CN206141765U - 一种新型长效冰标的供电系统 - Google Patents

Abstract

一种新型长效冰标的供电系统，包括潜入式大容量电池仓、主蓄电池、太阳能电池板和钢套管；所述潜入式大容量电池仓安装在冰标底端，主蓄电池放置在潜入式大容量电池仓内；所述太阳能电池板置于冰标上部；所述钢套管固装在冰标中部，主蓄电池同航标灯连接线路直接穿过该钢套管。本实用新型采用蓄电池配合太阳能板补充供电，可以使冰标的供电周期延长至两年以上，并且可降低灯浮标的更换成本。

Description

一种新型长效冰标的供电系统

技术领域：

本实用新型属于港口工程领域中的港口航道导航设施，特别涉及一种新型长效冰标的供电系统。

背景技术：

近年来，随着我国沿海改革开放和区域经济发展，沿岸港口群的建设步伐不断加快，港口数量和规模逐年增加，临海产业迅猛发展。在此背景下，为保障港口生产安全、船舶航行安全及海洋环境清洁，航标事业的发展正面临着前所未有的机遇和挑战。

我国北方一些环渤海港口(如天津港、黄骅港、秦皇岛港、京唐港、营口港、鲅鱼圈港、锦州港等)地处中、高纬度，冬季严寒，多为冬季冰冻港口。浮标作为主要的港口航道主要的导助航设施，其使用效能直接影响导助航效果。目前我国北方冰冻港口需每年实施春、冬季换标作业，即在冬季来临之前，将常规浮标更换为具备抗导冰性能的冰标，在冬季结束后，再将冰标更换为常规浮标。目前的冰标，均采用蓄电池供电，由于锂电池具备能量密度高，具有高储存能量密度，具备高功率承受力，自放电率低，无记忆效应等优点，目前冰标多采用锂电池，锂电池的基本结构基本上就是正负两级以及中间的电解液，电荷随着化学反应的迁移和填补让电池实现正负极的电势差而产生电流。但温度对电池性能的影响最大，锂电池所用的电解液作为有机液体，如同油脂，会在低温下变粘稠甚至凝结，导电的锂盐活动受限，充电效率低，并且随着温度的降低，锂电池放电性能显著下降，放电平台明显降低，放电容量明显减小。当温度降至-30℃时，电池的放电容量为室温放电容量的87.0％，放电平均电压比室温时降低了0.598V，而起存储的能量仅为普通环境的70％左右。锂离子电池的恒流充电容量仅为充电总容量的14％，恒压充电时间则会变得很长。天津地区极端低气温为-15.4℃，营口地区极端最低气温-22.5℃，盘锦 地区极端最低气温-28.4℃，由于目前冰标蓄电池均置于冰标顶端，通过蓄电池直接对上部灯器进行供电，蓄电池使用温度即为外部环境气温，受低温影响，蓄电池充、放电稳定性、电池容量等性能明显降低，造成供电偶有中断，稳定性差，最终导致航标灯熄灭，航标助航效能降低、失效，严重影响进出港船舶的航行安全，降低了港口的通航能力。

目前，冰标的蓄电池供电期约为5个月，受气温影响蓄电池供电中断，航标灯熄灭后，需对其进行维修更换。由于冬季作业条件恶劣，标体维修更换时，需消耗大量的人力、物力、财力。我国从八十年代开始在一些港口试验冰期灯浮标，但发光无法保障等问题始终未很好解决，这些严重制约了我国北方港口经济建设的发展，降低了我国在国际贸易和航运经济界的国际影响力，因此对提高冬季航标助航效能的呼声越来越高。

发明内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种新型长效冰标的供电系统，该系统采用潜入式大容量电池仓配合太阳能板补充供电，可以使冰标的供电周期延长至两年以上，并且可降低灯浮标的更换成本。

如上构思，本实用新型的技术方案是：一种新型长效冰标的供电系统，包括潜入式大容量电池仓、主蓄电池、太阳能电池板和钢套管；所述潜入式大容量电池仓安装在冰标底端，主蓄电池放置在潜入式大容量电池仓内；所述太阳能电池板置于冰标上部；所述钢套管固装在冰标中部，主蓄电池同航标灯连接线路直接穿过该钢套管。

上述太阳能电池板采用嵌入式太阳能板，其表层装有聚碳酸酯保护壳。

上述冰标内部设置有用于固定蓄电池的支撑筋及可以将蓄电池提出冰标的联系绳。

上述主蓄电池配有备用蓄电池，并且同一起置于潜入式大容量电池仓内。

本实用新型具有如下的优点和积极效果：

1、本实用新型将蓄电池置于冰标底端，蓄电池使用温度为水下温度，据相关资料统计，冰层的下表面温度及深水处的温度较高，深水处温度达到-4℃，本实用新型相当于提高了蓄电池工作环境温度，使冰标蓄电池冬季供电不受外部气温的影响，大大改善了蓄电池冬季供电性能。

2、本实用新型采用嵌入式太阳能板补充供电，表层采用聚碳酸酯保护壳进行保护，聚碳酸酯透光率为95％以上，太阳能板置于冰标上部，外表面同标体表面齐平，进一步保护太阳能板，防止浮冰对标顶进行撞击等极端情况下太阳能板出现物理损伤。

