一種雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置抗擊風(fēng)暴沖擊的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置抗擊風(fēng)暴沖擊的裝置及方法，其中裝置包括終端控制中心，所述終端控制中心包括終端控制芯片、GPS定位模塊、GPRS通信模塊、海洋波浪波高測量模塊和電磁鎖模塊，GPS定位模塊、GPRS通信模塊、海洋波浪波高測量模塊和電磁鎖模塊均與終端控制芯片相連接。本發(fā)明提供的雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置抗擊風(fēng)暴沖擊的裝置及方法，使得雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置只有在海洋波浪波高低于某一設(shè)定值的情況下才能進(jìn)行發(fā)電運(yùn)行，從而避免雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置被風(fēng)暴沖擊而發(fā)生損壞，大大提高了雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置的安全性，也提高了海洋波浪發(fā)電管理部門的監(jiān)管水平。
【專利說明】-種雙淳筒海洋波浪發(fā)電裝置抗擊風(fēng)暴沖擊的裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置抗擊風(fēng)暴沖擊的裝置及方法，能夠?qū)﹄p 浮筒海洋波浪發(fā)電裝置的安全運(yùn)行做出有效監(jiān)管，屬于海洋設(shè)備安全保護(hù)的技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 新能源的開發(fā)和利用，對于社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。海洋波浪 發(fā)電裝置，作為一種近年來新興的把海洋波浪能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，可以向海上平臺和偏 遠(yuǎn)島嶼的用電設(shè)備提供電力支持。然而，與其它海上平臺一樣，海洋波浪發(fā)電裝置容易受到 海洋風(fēng)暴等極端惡劣天氣的影響。因此，在海洋風(fēng)暴沖擊的情況下，為了保障海上平臺的完 整性和安全性，需要采取相關(guān)措施使得海洋波浪發(fā)電裝置能夠抗擊風(fēng)暴。
[0003] 中國專利申請CN201110098567. 3公開了一種可抗擊風(fēng)暴沖擊的波浪發(fā)電裝置。 它由浮筒、導(dǎo)向柱、支撐平臺、大液壓馬達(dá)驅(qū)動發(fā)電裝置、液壓油缸、小液壓馬達(dá)驅(qū)動發(fā)電裝 置和波浪發(fā)電室等組成。浮筒把波浪能轉(zhuǎn)換成動能，然后通過液壓油缸驅(qū)動大液壓馬達(dá)和 小液壓馬達(dá)進(jìn)行發(fā)電運(yùn)行。上述波浪發(fā)電裝置的抗擊風(fēng)暴方法，機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能量傳 遞過程的中間環(huán)節(jié)較多，不利于波浪發(fā)電裝置的高效運(yùn)行和安全管理。
[0004] 中國專利申請CN201310377521. 4公開了一種水下平衡式雙浮體的波浪發(fā)電裝 置。它由海底平臺、錨鏈、變速箱、滑動繩輪、發(fā)電機(jī)、雙浮體等組成。其特征在于：海底平臺 固定在海底，海底平臺安裝有變速箱，變速箱的輸出端通過滑動繩輪與發(fā)電機(jī)相連接；具有 平衡功能的雙浮體通過滑動繩輪與發(fā)電機(jī)相連接。該水下平衡式雙浮體的波浪發(fā)電裝置可 以從一定程度上抗擊風(fēng)暴的沖擊，但其系統(tǒng)裝置的安裝工程難度大，從而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)投入較 高，且該波浪發(fā)電裝容易受到風(fēng)向和波浪方向的影響，進(jìn)而對滑動繩輪的正常運(yùn)行產(chǎn)生及 其負(fù)面的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種雙浮筒海洋波浪發(fā) 電裝置抗擊風(fēng)暴沖擊的裝置及方法，以保障雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置不被海洋風(fēng)暴沖擊而 損壞，提高波浪發(fā)電裝置的安全性和穩(wěn)定性，降低維護(hù)經(jīng)費(fèi)的投入。
