一种水下海洋仪器潮流能供电系统技术方案

一种水下海洋仪器潮流能供电系统，涉及海洋仪器供电技术领域；包括岸基监测模块、浮标通信模块、潜标模块和潮流能水下发电模块；潮流能水下发电模块将海流的动能转化为三相交流电；并将三相交流电传给潜标模块；潜标模块将监测到的实时电流、电压值发送至浮标通信模块；整流稳压处理，生成稳压直流电，进行存储；浮标通信模块进行数据打包，定时将打包后的数据发送至岸基监测模块；岸基监测模块：接收浮标通信模块传来的电流、电压值的打包数据；解压后发送至外部终端；本发明专利技术充分考虑到水下仪器设计的供电需求和使用方式，不影响海洋仪器对测量参数的测量精度，对水下海洋仪器的布放回收影响最小。

A power supply system for underwater marine instruments

A power supply system for underwater marine instruments, which involves the power supply technology of marine instruments, including the shore based monitoring module, the buoy communication module, the submersible module and the power flow power generation module; the power flow power generation module transforms the kinetic energy of the current into three phase alternating current, and transfers the three-phase AC to the submersible module; The standard module sends the real-time current and voltage values to the buoy communication module, and rectifying and stabilizing voltage processing to generate voltage stable DC to store. The buoy communication module carries out the data package and sends the data to the bank based monitoring module regularly; the bank based monitoring module receives the current from the buoy communication module. The packing data of the voltage value is sent to the external terminal after decompression; the invention fully takes into account the demand and use of the power supply for the underwater instrument design, and does not affect the measurement precision of the measuring parameters of the marine instruments, and has the least influence on the distribution recovery of underwater marine instruments.

