CN112141270A - 感光型水文测验浮标及光伏储能系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种感光型水文测验浮标及光伏储能系统的控制方法，包括用于漂浮在水面上的底座，底座上设有支撑台，支撑台上安装有连接杆，连接杆的顶端设有搭载平台，搭载平台上设有太阳能板，连接杆为空心管状且在连接杆内设有蓄电池，连接杆的侧壁连接有发光板，太阳能板用于为蓄电池充电，蓄电池用于为发光板供电。本发明通过在浮标上设置的发光板发光来改善照片调节，使得浮标在光线较差的环境下也可使用，且发光板通过太阳能板和蓄电池供电，无需外接电源。

Description

感光型水文测验浮标及光伏储能系统的控制方法
技术领域
本发明涉及水文测验浮标技术领域，特别涉及一种感光型水文测验浮标及光伏储能系统的控制方法。
背景技术
水文测验是水文工作的基础，水文预报、水质监测、水资源评价、水利工程规划等领域都离不开水文测验数据的支撑。为了提高水文信息的时效性、准确性，也为了减轻测量工作负担，随着水文测验的发展，测站仪器设备不断充实、改进。在水文测验中，往往会用到浮标，但目前水文检测用浮标存在功能单一的缺陷，给工作人员的检测工作带来了不便，长此以往，降低了水文工作的效率，从而降低了水文测验浮标的实用性。
专利申请号为2017209973049的中国专利申请公开了一种水文测验浮标，可以进行快速移动，解决了无法在使用时进行快速移动的现象，使用超声波探测仪内部的探测头对水质进行探测，通过线圈将探测的数据显示在显示屏内供使用者进行观察，解决了无法对水质进行勘测的现象。
专利申请号为2018204060363的中国专利申请公开了一种环保型水文测验浮标，实现了水文测验浮标多功能的优点，给工作人员的检测工作带来了便利，提高了水文工作的效率。
专利申请号为2019205202281的中国专利申请公开了一种水文测验浮标，通过设置多个防护装置，提高浮标抗撞击能力，保护搭载的设备安全稳定地运行。
综上所述，现有的水文测验浮标尽管已经在多方面做出了很多改进来适应各种工作环境，但是没有考虑不同勘测环境对浮标测量的影响，如夜间、阴天、雾中，对浮标路径勘测均有不便，需要对水文测验浮标进行进一步的改进。
发明内容
本发明提供了一种感光型水文测验浮标及光伏储能系统的控制方法，其优点是能适应各种勘测环境，在光线较暗时(如夜间、雾天)也可使用。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现：
一种感光型水文测验浮标，包括用于漂浮在水面上的底座，底座上设有支撑台，支撑台上安装有连接杆，连接杆的顶端设有搭载平台，搭载平台上设有太阳能板，连接杆为空心管状且在连接杆内设有蓄电池，连接杆的侧壁连接有发光板，太阳能板用于为蓄电池充电，蓄电池用于为发光板供电。
通过上述技术方案，太阳能板将太阳能转化为电能并存储在蓄电池中，蓄电池用于为发光板供电，当在光线较暗的情况时，如夜晚、阴天、雾天时可以通过发光板发光，照亮浮标，方便浮标在光线不足的情况下使用，且通过太阳能板为蓄电池供电，无需外接电源，使得浮标不仅可作为固定浮标使用，也可作为移动浮标使用。
本发明进一步设置为，支撑台上设有光敏开关，光敏开关连接在蓄电池和发光板之间用于控制发光板与蓄电池在夜间导通而在白天不导通。
通过上述技术方案，光敏开关在环境光线降低至一定程度时导通，在夜间或者雾天光线变暗时通过光敏开关自动接头发光板和蓄电池使发光板发光，实现了环境光线变暗后“自动开灯”的效果，而在白天光线较强时，光敏开关断开，此时蓄电池不为发光板供电，节省蓄电池的电力。
本发明进一步设置为，所述连接杆的顶部设有避雷针，所述避雷针的引下线连接至水体中。
通过上述技术方案，设置避雷针可放置浮标遭雷击，提高浮标的可靠性。
本发明进一步设置为，所述连接杆的侧面设有风叶。
通过上述技术方案，通过风叶可以判断风速大小，同时通过风叶的转动还可以驱赶鸟类，避免鸟类在浮标上排泄或筑巢。
