一种模拟水域仿真系统及其方法

文档序号:6319221阅读:268来源:国知局
专利名称:一种模拟水域仿真系统及其方法
技术领域
本发明涉及波浪、水流、潮汐发电技术领域,特别是涉及一种模拟水域仿真系统及其方法。
背景技术
如何充分利用江河湖海中的水流和波浪的能量,为人类造福,这是一项巨大的系统工程。当蕴藏在其中的能量被越来越多的人所认识的时候,如何在现实的地理空间位置中获取能量做到最大化,这又涉及到如何充分、有效地、最大限度地利用大自然所赋予的能量,实现转换能量的最大化和综合布置合理化的技术问题。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种模拟水域仿真系统及其方法,实现换能装置转换能量的最大化和综合布置合理化。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种模拟水域仿真系统,包括蓄水池,所述蓄水池内充满水,所述蓄水池内的水的水域参数由控制系统控制,所述控制系统与计算机相连;所述蓄水池内还设有水参数检测装置,所述的水参数检测装置用于检测水域参数,并与所述计算机相连实现闭环控制。所述蓄水池内还设有换能装置,所述换能装置用于将水能转换为电能。所述的换能装置包括波浪发电装置、水流发电装置和潮汐能发电装置。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是还提供一种模拟水域仿真方法,包括以下步骤(I)利用河流参数传感器在待测水区域中进行数据测量采集并存储;(2)将采集到的数据输入上述的模拟水域仿真系统中的计算机内,利用控制系统控制蓄水池内的水,使蓄水池内的水与采集到的水域参数相符;(3)通过水参数检测装置对蓄水池的水的水域参数进行检测,并将检测到的水域参数传回所述计算机实现闭环控制。所述步骤(3)后还包括以下步骤(4)确定选用的换能装置的种类,利用换能装置将水能转换为电能,并利用计算机检测换能装置的效率;(5)根据获得的效率对换能装置进行布局使换能装置的效率最优。所述换能装置包括波浪发电装置、水流发电装置和潮汐能发电装置。有益效果由于采用了上述的技术方案,本发明与现有技术相比,具有以下的优点和积极效果本发明通过人为的手段研究了河流参数可任意模拟河流,该人工模拟的河流为研究换能装置而设计。本发明使得各种换能装置的转换效率得以最大化,当通过不同梯度河流参数设置过程中,研究出河流的换能装置,这些装置在特定的河流参数下能做到转换效率最大化。


图I是本发明第一实施方式的结构示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本发明的第一实施方式涉及一种模拟水域仿真系统,如图I所示,包括蓄水池1, 所述蓄水池I内充满水,所述蓄水池I内的水的水域参数由控制系统控制,所述控制系统与计算机相连;所述蓄水池I内还设有水参数检测装置2,所述的水参数检测装置2用于检测水域参数,并与所述计算机相连实现闭环控制。在本系统中,通过控制系统对蓄水池I内的水的循环流量进行控制,对改变波浪的成型控制,可以任意调节水流的流速、水压、波浪的高度、频度。整个仿真系统构成闭环系统,由计算机实现自动控制。水参数检测装置2用于检测蓄水池I内的水域参数,系统对计算机模拟的水域参数结果进行检测,并将结果传送回计算机系统,从而实现闭环控制。所述换能装置包括波浪发电装置3、水流发电装置4和潮汐能发电装置5。波浪发电装置3,该换能装置对波浪具有敏感特征,因此,能将波浪的能量转换成电能;水流发电装置4,当模拟系统内的水流发生变化时,该装置能产生与之相对应的电能,即把水流能转换成电能;潮汐能发电装置5,将本仿真系统中模拟的潮汐能转换成电能。本发明的第二实施方式涉及一种模拟水域仿真方法,包括以下步骤(I)利用河流参数传感器在待测水区域中进行数据测量采集并存储;也就是说, 为获得一条能用于安置多种发电模式的河流区域(或海洋区域),首先要做的是,利用河流参数传感器在该水域中进行广泛的数据测量采集并存储。(2)将采集到的数据输入上述的模拟水域仿真系统中的计算机内,利用控制系统控制蓄水池内的水,使蓄水池内的水与采集到的水域参数相符;(3)通过水参数检测装置对蓄水池的水的水域参数进行检测,并将检测到的水域参数传回所述计算机实现闭环控制;(4)确定选用的换能装置的种类,利用换能装置将水能转换为电能,并利用计算机检测换能装置的效率;(5)根据获得的效率对换能装置进行布局使换能装置的效率最优,即合理布置波浪发电装置、水流发电装置和潮汐能发电装置的位置,如图I所示。