CN109416373A - 用于结构体的流量测量装置 - Google Patents

用于结构体的流量测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109416373A
CN109416373A CN201780034475.4A CN201780034475A CN109416373A CN 109416373 A CN109416373 A CN 109416373A CN 201780034475 A CN201780034475 A CN 201780034475A CN 109416373 A CN109416373 A CN 109416373A
Authority
CN
China
Prior art keywords
crane
measurement
crane equipment
speed
wind
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201780034475.4A
Other languages
English (en)
Inventor
西奥多·科兹摩·霍尔顿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wind Farm Analytics Ltd
Original Assignee
Wind Farm Analytics Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wind Farm Analytics Ltd filed Critical Wind Farm Analytics Ltd
Publication of CN109416373A publication Critical patent/CN109416373A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/26Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting optical wave
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00Other constructional features or details
    • B66C13/18Control systems or devices
    • B66C13/46Position indicators for suspended loads or for crane elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C15/00Safety gear
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C15/00Safety gear
    • B66C15/06Arrangements or use of warning devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/95Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • G01S13/953Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for meteorological use mounted on aircraft
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/50Systems of measurement, based on relative movement of the target
    • G01S15/58Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/885Meteorological systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S17/58Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/95Lidar systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/95Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Jib Cranes (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

一种起重机装置,包括:起重机主体;流体速度测量装置,包括多个波束源,这些波束源设置成使得来自所述波束源的波束在测量点处相交,其中所述测量装置用于测量正在接近起重机主体的流体场的速度。

Description

用于结构体的流量测量装置
技术领域
本发明涉及一种用于结构体、建筑物或车辆的流体速度场测量系统。所述测量可用于控制系统或预警系统。特别地,会聚波束的使用允许进行三维流体场测绘和识别极端流体流动特征以,防止冲击所述结构体、建筑物或车辆。
背景技术
本领域技术人员会理解,激光雷达,雷达,声纳和声雷达可用于探测流体。
特别地,应当理解,在三个非平行波束的交叉点处的三次多普勒波束测量可以得出三维流体速度。
应当理解,具有很多波束的系统可以在很多位置同时测量。例如,六个波束可以设置成在两个测量位置中的任意一处三个波束相交,或者二十七个波束可以设置成在九个测量点处相交,等等。这些波束的方向可以固定,也可以不固定。
可以采用用于波束切换、波束扫描或波束控制的装置,以便引导波束在连续的不同测量位置处相交。应当理解,如果这可以足够快地完成,那么各次测量之间的间隔时间可以忽略不计,并且该组测量实际上是给定时间点的流体流动的图。朝向所选测量位置的波束控制可以使用位置和方向传感器。
应当理解,可以构建二维平面测量图,或者甚至是三维容积测量图。
应当理解,控制系统可以利用这种测量信息。控制系统可以提供警告和警报或启动自动安全措施,操作停止或使操作减少。控制系统还可以调整参数以便提高效率,减少负载,增加产出或以某种其他方式进行优化。
关于阵风,湍流或其他流体场特征的警告对于希望为乘客提供更舒适的飞行的飞机非常有用。
在起飞或着陆时,极端阵风、极端侧风、下降气流或跑道上的湍流会很危险。因此,配备交叉波束激光雷达(激光雷达)的机场可以提供更好的安全警告。此外,交叉或会聚波束激光雷达可以提供比发散波束激光雷达(在某些机场使用)更好的湍流测量。原因是发散波束激光雷达意味着大量进行空间平均分配。会聚波束激光雷达提供局部湍流测量,接近点状标准风速计仪器。
应当理解,激光雷达可以采用连续波(CW)激光器或者——可替换地——脉冲激光器,并且每种类型都有优缺点。
应当理解,可以采用很多方式来调整结构体形状。例如,可以使用液压通道。孔可以是打开或关闭的。翼或其他附肢可以旋转或倾斜为一个角度。赛车控制表面可以响应风(例如侧风,湍流或另一辆车的后向气流)来调节,但也可以考虑汽车本身的相对运动。配备先进激光雷达的赛车可以知道前方车辆的后向气流何时提供最大优势,或者何时优势降低从而提供更好的超车机会。可以调节由控制表面产生的下压力以应对相对气流的突然变化。
如果船舶或潜艇配备有先进的传感器来测绘其流体动力学横截面上的流量图,则船舶或潜艇可以更有效地设定其航线并对不断变化的水流进行响应。
对于船舶(特别是帆船)而言,气流也会很重要。因此,风激光雷达测绘吹来的风的图,提供时间以响应风流的任何变化,可以具有效率优势。这可能有助于环球或长距离游艇比赛。如果由帆船运输货物,激光雷达技术可能会非常有用,可以提高帆船效率,缩短航行时间。
在改变流体流动中的动力运输中,流体流动的前瞻测绘可以允许前瞻控制,更大程度响应并且预测条件的变化,而非对变化后的条件做出反应,从而可以实现更高效,更快速的运输。
应当理解,响应于从车辆测量的流体流动,可以进行很多可能的调节。调整车速,调整车辆姿态,调整高度和调整深度都是可能的。
应当理解,一种结构体可以进行测量,该测量可以通知到邻近的很多结构体。
应当理解,可以改变结构体姿态的方式有很多。飞行结构体或航天器可以改变其翻滚,俯仰和偏航。起重机(crane)结构体可以背风旋转,或者可以收回其最大程度伸出的伸展臂。应当理解,除此处所列之外,很多其它车辆和结构体都可以改变姿态。
其他控制动作也是可能的。可以在摩天大楼内调节主动减震器。应当理解,除此处所列之外,很多其它控制动作都是可能的。
我们认为结构体可以是固定结构体,也可以是可移动结构体,包括可以是车辆。
我们认为任何结构体,包括任何车辆,都可以由人来操作(由人类或非人类操作)或进行无人操作(未被任何生物操作)。
应当理解,三个会聚波束在空间或时间上的选定测量点处可能不完全相交,但只要它们在空间和时间上基本上在接近指定的测量点会聚,就可能获得良好的测量,这代表了完美或理想的测量,相当于波束确实在空间和时间的选定测量点上完美地相交。
应当理解,流体流动数据可以与其他数据组合,以便学习或分析流体流动特性与其他特征之间可能存在的相关性。例如,可以研究什么类型的风场引起摩天大楼的最大运动,可以研究哪种类型的容积风场在给定跑道上产生最大的下冲气流加速度,或者什么样的风流引起最大的机翼弯曲力矩。
可以应用人和机器学习或人工智能数据分析。
