TWM592081U - 離岸測風塔雙重觀測系統 - Google Patents
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Abstract
本創作有關於一種離岸測風塔雙重觀測系統，係架設於一海上平台上，其包含有一第一風速量測裝置，係設置於海上平台，其具有一第一資料處理模組、一電性連接第一資料處理模組之光學雷達與一電性連接第一資料處理模組之資料儲存模組，其中第一資料處理模組進一步具有都卜勒(Doppler)運算單元；以及一第二風速量測裝置，係設置於海上平台，其具有一第二資料處理模組與一電性連接第二資料處理模組之機械式風速計。
Description
本創作係有關於一種離岸測風塔雙重觀測系統，尤其係指一種架設在海上的離岸測風塔雙重觀測系統，其能夠同時透過兩種不同作動原理的量測裝置去量測到目標區域內的風速值，獲取的資料可作為離岸風場風力資源評估的參考。
按，海上風力資源較陸上豐富，於是目前有些國家會在海上建置風力發電機，又稱為離岸風力發電，主要即係利用海風去製造電力；海上的風向較為穩定，在同樣時間內，離岸風力發電相較於陸上風力發電可提供更多的電力，且離岸風電的設備又遠離民眾的居住地，因此對於此類設施的建置，反對的聲音也較小；但是，離岸風電的海事工程的複雜度遠遠超過陸上風電工程，在海上面臨的挑戰更多，海床的結構會影響搭建本身的穩定度，高鹹度海水、海風則會容易腐蝕設備本身，該等問題皆需要在架設離岸風電設備時一併考量。
再者，要架設離岸風電設備，最重要的就是要考量到當地風場是否合適，即代表要了解該海域的風速、風向特性；中華民國專利公告號TW M551275「海上即時雨量觀測設備」即使用一種浮標式的觀測設備，其透過量測單元之水下聲壓感應單元去感測水下聲壓強度及對應的頻率，藉此推算出雨量值，且量測單元又揭示具有風速風向量測單元，以量測該浮標處的風速與風向；然而，此種浮標式的觀測設備，其受到本身的結構限制而無法達到較長時間的資料蒐集以及合適風機高度的風場資料測量，僅能提供較簡單的觀測數據，並不適合提供給離岸風電設備作架設地點的參考。
目前亦能透過海氣象觀測塔去取得海上氣象的相關參數，海氣象觀測塔會利用風速計與風向計得知該海域的風速值與風向值，由於其規模較龐大，能比浮標式的觀測設備觀測到較廣泛的數據，不過現有的海氣象觀測塔高度最高約為95公尺，其觀測高度仍然會因海氣象觀測塔本身的架構而受到限制，量測數據時也會有特定的盲點區域，且若為固定式的海氣象觀測塔，其觀測的區域同樣會受到限制，完全無機動性可言，因此，海氣象觀測塔在使用上仍有許多缺失值得去改良。
爰此，如何提供一種擴大觀測範圍，且能提供高機動性的觀測設備，以強化目前離岸風場的觀測資料，便成為本創作者思及之方向。
今，創作人即是鑑於上述現有之離岸光學觀測系統於實際實施使用時仍具有多處缺失，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本創作。
本創作主要目的為提供一種能夠架設於既有之海氣象觀測塔的離岸測風塔雙重觀測系統，以機械式風速量測裝置與光學風速量測裝置的技術量測到目標區域內的風速值，獲取的風速資料可作為離岸風電設備架設地點評估的參考，且本創作亦可移動至其他觀測地點作使用，具有高機動性之優勢。
為了達到上述實施目的，本創作一種離岸測風塔雙重觀測系統，係架設於一海上平台上，其包含有一第一風速量測裝置，係設置於海上平台，其具有一第一資料處理模組、一電性連接第一資料處理模組之光學雷達與一電性連接第一資料處理模組之資料儲存模組，其中第一資料處理模組進一步具有都卜勒(Doppler)運算單元；以及一第二風速量測裝置，係設置於海上平台，其具有一第二資料處理模組與一電性連接第二資料處理模組之機械式風速計。
於本創作之一實施例中，海上平台可例如為固定式平台、自升式平台、浮式平台或張力腿式平台。
於本創作之一實施例中，海上平台可例如為海氣象觀測塔。
於本創作之一實施例中，第二風速量測裝置之機械式風速計可例如為杯式風速計或翼式風向計。
於本創作之一實施例中，第一風速量測裝置之光學雷達係具有一水平校正模組，其具有一發射鏡面與一角度調節器。
於本創作之一實施例中，第一風速量測裝置之光學雷達發射之雷射光束距離可達300公尺。
本創作之目的及其結構功能上的優點，將依據以下圖面所示之結構，配合具體實施例予以說明，俾使審查委員能對本創作有更深入且具體之瞭解。
