TWM592974U - 離岸觀測塔風向定向系統 - Google Patents

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TWM592974U
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Taiwan
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offshore
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offshore platform
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TW108216399U
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林大惠
涂謙誠
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國立成功大學
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Abstract

本創作有關於一種離岸觀測塔風向定向系統，係包含有一海上平台，係設置有複數個延伸桿；複數個衛星定位儀，分別設置於海上平台與一參考點；複數個風向計，係設置於海上平台之複數個延伸桿上，以及一處理裝置，係設置於該海上平台，其具有一處理模組與一電性連接處理模組之資料儲存模組，其中處理模組電性連接複數個風向計。

Description

離岸觀測塔風向定向系統
本創作係有關於一種離岸觀測塔風向定向系統，尤其係指一種能夠排除磁性或電子羅盤而以其他工具找到正確方位的系統，並安裝有風向計，使獲得的風向資料能有較精確的方位，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，藉此推算出海流與波浪數值，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適當高程的數據蒐集，僅能提供接近海面的高程觀測數據，並不適合提供給離岸風電設備作架設地點的參考。
中華民國專利公告號TW I621830「一種利用磁力測量天線方位角偏移量與校準之裝置及方法」，其裝置包含有方位傾角計、固定板、手持藍牙控制器與智慧型通訊裝置，方位傾角計具有利用磁力測量天線方位角偏移的功能，係以重力/磁力感測器感測與測量一天線之方位角，並轉換成對應之感測電壓訊號輸出，並根據該方位角的採樣校準或驗證操作模式，分別計算轉換成對應之方位角數值輸出；然而，此種磁力測量的方式，容易受到外界環境的干擾，造成測量的結果值不準確。
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，不過現有的方位判斷方式，較常透過羅盤或是GPS去進行定位，但氣象觀測塔本身係由金屬所建構而成，時常會因為磁場干擾而使判斷結果有所誤差；並且，在海氣象觀測塔實際架設時，由於在海上施工，往往施作的結果會與圖面設計的有些微誤差，接續在安裝風向計時，安裝人員大多也無受過方位定向的專業訓練，於是安裝後的風向計會具有方位角度上的誤差，每個誤差累積起來，即導致風向計的量測結果不精確，因此，海氣象觀測塔在方位定向這部分，仍有許多缺失必須去改進。
爰此，如何提供一種能夠提供減少方位誤差的定向系統，使風向計量測到的風向值更為精確，此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風向定向技術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離岸觀測塔風向定向系統，先找出真北指向後，再安裝風向計，並校正風向計安裝時的偏差值，藉此，以獲得精確的風向值。
為了達到上述實施目的，本創作一種離岸觀測塔風向定向系統，係包含有：一海上平台，係設置有複數個延伸桿；複數個衛星定位儀，分別設置於該海上平台與一參考點；複數個風向計，係設置於海上平台之複數個延伸桿上，以及一處理裝置，係設置於海上平台，其具有一處理模組與一電性連接該處理模組之資料儲存模組，其中處理模組電性連接複數個風向計。
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，進一步具有一角度測具設置於海上平台。
於本創作之一實施例中，海上平台之複數個延伸桿係分別設置在不同的高程。