可以从很多系统和/或在增加的时间段上收集会聚波束测量数据的数据库。研究可以针对特定系统或系统系列进行定制。学习系统可以识别有益警告或控制参数。随着时间的增加和使用更多的测量系统来生成数据,随着在数据库内收集和分析更多数据,学习系统可以继续改进警告或控制参数。
应当理解,起重机用于很多商业和非商业环境,包括但不限于一般建筑,摩天大楼建筑,港口和码头操作,陆上风力涡轮机安装和海上风力涡轮机安装,包括浮动风力涡轮机的安装。
除了建筑和安装之外,起重机还可以用于操作维护目的,例如风力涡轮机叶片的更换以及风力工业和其他行业中的很多其他目的,例如结构体的修理、涂漆或清洁。
起重机通常用于将材料装载到车辆或从车辆卸载材料,以及用于将材料或物体从工厂或设施的一部分转移到另一部分。
应当理解,起重机通常是非常大的结构体并且可以延伸到很高的高度。同时已知风速与地面高度相比通常在高处上更高。起重机本身以及它们可能的悬挂载荷顶风提供了延伸的横截面积。因此,起重机结构体、其安装点和其底座都可能承受很大的风荷载。对于非常大的结构体而言,并且在例如极端阵风等非常大的风的情况下,负载增加并且在起重机的寿命期间引起增加的疲劳载荷。此外,由于风况造成的负载甚至可能导致起重机在有或没有悬挂负载的情况下发生灾难性故障。
风况还可以引起悬挂负载的运动,包括负载围绕一个或多个悬挂点的摆动。如果悬挂的负载由于风而移动,那么悬挂的负载可能会碰撞到起重机结构体本身或者碰撞到另一个结构体或物体。因此,这种碰撞可能引发代价高昂的损坏。
因此,基于风况,出于人员和材料安全考虑,起重机操作员以及操作过程中会对起重机操作施加安全限制。可以使用由一般天气预报提供的主要风况。或者,可以使用局部风测量装置。可以使用风速计例如旋转杯式风速计或超声波装置,可将其认为是“点状”,因为其从空间中的小区域(例如延伸几厘米)收集风速数据。这些系统在风到达该点之后在测量点处提供测量数据。这些系统具有侵入性,因为这些系统物理地干扰风流并改变其正在测量的风。这些系统不能测绘整体风况,因为这些系统本身不能在扩展的测绘区域上进行大量测量。
一些风速计例如旋转杯式风速计仅提供水平风速数据,而众所周知,风速是三维矢量并且可具有垂直分量。
激光雷达系统可以根据风中携带的微观气溶胶的多普勒频移非侵入地测量风。激光雷达对其测量的风流的影响可以忽略不计,因此激光雷达可以称为非侵入性的。发散波束激光雷达和锥形扫描激光雷达是激光雷达风测量的既定方法,但是它们受到来自空间中的多个波束采样点的信息的组合的影响,这些采样点被大大分开,例如相隔50米或甚至更远。这种粗略估计通常是不正确的,因为风速可在50米或更远的范围内变化很大。这个事实对我们所有人来说都是熟悉的:我们都见过树的枝叶在风中移动,可以看到从树的一侧到另一侧可能有不同甚至相反的运动。
激光雷达能够通过测量三个独立的视线多普勒频移来重建三维风速。通过采用会聚波束,确保了在会聚点或汇聚区域处进行三维风速测量。
因此,会聚波束激光雷达可以提供对风测量的改进。
此外,已知激光雷达风测量可以在很远的范围(例如一公里,甚至十公里)进行。
使用或不使用相对和绝对定向传感器、角度传感器和位置传感器校正或调整激光雷达波束指向角。这是有利的,防止波束从结构体,激光雷达安装点或屈曲、移动或弯曲的结构体的一部分发散出去。定向和位置传感器可以采用各种方法,例如GPS,差分GPS,磁力计,重力传感器,加速度计和其他方法。
如果三个激光雷达波束从横向分开的点发出,并且会聚到远端的测量点,则波束将是非平行的并且可以用于在测量点处重建三维风速。
此外,可以扫描或控制一个或多个波束的指向角,使得它们在空间中的一系列点处会聚和测量。以这种方式,可以构造风速分量图。通过使用三个或更多个波束,可以生成完全无歧义的三维风速图。还可以通过使用多组设置成在很多测量点会聚的三个固定波束来产生这样的图。
起重机操作的安全阈值可以基于固定时段(例如1分钟,10分钟,每小时或其它平均时段)上的平均风速来定义。也可以基于短期阵风(例如5秒内的平均或最大样本或一些其它采样周期)采用安全阈值。安全系统还可以取决于用于表征风速的其他参数,例如由风速(被给定采样周期(例如1分钟,10分钟或其它采样周期)的平均风速除)的标准偏差定义的湍流强度。
除了风场的简单特征(例如风速被在空间中的单个点平均)之外,还可以提供更先进和更具信息性的风场特征。例如,在多个高度测量的系统可以提供垂直风切变和垂直风向改变等信息。通常,三维测绘系统可以提供整个三维风速图。
值得注意的是,风力信息较少的安全系统可能无法以最有效的方式达到安全的目的。例如,使用旋转杯式风速计测量地面以上10米处的风速的安全系统可能无法检测到地面以上100米处的阵风,而在地面以上100米处起重机结构体的顶部可能承受着严重的负载。