采集数据结束后,在实验室将这些参数进行分析,利用相关计算机软件进行仿真模拟,即所谓的离线模拟过程,在这一模拟过程中要经过分析得到结果是采用何种换能装置,如波浪发电装置、水流发电装置或潮汐发电装置等,因为不同的换能装置,其对参数的敏感度、效率是相差甚远的。当确定换能装置的种类后,在模拟河道中仿真实践自然河流区域(或海洋区域)、目标水域中的参数,此时,所确定的目标换能装置将参与仿真全过程,通过对发电量的采集和统计,确定换能装置的效率,选取其设计的最大值。经过优化参数,通过对发电量的统计分析,得到了一组满足自然河流区域(或海洋区域)、目标水域中的参数的发电装置,即所谓最优化的目标捕捉。经过确定的、并与目标河流相匹配的发电装置,将在自然河流水域得到能量的叠加和累积,此时的所获取的电能值将是最大化的。比如,一种波浪的换能装置,在某一段波浪高度和频率下,其换能的效率最高,其波浪的参数可以在自制研发的模拟河流的采集中获得。然后,当在自然的环境中,获得了可以安装这种换能装置的河道区域(或海洋中的区域),首先要做的是,对其波浪的参数进行反复的测试,对影响换能装置的所有参数进行多方位、多时间段的采集、监测、存储。当获取了这些记录参数后,便可以在自制的模拟人工河道上进行相同参数的仿真,并对波浪换能装置所获取的能量进行分析,选择一种满足模拟条件下得到的最大效率的参数,把换能装置定位在同一参数条件下,然后再去自然环境中的河道区域(或海洋中的区域)进行实地运行,这样获取的能量即能做到最大化,通过合理的布局,便能充分地利用了其中的转换能量。由此可见,本发明在研究波浪、水流、潮汐发电的过程中,通过人为的手段研究了河流参数可任意设置的人工河流,人工河流的设计成功,使得各种换能装置的转换效率得以最大化,当通过不同梯度河流参数设置过程中,研究出河流的换能装置,这些装置在特定的河流参数下能做到转换效率的最大化。
权利要求
1.一种模拟水域仿真系统,包括蓄水池a),所述蓄水池a)内充满水,其特征在于,所述蓄水池a)内的水的水域参数由控制系统控制,所述控制系统与计算机相连;所述蓄水池内还设有水参数检测装置(2),所述的水参数检测装置(2)用于检测水域参数,并与所述计算机相连实现闭环控制。
2.根据权利要求I所述的模拟水域仿真系统,其特征在于,所述蓄水池(I)内还设有换能装置,所述换能装置用于将水能转换为电能。
3.根据权利要求2所述的模拟水域仿真系统,其特征在于,所述的换能装置包括波浪发电装置(3)、水流发电装置⑷和潮汐能发电装置(5)。
4.一种模拟水域仿真方法,其特征在于,包括以下步骤(1)利用河流参数传感器在待测水区域中进行数据测量采集并存储;(2)将采集到的数据输入如权利要求1-3中任一权利要求所述的模拟水域仿真系统中的计算机内,利用控制系统控制蓄水池内的水,使蓄水池内的水与采集到的水域参数相(3)通过水参数检测装置对蓄水池的水的水域参数进行检测,并将检测到的水域参数传回所述计算机实现闭环控制。
5.根据权利要求I所述的模拟水域仿真方法,其特征在于,所述步骤(3)后还包括以下步骤(4)确定选用的换能装置的种类,利用换能装置将水能转换为电能,并利用计算机检测换能装置的效率;(5)根据获得的效率对换能装置进行布局使换能装置的效率最优。
6.根据权利要求5所述的模拟水域仿真方法,其特征在于,所述换能装置包括波浪发电装置、水流发电装置和潮汐能发电装置。
全文摘要
本发明涉及一种模拟水域仿真系统和方法。系统包括蓄水池,所述蓄水池内充满水,所述蓄水池内的水的水域参数由控制系统控制,所述控制系统与计算机相连;所述蓄水池内还设有水参数检测装置,所述的水参数检测装置用于检测水域参数,并与所述计算机相连实现闭环控制。方法包括以下步骤利用河流参数传感器在待测水区域中进行数据测量采集并存储;将采集到的数据输入模拟水域仿真系统中的计算机内,利用控制系统控制蓄水池内的水,使蓄水池内的水与采集到的水域参数相符;通过水参数检测装置对蓄水池的水的水域参数进行检测,并将检测到的水域参数传回所述计算机实现闭环控制。本发明可实现换能装置转换能量的最大化和综合布置合理化。
文档编号G05B17/02GK102591210SQ20121003048
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月10日 优先权日2012年2月10日
发明者帅鸿元, 陆政德 申请人:上海瑞华(集团)有限公司
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