[0006] 技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0007] -種雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置抗擊風(fēng)暴沖擊的裝置，包括終端控制中心，所述終 端控制中心包括終端控制芯片、GPS定位模塊、GPRS通信模塊、海洋波浪波高測量模塊和電 磁鎖模塊，GPS定位模塊、GPRS通信模塊、海洋波浪波高測量模塊和電磁鎖模塊均與終端控 制芯片相連接；所述GPS定位模塊用于定位雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置，并將定位信息發(fā)送 給終端控制芯片；所述海洋波浪波高測量模塊用于測量海洋波浪波高，并將測量信息發(fā)送 給終端控制芯片；所述終端控制芯片接收定位和測量信息、并通過GPRS通信模塊將定位和 測量信息發(fā)送出，同時終端控制芯片本地產(chǎn)生或通過GPRS通信模塊接收電磁鎖控制指令、 并將電磁鎖控制指令發(fā)送給電磁鎖模塊；所述電磁鎖模塊根據(jù)接受到的電磁鎖控制指令啟 動或關(guān)閉雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置。
[0008] 優(yōu)選的，還包括主控中心，主控中心與終端控制中心通過GPRS通信方式進(jìn)行連 接，主控中心用于設(shè)定定位閾值和海洋波浪波高閾值，同時接收終端控制中心發(fā)送出的定 位信息和測量信息，判斷雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置的位置是否在設(shè)定范圍內(nèi)、海洋波浪波 高是否適合雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置工作，據(jù)此得出電磁鎖控制指令，并將電磁鎖控制指 令發(fā)送給終端控制中心。
[0009] 優(yōu)選的，所述終纟而控制心片米用Motorola系列單片機(jī)，型號為M683XX ;所述GPS 定位模塊采用的芯片信號為HTC Desire HD A9191 ;GPRS通信模塊采用的芯片為德國西門 子生產(chǎn)的高性能工業(yè)級模塊MC39i。
[0010] 優(yōu)選的，所述終端控制芯片與GPS定位模塊和海洋波浪波高測量模塊之間的數(shù)據(jù) 通信頻率，以及主控中心與終端控制中心之間的數(shù)據(jù)通信頻率，要合理設(shè)置，一般設(shè)置通信 頻率為5Hz。 toon] 一種雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置抗擊風(fēng)暴沖擊的方法，包括發(fā)電預(yù)警過程和恢復(fù)發(fā) 電過程，具體如下：
[0012] 發(fā)電預(yù)警過程包括如下步驟：
[0013] (11)設(shè)定雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置的定位閾值，以及雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置所 能承受的海洋波浪波高閾值；
[0014] (12)GPS定位模塊實(shí)時定位雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置，判斷雙浮筒海洋波浪發(fā)電 裝置的位置是否在定位閾值范圍內(nèi)：若在定位閾值范圍內(nèi)，則進(jìn)入步驟（13);否則發(fā)送報 警指令；
[0015] (13)海洋波浪波高測量模塊實(shí)時測量海洋波浪波高，判斷海洋波浪波高是否在海 洋波浪波高閾值范圍內(nèi)：若在海洋波浪波高閾值范圍內(nèi)，則返回步驟（11);否則啟動電磁 模塊以關(guān)閉雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置；
[0016] 恢復(fù)發(fā)電過程包括如下步驟：
[0017] (21)設(shè)定雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置的定位閾值，以及雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置所 能承受的海洋波浪波高閾值；
[0018] (22) GPS定位模塊實(shí)時定位雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置，判斷雙浮筒海洋波浪發(fā)電 裝置的位置是否在定位閾值范圍內(nèi)：若在定位閾值范圍內(nèi)，則進(jìn)入步驟（23);否則發(fā)送報 警指令；