值得注意的是,如果安全系统设置过于大意,错误太多,那么起重机操作可能会不必要地停止,从而导致不必要的经济损失和机会损失。例如,如果安全系统工作的基础是风速测量大于15米/秒可能会在接下来的5分钟内导致破坏性的风力条件的时间超过10%——这被认为是不可接受的阈值,则当风速测量值指示超过15米/秒时,起重机操作员可能会总是停止起重机操作。但是,一个前瞻测量系统在起重机附近测量15米/秒,也可以提供远处的数据,而远处的数据显示吹来风速实际上正在降低到15米/秒以下,不需要为了安全而关闭。
因此,前瞻系统可以提供更大的操作优化。虽然事先可以使用场地的一般风况或一段时间(例如一个小时或多个小时)的一般风力预报来决定是否可以继续运行,但是在应用更强大的风激光雷达测量系统之后,警告(例如五分钟的迎风警告)和警报(例如一分钟警报和安全关闭程序)成为可能,从而可以基于特定的场地条件来指示操作是否可以继续。如果提供风测量数据样本的风测量装置位于起重机结构体处,或在起重机结构体附近,或在起重机结构体上并且如果是点状类型(例如旋转杯式风速计),则其不具有前瞻或预测的能力。因此这种安全系统是被动的。
提供风场前瞻测绘的风测量装置提供潜在危险风况的预先警告。警告周期可取决于吹来风速和测量范围。例如,可以提前一分钟测量在2公里外测得的以每小时120公里吹来的风的风速特征。
起重机可以是安装在地面上的固定起重机。起重机也可以是具有轮子的移动单元。起重机可以在轨道上,安装在铁路车厢上或安装在火车上。起重机可以牵引或自行推进。起重机可以固定或安装到车辆(例如船舶或自升式船舶)上,用于海上风力涡轮机的安装。
起重机可以伸缩。起重机可以具有一个或多个臂。起重机可以具有一个或多个悬臂。起重机可以包括一个或多个配重。起重机可以包含支腿以在使用期间保持稳定。
起重机可以是爬升起重机,例如风力涡轮机塔式爬升起重机。可以通过使用重力稳定平衡、摩擦、压缩抓握或其他手段将起重机固定在适当位置。
起重机可以包括钩、环、磁性拾取器或其他类型的固定设备。
起重机可以包括电驱动系统、液压驱动系统、液压马达、缆绳绞盘、推进发动机和电力推进系统。
起重机可以包括供一个或多个操作人员使用的驾驶室,或者可选地,可以远程控制起重机。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种根据所附权利要求的起重机装置。
本发明还可包括以下内容中的一项或多项:
一种系统,包括从结构体发出的多个波束,使得两个或更多个波束朝向测量点会聚。
在所述系统中,所述结构体位于流体(例如空气、离子流、太阳风、行星大气、气体、海水或淡水)内。
在所述系统中,所述汇聚波束是激光雷达波束。
在所述系统中,所述汇聚波束是雷达波束。
在所述系统中,所述汇聚波束是声雷达波束。
在所述系统中,所述汇聚波束是声纳波束。
在所述系统中,采用多普勒效应或频移以便解决流体内分散颗粒或物质的径向速度。
在所述系统中,在给定测量点处分散颗粒或物质的速度表示该测量点处及其附近的总流体流。
在所述系统中,组合由两个或多个波束测量的径向速度以提供二维流体速度。
在所述系统中,组合由三个或更多个波束测量的径向速度以提供三维流体速度。
在所述系统中,组合由N个或更多个波束测量的径向速度以提供N维流体速度,N大于3。
在所述系统中,当关注流体加速度属性以及流体速度场属性时,对连续速度测量进行微分以产生加速度测量。
在所述系统中,连续加速度测量进行微分,以便产生下一时间导数等,以获得速度场的更高的时间导数。
在所述系统中,采用波束切换,波束控制或波束扫描手段,以便将波束导向选定的测量点。
在所述系统中,在空间和/或时间的不同点处进行多个交叉波束测量。
在所述系统中,多个测量值组合成示出三维流体速度场的变化的图,其中这样的图可以是视觉描绘或者可选地是数字组,或两者都是。
在所述系统中,所述结构体是一个固定的结构体,如住宅楼、商业楼、摩天大楼、工业厂房、雕像、天线桅杆、仓库、电力传输塔、高架桥、沟渠或桥梁。
在所述系统中,所述结构体是起重机。在所述系统中,所述结构体是跑道、飞机起落跑道、或航空母舰。
在所述系统中,所述结构体是浮动结构体,例如石油钻塔、浮动数据中心、驳船或浮动终端。
在所述系统中,所述结构体是一种飞行器,例如飞机、水上飞机、飞艇、直升机、气球、无人机、无人驾驶飞行器、滑翔机等。在所述系统中,所述结构体是太空飞行器,例如太阳帆、航天飞机、卫星、空间站、火箭、超音速飞机或超音速冲压喷射装置。在所述系统中,所述结构体是地面车辆,如任何类型的货车、卡车、移动工厂,任何类型的油罐车、汽车、公共汽车、赛车。
在所述系统中,所述结构体是水载车辆,例如游轮、货船、油轮、化学品船、渡轮、水翼艇、游艇、双体船或其他多壳船、破冰船、救生艇或其他船只。
在所述系统中,所述结构体是潜水艇、潜水钟、遥控水下航行器或半潜式船。
在所述系统中,所述结构体或车辆是人工控制的或载人或其他生物的,可以由人或其它生物操纵,或遥控,或具有自动引导系统或人工智能引导。
