一种基于OFDR增材制造的新型水能监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于OFDR增材制造的新型水能监测系统，包括框架，所述框架包括五个竖立设置的固定杆，其中四个固定杆呈长方形分布，其中一个固定杆位于四个固定杆构成的长方形中心，每个固定杆下端分别固定连接锚固杆，四个固定杆之间设有多层监测装置，每层监测装置均包括两个横向支杆、两个纵向支杆、一个水平测量模组和一个纵向测量模组，两个横向支杆和两个纵向支杆构成长方形框，固定杆设置在横向支杆和纵向支杆交接处。本发明专利技术通过释放竖向约束的水平测量模组和完全约束的纵向测量模组组成测量系统，数据相互补充；自动化的数据采集以及分析可以实时监测数据；对不同深度波浪能分层监测，获取更多有价值的数据信息。

【技术实现步骤摘要】
一种基于OFDR增材制造的新型水能监测系统及方法
本专利技术涉及海浪能测量
，尤其涉及一种基于OFDR增材制造的新型水能监测系统及方法。
技术介绍
波浪能是海洋表面所具有的动能和势能的总和，波浪的能量与浪高的平方、波浪的运动周期及迎波面的宽度成正比。海洋中的波浪主要是风浪，受限于不同地区的地理条件差异，波浪吸收的风能大小不同，故虽然波浪能蕴藏能量的数量可观但其分布没有规律。随着各种形式的波浪能发电装置被运用，缺少波浪能监测数据的支持而投放的发电装置难以科学地最大化利用波浪能。同时沿海地区大力发展的填海建设区域的防浪设计需要更精确的波浪能数据监测。目前常规的波浪能监测装置主要依靠监测海浪在一个平面的推力来推算波浪的能量。但是由于海浪波动的方向具有随机性，现有的监测装置难以确保测量面正对迎浪面，导致部分海浪能量没有被转化为监测数据。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于OFDR增材制造的新型水能监测系统及方法，从而解决现有技术中存在的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种基于OFDR增材制造的新型水能监测系统，包括框架，所述框架包括五个竖立设置的固定杆，其中四个固定杆呈长方形分布，其中一个固定杆位于四个固定杆构成的长方形中心，每个固定杆下端分别固定连接锚固杆，四个固定杆之间设有多层监测装置，每层监测装置均包括两个横向支杆、两个纵向支杆、一个水平测量模组和一个纵向测量模组，两个横向支杆和两个纵向支杆构成长方形框，固定杆设置在横向支杆和纵向支杆交接处；水平测量模组包括水平测量浮球，其中一个横向支杆两端的固定杆及位于中心处的固定杆上分别滑动连接一个辅助滑动浮球，水平测量浮球设置在三个辅助滑动浮球构成的三角形区域内，所述水平测量浮球与三个辅助滑动浮球之间分别固定连接水平传感构件，所述水平测量浮球上方和下方分别设有三角形的限位板，所述限位板的三个拐角依次与横向支杆两端的固定杆及位于中心处的固定杆固定连接，两个限位板平行设置并形成流通通道；纵向测量模组包括竖向测量浮球和固定连接在竖向测量浮球外圆面的三个纵向传感构件，其中一个纵向传感构件另一端与位于中心处的固定杆固定连接，另外两个纵向传感构件分别与远离限位板的两个固定杆一一对应固定连接。优选地，所述水平传感构件为D打印碳纤维长方体，水平传感构件内部固定连接一根OFDR光纤。优选地，三个水平传感构件位于同一平面，相邻两个水平传感构件夹角为120°。优选地，纵向传感构件为D打印碳纤维长方体，纵向传感构件内部固定连接两根OFDR光纤。优选地，三个纵向传感构件位于同一平面，相邻两个纵向传感构件夹角为120°。优选地，其中一个固定杆上端设有数据采集仪，所述数据采集仪设有5G传输终端。优选地，其中一个固定杆上端上端固定连接太阳能电池板。本专利技术还公开了一种波浪能监测方法，采用上述的监测系统进行波浪能监测。本专利技术的优点在于：本专利技术所提供的一种基于OFDR增材制造的新型水能监测系统通过水平测量浮球与水平传感构件、竖向测量浮球与纵向传感构件在平面内三向连接可以最大化吸收波浪能量转化为测量数据；释放竖向约束的水平测量模组和完全约束的纵向测量模组组成测量系统，数据相互补充；自动化的数据采集以及分析可以实时监测数据；对不同深度波浪能分层监测，获取更多有价值的数据信息。附图说明图1是本专利技术的三维结构示意图；图2是本专利技术的单层监测装置的三维结构示意图；图3是本专利技术的正立面示意图；图4是本专利技术的水平测量模组的平面示意图；图5是本专利技术的纵向测量模组的平面示意图；图6是本专利技术的水平传感构件的截面示意图；图7是本专利技术的纵向传感构件的截面示意图；图8是本专利技术的水平测量浮球与水平传感构件节点示意图；图9是本专利技术的转运装置的基本结构示意图；图10是本专利技术的转运装置展开后的基本结构示意图；图11是图10中的E处局部放大图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1如图1-8所示，本专利技术提供的一种基于OFDR增材制造的新型水能监测系统，包括框架1，框架1包括五个竖立设置的固定杆11，其中一个固定杆11上端上端固定连接太阳能电池板111，其中四个固定杆11呈长方形分布，其中一个固定杆11位于四个固定杆11构成的长方形中心，每个固定杆11下端分别固定连接锚固杆12，与海底地面锚固，四个固定杆11之间设有多层监测装置，可以根据待测海水深度及所需采集数据密度调整监测装置数量，每层监测装置均包括两个横向支杆21、两个纵向支杆22、一个水平测量模组3和一个纵向测量模组4，两个横向支杆21和两个纵向支杆22构成长方形框，固定杆11