海上风场周边的风向及风速监测系统技术方案

本申请提供了一种海上风场周边的风向及风速监测系统，包括多个固定浮漂和后台控制端，固定浮漂上设置有磁场传感器、三轴倾角传感器、处理器和无线信号传输装置；多个固定浮漂布设在以风场中心为圆心的多个半径不同的圆周上；磁场传感器用于测定固定浮漂的偏移方向角度；三轴倾角传感器用于测定固定浮漂的倾角角度；处理器根据固定浮漂的偏移方向角度和倾斜角度确定风向和风速，通过无线信号传输装置将风向和风速发送至后台控制端；后台控制端根据风速和风向生成角度调整指令并发送至风场中的各个风机，以使各个风机根据角度调整指令调整风机叶片的迎风角度，从而在强风到达风场前将风机叶片调整到最佳迎风角度，降低风机损坏率，提高发电效率。

Wind direction and wind speed monitoring system around offshore wind farm

【技术实现步骤摘要】
海上风场周边的风向及风速监测系统
本申请涉及风电
，具体而言，本申请涉及一种海上风场周边的风向及风速监测系统。
技术介绍
海上风场发电为其区域内提供了可持续的电力，是我国及世界的主要发电方式之一。由于它是可再生、可持续、清洁环保的绿色能源，世界沿海各国大力发展，海上风场设置越来越多的风机，风机的单机功率越来越大，其自身价值及产出价值也越来越高，因此有必要对其进行有效保护。当沿海地区台风来临时，风机需要调整叶片方向，使叶片旋转面正面迎风才能避免风机倒塌或损害，而且正面迎风可使发电量最大化。由于台风的特殊属性，经过海上风场时，风向不断改变。风机由于自身的结构特点不能迅速改变迎风角度。现有的风机自备的传感器，如激光雷达、超声检测设备等在台风、大雨、高湿的环境条件下，只能检测到风机周围小范围内的风速和风向的变化，因此，仅依赖于风机自身的传感器很难及时地调整风机叶片方向。
技术实现思路
本申请提供了一种海上风场周边的风向及风速监测系统，以解决现有技术中无法对海上风场周围的风向和风速进行实时监测和提前预警的问题。本申请采用的技术方案如下：本申请提供了一种海上风场周边的风向及风速监测系统，包括：多个固定浮漂和后台控制端，固定浮漂上设置有磁场传感器、三轴倾角传感器、处理器和无线信号传输装置；所述多个固定浮漂布设在以风场中心为圆心的多个半径不同的圆周上；所述磁场传感器用于测定所述固定浮漂的偏移方向角度；所述三轴倾角传感器用于所述测定固定浮漂的倾斜角度；所述处理器用于根据所述固定浮漂的偏移方向角度和倾斜角度确定风向和风速；所述无线信号传输装置用于将所述风向和所述风速发送至所述后台控制端；所述后台控制端用于根据各个固定浮漂位置处的风速和风向生成角度调整指令并发送至所述风场中的各个风机，以使所述各个风机根据所述角度调整指令调整风机叶片的迎风角度。可选地，所述多个固定浮漂以预设间隔角度均匀布设在各个所述圆周上，任意两个相邻圆周上的固定浮漂相互错位。可选地，所述固定浮漂包括一密闭腔体，所述磁场传感器、所述三轴倾角传感器、所述处理器和所述无线信号传输装置设置在所述密闭腔体的内部。可选地，所述密闭腔体内还设置有GPS定位装置，所述GPS定位装置用于监测固定浮漂的位置信息。可选地，本申请提供了一种海上风场周边的风向及风速监测系统还包括设置在所述固定浮漂顶部的天线，所述天线与所述无线信号传输装置连接，所述天线用于发送所述无线信号传输装置输出的信号。可选地，本申请提供了一种海上风场周边的风向及风速监测系统还包括电力装置，所述电力装置用于提供所述磁场传感器、所述三轴倾角传感器、所述处理器、所述无线信号传输装置和所述GPS定位装置的电力供给。可选地，所述电力装置为蓄电池、太阳能电池、风能电池或振动能电池中的至少一种。可选地，所述固定浮漂上还设置有锚或配重，所述锚或所述配重用于将所述固定浮漂固定在预设位置处。可选地，所述固定浮漂上还设置有用于监测洋流、海水流速、水温、盐分、海水浑浊度、海洋生物的传感器。与现有技术相比，本申请实施例提供的海上风场周边的风向及风速监测系统至少具有以下带有益效果：1、能够实时监测风场周围的风向和风速，提前作出预警，从而在强风到达风场前将风机叶片调整到最佳的迎风角度，降低风机损坏率，同时提高发电效率。2、基于固定浮漂上的各种传感器，提供风场周围海域的海洋信息，如洋流、海水流速、水温、盐分、海水浑浊度、海洋生物等信息。