【技术实现步骤摘要】
一种水下海洋仪器潮流能供电系统
本专利技术涉及一种海洋仪器供电
，特别是一种水下海洋仪器潮流能供电系统。
技术介绍
目前，现有的针对小功率的水下海洋仪器的供电系统暂未出现商用产品，部分远离样机也处在可以点亮小灯泡的原理样机阶段，且未针对普遍使用的水下海洋仪器进行优化，没有实现生产低成本和维护低成本。现有的潮流能供电系统的发电功率级别多为千瓦级以上，主要是针对岸上用电和近岸的海洋仪器供电，而针对远离海岸的水下海洋仪器的供电需求，目前主要是蓄电池搭配水面浮标的太阳能发电实现，但这种方式有如下不足：1水面浮标的太阳能电池板的发电效果受天气影响较大；2水面浮标的太阳能电池板在海面使用一段时间后会因为海中杂物、海洋生物等覆盖，从而大大降低了电池板的发电效果；3由于海面船只等各种不确定因素，一旦与被供电设备之间的电源线背缠绕或者破坏，整个装置将彻底瘫痪，可靠性差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种水下海洋仪器潮流能供电系统，充分考虑到水下仪器设计的供电需求和使用方式，不影响海洋仪器对测量参数的测量精度，对水下海洋仪器的布放回收影响最小。本专利技术的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：一种水下海洋仪器潮流能供电系统，包括岸基监测模块、浮标通信模块、潜标模块和潮流能水下发电模块；潮流能水下发电模块：当海流速达到要求时，启动发电；将海流的动能转化为机械能，再转化为三相交流电；并将三相交流电传给潜标模块；潜标模块：接收潮流能水下发电模块传来的三相交流电；对三相交流电的输出电流、输出电压进行实时监测；将监测到的实时电流、电压值发送至浮标通信模块；对三相交流电进行整流稳压处理，生成稳压直流电，进行存储；浮标通信模块：接收潜标模块传来的监测到的实时电流、电压值；进行数据打包，定时将打包后的数据发送至岸基监测模块；岸基监测模块：接收浮标通信模块传来的电流、电压值的打包数据；解压后发送至外部终端。在上述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，所述浮标通信模块包括浮标装置、通信接收模块和通信发射模块；其中，浮标装置浮在海平面处；通信接收模块固定安装在浮标装置的底部，位于海平面下方；通信发射模块固定安装在浮标装置的顶部，位于海平面上方；通信接收模块：接收潜标模块传来的监测到的实时电流、电压值，进行数据打包；并通过浮标装置将打包后的数据发送至通信发射模块；通信发射模块：接收通信接收模块传来的打包后的数据，并将打包后的数据通过GPRS发送至岸基监测模块。在上述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，所述的潮流能水下发电模块起始发电时的海流流速大于等于0.3m/s；潮流能水下发电模块的额定发电流速≤1m/s。在上述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，所述的潜标模块输入交流电压为3-250V；输入功率为10-250W；输出直流电压为12V；最大输出功率大于150W。在上述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，所述的潜标模块在无电源输入时存储电量不小于1.998kWh。在上述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，潜标模块通过对潮流能水下发电模块传来的三相交流电的输出电流、输出电压的监测，解算出潮流能水下发电模的转速；并将潮流能水下发电模的转速传输至浮标通信模块；浮标通信模块的打包数据中包括潮流能水下发电模的转速。在上述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，所述浮标通信模块进行数据打包周期为1-60min。在上述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，潜标模块和浮标通信模块之间通过串口的方式实现数据传输，波特率为115200；浮标通信模块与岸基监测模块之间的通信速率大于200kbps。在上述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，潮流能水下发电模块与潜标模块之间通过半活动关节连接轴连接；半活动关节连接轴为三段两关节杆状结构；两端的连杆实现绕关节转动；每个关节沿中段杆轴向的自由度a小于90°。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)本专利技术潮流能供电系统采用模块化的设计思路，采用通用的接口实现系统的基于应用场景的一体化设计；(2)本专利技术针对百瓦级水下海洋仪器供电的一体化解决方案，该方案提出的组成模式有利于百瓦级供电系统的产业化和商品化推广；(3)本专利技术采用最小模块化的设计思路，分离发电装置、海洋仪器和配套设施，实现了标准化方案兼容水下海洋仪器的目的，降低客户定制的成本和产品维护的成本；(4)本专利技术不易受海洋气候和海面船只杂物等干扰.附图说明图1为本专利技术供电系统组成框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述：本专利技术的目的是提出一种针对百瓦级功率的水下海洋仪器的供电系统的一体化设计方案。采用模块化的潮流能发电装置，同时匹配相应的电源调理模块、水下仪器模块、浮标通信模块、岸基监测模块等，实现供电系统的一体化设计。如图1所示为供电系统组成框图，由图可知，一种水下海洋仪器潮流能供电系统，其特征在于：包括岸基监测模块、浮标通信模块、潜标模块和潮流能水下发电模块；浮标通信模块包括浮标装置、通信接收模块和通信发射模块；其中，浮标装置浮在海平面处；通信接收模块固定安装在浮标装置的底部，位于海平面下方；通信发射模块固定安装在浮标装置的顶部，位于海平面上方；潮流能水下发电模块：当海流速达到要求时，启动发电；将海流的动能转化为机械能，再转化为三相交流电；并将三相交流电传给潜标模块；潮流能水下发电模块起始发电时的海流流速大于等于0.3m/s；潮流能水下发电模块的额定发电流速≤1m/s。潮流能水下发电模块与潜标模块之间通过半活动关节连接轴1连接；半活动关节连接轴1为三段两关节杆状结构；两端的连杆实现绕关节转动；每个关节沿中段杆轴向的自由度a小于90°。潜标模块：接收潮流能水下发电模块传来的三相交流电；对三相交流电的输出电流、输出电压进行实时监测；将监测到的实时电流、电压值发送至浮标通信模块；对三相交流电进行整流稳压处理，生成稳压直流电，进行存储；潜标模块输入交流电压为3-250V；输入功率为10-250W；输出直流电压为12V；最大输出功率大于150W。潜标模块在无电源输入时存储电量不小于1.998kWh。潜标模块通过对潮流能水下发电模块传来的三相交流电的输出电流、输出电压的监测，解算出潮流能水下发电模的转速；并将潮流能水下发电模的转速传输至浮标通信模块；浮标通信模块的打包数据中包括潮流能水下发电模的转速。潜标模块和浮标通信模块之间通过串口的方式实现数据传输，波特率为115200；浮标通信模块与岸基监测模块之间的通信速率大于200kbps。通信接收模块：接收潜标模块传来的监测到的实时电流、电压值和潮流能水下发电模的转速，进行数据打包；并通过浮标装置将打包后的数据发送至通信发射模块；浮标通信模块进行数据打包周期为1-60min。通信发射模块：接收通信接收模块传来的打包后的数据，并将打包后的数据通过GPRS发送至岸基监测模块。岸基监测模块：接收浮标通信模块传来的电流、电压值的打包数据；解压后发送至外部终端。潮流能水下发电装置是本方案的重要组成部分，利用潮流能驱动叶片带动发电机实现潮流动能转化为电能。岸基监测模块是用户在岸上对水下海洋能发电系统运行状态进行实时监测和海洋数据采集的模块，负责接收通信模块的数据，并实时显示给用户，同时，岸基监测模块也为用户提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下海洋仪器潮流能供电系统，其特征在于：包括岸基监测模块、浮标通信模块、潜标模块和潮流能水下发电模块；潮流能水下发电模块：当海流速达到要求时，启动发电；将海流的动能转化为机械能，再转化为三相交流电；并将三相交流电传给潜标模块；潜标模块：接收潮流能水下发电模块传来的三相交流电；对三相交流电的输出电流、输出电压进行实时监测；将监测到的实时电流、电压值发送至浮标通信模块；对三相交流电进行整流稳压处理，生成稳压直流电，进行存储；浮标通信模块：接收潜标模块传来的监测到的实时电流、电压值；进行数据打包，定时将打包后的数据发送至岸基监测模块；岸基监测模块：接收浮标通信模块传来的电流、电压值的打包数据；解压后发送至外部终端。

