CN205643712U - 基于移动船舶平台的激光雷达测风*** - Google Patents

基于移动船舶平台的激光雷达测风*** Download PDF

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陈刚
窦培林
裴满意
李晓东
江俊杰
闫越
唐焱彬
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Abstract

本实用新型公开一种基于移动船舶平台的激光雷达测风***，包括移动船舶平台、防护箱、测风激光雷达、实时姿态测量模块、通讯模块、控制模块、蓄电池组、气象测量模块、雷达天线；该***具有尺寸小、重量轻、安装布放方便和较强的便携性特点，并能够综合降低海上作业成本。本实用新型可以有效地解决特殊海域首次风场风况短期测量工作、相对于相应海域风况数值模拟和海上长期测量的短期测量验证工作、风场建设阶段的实时风况数据获取、海上风场调试和运营阶段的测量工作等其它特殊的需要进行短期测量作业的问题。

Description

基于移动船舶平台的激光雷达测风***
技术领域
本实用新型属于海上风场风剖面测量领域。
背景技术
近些年来，各国政府加大了对海上风能资源的开发利用力度。海上风电行业发展前景可观，而且未来逐渐全面向大型化、规模化和大水深海域发展。风能资源的丰富与否以及变化情况会直接影响到开发成本和投资效益，因此在海上风能开发之初，收集到相关海域上空，相应高度范围内，高精度、高可靠性的短期和长期风剖面数据至关重要，它是进行海上风能评估、风场选址以及海上风场运营维护的重要基础。
目前，行业范围内常见的收集海上风剖面数据的方法是，在相应海域内建造相应数量的大型海上测风塔，利用安装在海上测风塔不同高度处的风速计，来定点测量和收集风数据，或者最近刚提出的海洋浮标技术与激光雷达相结合利用激光雷达测量风剖面。然而，这些方式方法仅适用于长期的风况数据收集，对于短期测量明显不适合，无论从设计建造及运营维护成本和难度还是使用的灵活方面程度上看，现有的方式方法都不能满足短期风况数据测量和收集的需求。
实用新型内容
实用新型目的：为了克服现有方式方法中存在的不足，本实用新型提供一种基于移动船舶平台的激光雷达测风***装置，其能够适应短期海上风况数据测量和收集作业要求，具有明显的成本优势、运行维护容易、更高得灵活便捷性、尺寸重量小、便携运输优势明显，且能够充分利用已有的海上移动船舶平台。
技术方案：为达到上述目的，本实用新型可采用如下技术方案：
一种基于移动船舶平台的激光雷达测风***，包括移动船舶平台、安装在移动船舶平台上的防护箱、位于防护箱内的测风激光雷达、实时姿态测量模块、通讯模块、控制模块、蓄电池组、自防护箱延伸出的两个立杆、安装在一个立杆上的气象测量模块、安装在另一个立杆上的雷达天线；其中，所述测风激光雷达用以测量收集包括水平及垂直风向风速、湍流度和风切变的数据；所述实时姿态测量模块用以测量记录整个***六个自由度的运动以及方位变化；气象测量模块用以测量移动船舶平台甲板上包括水平风速风向、气压、温度和湿度的气象参数。
相对于现有技术，本实用新型的基于移动船舶平台的激光雷达测风***装置具有以下有益效果：
1、本实用新型所提出的***装置具有尺寸小、重量轻、安装布放方便和较强的便携性特点，对运输方式和搭载平台要求简单。
2、本实用新型一方面可以充分利用相应海域的可移动船舶平台，除去了短期测风搭载平台的成本，另一方面可移动船舶平台一次出海可以完成多项任务，综合降低海上作业成本。
3、本实用新型可以有效地解决特殊海域首次风场风况短期测量工作、相对于相应海域风况数值模拟和海上长期测量的短期测量验证工作、风场建设阶段的实时风况数据获取、海上风场调试和运营阶段的测量工作等其它特殊的需要进行短期测量作业的问题。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做其他改进，包括：
进一步的，还包括位于移动船舶平台上的光伏板、位于防护箱上的充电接口、所述充电接口通过导线与蓄电池组连接，所述光伏板通过导线与充电接口连接。
进一步的，防护箱顶板上开有圆孔作为测风激光雷达发射激光束的通道。
进一步的，测风激光雷达为连续波激光雷达。
进一步的，所述通讯模块和控制模块呈上下叠放固定在防护箱内的底部。
进一步的，所述防护箱还设有支撑脚，支撑脚通过焊接或者螺栓固定在移动船舶平台上。
进一步的，所诉防护箱采用高密度聚乙烯材质。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图
包括，防护箱1，支撑脚2，测风激光雷达3，实时姿态测量模块4，通讯模块5，控制模块6，蓄电池组7，立杆8，型气象测量模块9，雷达天线10，充电接口11，充电线12，光伏板13，移动船舶平台14。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的基于移动船舶平台的激光雷达测风***包括：防护箱1、支撑脚2、测风激光雷达3、实时姿态测量模块4、通讯模块5、控制模块6、蓄电池组7、立杆8、小型气象测量模块9、雷达天线10、充电接口11、充电线12、光伏板13和移动船舶平台14。