本发明进一步设置为，所述底座的侧面设有水流量传感器，所述水流量传感器由蓄电池供电。
通过上述技术方案，通过水流传感器检测水体的流速，丰富浮标的功能性。
本发明进一步设置为，所述底座的侧面设有伸出的弹片。
通过上述技术方案，当浮标的水中碰撞到异物时，弹片能缓解冲击以保护浮标。
本发明进一步设置为，所述底座的底部设有可拆卸的过滤网。
通过上述技术方案，过滤网用于收集底座周围的水草等杂物，以将浮标行进过的位置进行清理，便于工作人员观察水体，过滤网可拆卸连接，便于更换或清洗。
本发明进一步设置为，所述过滤网为中间下凹的碗形。
通过上述技术方案，在浮标移动时，碗形的过滤网有较大的工作面，提高收集杂草的能力。
基于上述感光型水文测验浮标的光伏储能系统的控制方法，该光伏储能系统包含如下四种工作模式：
工作模式1：光伏侧DC/DC变换器采用NON-MPPT控制方式，储能侧DC/AC变换器采用VF控制方式；系统光伏发电功率Ppv大于负载功率Pload，电池组荷电状态SOC大于80％，此时光伏逆变器采用NON-MPPT控制方式，此时蓄电池处于备用状态；
工作模式2：光伏侧变换器采用MPPT控制方式，储能侧逆变器采用VF控制方式，蓄电池吸收光伏发出的多余功率；系统光伏发电功率Ppv大于负载功率Pload，电池组荷电状态SOC小于80％。此时光伏逆变器采用MPPT控制方式，将光伏发出的多余功率输送至蓄电池。
工作模式3：光伏侧变换器采用MPPT控制方式，储能侧逆变器采用VF控制方式，蓄电池提供差额功率与光伏一起为浮标设备供电。系统光伏发电功率Ppv小于负载功率Pload，电池组荷电状态SOC大于20％，光伏逆变器采用MPPT控制方式，将光伏和蓄电池发出功率输出至负荷，此时蓄电池处于放电状态；
工作模式4：光伏侧变换器采用MPPT控制方式，储能侧逆变器采用VF控制方式，同时切除非重要工作模块，使得功率平衡，系统光伏发电功率Ppv小于负载功率Pload，电池组荷电状态SOC小于20％，处于越限状态；
当光伏储能系统的功率大于测验浮标负载功率、光伏储能充电状态大于80％，系统运行在工作模式1，即采用恒功率输出，不对储能系统充电，只由光伏对负载供电；当光伏储能系统的功率大于测验浮标负载功率、光伏储能充电状态小于80％，工作在工作模式2，即采用最大功率输出，光伏同时供应负载需求并对储能充电。当光伏储能系统的功率小于测验浮标负载功率，光伏储能充电状态大于20％时，系统工作在工作模式3，光伏和储能共同供给负载用电；当光伏储能系统的功率小于测验浮标负载功率，光伏储能充电状态小于20％时，储能将不再出力，光伏功率又小于负载功率因此系统将工作在工作模式4，切除非重要共工作模块。当环境处于雾天或者夜晚，或者特定的探测场所，环境光强低于某一数值时，连接在连接杆上的发光板发光，为探测浮标提供良好的探测条件。
综上所述，本发明的有益效果有：
1.通过在浮标上设置的发光板发光来改善照片调节，使得浮标在光线较差的环境下也可使用，且发光板通过太阳能板和蓄电池供电，无需外接电源；
2.通过设置光敏开关开控制发光板在夜晚自动发光而在白天关闭，从而在白天节省电能用于晚上使用；
3.在底座的底部设置过滤网，用于收集底座周围的杂物，从而在浮标经过的水体留下较为洁净的路径以供观察；
4.浮标上还设有风叶、水流量传感器来丰富浮标的功能，设置弹片防止浮标受到冲击，浮标的实用性更高。
附图说明
图1是本实施例的整体结构示意图；
图2是本实施例中浮标供电的控制方法流程图。
图中，1、避雷针；2、搭载平台；3、太阳能板；4、发光板；5、连接杆；6、风叶；7、支撑台；8、水流量传感器；10、底座；11、弹片；12、过滤网。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
