液壓浮子式波浪能發(fā)電裝置數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)

白志國　李乃密　陳慶星

（天津海津海洋工程有限公司，天津 300467）

液壓浮子式波浪能發(fā)電裝置數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)

白志國李乃密陳慶星

（天津海津海洋工程有限公司，天津 300467）

經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)和研發(fā)，開發(fā)了數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備測試數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理、試驗分析及可視化回放等功能，提供友好的人機交互界面，采集的試驗數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳送到岸上，實現(xiàn)波浪能發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)對試驗數(shù)據(jù)進行分析處理和實時監(jiān)控，為發(fā)展形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的海洋能高新技術(shù)裝備，推動海洋能發(fā)電綠色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，奠定了應用基礎(chǔ)。

發(fā)電裝置 數(shù)據(jù)采集 監(jiān)控系統(tǒng)

1　引言

隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，人類對能源的需求量越來越大，而全球的能源儲備量卻是有限的。國內(nèi)波浪發(fā)電雖然起步較晚，但發(fā)展勢頭良好。近年來，中國積極推進新能源開發(fā)利用。新能源發(fā)電呈加速發(fā)展態(tài)勢，波浪發(fā)電產(chǎn)業(yè)得到國家政策的鼓勵和扶持，投資前景良好。天津海津海洋工程有限公司（以下簡稱海津公司） 承擔了2011年度國家海洋可再生能源專項資金項目“液壓浮子式波浪發(fā)電裝置的研發(fā)”。在前期理論研究的基礎(chǔ)上，進行了試驗樣機的試制，經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)和研發(fā)，建立了波浪發(fā)電示范裝置。

為了更好的對發(fā)電數(shù)據(jù)進行分析，海津公司根據(jù)情況組織開發(fā)了一套液壓浮子式波浪能發(fā)電裝置數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)，將采集的試驗數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳送到岸上，實現(xiàn)波浪能發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)對試驗數(shù)據(jù)進行分析處理和實時監(jiān)控。

2　波浪發(fā)電數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的組成

采集監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、遠程傳輸、接收與分析管理模塊組成，具備測試數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理、試驗分析及可視化回放等功能，提供友好的人機交互界面，具備對發(fā)電裝置進行現(xiàn)場連續(xù)測試和傳輸?shù)哪芰Α?/p>

（1）系統(tǒng)標題欄，側(cè)邊菜單欄，內(nèi)容界面，底邊狀態(tài)欄。系統(tǒng)標題欄，顯示軟件名稱。側(cè)邊菜單欄，為可選顯示界面菜單選項按鈕。內(nèi)容界面，展示所選界面內(nèi)容。底邊狀態(tài)欄，顯示系統(tǒng)時間，更新信息等， 如圖1所示。

（2）液壓主系統(tǒng)界面分為5塊。其中占主要篇幅的為液壓主系統(tǒng)電路圖，電路圖上顯示了9個傳感器數(shù)值以及6個液壓浮子位移值，如圖2所示。

（3）電控系統(tǒng)界面顯示電控系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，主要包含動力柜、電氣柜、負載柜的開關(guān)量，發(fā)電量，以及功率、負載的相關(guān)數(shù)據(jù)，如圖3所示。

其中頻率，有功功率，功率因素以坐標曲線形式展示，將光標置于曲線上時，能獲取改點的讀數(shù)及時間。

負載以帶色譜的連續(xù)柱狀圖顯示。

發(fā)電量顯示了累計發(fā)電量，平均發(fā)電量。其中累計發(fā)電量還以6個百分比電池圖展示，每個電池表示450千瓦時。

控制面板的開關(guān)量以“紅綠灰”三色表示，紅表示:關(guān)；綠表示:運行；灰:表示:停機。

（4）浮子運動模擬界面主要展示和模擬發(fā)電裝置中浮子運動。

界面中間為發(fā)電裝置船體的3D模擬圖像，圖像中的黃色組件表示浮子，浮子隨傳入的位移數(shù)據(jù)上下擺動。在圖像中按住鼠標左鍵拖動可以對3D圖像進行旋轉(zhuǎn)操作，按住鼠標右鍵拖動可以對3D圖像進行放大縮小的操作，如圖4所示。

界面右方為浮子位移曲線圖。界面左方為浮子當前位移數(shù)值。

（5）波浪界面，根據(jù)數(shù)據(jù)種類，將波浪數(shù)據(jù)分為:有效，最大，平均，1/10四種，每種又將其波高和周期數(shù)據(jù)按照時間和波向分為兩種方式展示數(shù)據(jù)變化情況，按照時間的為曲線圖，按照波向的為極坐標圖，如圖5所示。

3　波浪發(fā)電數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的特點

（1）數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)安裝在陸地辦公室的電腦上，可以適時的讀取和監(jiān)控海上波浪發(fā)電裝置的運行狀況，主要參數(shù)包括液壓系統(tǒng)的壓力、各液壓缸的行程、發(fā)電機的轉(zhuǎn)速、發(fā)電電壓、電流等，可以使陸地辦公室人員比較方便地了解海上發(fā)電裝置的運行狀況。

（2）各傳感器、發(fā)電參數(shù)等采樣數(shù)據(jù)可通過無線3G網(wǎng)絡實現(xiàn)實時、遠距離傳輸回岸基設備。該控制系統(tǒng)可保證在無人值守的情況下自動監(jiān)測機組的運行狀態(tài)，同時該系統(tǒng)還具有遠程控制功能，可以在岸上或其他任意地方通過網(wǎng)絡或無線傳送技術(shù)，實時監(jiān)控機組的運行狀態(tài)，并對機組進行人工遠程控制。

4　結(jié)語

本系統(tǒng)基于當前國家對于海洋能源開發(fā)的大力扶持以及海洋能源利用的廣闊前景，研究開發(fā)了一種適用于新型海上液壓浮子式波浪發(fā)電數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以使陸地辦公室人員比較方便地了解海上發(fā)電裝置的運行狀況，為今后波浪能發(fā)電裝置的發(fā)展提供非常有價值的經(jīng)驗，也為發(fā)展形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的海洋能高新技術(shù)裝備，推動海洋能發(fā)電綠色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為項目以后的推廣應用奠定良好的應用基礎(chǔ)。

［1］波浪能發(fā)電裝置監(jiān)控軟件-用戶手冊.

［2］液壓浮子式波浪發(fā)電裝置的研發(fā).《液壓浮子式波浪發(fā)電裝置技術(shù)總結(jié)報告》.天津海津海洋工程有限公司.