其中，防护箱1四角上的支撑脚2固定在移动船舶平台14的甲板上，防护箱1顶板上开有圆孔，以作为测风激光雷达3发射激光束的通道。防护箱1侧板上布置有充电接口11，通过充电线12与光伏板13相连；测风激光雷达3、实时姿态测量模块4、通讯模块5、控制模块6和蓄电池组7均安装固定在防护箱1内相应的位置处，彼此之间通过相应的数据线和导线连接，充电接口11通过导线与蓄电池组7连接；光伏板13安装布置在移动船舶平台14的甲板上；两根立杆8安装固定在防护箱1的两个对角边上，一根立杆8顶端安装一小型气象测量模块9，另一根安装雷达天线10。
作为优选，所述支撑脚2通过简易焊接或者螺栓紧固刚性固定在移动船舶平台14的甲板，确保整个***装置相对于移动船舶平台14没有任何运动。
作为优选，所述防护箱1采用高密度聚乙烯材质，以减轻结构重量，同时增强其抗腐蚀能力。
作为优选，所述测风激光雷达3为连续波激光雷达，能够测量收集相应高度层上的水平及垂直风向风速、湍流度和风切变等，满足高恶劣海况和盐雾及海水的腐蚀要求，整体不需要特殊的机械补偿装置，具有自行清洁镜头的功能。
所述实时姿态测量模块4用来实时测量记录整个***六个自由度的运动以及方位变化，以此为基础对后续测量的风况数据进行误差修正。
所述通讯模块5和控制模块6呈上下叠放固定在防护箱1内的底部，分别起到保证整个***装置的通讯、数据传输和整体控制的作用。
作为优选，所述蓄电池组7能够满足一次充满电至少满足整个***装置三天的工作用电需求。
所述小型气象测量模块9起到测量观测移动船舶平台14甲板上水平风速风向、气压、温度和湿度等常规气象参数的作用。
所述光伏板13安装布置在移动船舶平台14甲板上，以解决没有充电设备的移动船舶平台14的充电问题，如果所选移动船舶平台14有充电设备，可以直接通过充电线12为蓄电池组7充电。
所述移动船舶平台14作为整个***装置的搭载平台，起到承载体的作用，可以选用海上风场的作业平台、海上风电维护船、特殊的工程船等其它一切可利用的船舶平台。
而上述基于移动船舶平台的激光雷达测风***安装的布放方法，包括以下步骤：
步骤一：准备工作，确定进行短期测量的相关海域，并选定可利用的移动船舶平台14，同时将两个立杆8及其搭载设备安装到位，完成***装置的组装工作；
步骤二：将整个***装置搬运到利用的移动船舶平台14上，准备安装固定；
步骤三：处理好移动船舶平台14的甲板表面，通过简易焊接或者螺栓紧固等其它方式将***装置的防护箱1固定在已经处理好的甲板上，同时布置光伏板13或者准备移动船舶平台14上的充电设备；
步骤四：初始化测风激光雷达3设定需要测量的风况参数以及相应的测量高度层，连接充电设备，调试整个***装置，尤其注意各个传感器、通讯模块5和控制模块6的调试工作；
步骤五：完成调试工作以达到相应的作业要求，之后进行短期测风作业。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于移动船舶平台的激光雷达测风***，其特征在于：包括移动船舶平台(14)、安装在移动船舶平台上的防护箱、位于防护箱内的测风激光雷达(3)、实时姿态测量模块(4)、通讯模块(5)、控制模块(6)、蓄电池组(7)、自防护箱延伸出的两个立杆(8)、安装在一个立杆(8)上的气象测量模块(9)、安装在另一个立杆(8)上的雷达天线(10)；
其中，所述测风激光雷达(3)用以测量收集包括水平及垂直风向风速、湍流度和风切变的数据；
所述实时姿态测量模块(4)用以测量记录整个***六个自由度的运动以及方位变化；
气象测量模块(9)用以测量移动船舶平台(14)上包括水平风速风向、气压、温度和湿度的气象参数。
2.根据权利要求1所述的基于移动船舶平台的激光雷达测风***，其特征在于：还包括位于移动船舶平台(14)上的光伏板(13)、位于防护箱上的充电接口(11)、所述充电接口通过导线与蓄电池组(7)连接，所述光伏板通过导线与充电接口连接。
3.根据权利要求1所述的基于移动船舶平台的激光雷达测风***，其特征在于：防护箱(1)顶板上开有圆孔作为测风激光雷达(3)发射激光束的通道。
4.根据权利要求1所述的基于移动船舶平台的激光雷达测风***，其特征在于：测风激光雷达(3)为连续波激光雷达。
5.根据权利要求1所述的基于移动船舶平台的激光雷达测风***，其特征在于：所述通讯模块(5)和控制模块(6)呈上下叠放固定在防护箱(1)内的底部。
6.根据权利要求1所述的基于移动船舶平台的激光雷达测风***，其特征在于：所述防护箱还设有支撑脚(2)，支撑脚通过焊接或者螺栓固定在移动船舶平台(14)上。
7.根据权利要求1所述的基于移动船舶平台的激光雷达测风***，其特征在于：所诉防护箱(1)采用高密度聚乙烯材质。
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