[0019] (23)海洋波浪波高測量模塊實(shí)時測量海洋波浪波高，判斷海洋波浪波高是否在海 洋波浪波高閾值范圍內(nèi)：若在海洋波浪波高閾值范圍內(nèi)，則關(guān)閉電磁模塊以啟動雙浮筒海 洋波浪發(fā)電裝置；否則返回步驟（21)。
[0020] 有益效果：本發(fā)明提供的雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置抗擊風(fēng)暴沖擊的裝置及方法， 使得雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置只有在海洋波浪波高低于某一設(shè)定值的情況下才能進(jìn)行發(fā) 電運(yùn)行，從而避免雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置被風(fēng)暴沖擊而發(fā)生損壞，大大提高了雙浮筒海 洋波浪發(fā)電裝置的安全性，也提高了海洋波浪發(fā)電管理部門的監(jiān)管水平；同時本發(fā)明充分 考慮現(xiàn)今已經(jīng)非常成熟的GPRS無線通信技術(shù)和GPS定位技術(shù)，使得雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝 置的抗擊風(fēng)暴方法，設(shè)計(jì)更為合理、操作管理更為方便、執(zhí)行效果也更好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2為電磁鎖模塊中電磁鎖的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖3為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖4為發(fā)電預(yù)警流程圖；
[0025] 圖5為恢復(fù)發(fā)電過流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0027] -種雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置抗擊風(fēng)暴沖擊的裝置，包括主控中心終端控制中 心，主控中心與終端控制中心通過GPRS通信方式進(jìn)行連接，海洋波浪發(fā)電的管理部門可以 通過主控中心對終端控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)距離無線通信和控制。
[0028] 如圖1所示為本發(fā)明所涉及的雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置示意圖，包括圓環(huán)形的外 浮筒2和圓柱形的內(nèi)浮筒3,外浮筒2套裝在內(nèi)浮筒3的外側(cè)，在外浮筒2的頂部固定有三 角平臺4。在海洋波浪1的作用下，根據(jù)海洋波浪動力學(xué)理論，外浮筒2會隨著海洋波浪的 起伏而做垂直方向的往復(fù)運(yùn)動，而內(nèi)浮筒3近似于靜止，這樣外浮筒2和內(nèi)浮筒3之間產(chǎn)生 相對運(yùn)動，進(jìn)而驅(qū)動安裝于內(nèi)浮筒3內(nèi)部的發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。安裝在內(nèi)浮筒3底部的阻尼 盤5是為了減小內(nèi)浮筒3在垂直方向上的位移，從而可以增大內(nèi)浮筒3與外浮筒2之間的 相對運(yùn)動幅度，進(jìn)而能夠最大化地把海洋波浪能轉(zhuǎn)換為電能。
[0029] 如圖3所不，所述終纟而控制中心包括電源t旲塊、終纟而控制心片、GPS定旲塊、GPRS 通信模塊、海洋波浪波高測量模塊、電磁鎖模塊、時鐘模塊、存儲模塊和海洋波浪垂直速度 測量模塊，GPS定位模塊、GPRS通信模塊、海洋波浪波高測量模塊和電磁鎖模塊均與終端控 制芯片相連接；所述GPS定位模塊用于定位雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置，并將定位信息發(fā)送 給終端控制芯片；所述海洋波浪波高測量模塊用于測量海洋波浪波高，并將測量信息發(fā)送 給終端控制芯片；所述終端控制芯片接收定位和測量信息、并通過GPRS通信模塊將定位和 測量信息發(fā)送出，同時終端控制芯片本地產(chǎn)生或通過GPRS通信模塊接收電磁鎖控制指令、 并將電磁鎖控制指令發(fā)送給電磁鎖模塊；所述電磁鎖模塊根據(jù)接受到的電磁鎖控制指令啟 動或關(guān)閉雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置。