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本申请一实施例的海上风场周边的风向及风速监测系统的布局示意图；图2为本申请一实施例的海上风场周边风向及风速监测系中的固定浮漂的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。如图1所示，本申请实施例提供了一种海上风场周边的风向及风速监测系统，主要构成包括：多个固定浮漂1和后台控制端6。为了监测风场周围一定范围内的风速和风向，若干固定浮漂1分别布设在以风场3的中心为圆心的多个半径不同的圆周上。其中，圆周的半径可以是1公里、3公里、5公里等，也就是在风场周围每间隔2公里布设一圈固定浮漂，以监测风场周边不同位置处的风速和风向，提供更加精准的风速、风向预测和预警。如图1所示，系统中的固定浮漂以预设间隔角度均匀布设在各个圆周上，任意两个相邻圆周上的固定浮漂相互错位，使得固定浮漂均匀的分布在风场周围，进一步提高预。测风速和风向的精准度。预设间隔角度可以是45°、22.5°或11.5°等，即在各个圆周上每隔45°、22.5°或11.5°就设置一个固定浮漂。为了将固定浮漂1固定在预设位置处，每个固定浮漂1还设置了锚和或配重，通过锚或配重限制固定浮漂的运动范围，使其不会被海浪吹走。如图2所示，每个固定浮漂1的内部设置有磁场传感器11、三轴倾角传感器12、处理器13和无线信号传输装置14。在风浪作用下，固定浮漂1会发生偏转，例如，当吹东南风时，固定浮漂1会向西北方向浮动，利用磁场传感器11可以测量出固定浮漂相对地磁场的方向变化，从而测出固定浮漂相对地磁场的偏移方向角度，从而根据固定浮漂的偏移方向角度推算出风向。本实施例中，磁场传感器可以是单轴磁场传感器，即测量一个方向上磁场变化的磁场传感器。磁场传感器还可以是三轴磁场传感器，三轴磁场传感器可测量到三个正交方向上磁场变化。在风的作用下，固定浮漂会发生倾斜，风速越大，固定浮漂倾斜的角度越大。通过三轴倾角传感器12可以测到固定浮漂1的的倾斜角度，从而根据倾斜角度推算出风速。三轴倾角传感器也叫三轴加速度传感器或三轴振动传感器。磁场传感器11将测到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海上风场周边的风向及风速监测系统，其特征在于，包括：多个固定浮漂和后台控制端，固定浮漂上设置有磁场传感器、三轴倾角传感器、处理器和无线信号传输装置；/n所述多个固定浮漂布设在以风场中心为圆心的多个半径不同的圆周上；/n所述磁场传感器用于测定所述固定浮漂的偏移方向角度；/n所述三轴倾角传感器用于所述测定固定浮漂的倾斜角度；/n所述处理器用于根据所述固定浮漂的偏移方向角度和倾斜角度确定风向和风速；/n所述无线信号传输装置用于将所述风向和所述风速发送至所述后台控制端；/n所述后台控制端用于根据各个固定浮漂位置处的风速和风向生成角度调整指令并发送至所述风场中的各个风机，以使所述各个风机根据所述角度调整指令调整风机叶片的迎风角度。/n

【技术特征摘要】
1.一种海上风场周边的风向及风速监测系统，其特征在于，包括：多个固定浮漂和后台控制端，固定浮漂上设置有磁场传感器、三轴倾角传感器、处理器和无线信号传输装置；
所述多个固定浮漂布设在以风场中心为圆心的多个半径不同的圆周上；
所述磁场传感器用于测定所述固定浮漂的偏移方向角度；
所述三轴倾角传感器用于所述测定固定浮漂的倾斜角度；
所述处理器用于根据所述固定浮漂的偏移方向角度和倾斜角度确定风向和风速；
所述无线信号传输装置用于将所述风向和所述风速发送至所述后台控制端；
所述后台控制端用于根据各个固定浮漂位置处的风速和风向生成角度调整指令并发送至所述风场中的各个风机，以使所述各个风机根据所述角度调整指令调整风机叶片的迎风角度。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个固定浮漂以预设间隔角度均匀布设在各个所述圆周上，任意两个相邻圆周上的固定浮漂相互错位。


3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述固定浮漂包括一密闭腔体，所述磁场传感器、所述三轴倾角传感器、所述处理器和所述无线信号传输装置设置在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·刘，
申请(专利权)人：北京致感致联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11