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，本創作一種離岸觀測塔風向定向系統，係包含有：一海上平台(1)，可例如為海氣象觀測塔，海氣象觀測塔固定於海床的方式可使用固定式平台、自升式平台、浮式平台或張力腿式平台，且海上平台(1)於不同的高程設置有複數個延伸桿(11)；複數個衛星定位儀(2)，分別設置於該海上平台(1)與一參考點；複數個風向計(3)，係設置於海上平台(1)之複數個延伸桿(11)上，以及一處理裝置(4)，係設置於海上平台(1)，其具有一處理模組(41)與一電性連接該處理模組(41)之資料儲存模組(42)，其中處理模組(41)電性連接複數個風向計(3)；又，本創作可再進一步設置一角度測具於海上平台(1)。
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。
請繼續參閱第一圖，本創作一種離岸觀測塔風向定向系統，其主要係在海上平台(1)上作方位定向的技術，本實施例中，海上平台(1)可使用臺灣外海的海氣象觀測塔。
實際使用時，請一併參閱第二圖與第三圖，先將一衛星定位儀(2)設置於海上平台(1)，並將另一個衛星定位儀(2)設置於參考點P上，於實施例中，參考點P係為另外一個海氣象觀測塔，其可由望遠鏡或是其他觀測儀器從海上平台(1)直接觀測到參考點P的位置，如第二圖所示；使用兩個衛星定位儀(2)定位出海上平台(1)與參考點P的位置後，兩點之間連成一條直線，並可得知兩點連線的方位角，藉此推定出真北指向的方位，如第三圖所示；
得知真北指向之方位後，可藉由將兩點連線的方位角與真北指向的位置輸入至處理裝置(4)之資料儲存模組(42)中，即可由處理模組(41)計算出海上平台(1)與真北指向的夾角，或是能夠以角度測具直接去測量出海上平台(1)與真北指向的夾角；接續安裝風向計(3)，風向計(3)會安裝於海上平台(1)的延伸桿(11)上，由於海上平台(1)之延伸桿(11)係根據不同的高程分別設置，一般而言，於95公尺、50公尺與30公尺處皆有設置延伸桿(11)，因此風向計(3)也會在不同高程的位置去作安裝，但在安裝風向計(3)前，需先知道各個高程之延伸桿(11)的方位角，並將此方位角與真北指向之間的夾角作為偏差值，將其輸入至處理裝置(4)內；如此，在安裝風向計(3)後，量測出來的風向值會輸入至處理裝置(4)，處理模組(41)會根據偏差值進行校正，以得到校正後實際的風向值。
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.本創作離岸觀測塔風向定向系統在海上平台與參考點上分別使用衛星定位儀去進行定位，藉著遠方參考位置與觀測塔兩點的連線去量測出其方位角，並推定真北指向的方位，以減少之後風向計安裝時以局部定向技術的誤差。
2.本創作離岸觀測塔風向定向系統在海上平台的各個延伸桿皆設置有風向計，且安裝風向計前會透過量測延伸桿與真北指向的夾角，使風向計量測之數值得以排除掉偏差值，即可獲得更精確的風向值，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。
綜上所述，本創作之離岸觀測塔風向定向系統，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 (11):延伸桿
(2):衛星定位儀 (3):風向計
(4):處理裝置 (41):處理模組
(42):資料儲存模組
第一圖：本創作其較佳實施例之系統架構圖。
第二圖：本創作其較佳實施例之參考點觀測示意圖。
第三圖：本創作其較佳實施例之真北指向定向示意圖。
(1):海上平台
(11):延伸桿
(2):衛星定位儀
(3):風向計
(4):處理裝置
(41):處理模組
(42):資料儲存模組

Claims (5)

  1. 一種離岸觀測塔風向定向系統，係包含有： 一海上平台，係設置有複數個延伸桿； 複數個衛星定位儀，分別設置於該海上平台與一參考點； 複數個風向計，係設置於該海上平台之複數個延伸桿上；以及 一處理裝置，係設置於該海上平台，其具有一處理模組與一電性連接該處理模組之資料儲存模組，其中該處理模組電性連接該複數個風向計。
  2. 如申請專利範圍第1項所述離岸觀測塔風向定向系統，其中該海上平台為固定式平台、自升式平台、浮式平台或張力腿平台。
  3. 如申請專利範圍第1項所述離岸觀測塔風向定向系統，其中該海上平台為海氣象觀測塔。
  4. 如申請專利範圍第1項所述離岸觀測塔風向定向系統，其中進一步具有一角度測具設置於該海上平台。
  5. 如申請專利範圍第1項所述離岸觀測塔風向定向系統，其中該海上平台之複數個延伸桿係分別設置在不同的高程。
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