[0030] 所述主控中心用于設(shè)定定位閾值和海洋波浪波高閾值，同時接收終端控制中心發(fā) 送出的定位信息和測量信息，判斷雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置的位置是否在設(shè)定范圍內(nèi)、海 洋波浪波高是否適合雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置工作，據(jù)此得出電磁鎖控制指令，并將電磁 鎖控制指令發(fā)送給終端控制中心。
[0031] 所述時鐘模塊、存儲模塊和海洋波浪垂直速度測量模塊能夠便于主控中心獲取更 多的信息，方便主控中心進(jìn)行更為綜合的管理。
[0032] 所述終端控制芯片采用Motorola系列單片機(jī)，型號為M683XX ;所述GPS定位模塊 采用的芯片信號為HTC Desire HD A9191 ;GPRS通信模塊采用的芯片為德國西門子生產(chǎn)的 高性能工業(yè)級模塊MC39i。
[0033] 所述終端控制芯片與GPS定位模塊和海洋波浪波高測量模塊之間的數(shù)據(jù)通信頻 率，以及主控中心與終端控制中心之間的數(shù)據(jù)通信頻率，要合理設(shè)置，一般設(shè)置通信頻率為 5Hz。
[0034] 如圖2所示，電磁鎖模塊中的電磁鎖包括線圈繞組9、彈簧11、半圓頭形電磁鐵8、 半圓槽形銜鐵7、導(dǎo)軌10等；其中，線圈繞組9、半圓頭形電磁鐵8、彈簧11和導(dǎo)軌10安裝 在外浮筒2上；半圓槽形銜鐵7安裝在內(nèi)浮筒3上。只要在線圈繞組9兩端加上一定的電 壓，線圈繞組9中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，半圓頭形電磁鐵8就會在電磁 力吸引的作用下克服彈簧11的拉力吸向半圓槽形銜鐵7,最終使得半圓頭形電磁鐵8與半 圓槽形銜鐵7吸合。當(dāng)線圈繞組9斷電后，半圓頭形電磁鐵8的吸力也隨之消失，半圓頭形 電磁鐵8就會在彈簧11的作用下返回原來的位置，使半圓頭形電磁鐵8與半槽形銜鐵7分 離。這樣半圓頭形電磁鐵8與半槽形銜鐵7的吸合和釋放過程，可以保證雙浮筒海洋波浪 發(fā)電裝置的內(nèi)浮筒3和外浮筒2在風(fēng)暴沖擊情況下停止發(fā)電運(yùn)行工作，而在沒有風(fēng)暴沖擊 的情況下進(jìn)行發(fā)電運(yùn)行工作。
[0035] 特別地，為了保證雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置的內(nèi)浮筒3與外浮筒2能夠被電磁鎖 牢固地鎖定，從而提高整個雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置的抗風(fēng)沖擊暴能力，可以在內(nèi)浮筒3 和外浮筒2的交界處，沿圓周均勻分布多個電磁鎖模塊。
[0036] -種雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置抗擊風(fēng)暴沖擊的方法，包括發(fā)電預(yù)警過程和恢復(fù)發(fā) 電過程，具體如下：
[0037] 發(fā)電預(yù)警過程包括如下步驟：
[0038] (11)設(shè)定雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置的定位閾值，以及雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置所 能承受的海洋波浪波高閾值；
[0039] (12)GPS定位模塊實(shí)時定位雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置，判斷雙浮筒海洋波浪發(fā)電 裝置的位置是否在定位閾值范圍內(nèi)：若在定位閾值范圍內(nèi)，則進(jìn)入步驟（13);否則發(fā)送報 警指令；
[0040] (13)海洋波浪波高測量模塊實(shí)時測量海洋波浪波高，判斷海洋波浪波高是否在海 洋波浪波高閾值范圍內(nèi)：若在海洋波浪波高閾值范圍內(nèi)，則返回步驟（11);否則啟動電磁 模塊以關(guān)閉雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置；
[0041] 恢復(fù)發(fā)電過程包括如下步驟：
[0042] (21)設(shè)定雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置的定位閾值，以及雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置所 能承受的海洋波浪波高閾值；
[0043] (22) GPS定位模塊實(shí)時定位雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置，判斷雙浮筒海洋波浪發(fā)電 裝置的位置是否在定位閾值范圍內(nèi)：若在定位閾值范圍內(nèi)，則進(jìn)入步驟（23);否則發(fā)送報 警指令；