在所述系统中,所述结构体或车辆无人操纵、自动运行、被遥控、由自动系统引导或由人工智能引导。
在所述系统中,测量数据用于发出关于正在前来的流场的特征(例如极端阵风、突然变风、湍流、漩涡、涡流、上升气流、下降气流)的警告或警报。
在所述系统中,单独的会聚波束测量或一组会聚波束测量或基于其的警告被用作控制系统的输入。
在所述系统中,控制系统响应一个或多个会聚波束测量来调整结构体形状。
在所述系统中,控制系统响应一个或多个会聚波束测量调整机翼、空气动力学表面、流体动力学表面或其他表面上的襟翼或自适应表面。
在所述系统中,控制系统响应于一个或多个会聚波束测量来调节车辆速度。
在所述系统中,控制系统响应于一个或多个会聚波束测量来调整结构体姿态。
在所述系统中,控制系统响应一个或多个会聚波束测量调整飞行路径、海洋轨迹、海底轨迹或其他运动轨迹。
在所述系统中,控制目的包括提高轨迹效能。
在所述系统中,控制目的包括提高舒适度。
在所述系统中,控制目的包括加强安全性。
一种测量方法,包括从多个源发射波束,使得来自测量源的波束在测量点处相交,接收反射或散射波束的多普勒频移,以及基于多普勒频移确定测量点处的流体速度;其中多个波束源中的每一个安装在建筑物上或车辆上。
该方法包括执行用于实现上述系统的步骤。
用于实现任何上述测量系统或执行任何上述方法的任何类型的计算机软件。
用于实现任何上述控制系统的任何类型的计算机软件。
任何机器学习系统,其将会聚波束测量数据与其他数据组合以便学习或分析何种类型的流体流动特性产生其他类型的数据或与其他类型的数据相关。
上述系统和/或方法的任意组合。
附图说明
图1示出了汽车,在该示例中是赛车,其中采用三个会聚多普勒激光雷达波束来测量相对空气速度。
图2示出了船,在该示例中是帆船,其中采用三个会聚多普勒激光雷达波束来测量相对风速。
图3示出了飞行器,在该示例中是客机,其中采用三个会聚多普勒激光雷达波束来测量相对风速。
图4示出了结构体,在该示例中是摩天大楼或高层建筑,其具有主动质量阻尼系统,该系统调节为响应对吹来的风的特性的测量。
图5示出了一种结构体,该结构体是起重机,其中采用多普勒激光雷达波束来测量起重机周围的风况,使得能够预测正在吹来的风的情况。
具体实施方式
图1示出了汽车,在该示例中是赛车4,其中采用从多个激光雷达源2发出的多个会聚多普勒激光雷达波束3来测量测量点1处的相对空气速度。
图2示出了船,在该示例中是包括一个或多个帆7的帆船6,其中从多个激光雷达源2发出的三个会聚多普勒激光雷达波束3用于测量测量点1处的相对空气速度。
图3示出了飞行器,在该示例中是客机8,其中采用从多个激光雷达源2发出的三个会聚多普勒激光雷达波束3来测量测量点1处的相对空气速度。
图4示出了一种结构体,在该示例中是摩天大楼或高层建筑物11,具有主动质量阻尼器系统12,其响应于吹来的风的特性的测量而被调节,其中使用从多个激光雷达源2发出的三个会聚多普勒激光雷达波束3用于测量测量点1处的风速。不具有这种与有源阻尼系统结合的激光雷达系统的等效结构体10可能遭受更大的变形和应力。应当理解,很多种不同的安装设置和结构体都是可能的。
图5示出了起重机14,其具有悬挂在臂或悬臂18上的负载16。在起重机上安装一个或多个激光雷达源2,其利用其激光雷达波束3指向一个或多个测量点1。可以使三条非平行波束会聚在风测量点1处,以便局部测量三维风速矢量,并且很多这样的测量可以形成风场图,该风场图覆盖扩展的空间区域并允许关于特别选择的风的特征的前瞻警告。
附图示出了一小部分示例。

Claims (35)

1.一种起重机装置,包括:
起重机主体;和
流体速度测量装置,包括多个波束源,所述多个波束源设置成使得来自所述多个波束源的波束在测量点处相交。
2.根据权利要求1所述的起重机装置,其中所述测量装置用于测量正在接近起重机主体的流体场的速度。
3.根据权利要求1或2所述的起重机装置,包括警报器,且其中当测量的速度或从所述测量的速度导出的参数大于预定阈值时,所述警报器启动。
4.根据权利要求3所述的起重机装置,其中所述参数包括垂直风切变,所述垂直风切变定义为第一高度与第二高度的流体速度之间的差。
5.根据前述权利要求中的任意一项所述的起重机装置,包括控制系统,当测量的速度或从至少一个测量的速度导出的参数大于预定阈值时,所述控制系统做出响应。
6.根据权利要求5所述的起重机装置,其中所述控制系统用于提供警告和/或警报或启动自动安全措施、操作停止或操作减少。
7.根据权利要求5或6所述的起重机装置,其中所述控制系统用于改变参数以便提高效率,减少负载,增加产出或优化操作。
8.根据前述权利要求中的任意一项所述的起重机装置,其中所述控制系统包括自主操纵装置,并且其中当测量的速度或从所述测量的速度导出的参数大于预定阈值时,所述自动操纵装置启动。