实施例：参考图1，一种感光型水文测验浮标，包括用于漂浮在水面上的底座10，底座10上设有支撑台7，底座10和支撑台7之间焊接连接或者通过螺栓连接，支撑台7上安装有连接杆5，连接杆5的顶端设有搭载平台2，搭载平台2上设有太阳能板3，连接杆5为空心管状且在连接杆5内设有蓄电池，连接杆5的侧壁连接有发光板4，发光板4可为led发光板4，太阳能板3用于为蓄电池充电，蓄电池用于为发光板4供电。太阳能板3将太阳能转化为电能并存储在蓄电池中，蓄电池用于为发光板4供电，当在光线较暗的情况时，如夜晚、阴天、雾天时可以通过发光板4发光，照亮浮标，方便浮标在光线不足的情况下使用，且通过太阳能板3为蓄电池供电，无需外接电源，使得浮标不仅可作为固定浮标使用，也可作为移动浮标使用。
支撑台7上设有光敏开关，光敏开关连接在蓄电池和发光板4之间用于控制发光板4与蓄电池在夜间导通而在白天不导通。光敏开关在环境光线降低至一定程度时导通，在夜间或者雾天光线变暗时通过光敏开关自动接头发光板4和蓄电池使发光板4发光，实现了环境光线变暗后“自动开灯”的效果，而在白天光线较强时，光敏开关断开，此时蓄电池不为发光板4供电，节省蓄电池的电力。
太阳能板3以及蓄电池的工作模式有四种，如图2所示：
工作模式1：光伏侧DC/DC变换器采用NON-MPPT控制方式，储能侧DC/AC变换器采用VF控制方式。系统光伏发电功率Ppv大于负载功率Pload，电池组荷电状态SOC大于80％。此时光伏逆变器采用NON-MPPT控制方式，此时蓄电池处于备用状态。
工作模式2：光伏侧变换器采用MPPT控制方式，储能侧逆变器采用VF控制方式，蓄电池吸收光伏发出的多余功率。系统光伏发电功率Ppv大于负载功率Pload，电池组荷电状态SOC小于80％。此时光伏逆变器采用MPPT控制方式，将光伏发出的多余功率输送至蓄电池。
工作模式3：光伏侧变换器采用MPPT控制方式，储能侧逆变器采用VF控制方式，蓄电池提供差额功率与光伏一起为浮标设备供电。系统光伏发电功率Ppv小于负载功率Pload，电池组荷电状态SOC大于20％，光伏逆变器采用MPPT控制方式，将光伏和蓄电池发出功率输出至负荷。此时蓄电池处于放电状态。
工作模式4：光伏侧变换器采用MPPT控制方式，储能侧逆变器采用VF控制方式，同时切除非重要工作模块，使得功率平衡。系统光伏发电功率Ppv小于负载功率Pload，电池组荷电状态SOC小于20％，处于越限状态。
当光伏储能系统的功率大于测验浮标负载功率、光伏储能充电状态大于80％，系统运行在工作模式1，即采用恒功率输出，不对储能系统充电，只由光伏对负载供电。当光伏储能系统的功率大于测验浮标负载功率、光伏储能充电状态小于80％，工作在工作模式2，即采用最大功率输出，光伏同时供应负载需求并对储能充电。当光伏储能系统的功率小于测验浮标负载功率，光伏储能充电状态大于20％时，系统工作在工作模式3，光伏和储能共同供给负载用电。当光伏储能系统的功率小于测验浮标负载功率，光伏储能充电状态小于20％时，储能将不再出力，光伏功率又小于负载功率因此系统将工作在工作模式4，切除非重要共工作模块。当环境处于雾天或者夜晚，或者特定的探测场所，环境光强低于某一数值时，连接在连接杆5上的发光板4发光，为探测浮标提供良好的探测条件。
所述连接杆5的顶部设有避雷针1，所述避雷针1的引下线连接至水体中。设置避雷针1可放置浮标遭雷击，提高浮标的可靠性。所述连接杆5的侧面设有风叶6，通过风叶6可以判断风速大小，同时通过风叶6的转动还可以驱赶鸟类，避免鸟类在浮标上排泄或筑巢。在风叶6处同时还可以设置风速传感器来检测风速。
所述底座10的侧面设有水流量传感器8，所述水流量传感器8由蓄电池供电，通过水流传感器检测水体的流速，丰富浮标的功能性。为了提高检测结果的准确性，水流量传感器8设有方向垂直的两组以检测不同方向的水流量，从而便于更准确的判断处水体的流动情况。
所述底座10的侧面设有伸出的弹片11，弹片11具有弹性，可由金属材料制成，当浮标的水中碰撞到异物时，弹片11能缓解冲击以保护浮标。
