利用波浪能的海洋环境监测平台的制作方法

本发明涉及监测平台，具体涉及一种利用波浪能的海洋环境监测平台。

背景技术：

长期、连续、实时的进行海洋环境参数监测对海洋学研究、海洋工程建设以及海上国防安全等人类活动具有重要的作用。目前的海洋环境监测平台的运行主要靠蓄电池或太阳能供给能量。蓄电池需要每间隔一段时间人为补充电源，测量的持续性无法得到保证，而且废旧的蓄电池会对环境造成污染；太阳能是清洁能源，但其能量收集受海上日照和波浪的影响，还不能完全实现可持续供给的要求。海洋中的波浪能具有蕴藏丰富、能量密度高、分布面广、可大范围就地采能等特点。利用波浪能来进行能源自补给，循环驱动监测平台的半潜运动，连续进行海洋环境参数测量，并将测量数据自动远程上传，是解决目前传统海洋环境参数测量方法不足的一个良好方案。

在绿色能源的倡导下，对波浪能的利用研究越来越多。有些是通过浮子上下浮动，带动传动杆的运动产生的动能供给航标灯等小功率的海上监测设备；有些是通过波浪冲击液压缸的活塞，将机械能转化为电能发电的，还有些是通过电磁感应装置发电的，发电装置结构比较复杂，这些方法虽然可获得较大的发电功率，能驱动船舶或其他的海上航行器，但是由于波浪的不稳定性，导致其驱动力也不稳定，并且不能存储能量，也无法完全实现波浪能源利用的可持续性。

技术实现要素：

发明目的：本发明提供一种利用波浪能的海洋环境监测平台，解决监测设备驱动力不稳定，不能存储能量，不能可持续性实现波浪利用。

技术方案：本发明所述的利用波浪能的海洋环境监测平台，包括水下箱式浮体和上部监测平台，所述水下箱式浮体和上部监测平台之间通过直线式发电装置连接，所述水下箱式浮体下连接有平衡腿，所述平衡腿连接锚链和配重，所述上部监测平台设置有储能装置、定位装置、数据传输装置、灯塔和通讯交换装置，所述储能装置与所述直线式发现装置电连接进行储能，所述储能装置与所述定位装置、数据传输装置、灯塔及通讯交换装置均电连以提供运行的电能。

为了避免直线式发电机之间扰流，所述直线式发电装置由若干个直线式发电机组成，采用多点穿插分布设置在水下箱式浮体和上部监测平台之间。

为了加强结构稳定性，所述水下箱式浮体下与所述平衡腿之间设置肋板。

为了稳定发电，所述直线式发电机由动子和定子两部分构成，动子为圆筒形浮体结构，定子为圆柱空心磁体结构。

为了降低整体结构的重力且加强结构强度，所述水下箱式浮体和上部监测平台内部均为骨架结构。

为了使结构本身所受风载大幅减小，有效增加了整体的稳定性，所述灯塔为L型钢搭。

为了进行照明导航和对气候进行监测，所述灯塔上还设置有航标灯和气象监测球。

为了防护平台和方便维护平台上的各设备，所述上部监测平台周边设置有围栏，中间设置有维护通道。

为了实时监测海洋环境，所述上部监测平台还设置有浪高仪、海水污染指数计、温度计和风速仪，所述浪高仪、海水污染指数计、温度计和风速仪均与储能装置电连接。

有益效果：本发明能有效利用波浪能提供稳定的驱动力，可以存储能量，可持续性实现波浪利用，在无浪或微浪环境时也能稳定运作，能长期，实时地进行监控海域的海洋环境参数。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图；

图2是本发明的主视图；

图3是本发明的多点分布式发电机布置图；

图4是本发明上部平台的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

如图1-4所示，一种利用波浪能的海洋环境监测平台，包括水下箱式浮体4和上部监测平台2，水下箱式浮体4和上部监测平台2之间通过直线式发电装置连接，水下箱式浮体4下连接有平衡腿8，平衡腿8连接锚链5和配重9，水下箱式浮体4与平衡腿8之间设置肋板7加强结构的稳定性，上部监测平台2设置有储能装置46、定位装置43、数据传输装置42、灯塔1和通讯交换装置49，储能装置46与直线式发现装置电连接进行储能，储能装置46与定位装置43、数据传输装置42、灯塔1及通讯交换装置49均电连以提供运行的电能。其中，直线式发电装置由若干个直线式发电机组成，采用多点穿插分布设置在水下箱式浮体4和上部监测平台2之间，直线式发电机由动子3和定子6两部分构成，动子3为圆筒形浮体结构，定子6为圆柱空心磁体结构。通过水下箱式浮体4，波浪的波峰、波谷与浮体的相互耦合，箱式浮体4结构耦合了部分波浪能量，随波浪上下浮动，从而获得较稳定的动能，将波浪能转化为机械能，动子3和定子6将机械能转化为电能。储能装置46与直线式发电装置连接，通过直线式发电装置磁性柱体上表面的导线输送到储能装置46中进行存贮，储能装置46主要由蓄电池组成，并对其进行密封和防腐处理。浮体上下往复运动频率不断变化，并且行程也是变化的，从而导致输出的不稳定，呈现波动。这样对发电机的稳定性以及发电效率产生一定影响，产生的电能也不稳定。因此，在电能输出后应该连接储能装置，进行蓄能，当海浪正常时，首先储能装置蓄能，等海浪强度小时或者海面平静无海浪时，储能装置释放能量，保证电能的正常平稳输出，而不受实际海况的影响，保障监测设备的有效运转，为了降低整体结构的重力且加强结构强度，水下箱式浮体4和上部监测平台2内部均为骨架结构。为了使结构本身所受风载大幅减小，有效增加了整体的稳定性，灯塔1为L型钢搭，灯塔上还设置有航标灯和气象监测球50，航标灯与气象监测球均与储能装置46电连接，由储能装置46提供运作的能量，上部监测平台2周边设置有围栏41，防止监测设备被船只误撞，中间设置有维护通道44，方便员工进行设备的检修与维护，上部监测平台2还设置有浪高仪45、海水污染指数计47、温度计和风速仪48，浪高仪45、海水污染指数计47、温度计和风速仪48均与储能装置46电连接，浪高仪45可以实时监测所处位置的浪高情况，通过海水污染指数计采集并分析海水的成分，分析该地的水质情况，温度计和风速仪48分别实时监测海水的温度和空气流动，平台上的定位装置43能够实时定位该浮标的地理位置，监测是否偏移预定位置。数据传输装置42会将各类采集到的环境信息以数字信号的方式存储起来，供后续的使用。通讯交换装置49，使得经过此处的民用船舶可以通过该设备直接与该浮标进行数据交互，让船只可以时时了解该海域最新的气候环境情况，从而选取最合理的航行路线。

使用本发明时，当风载及波浪激励涌入箱式浮体时，波浪的波峰、波谷与浮体的相互耦合，将波浪能转化成动能，产生推动发电机动子沿着定子上下往复浮动的相对运动，产生电磁感应，把动能转化成电能，并通过定子上的导线输送到储能装置进行存储，通过储能装置把收集到的电能释放，为平台上环境监测装置提供所需功率的电量，用于对海风、海浪、水温、空气温度、海平面高度及海洋污染指数等参数的监测，并将监测结果远距离无线传输至相关工作人员的PC上。此外，转化的电能也将提供给航标灯及与信号对接设备，为过往船只进行照明导航，帮助船只时时了解当地海况，保障其正常航行、作业。