设置在岸上的监测站内的监测终端；

用于与监测终端进行信息传输的无线数据通讯装置，所述无线数据通讯装置用于及时将测量传感器模块所采集到的相关参数发送到监测终端；

用于实时获取平台运行状况画面的无线视频监控模块，所述无线视频监控模块包括向上视频摄像装置、向下视频摄像装置、视频采集控制器、照明装置、无线路由器及数据存储装置，所述视频采集控制器用于控制无线路由器将向上视频摄像装置和向下视频摄像装置采集到的可视化图像发送到监测终端；

用于控制整个系统运行的中央集成控制装置，所述中央集成控制装置分别直接与电源控制器、无线数据通讯装置、太阳辐射测量仪、海洋流速测量仪、波浪浮标、视频采集控制器、照明装置、拉力传感器、位移传感器、风传感器和角速度传感器连接，并对其进行分析和控制，包括控制电源控制器向监测预警系统供给电能、控制无线数据通讯装置的运行、控制照明装置的开关、控制无线视频监控模块的启停。

2.根据权利要求1所述的浮式海洋发电平台的运行状况监测预警系统，其特征在于：所述浮式海洋发电平台是监测预警系统的工作载体和监控对象，浮式海洋发电平台采用单一风力或波浪能发电，或在需要时同时采用波浪能和风力进行联合发电。

3.根据权利要求1所述的浮式海洋发电平台的运行状况监测预警系统，其特征在于：风力发电装置为兆瓦级变速变桨海上风力发电机，波浪能发电装置有偶数套，对称布设在浮式平台的外侧，波浪浮标设置在每一个波浪能发电装置的外侧。

4.根据权利要求1所述的浮式海洋发电平台的运行状况监测预警系统，其特征在于：支撑杆由上至下贯穿整个浮式海洋发电平台，压载舱设置在支撑杆的底端，从俯视角度看，压载舱位于浮式海洋发电平台的几何中心的正下方；所述风力发电装置设置在支撑杆的顶端。

5.根据权利要求1所述的浮式海洋发电平台的运行状况监测预警系统，其特征在于：所述电源控制器用于控制发电装置将电能充入和放出蓄电池，并控制蓄电池为监测预警系统供给电能。

6.根据权利要求1所述的浮式海洋发电平台的运行状况监测预警系统，其特征在于：所述太阳辐射测量仪用于测量浮式平台能够接收到太阳光的辐射强度；

所述海洋流速测量仪用于测量浮式平台所处海域的海洋洋流的流速；

所述波浪浮标用于自动定点、定时、连续、准确地测量浮式海洋发电平台四周海面波浪的高度、周期以及波浪传播方向；

所述拉力传感器用于测量浮式海洋发电平台的张力拉索承受的拉力载荷；

所述位移传感器用于测量浮式海洋发电平台的位置偏移情况；

所述风传感器用于测量浮式海洋发电平台所处海域的风力等级，包括风的速度和方向；

所述角速度传感器用于测量浮式海洋发电平台上风力发电装置的运转速度。

7.根据权利要求1所述的浮式海洋发电平台的运行状况监测预警系统，其特征在于：所述无线数据通讯装置采用GPRS发送，与监测终端的上位机通讯。

8.根据权利要求1所述的浮式海洋发电平台的运行状况监测预警系统，其特征在于：所述照明装置在夜晚或者光线强度过低时由中央集成控制装置控制开关，当照明装置开启后，用于增强光线强度，以保障无线视频监控模块的良好正常运行。

9.根据权利要求1所述的浮式海洋发电平台的运行状况监测预警系统，其特征在于：所述视频采集控制器用于控制无线路由器将向上视频摄像装置和向下视频摄像装置采集到的可视化图像发送到监测终端，以及控制向上视频摄像装置和向下视频摄像装置将采集到的可视化图像存储入数据存储装置中。