设置在横向支杆21和纵向支杆22交接处，水平测量模组3用于测量海水水平波长，纵向测量模组4用于测量海水波幅及周期；水平测量模组3包括水平测量浮球31，其中一个横向支杆21两端的固定杆11及位于中心处的固定杆11上分别滑动连接一个辅助滑动浮球32，水平测量浮球31设置在三个辅助滑动浮球32构成的三角形区域内，水平测量浮球31与三个辅助滑动浮球32之间分别固定连接水平传感构件33，水平测量浮球31上方和下方分别设有三角形的限位板34，限位板34的三个拐角依次与横向支杆21两端的固定杆11及位于中心处的固定杆11固定连接，两个限位板34平行设置并形成流通通道，水平测量模组3在海浪作用下沿着三根固定杆在相邻两块限位板34之间保持整体水平，沿竖直方向自由滑动，实现对波浪水平运动波长的测量，水平传感构件33为3D打印碳纤维长方体，水平传感构件33内部固定连接一根OFDR光纤331，以满足测量要求及保护不受使用环境海水的侵蚀，三个水平传感构件33位于同一平面，相邻两个水平传感构件33夹角为120°，使水平测量浮球31在受到水平面内任意方向的力时测量构件产生的形变都能被吸收探测到；纵向测量模组4包括竖向测量浮球41和固定连接在竖向测量浮球41外圆面的三个纵向传感构件42，其中一个纵向传感构件42另一端与位于中心处的固定杆11固定连接，另外两个纵向传感构件42分别与远离限位板34的两个固定杆11一一对应固定连接，纵向传感构件42为3D打印碳纤维长方体，纵向传感构件42内部固定连接两根OFDR光纤331，以满足测量要求及保护不受使用环境海水的侵蚀，三个纵向传感构件42位于同一平面，相邻两个纵向传感构件42夹角为120°，使竖向测量浮球41在受到水平面内任意方向的力时测量构件产生的形变都能被吸收探测到。其中一个固定杆11上端设有数据采集仪6，数据采集仪6设有5G传输终端，水平传感构件33及纵向传感构件42都由一条信号缆串联到装置顶部的数据采集仪6，采集到的数据通过5G传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于OFDR增材制造的新型水能监测系统，包括框架(1)，所述框架(1)包括五个竖立设置的固定杆(11)，其中四个固定杆(11)呈长方形分布，其中一个固定杆(11)位于四个固定杆(11)构成的长方形中心，每个固定杆(11)下端分别固定连接锚固杆(12)，四个固定杆(11)之间设有多层监测装置，其特征在于：每层监测装置均包括两个横向支杆(21)、两个纵向支杆(22)、一个水平测量模组(3)和一个纵向测量模组(4)，两个横向支杆(21)和两个纵向支杆(22)构成长方形框，固定杆(11)设置在横向支杆(21)和纵向支杆(22)交接处；/n水平测量模组(3)包括水平测量浮球(31)，其中一个横向支杆(21)两端的固定杆(11)及位于中心处的固定杆(11)上分别滑动连接一个辅助滑动浮球(32)，水平测量浮球(31)设置在三个辅助滑动浮球(32)构成的三角形区域内，所述水平测量浮球(31)与三个辅助滑动浮球(32)之间分别固定连接水平传感构件(33)，所述水平测量浮球(31)上方和下方分别设有三角形的限位板(34)，所述限位板(34)的三个拐角依次与横向支杆(21)两端的固定杆(11)及位于中心处的固定杆(11)固定连接，两个限位板(34)平行设置并形成流通通道；/n纵向测量模组(4)包括竖向测量浮球(41)和固定连接在竖向测量浮球(41)外圆面的三个纵向传感构件(42)，其中一个纵向传感构件(42)另一端与位于中心处的固定杆(11)固定连接，另外两个纵向传感构件(42)分别与远离限位板(34)的两个固定杆(11)一一对应固定连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于OFDR增材制造的新型水能监测系统，包括框架(1)，所述框架(1)包括五个竖立设置的固定杆(11)，其中四个固定杆(11)呈长方形分布，其中一个固定杆(11)位于四个固定杆(11)构成的长方形中心，每个固定杆(11)下端分别固定连接锚固杆(12)，四个固定杆(11)之间设有多层监测装置，其特征在于：每层监测装置均包括两个横向支杆(21)、两个纵向支杆(22)、一个水平测量模组(3)和一个纵向测量模组(4)，两个横向支杆(21)和两个纵向支杆(22)构成长方形框，固定杆(11)设置在横向支杆(21)和纵向支杆(22)交接处；
水平测量模组(3)包括水平测量浮球(31)，其中一个横向支杆(21)两端的固定杆(11)及位于中心处的固定杆(11)上分别滑动连接一个辅助滑动浮球(32)，水平测量浮球(31)设置在三个辅助滑动浮球(32)构成的三角形区域内，所述水平测量浮球(31)与三个辅助滑动浮球(32)之间分别固定连接水平传感构件(33)，所述水平测量浮球(31)上方和下方分别设有三角形的限位板(34)，所述限位板(34)的三个拐角依次与横向支杆(21)两端的固定杆(11)及位于中心处的固定杆(11)固定连接，两个限位板(34)平行设置并形成流通通道；
纵向测量模组(4)包括竖向测量浮球(41)和固定连接在竖向测量浮球(41)外圆面的三个纵向传感构件(42)，其中一个纵向传感构件(42)另一端与位于中心处的固定杆(11)固定连接，另外两个纵向传感构件(42)分别与远离限位板(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪成雨，许承恺，陈湘生，李尚明，檀俊坤，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44