CN110667797A - 基于无线通信的水电站船闸通航船舶拖曳系统 - Google Patents

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贺徽
桂远乾
崔磊
刘亚青
李程煌
毛永松
刘江
杨涛
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Abstract

本发明提供了一种基于无线通信的水电站船闸通航船舶拖曳系统，控制服务器通过通信基站与PDA手持式操控装置和拖曳船之间进行无线通信；PDA手持式操控装置接受外部输入的无线操控命令，PDA手持式操控装置发出无线操控命令，通过与附近基站通信将无线操纵命令发送至控制服务器；控制服务器将接收到的无线操控命令编码后得到实际能被拖曳船上的控制器接收的驱动指令，并再次通过基站将驱动指令发送至拖曳船上的控制器，水下电磁吸盘固定于拖曳船上，拖曳船位于水下并可以为水下电磁吸盘供电，水下电磁吸盘通电后吸附于通航船舶底面；拖曳船接收到驱动指令后为水下电磁吸盘供电，并根据驱动命令带动通航船舶在船闸内移动。

Description

基于无线通信的水电站船闸通航船舶拖曳系统
技术领域
本发明涉及水利水电机电技术领域，具体涉及一种基于无线通信的水电站船闸通航船舶拖曳系统。
背景技术
水电站船闸是一种使船舶通过航道中有集中水位落差河段的一种通航建筑物。所以船舶需借助船闸来通过电站大坝。船舶在锚泊期间，船上柴油机燃油发电容易造成空气、水域以及噪音污染，对库区生态环境构成威胁。
待闸船舶污染危害严重。待闸船舶柴油机发电不仅噪音扰民，其排放的一氧化碳、硫化物、氮氧化物、细颗粒物等污染物更是让库区空气质量不断下降。更有因船闸通航能力有限，导致往来船舶不能实现即来即走，长时间待闸对通航道乃至库区水域产生严重的污染。现有技术中往往通过待闸船舶自身进行驱动和控制以实现通过船闸的过程，污染严重的同时，难以进行有效的规划统筹。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种基于无线通信的水电站船闸通航船舶拖曳系统，实现水电站船闸通航的零排放和灵活便利的拖曳方式。
本发明提供了一种基于无线通信的水电站船闸通航船舶拖曳系统，其特征在于包括通航船舶、水下电磁吸盘、拖曳船、PDA手持式操控装置、通信基站、控制服务器；控制服务器通过通信基站与PDA手持式操控装置和拖曳船之间进行无线通信；PDA手持式操控装置接受外部输入的无线操控命令，PDA手持式操控装置发出无线操控命令，通过与附近基站通信将无线操纵命令发送至控制服务器；控制服务器将接收到的无线操控命令编码后得到实际能被拖曳船上的控制器接收的驱动指令，并再次通过基站将驱动指令发送至拖曳船上的控制器，水下电磁吸盘固定于拖曳船上，拖曳船位于水下并可以为水下电磁吸盘供电，水下电磁吸盘通电后吸附于通航船舶底面；拖曳船接收到驱动指令后为水下电磁吸盘供电，并根据驱动命令带动通航船舶在船闸内移动。
上述技术方案中，拖曳船上设置有储氢装置、氢燃料电池电堆、电动机、桨叶、调节阀、氢-电联合控制器、传动机构；储氢装置通过管道向氢燃料电池电堆提供氢气；氢燃料电池电堆用于发电并为电动机供电；电动机通过传动机构带动桨叶运转；调节阀设置于管道上，用于控制管道内氢气流量；氢-电联合控制器的输出端分别与调节阀和电动机电连接，用于控制调节阀和电动机的工作状态；氢-电联合控制器接收PDA手持式操控装置经由控制服务器和基站对发出的操控命令，通过改变调节阀的工作状态控制储氢装置向的氢燃料电池电堆输出的氢气流量；电动机经由传动机构和桨叶驱动拖曳船行进。
上述技术方案中，氢燃料电池电堆根据驱动命令为水下电磁吸盘供电。
上述技术方案中，氢燃料电池电堆根据驱动命令为通航船舶提供船用电，供电负荷以实际船舶负荷大小来确定。
上述技术方案中，所述储氢装置，可采用钢、铝或碳纤维内衬钢制作，存储压力10～70Mpa。
本发明的目的在于使用无线通信技术控制的以清洁氢能燃料电池(电化学反应)方式克服上述水电站船闸船舶以柴油发电机为动力源的泄噪音大、污染高、毒性缺陷，而提供一种完全零排放、清洁环保、无噪音污染并且无线控制的水电站船闸通航船舶拖曳系统新方案。基于氢能的水电站船闸通航船舶拖曳系统的氢源可以源自电站本身的电解氢，本发明适用所有水电站(厂)船闸，对电站船闸降低柴油机噪声污染和设备节能降耗、减少对库区环境的污染、提高通航效率、实现水电站船闸通航的零排放和灵活便利的拖曳方式具有重要意义。本发明通过PDA手持式操控装置经由控制服务器和通信基站发出的操控命令控制拖曳通航船舶通过船闸，实现水电站和船闸内部设备驱动通航船舶，避免了采用柴油机带来了负面影响。同时通过控制服务器可以对水电站内所有通航船只进行合理有效的规划和监控，通航船舶的过闸过程可以由由水电站方进行合理的安排。本发明采用氢-电联合控制器、PDA手持式操控装置、控制服务器和通信基站形成的控制系统，操作方便且安全性更高。