9.根据权利要求8所述的起重机装置,包括可伸缩和/或可旋转的起重臂,其中,当所述测量的速度或从所述测量的速度导出的参数大于预定阈值时,所述自主操纵装置用于缩回和/或旋转所述起重机臂。
10.根据权利要求8或9所述的起重机装置,其中当所述测量的速度或从所述测量的速度导出的参数大于预定阈值时,所述自主操纵装置用于调节起重机主体的位置和方向中的一个或二者。
11.根据权利要求8至10中的任意一项所述的起重机装置,其中当所述测量的速度或从所述测量的速度导出的参数大于预定阈值时,所述自主操纵装置用于升高或降低承载负荷。
12.根据权利要求8至11中的任意一项所述的起重机装置,包括锁定装置,用于相对于起重机主体锁定所述起重机装置的部件,并且其中所述自主操纵装置用于在所述测量的速度或所述从测量的速度导出的参数大于预定阈值时启动所述锁定装置。
13.根据前述权利要求中的任意一项所述的起重机装置,其中所述测量装置设置在所述起重机主体的上部,用于测量升高高度的流场速度。
14.根据权利要求3至13中的任意一项所述的起重机装置,其中所述参数包括从所述测量的速度导出的疲劳载荷。
15.根据前述权利要求中的任意一项所述的起重机装置,其中所述测量装置用于测量靠近所述起重机主体的第一区域处和远离所述起重机主体的第二区域处的流场速度,以确定速度是增加,减小或保持恒定。
16.根据前述权利要求中的任意一项所述的起重机装置,其中所述波束源包括激光雷达波束源。
17.根据前述权利要求中的任意一项所述的起重机装置,其中所述波束源包括雷达波束源。
18.根据前述权利要求中的任意一项所述的起重机装置,其中所述波束源包括声雷达波束源。
19.根据前述权利要求中的任意一项所述的起重机装置,其中所述波束源包括声纳波束源。
20.根据前述权利要求中的任意一项所述的起重机装置,其中所述测量装置利用所述多普勒效应或频移来决定所述流体内的分散颗粒或物质的径向速度。
21.根据权利要求20所述的起重机装置,其中在给定测量点处的所述分散颗粒或物质的速度表示所述测量点处及其附近的总流体流。
22.根据权利要求20或21所述的起重机装置,其中组合由两个或更多个波束测量的所述径向速度以提供二维流速。
23.根据权利要求20至22中的任意一项所述的起重机装置,其中组合由三个或更多个波束测量的所述径向速度以提供三维流速。
24.根据权利要求20至23中的任意一项所述的起重机装置,其中组合由N个或更多个波束测量的所述径向速度以提供N维流速,其中N大于3。
25.根据前述权利要求中的任意一项所述的起重机装置,其中对连续速度测量进行微分以产生加速度测量。
26.根据权利要求25所述的起重机装置,其中对连续加速度测量进行微分,以便产生下一时间导数。
27.根据权利要求26所述的起重机装置,其中获得了更高的时间导数。
28.根据前述权利要求中的任意一项所述的起重机装置,其中采用波束切换,波束控制或波束扫描,以便将一束或多束波束导向选定的测量点。
29.根据前述权利要求中的任意一项所述的起重机装置,其中在空间和/或时间的不同点处进行多个交叉波束测量。
30.根据权利要求29所述的起重机装置,其中多个测量值组合成示出三维流体速度场的变化的图,其中所述图可以是视觉描绘或者数字组,或二者。
31.根据前述权利要求中的任意一项所述的起重机装置,其中测量数据用于识别正在前来的极端阵风、突然变风、湍流、漩涡、涡流、上升气流或下降气流。
32.一种用于操作具有起重机主体的起重机装置的方法,所述方法包括:
在所述起重机主体处设置测量装置,所述测量装置包括多个波束源,所述多个波束源设置成使得来自所述多个波束源的波束在测量点处相交;和
使用所述测量装置测量流体速度。
33.一种计算机系统,用于提供根据权利要求1至31中任意一项所述的起重机装置或根据权利要求32所述的方法。
34.一种计算机系统,用于提供根据权利要求1至31中任意一项所述的起重机装置或根据权利要求32所述的方法。
35.一种计算机程序,用于提供根据权利要求1至31中任意一项所述的起重机装置或根据权利要求32所述的方法。
CN201780034475.4A 2016-04-01 2017-04-03 用于结构体的流量测量装置 Pending CN109416373A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1605535.2A GB2548899A (en) 2016-04-01 2016-04-01 Fluid measurement system for buildings and vehicles
GB1605535.2 2016-04-01
PCT/GB2017/050933 WO2017168180A1 (en) 2016-04-01 2017-04-03 Flow measurement device for a structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109416373A true CN109416373A (zh) 2019-03-01