【技术特征摘要】
1.一种水下海洋仪器潮流能供电系统，其特征在于：包括岸基监测模块、浮标通信模块、潜标模块和潮流能水下发电模块；潮流能水下发电模块：当海流速达到要求时，启动发电；将海流的动能转化为机械能，再转化为三相交流电；并将三相交流电传给潜标模块；潜标模块：接收潮流能水下发电模块传来的三相交流电；对三相交流电的输出电流、输出电压进行实时监测；将监测到的实时电流、电压值发送至浮标通信模块；对三相交流电进行整流稳压处理，生成稳压直流电，进行存储；浮标通信模块：接收潜标模块传来的监测到的实时电流、电压值；进行数据打包，定时将打包后的数据发送至岸基监测模块；岸基监测模块：接收浮标通信模块传来的电流、电压值的打包数据；解压后发送至外部终端。2.根据权利要求1所述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，其特征在于：所述浮标通信模块包括浮标装置、通信接收模块和通信发射模块；其中，浮标装置浮在海平面处；通信接收模块固定安装在浮标装置的底部，位于海平面下方；通信发射模块固定安装在浮标装置的顶部，位于海平面上方；通信接收模块：接收潜标模块传来的监测到的实时电流、电压值，进行数据打包；并通过浮标装置将打包后的数据发送至通信发射模块；通信发射模块：接收通信接收模块传来的打包后的数据，并将打包后的数据通过GPRS发送至岸基监测模块。3.根据权利要求2所述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，其特征在于：所述的潮流能水下发电模块起始发电时的海流流速...

【专利技术属性】
技术研发人员：于福建，唐建生，张晓亮，张烨，陈虹宇，
申请(专利权)人：中国船舶工业系统工程研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11