附图说明
图1是本发明的使用示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是氢燃料电池潜艇式拖曳船的详细原理图；
其中，1.通航船舶，2.水下电磁吸盘，3.拖曳船，4.PDA手持式操控装置，5.基站，6.控制服务器；
3.1储氢装置，3.2氢燃料电池电堆，3.3电动机，3.4桨叶，3.5调节阀，3.6氢-电联合控制器，3.7供电线路，3.8传动机构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，提供一种基于无线通信技术的水电站船闸通航船舶拖曳系统，如图2所示，包括：1.通航船舶，2.水下电磁吸盘，3.氢燃料电池无线潜艇式拖曳船，4.PDA手持式操控装置，5.通信基站，6.控制服务器。其中，如图3所示：氢燃料电池潜艇式拖曳船中又包括3.1储氢装置，3.2氢燃料电池电堆，3.3电动机，3.4桨叶，3.5供氢管路及调节阀，3.6氢-电联合控制器，3.7供电线路，3.8传动机构。
氢燃料电池潜艇式拖曳船3通过水下电磁吸盘2固定在通航船舶1的船底。供氢管路及调节阀3.5按照PDA手持式操控装置4经由控制服务器6和通信基站5对氢-电联合控制器3.6发出的操控命令，氢-电联合控制器3.6解析操控命令并分别向电动机和调节阀发送驱动命令，使得储氢装置3.1向氢燃料电池潜艇式拖曳船3中的氢燃料电池电堆3.2提供氢气。氢燃料电池电堆3.2通过供电线路3.7给电动机3.3提供电力。电动机3.3根据驱动命令运转，经由传动机构3.8和桨叶3.4驱动潜艇式拖曳船行进。氢燃料电池潜艇式拖曳船3通过从PDA手持式操控装置4经由控制服务器6和通信基站5发出的操控命令控制拖曳通航船舶1通过船闸。
氢燃料电池潜艇式拖曳船3中的储氢装置、氢燃料电池电堆容量需根据电站拖曳系统的重要供电负荷的大小确定(目前按最大1万吨货轮为例)
其中，无线操控命令由PDA手持式操控装置4发出，通过与附近基站5通信，将操纵命令发送回控制服务器6，编码后得到实际能被拖曳船上氢-电联合控制器3.6接收的驱动指令，并再次通过基站5将指令发送给对应拖曳船3，并驱动拖曳船3的行进。船舶在进入锚地后，通过水下电磁吸盘，吸附固定在通航船舶底部，利用无线的操控方式，由氢燃料电池潜艇式拖曳船将船舶按照通航管理局的要求拖曳进入到闸室，直至通过船闸。所述本发明采用无线操控，是指通过无线技术(不限于5G通信技术)对氢燃料电池潜艇式拖曳船进行远程控制，实现远程全方向拖曳通航船舶。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种基于无线通信的水电站船闸通航船舶拖曳系统，其特征在于包括通航船舶、水下电磁吸盘、拖曳船、PDA手持式操控装置、通信基站、控制服务器；控制服务器通过通信基站与PDA手持式操控装置和拖曳船之间进行无线通信；PDA手持式操控装置接受外部输入的无线操控命令，PDA手持式操控装置发出无线操控命令，通过与附近基站通信将无线操纵命令发送至控制服务器；控制服务器将接收到的无线操控命令编码后得到实际能被拖曳船上的控制器接收的驱动指令，并再次通过基站将驱动指令发送至拖曳船上的控制器，水下电磁吸盘固定于拖曳船上，拖曳船位于水下并可以为水下电磁吸盘供电，水下电磁吸盘通电后吸附于通航船舶底面；拖曳船接收到驱动指令后为水下电磁吸盘供电，并根据驱动命令带动通航船舶在船闸内移动。
2.根据权利要求1所述的基于无线通信的水电站船闸通航船舶拖曳系统，其特征在于拖曳船上设置有储氢装置、氢燃料电池电堆、电动机、桨叶、调节阀、氢-电联合控制器、传动机构；储氢装置通过管道向氢燃料电池电堆提供氢气；氢燃料电池电堆用于发电并为电动机供电；电动机通过传动机构带动桨叶运转；调节阀设置于管道上，用于控制管道内氢气流量；氢-电联合控制器的输出端分别与调节阀和电动机电连接，用于控制调节阀和电动机的工作状态；氢-电联合控制器接收PDA手持式操控装置经由控制服务器和基站对发出的操控命令，通过改变调节阀的工作状态控制储氢装置向的氢燃料电池电堆输出的氢气流量；电动机经由传动机构和桨叶驱动拖曳船行进。
3.根据权利要求2所述的基于无线通信的水电站船闸通航船舶拖曳系统，其特征在于氢燃料电池电堆根据驱动命令为水下电磁吸盘供电。
4.根据权利要求3所述的基于无线通信的水电站船闸通航船舶拖曳系统，其特征在于氢燃料电池电堆根据驱动命令为通航船舶提供船用电，供电负荷以实际船舶负荷大小来确定。
5.根据权利要求4所述的基于无线通信的水电站船闸通航船舶拖曳系统，其特征在于所述储氢装置，可采用钢、铝或碳纤维内衬钢制作，存储压力10～70Mpa。
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