Family

ID=58638874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780034475.4A Pending CN109416373A (zh) 2016-04-01 2017-04-03 用于结构体的流量测量装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20190113536A1 (zh)
CN (1) CN109416373A (zh)
GB (2) GB2548899A (zh)
WO (1) WO2017168180A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111651930A (zh) * 2020-05-07 2020-09-11 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 一种基于极限学习机的流场涡区域检测方法
KR20240097752A (ko) 2022-12-20 2024-06-27 한국세라믹기술원 음식물 쓰레기를 이용한 바이오 가스 생산 방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114967736A (zh) * 2019-07-26 2022-08-30 深圳市道通智能航空技术股份有限公司 风速测算方法、风速估算器及无人机
GB2588650A (en) * 2019-10-30 2021-05-05 Triple Lidar Tech Ltd Crane device provided with data
US20230348237A1 (en) * 2020-07-07 2023-11-02 AMLAB Pty Ltd, Mapping of a Crane Spreader and a Crane Spreader Target
CN113012474B (zh) * 2021-02-07 2022-04-19 中电科(宁波)海洋电子研究院有限公司 一种针对渔船作业区的波浪滑翔器避碰方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1221426A2 (en) * 2001-01-09 2002-07-10 Jack B. Shaw Crane safety devices and methods
CN102782505A (zh) * 2010-02-04 2012-11-14 维斯塔斯风力系统集团公司 风力涡轮机光学风力传感器
CN105452899A (zh) * 2013-06-30 2016-03-30 风电场分析有限公司 涡轮机流体速度场测量

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007011711A1 (de) * 2007-03-08 2008-09-18 Joachim Falkenhagen Verfahren zur Antizipation von Wellen- und Windbewegungen und zu deren Kompensation
EP2175281A1 (en) * 2008-10-08 2010-04-14 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement to determine a wind-speed
GB2532585B (en) * 2013-06-30 2018-04-25 Wind Farm Analytics Ltd Turbine fluid velocity field measurement

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1221426A2 (en) * 2001-01-09 2002-07-10 Jack B. Shaw Crane safety devices and methods
CN102782505A (zh) * 2010-02-04 2012-11-14 维斯塔斯风力系统集团公司 风力涡轮机光学风力传感器
CN105452899A (zh) * 2013-06-30 2016-03-30 风电场分析有限公司 涡轮机流体速度场测量