請參閱第一圖~第三圖，本創作一種離岸測風塔雙重觀測系統，係架設於一海上平台(1)上，其包含有：一第一風速量測裝置(2)，係設置於海上平台(1)，其具有一第一資料處理模組(21)、一電性連接第一資料處理模組(21)之光學雷達(22)與一電性連接第一資料處理模組(21)之資料儲存模組(23)，其中第一資料處理模組(21)進一步具有都卜勒(Doppler)運算單元，而光學雷達(22)發射之雷射光束距離可達300公尺，且光學雷達(22)又具有一水平校正模組，水平校正模組包含了一發射鏡面與一角度調節器；以及一第二風速量測裝置(3)，係設置於海上平台(1)，其具有一第二資料處理模組(31)與一電性連接第二資料處理模組(31)之機械式風速計(32)，機械式風速計(32)可例如選用杯式風速計或翼式風向計。
海上平台(1)可例如為既有之海氣象觀測塔，而海氣象觀測塔固定於海床的方式通常會使用固定式平台、自升式平台、浮式平台或張力腿式平台。
此外，藉由下述具體實施例，可進一步證明本創作可實際應用之範圍，但不意欲以任何形式限制本創作之範圍。
請參閱第一圖~第三圖，本創作一種離岸測風塔雙重觀測系統，主要係將第一風速量測裝置(2)與第二風速量測裝置(3)設置於海上平台(1)上，本實施例中，海上平台(1)係使用臺灣外海的海氣象觀測塔，氣象觀測塔上已設置原有之風速計，搭配本創作之第一風速量測裝置(2)與第二風速量測裝置(3)，能夠量測到更精確的風速值。
實際使用時，需先將第一風速量測裝置(2)之光學雷達(22)進行校正，係利用水平校正模組調整光學雷達(22)的位置，讓光學雷達(22)可以平放在海上平台(1)上，校正完畢後，第一資料處理模組(21)發出訊號，指示光學雷達(22)發射出5道雷射光束，其中1道雷射光束為垂直向上發射，其他4道雷射光束與垂直向上的雷射光束呈錐角28°，並分別往四個方向發射，雷射光束被空氣中的氣溶膠粒子反射，並隨著風速移動，反射的雷射光束會被光學雷達(22)再接收，儲存在資料儲存模組(23)內，並傳輸至第一資料處理模組(21)之都卜勒運算單元，都卜勒運算單元即會透過都卜勒效應之原理，根據發射時之雷射光束與反射之雷射光束的偏移量去計算出風速值，並計算出風速值之水平分量；其中，欲計算出風速值，事實上僅要利用3道非垂直向上的雷射光束即可，第4道雷射光束則可以用來提升風速值的精確度；
由於光學雷達(22)之雷射光束的發射距離為300公尺，於是可以同時量測多達12個距離門，代表允許量測最多12個不同高度的風速，如此，便能突破習知海氣象觀測塔僅能有約在95公尺塔高以下數個高程的量測範圍，而量測的高度可由使用者自行決定；此外，海上平台(1)設置之第二風速量測裝置(3)係使用傳統的機械式風速計(32)，一般會設置在海上平台(1)的延伸桿上，如此，本創作亦可將機械式風速計(32)量測出來的風速值與第一風速量測裝置(2)量測到的風速值進行比對與分析，進一步提高該區域風速值的量測準確度，以成為一個具有雙重量測裝置的系統。
由上述之實施說明可知，本創作與現有技術相較之下，本創作具有以下優點：
1.本創作離岸測風塔雙重觀測系統由光學雷達發射出雷射光束，根據雷射光束反射的偏移量，去計算出風速值，此可作為離岸風電設備之架設地點的參考數據，協助離岸風電產業的發展，亦促進可再生能源的利用。
2.本創作離岸測風塔雙重觀測系統之第一風速量測裝置係設置於海上平台上，海上平台可例如使用既有的海氣象觀測塔，如此，本創作不需要額外為了第一風速量測裝置特別建置一個專屬的平台，可以節省昂貴的硬體成本，且第一風速量測裝置具有高機動性之優勢，方便轉移至其他海上平台進行量測。
3. 本創作離岸測風塔雙重觀測系統之第一風速量測裝置的光學雷達，其雷射光束距離可達300公尺，代表能夠量測到海上平台之塔體高度以上的範圍，相較於習知的風速計，本創作之在量測上具有彈性，且量測死角較少。
綜上所述，本創作之離岸測風塔雙重觀測系統，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本創作亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出新型專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本創作之較佳實施例，非為限定本創作之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本創作之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本創作之設計範疇。