所述底座10的底部设有可拆卸的过滤网12。过滤网12用于收集底座10周围的水草等杂物，以将浮标行进过的位置进行清理，便于工作人员观察水体，过滤网12可拆卸连接，便于更换或清洗。所述过滤网12为中间下凹的碗形，在浮标移动时，碗形的过滤网12有较大的工作面，提高收集杂草的能力。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.感光型水文测验浮标，其特征在于，包括用于漂浮在水面上的底座(10)，底座(10)上设有支撑台(7)，支撑台(7)上安装有连接杆(5)，连接杆(5)的顶端设有搭载平台(2)，搭载平台(2)上设有太阳能板(3)，连接杆(5)为空心管状且在连接杆(5)内设有蓄电池，连接杆(5)的侧壁连接有发光板(4)，太阳能板(3)用于为蓄电池充电，蓄电池用于为发光板(4)供电。
2.根据权利要求1所述的感光型水文测验浮标，其特征在于，支撑台(7)上设有光敏开关，光敏开关连接在蓄电池和发光板(4)之间用于控制发光板(4)与蓄电池在夜间导通而在白天不导通。
3.根据权利要求1所述的感光型水文测验浮标，其特征在于，所述连接杆(5)的顶部设有避雷针(1)，所述避雷针(1)的引下线连接至水体中。
4.根据权利要求1所述的感光型水文测验浮标，其特征在于，所述连接杆(5)的侧面设有风叶(6)。
5.根据权利要求1所述的感光型水文测验浮标，其特征在于，所述底座(10)的侧面设有水流量传感器(8)，所述水流量传感器(8)由蓄电池供电。
6.根据权利要求1所述的感光型水文测验浮标，其特征在于，所述底座(10)的侧面设有伸出的弹片(11)。
7.根据权利要求1所述的感光型水文测验浮标，其特征在于，所述底座(10)的底部设有可拆卸的过滤网(12)。
8.根据权利要求7所述的感光型水文测验浮标，其特征在于，所述过滤网(12)为中间下凹的碗形。
9.基于权利要求1-8中任一项所述感光型水文测验浮标的光伏储能系统的控制方法，其特征在于，该光伏储能系统包含如下四种工作模式：
工作模式1：光伏侧DC/DC变换器采用NON-MPPT控制方式，储能侧DC/AC变换器采用VF控制方式；系统光伏发电功率Ppv大于负载功率Pload，电池组荷电状态SOC大于80％，此时光伏逆变器采用NON-MPPT控制方式，此时蓄电池处于备用状态；
工作模式2：光伏侧变换器采用MPPT控制方式，储能侧逆变器采用VF控制方式，蓄电池吸收光伏发出的多余功率；系统光伏发电功率Ppv大于负载功率Pload，电池组荷电状态SOC小于80％。此时光伏逆变器采用MPPT控制方式，将光伏发出的多余功率输送至蓄电池。
工作模式3：光伏侧变换器采用MPPT控制方式，储能侧逆变器采用VF控制方式，蓄电池提供差额功率与光伏一起为浮标设备供电。系统光伏发电功率Ppv小于负载功率Pload，电池组荷电状态SOC大于20％，光伏逆变器采用MPPT控制方式，将光伏和蓄电池发出功率输出至负荷，此时蓄电池处于放电状态；
工作模式4：光伏侧变换器采用MPPT控制方式，储能侧逆变器采用VF控制方式，同时切除非重要工作模块，使得功率平衡，系统光伏发电功率Ppv小于负载功率Pload，电池组荷电状态SOC小于20％，处于越限状态；
当光伏储能系统的功率大于测验浮标负载功率、光伏储能充电状态大于80％，系统运行在工作模式1，即采用恒功率输出，不对储能系统充电，只由光伏对负载供电；当光伏储能系统的功率大于测验浮标负载功率、光伏储能充电状态小于80％，工作在工作模式2，即采用最大功率输出，光伏同时供应负载需求并对储能充电。当光伏储能系统的功率小于测验浮标负载功率，光伏储能充电状态大于20％时，系统工作在工作模式3，光伏和储能共同供给负载用电；当光伏储能系统的功率小于测验浮标负载功率，光伏储能充电状态小于20％时，储能将不再出力，光伏功率又小于负载功率因此系统将工作在工作模式4，切除非重要共工作模块。当环境处于雾天或者夜晚，或者特定的探测场所，环境光强低于某一数值时，连接在连接杆上的发光板发光，为探测浮标提供良好的探测条件。
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