3、本实用新型设一块备用蓄电池，如主蓄电池出现供电中断，可采用备用电池存储电量供电，航标灯不会出现因供电不足引起熄灭的现象，提高了冰标的导助航效能。

4、本实用新型在冰标中间设置一根钢套管，钢套管同冰标固定，线路直接穿过钢套管，防止冬季冰标使用条件恶劣，浮冰等撞击作用造成的电池同航标灯连接线路短路。

5、本实用新型在冰标内部设支撑筋及联系绳，支撑筋用于固定蓄电池，防止蓄电池出现晃动，联系绳可以将蓄电池提出冰标，方便冰标内蓄电池的更换及维修。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1-主蓄电池；2-备用蓄电池；3-太阳能电池板；4-钢套管；5-支撑筋；6-联系绳；7-冰标；9-主蓄电池同航标灯连接线路；10-灯具。

具体实施方式：

如图所示：一种新型长效冰标的供电系统，由主蓄电池1、备用蓄电池2、太阳能电池板3、钢套管4、支撑筋5和联系绳6组成。

1、主蓄电池1采用锂电池，安装在冰标7底端，水面1.5m以下，可改善工作温度，提高供电稳定性。锂电池采用400AH。

(1)不同灯质电量计算：

灯器射程为：3海里

静态功耗：3mA@3.7V＝0.003AH；

动态功耗：300mA@3.7V＝0.3AH；

通信功耗：0.3AH@3.7V/天；

发光时长：14小时/天；

a、灯质为4秒单闪(1/8)计算如下：

0.003×24+0.3×14/8+0.3＝0.897AH@3.7V

两年的用电量为：0.897AH×730＝654.81AH

b、灯质为6秒双闪(1/6)计算如下：

0.003×24+0.3×14/6+0.3＝1.072AH@3.7V

两年的用电量为：1.072AH×730＝782.56AH

从上述计算可以看出，两种不同灯质的电量需求相差并不悬殊，如果按照最大值设计，全年不充电的情况下电池的最大容量应设计为800AH。

如果考虑全部采用锂电池供电，应至少采用800AH电池(单体圆柱6层)，锂电池重量可达17.4Kg，高度可达420mm，体积较大；锂电池都有一定的寿命，被淘汰之后，存在严重的污染隐患，不符合目前低碳、绿色的环保理念；结合后期长效浮标的发展要求，如果将供电期延长为4～5年，单纯的锂电池供电方式不能满足要求。

综上所述，本次供电系统采用锂电池及太阳能电池板综合供电的供电方式。

(2)电池体积

单体电池组为圆柱形结构，直径为：180mm，高：70mm

单体电压：3.7V

单体容量为：137AH

单体重量：2.9KG

400AH电池规格：单体圆柱3层，重量：8.7Kg，高度：210mm

2太阳能板采用嵌入式太阳能板置于冰标上部，外表面同标体表 面齐平，表层采用聚碳酸酯保护壳进行保护，聚碳酸酯透光率为95％以上。

(1)太阳能板设计功率为10W/5.5v。

按照每天3小时的有效发电时长计算，每小时发电量为1.8AH，那么，年发电量为：

1.8×3＝5.4AH×240天＝1296AH/年(按8个月计算)

(2)电池设计容量计算

按照灯质为6秒双闪(1/6)计算参数计算，太阳能的年发电量大于两种不同灯质的年用电需求量，400AH的电池能够为灯器提供373天的续航能力，如果我们在夏季安装太阳能板为其充电，冬季的时候电池是独立供电的情况下，再考虑所有的损耗等，400AH的电池也能完全符合供电要求。

0.003×24+0.3×14/6+0.3＝1.072AH@3.7V

1.072AH×180＝193AH(按6个月计算)

400AH÷1.072AH＝373天

3、考虑到主蓄电池1的供电安全性，如果出现故障的情况下，系统能够自动的转换到备用蓄电池，并自动在远程客户端进行提示，以便客户有足够的时间来安排维修计划。由于海上作业的特殊性，备用蓄电池至少要能够续航15天才能满足需要，经计算为16AH(4颗34615型电池)。备用蓄电池应采用一次性锂电池，计算参数为灯质为6秒双闪(1/6)，计算过程如下：

计算过程如下：

0.003×24+0.3×14/6+0.3＝1.072AH@3.7V

1.072AH×15＝16AH

备用蓄电池同主蓄电池一起置于冰标底部。

4、在冰标中间设置一根钢套管4，钢套管4同冰标7焊接固定，主蓄电池同航标灯连接线路9直接穿过钢套管4，防止冬季冰标使用条件恶劣，浮冰等撞击作用造成的电池同航标灯连接线路短路。

5.本实用新型在冰标内部设支撑筋及联系绳，支撑筋用于固定蓄 电池，防止蓄电池出现晃动，联系绳可以将蓄电池提出冰标，方便冰标内蓄电池的更换及维修。

Claims (4)

1.一种新型长效冰标的供电系统，包括潜入式大容量电池仓、主蓄电池、太阳能电池板和钢套管；所述潜入式大容量电池仓安装在冰标底端，主蓄电池放置在潜入式大容量电池仓内；所述太阳能电池板置于冰标上部；所述钢套管固装在冰标中部，主蓄电池同航标灯连接线路直接穿过该钢套管。

2.根据权利要求1所述的一种新型长效冰标的供电系统，其特征在于：上述太阳能电池板采用嵌入式太阳能板，其表层装有聚碳酸酯保护壳。

3.根据权利要求1所述的一种新型长效冰标的供电系统，其特征在于：上述冰标内部设置有用于固定蓄电池的支撑筋及可以将蓄电池提出冰标的联系绳。

4.根据权利要求1所述的一种新型长效冰标的供电系统，其特征在于：上述主蓄电池配有备用蓄电池，并且同一起置于潜入式大容量电池仓内。