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111651930A (zh) * 2020-05-07 2020-09-11 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 一种基于极限学习机的流场涡区域检测方法
KR20240097752A (ko) 2022-12-20 2024-06-27 한국세라믹기술원 음식물 쓰레기를 이용한 바이오 가스 생산 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20190113536A1 (en) 2019-04-18
GB2564802A (en) 2019-01-23
WO2017168180A1 (en) 2017-10-05
GB2548899A (en) 2017-10-04
GB201817897D0 (en) 2018-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109416373A (zh) 用于结构体的流量测量装置
JP7245988B2 (ja) 海底鉱物資源揚収装置
CN111880535B (zh) 一种基于强化学习的无人艇混合感知自主避障方法及系统
US8157205B2 (en) Multibody aircrane
CN101585397B (zh) 低燃料消耗的商业船舶
EP4051616A1 (en) Crane device provided with data
Lee et al. Wind tunnel testing of a helicopter fuselage and rotor in a ship airwake
CN108027385A (zh) 风矢量场测量系统
US5787832A (en) Method and apparatus to stabilize marine vessels
Pêtrès et al. Reactive path planning for autonomous sailboat
CN111731453A (zh) 一种基于搭载无人机的救生无人船的海上救援方法和系统
CA2970190A1 (en) Aerodynamically shaped, active towed body
RU2459738C2 (ru) Корабль гидрографической и патрульной службы
Abujoub et al. Methodologies for landing autonomous aerial vehicles on maritime vessels
Friebe et al. A marine research ASV utilizing wind and solar power
CN115903056B (zh) 轨条砦水空两栖无人航行器低频无源自主探测系统和方法
Zhang et al. Energy consumption of a sailing quad-maran automated vessel
Barnes Energy Gain From an Atmosphere in Motion-Dynamic Soaring and Regen-electric Flight Compared
Khantsis Control system design using evolutionary algorithms for autonomous shipboard recovery of unmanned aerial vehicles
RU2546357C2 (ru) Спасательный экраноплан
JP2023072596A (ja) 無人点検システムおよび無人点検方法
Abujoub Development of a landing period indicator and the use of signal prediction to improve landing methodologies of autonomous unmanned aerial vehicles on maritime vessels
Muljowidodo et al. Design and simulation analysis of flying trimaran USV
CN113086139A (zh) 一种无人水翼航行器
Tian et al. UAV-USV docking control system based on motion compensation deck and attitude prediction

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190301