(1):海上平台
(2):第一風速量測裝置
(21):第一資料處理模組
(22):光學雷達
(23):資料儲存模組
(3):第二風速量測裝置
(31):第二資料處理模組
(32):機械式風速計
第一圖：本創作其較佳實施例之實施架構圖。
第二圖：本創作其較佳實施例之架構方塊圖。
第三圖：本創作其較佳實施例之雷射光束發射圖。
(1):海上平台
(2):第一風速量測裝置
(3):第二風速量測裝置
Claims (6)
- 一種離岸測風塔雙重觀測系統，係架設於一海上平台上，其包含有： 一第一風速量測裝置，係設置於該海上平台，其具有一第一資料處理模組、一電性連接該第一資料處理模組之光學雷達與一電性連接該第一資料處理模組之資料儲存模組，其中該第一資料處理模組進一步具有都卜勒(Doppler)運算單元；以及 一第二風速量測裝置，係設置於該海上平台，其具有一第二資料處理模組與一電性連接該第二資料處理模組之機械式風速計。
- 如申請專利範圍第1項所述離岸測風塔雙重觀測系統，其中該海上平台為固定式平台、自升式平台、浮式平台或張力腿式平台。
- 如申請專利範圍第1項所述離岸測風塔雙重觀測系統，其中該海上平台為海氣象觀測塔。
- 如申請專利範圍第1項所述離岸測風塔雙重觀測系統，其中該第二風速量測裝置之機械式風速計為杯式風速計或翼式風向計。
- 如申請專利範圍第1項所述離岸測風塔雙重觀測系統，其中該第一風速量測裝置之光學雷達係具有一水平校正模組，其具有一發射鏡面與一角度調節器。
- 如申請專利範圍第1項所述離岸測風塔雙重觀測系統，其中該第一風速量測裝置之光學雷達發射之雷射光束距離達300公尺。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW108216398U TWM592081U (zh) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | 離岸測風塔雙重觀測系統 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW108216398U TWM592081U (zh) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | 離岸測風塔雙重觀測系統 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWM592081U true TWM592081U (zh) | 2020-03-11 |
Family
ID=70768273
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| TW108216398U TWM592081U (zh) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | 離岸測風塔雙重觀測系統 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWM592081U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111308501A (zh) * | 2020-03-28 | 2020-06-19 | 中国三峡新能源(集团)股份有限公司 | 激光雷达测风浮标海上对比验证试验场及其试验方法 |
-
2019
- 2019-12-10 TW TW108216398U patent/TWM592081U/zh unknown
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111308501A (zh) * | 2020-03-28 | 2020-06-19 | 中国三峡新能源(集团)股份有限公司 | 激光雷达测风浮标海上对比验证试验场及其试验方法 |
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