[0044] (23)海洋波浪波高測量模塊實(shí)時測量海洋波浪波高，判斷海洋波浪波高是否在海 洋波浪波高閾值范圍內(nèi)：若在海洋波浪波高閾值范圍內(nèi)，則關(guān)閉電磁模塊以啟動雙浮筒海 洋波浪發(fā)電裝置；否則返回步驟（21)。
[0045] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置抗擊風(fēng)暴沖擊的裝置，其特征在于：包括終端控制中 心，所述終端控制中心包括終端控制芯片、GPS定位模塊、GPRS通信模塊、海洋波浪波高測 量模塊和電磁鎖模塊，GPS定位模塊、GPRS通信模塊、海洋波浪波高測量模塊和電磁鎖模塊 均與終端控制芯片相連接；所述GPS定位模塊用于定位雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置，并將定 位信息發(fā)送給終端控制芯片；所述海洋波浪波高測量模塊用于測量海洋波浪波高，并將測 量信息發(fā)送給終端控制芯片；所述終端控制芯片接收定位和測量信息、并通過GPRS通信模 塊將定位和測量信息發(fā)送出，同時終端控制芯片本地產(chǎn)生或通過GPRS通信模塊接收電磁 鎖控制指令、并將電磁鎖控制指令發(fā)送給電磁鎖模塊；所述電磁鎖模塊根據(jù)接受到的電磁 鎖控制指令啟動或關(guān)閉雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置抗擊風(fēng)暴沖擊的裝置，其特征在 于：還包括主控中心，主控中心與終端控制中心通過GPRS通信方式進(jìn)行連接，主控中心用 于設(shè)定定位閾值和海洋波浪波高閾值，同時接收終端控制中心發(fā)送出的定位信息和測量信 息，判斷雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置的位置是否在設(shè)定范圍內(nèi)、海洋波浪波高是否適合雙浮 筒海洋波浪發(fā)電裝置工作，據(jù)此得出電磁鎖控制指令，并將電磁鎖控制指令發(fā)送給終端控 制中心。
3. -種雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置抗擊風(fēng)暴沖擊的方法，其特征在于：包括發(fā)電預(yù)警過 程和恢復(fù)發(fā)電過程，具體如下： 發(fā)電預(yù)警過程包括如下步驟： (11) 設(shè)定雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置的定位閾值，以及雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置所能承 受:的海洋波浪波1?閾值； (12) GPS定位模塊實(shí)時定位雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置，判斷雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置 的位置是否在定位閾值范圍內(nèi)：若在定位閾值范圍內(nèi)，則進(jìn)入步驟（13);否則發(fā)送報警指 令； (13) 海洋波浪波高測量模塊實(shí)時測量海洋波浪波高，判斷海洋波浪波高是否在海洋波 浪波高閾值范圍內(nèi)：若在海洋波浪波高閾值范圍內(nèi)，則返回步驟（11);否則啟動電磁模塊 以關(guān)閉雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置； 恢復(fù)發(fā)電過程包括如下步驟： (21) 設(shè)定雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置的定位閾值，以及雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置所能承 受:的海洋波浪波1?閾值； (22) GPS定位模塊實(shí)時定位雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置，判斷雙浮筒海洋波浪發(fā)電裝置 的位置是否在定位閾值范圍內(nèi)：若在定位閾值范圍內(nèi)，則進(jìn)入步驟（23);否則發(fā)送報警指 令； (23) 海洋波浪波高測量模塊實(shí)時測量海洋波浪波高，判斷海洋波浪波高是否在海洋波 浪波高閾值范圍內(nèi)：若在海洋波浪波高閾值范圍內(nèi)，則關(guān)閉電磁模塊以啟動雙浮筒海洋波 浪發(fā)電裝置；否則返回步驟（21)。
【文檔編號】F03B15/00GK104100449SQ201410340596
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】余海濤, 陳中顯, 胡敏強(qiáng), 黃磊 申請人:東南大學(xué)