[發(fā)明專利]一種漂浮式海流能機(jī)組載荷的在線測量系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2019-06-19
• 公開（公告）號: CN110440965B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉;李陽健;劉宏偉
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G06F30/23
• 代理公司: 浙江千克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 趙芳;張瑜

一種漂浮式海流能機(jī)組載荷的在線測量系統(tǒng)，包括重力質(zhì)量塊，用于固定安裝六自由度姿態(tài)傳感器并放置于漂浮式載體平臺上；六自由度姿態(tài)傳感器，用于測量漂浮式載體平臺的俯仰角和加速度并與計(jì)算機(jī)通訊連接；流速傳感器，用于測量海流潮的流速并與計(jì)算機(jī)通訊連接；計(jì)算機(jī)，用于接收六自由度姿態(tài)傳感器和流速傳感器的測量信號；信號處理模塊，內(nèi)置于計(jì)算機(jī)內(nèi)用于對六自由度姿態(tài)傳感器和流速傳感器的測量信號進(jìn)行計(jì)算處理得到軸向推力載荷和周期性載荷；人機(jī)交互界面，設(shè)于計(jì)算機(jī)用于實(shí)時(shí)展示信號處理模塊處理后的信號信息。本發(fā)明通過一種漂浮式海流能機(jī)組載荷的在線測量系統(tǒng)間接測量漂浮式海流能機(jī)組載荷，測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于推廣利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋技術(shù)工程領(lǐng)域，涉及一種漂浮式海流能機(jī)組載荷的在線測量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

海流能是一種新興的可再生能源，由于海流能的高可預(yù)測性和穩(wěn)定性，具有良好的前景。漂浮式海流能發(fā)電平臺是一種適用于海流能機(jī)組的基于多點(diǎn)系泊系統(tǒng)的新型機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)。海流能發(fā)電機(jī)組處于復(fù)雜的海洋環(huán)境中，工況惡劣。因此，大多數(shù)的海流能機(jī)組，都采用了高裕度設(shè)計(jì)，使得海流能機(jī)組的成本過高。

海流能機(jī)組載荷的在線測量，可以為主動載荷控制技術(shù)提供可靠的信號來源，提高機(jī)組壽命；也可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)，優(yōu)化海流能機(jī)組設(shè)備，為設(shè)計(jì)提供寶貴的數(shù)據(jù)參考。參考風(fēng)電領(lǐng)域的載荷測量方法，多采用應(yīng)變片、壓電陶瓷和光纖光柵等方法對葉片進(jìn)行形變進(jìn)行測量，從而得到機(jī)組載荷。但是，由于海洋環(huán)境的特殊性，裝置的密封要求和測量信號的傳輸問題都使得海流能機(jī)組載荷的直接測量十分困難且成本高昂。因此，迄今為止，還不存在任何可靠的海流能載荷直接測量方法或者裝置。

例如，中國專利CN201310631787，公開了一種分離發(fā)電機(jī)組葉片載荷測量裝置，包括至少三光纖光柵傳感器陣列，以解調(diào)模塊及一載荷數(shù)據(jù)處理模塊。其特征在于應(yīng)變傳感器由玻璃纖維封裝而成，且應(yīng)變傳感器大致呈片狀。應(yīng)變傳感器通過表面粘貼的方式裝設(shè)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片根部的內(nèi)圓表面。該發(fā)明并不能滿足高壓水底環(huán)境下機(jī)組實(shí)時(shí)載荷測量的要求。

例如，中國專利CN201410181040，公開了一種海上風(fēng)機(jī)復(fù)合塔筒型基礎(chǔ)沉放姿態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其特征在于將雙軸傾角傳感器與計(jì)算機(jī)連接起來，并放置在筒型基礎(chǔ)上，將實(shí)時(shí)采集到的筒型基礎(chǔ)的X軸和Y軸傾角數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。該發(fā)明沒有信號處理能力，且不具有傾角和載荷對應(yīng)關(guān)系的方法，不能滿足漂浮式海流能機(jī)組的載荷實(shí)時(shí)測量的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種能對海流能發(fā)電機(jī)組載荷進(jìn)行測量、成本低、易于推廣的漂浮式海流能機(jī)組載荷的在線測量系統(tǒng)。

本發(fā)明還提供了一種安全有效的漂浮式海流能機(jī)組載荷的在線測量方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種漂浮式海流能機(jī)組載荷的在線測量系統(tǒng)，其特征在于：包括

重力質(zhì)量塊，用于固定安裝六自由度姿態(tài)傳感器并放置于漂浮式載體平臺上；

六自由度姿態(tài)傳感器，用于測量漂浮式載體平臺的俯仰角和加速度并與計(jì)算機(jī)通訊連接；

流速傳感器，用于測量海流潮的流速并與計(jì)算機(jī)通訊連接；

計(jì)算機(jī)，用于接收六自由度姿態(tài)傳感器和流速傳感器的測量信號；

信號處理模塊，內(nèi)置于計(jì)算機(jī)內(nèi)用于對六自由度姿態(tài)傳感器和流速傳感器的測量信號進(jìn)行計(jì)算處理得到軸向推力載荷和周期性載荷；

人機(jī)交互界面，設(shè)于計(jì)算機(jī)用于實(shí)時(shí)展示信號處理模塊處理后的信號信息。本發(fā)明通過一種漂浮式海流能機(jī)組載荷的在線測量系統(tǒng)間接測量漂浮式海流能機(jī)組載荷，測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于推廣利用。