本實用新型屬于太陽能光伏技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種浮球式水上光伏防沉監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：

太陽能光伏發(fā)電具有無噪聲、無污染、安全可靠等突出優(yōu)點，已成為一種較為成熟的清潔能源技術(shù)。對于占地較廣的地面光伏電站而言，日照時間長且土地遼闊的西部地區(qū)成為了光伏發(fā)電的第一選擇。但西部地區(qū)存在用電需求量小，電站與用戶距離較遠等問題，阻礙了光伏項目在該地區(qū)的推廣。東部地區(qū)用電量需求量大，但人口眾多，土地資源稀缺等問題限制了光伏電站的應(yīng)用。因此，尋求一種不占用土地資源的方式來發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)十分必要。

我國具有豐富的河流、湖泊、池塘等水域資源，為發(fā)展水上光伏提供了良好的平臺。盡管水上光伏的應(yīng)用能大大緩解光伏發(fā)電對土地資源的需求，但發(fā)展水上光伏所需面臨的一些關(guān)鍵技術(shù)問題有待解決。漂浮式水上光伏是利用浮體將光伏組件漂浮在水面進行發(fā)電，故在運營周期內(nèi)保證浮體的穩(wěn)定性尤為重要。然而，在大風(fēng)和大浪的情況，浮體往往會發(fā)生傾覆，甚至沉沒，影響水上光伏正常運行。因此，實時監(jiān)測浮體浸入水里的深度并及時采取補救措施尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種浮球式水上光伏防沉監(jiān)測裝置。

這種浮球式水上光伏防沉監(jiān)測裝置，包括裝置外框，裝置外框頂部設(shè)有太陽能光伏板，光伏板通過導(dǎo)線與裝置內(nèi)的蓄電池連接；所述的裝置外框內(nèi)設(shè)置有分隔板，分隔板將裝置分隔成上部箱體和下部箱體兩部分；所述的分隔板中間預(yù)留圓孔，下部箱體內(nèi)的立桿穿過預(yù)留圓孔與上部箱體內(nèi)的彈簧支撐件相連，立桿底部連有圓形浮球；在上部箱體內(nèi)與立桿平行設(shè)有電阻絲；所述的立桿上部固定有金屬劃片，金屬劃片與電阻絲接觸并可上下滑移；所述蓄電池正負極分別連接金屬劃片和電阻絲的上端部；下部箱體底部開有進水孔，下部箱體上部側(cè)邊開有排氣孔。

本實用新型的有益效果是：安裝簡單、使用方便，能自動、在線、遠程實時監(jiān)控浮體入水深度，并能及時做出相應(yīng)的補救措施，避免浮體發(fā)生下沉，為水上光伏正常運行提供重要保障。當(dāng)水位未達到浮球所在平面，浮球未產(chǎn)生浮力，立桿上的金屬劃片與電阻絲不發(fā)生相對滑動，電路中的電流值保持不變。隨著水位上升至浮球所在平面，浮球產(chǎn)生浮力，立桿上的金屬劃片向上滑動，接入電路的電阻絲長度變短，導(dǎo)致電路中的電流值逐漸增大。數(shù)據(jù)記錄儀將電路中的電流數(shù)據(jù)記錄到處理器中，處理器將實時收集的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)傳輸至中央服務(wù)器。中央服務(wù)器將收集到的各個監(jiān)測點的電流數(shù)據(jù)通過預(yù)先設(shè)定的H-I關(guān)系式，轉(zhuǎn)換得到浮體浸入水面的深度。

附圖說明

圖1為本實用新型浮球不受浮力作用下的平面結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為本實用新型浮球受浮力作用下的平面結(jié)構(gòu)示意圖

圖3為本實用新型下部箱體底部結(jié)構(gòu)示意圖

附圖標記說明：裝置外框1、光伏板2、蓄電池3、分隔板4，分隔板4、上部箱體5、下部箱體6、立桿7、上部箱體5、彈簧支撐件8、圓形浮球9、金屬劃片10、電阻絲11、進水孔12、排氣孔13。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本實用新型做進一步描述。下述實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。

如圖1至圖2所示，這種浮球式水上光伏防沉監(jiān)測裝置包括裝置外框1，裝置外框1頂部設(shè)有太陽能光伏板2，光伏板2通過導(dǎo)線與裝置內(nèi)的蓄電池3連接，可直接向電路提供電流，無需外接電源，使安裝和后續(xù)的運行更為方便和安全。所述的裝置外框1內(nèi)設(shè)置有分隔板4，分隔板4將裝置分隔成上部箱體5和下部箱體6兩部分，上部箱體5用密封膠進行密封處理，防止水流進入箱體，保護電路正常運行。所述的分隔板4中間預(yù)留圓孔，下部箱體內(nèi)的立桿7穿過預(yù)留圓孔與上部箱體內(nèi)的彈簧支撐件8相連，立桿底部連有圓形浮球9，圓形浮球9可隨水位的升降上下浮動。所述的立桿7上部固定有金屬劃片10，金屬劃片10可在電阻絲11上進行上下滑移。

如圖3所示，監(jiān)測裝置的裝置外框1底部開有進水孔12，外界水經(jīng)進水孔12進入下部箱體6。

下部箱體6側(cè)邊預(yù)留排氣孔13。當(dāng)下部箱體6內(nèi)的水位逐漸上升，箱體內(nèi)的空氣可經(jīng)排氣孔13排出。

水上光伏防沉監(jiān)測裝置的檢測方法通過如下原理進行實現(xiàn)：

(1)進行水上光伏防沉監(jiān)測時，首先對各個監(jiān)測點的浮體以及監(jiān)測裝置進行編號，根據(jù)相同的編號，將監(jiān)測裝置安裝在對應(yīng)浮體的側(cè)邊。監(jiān)測裝置內(nèi)的浮球與浮體底部的高度，記為H。

(2)如圖1所示，當(dāng)水位未達到浮球9所在平面，浮球9未產(chǎn)生浮力，立桿7上的金屬劃片10與電阻絲11不發(fā)生相對滑動，電路中的電流值保持不變，記為I。

(3)如圖2所示，隨著水位上升至浮球9所在平面，浮球產(chǎn)生浮力，立桿7上的金屬劃片10向上滑移，接入電路的電阻絲11長度變短，導(dǎo)致電路中的電流值逐漸增大，記為I_i。數(shù)據(jù)記錄儀將電路中的電流數(shù)據(jù)記錄到處理器中，處理器將實時收集的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)傳輸至中央服務(wù)器。

(4)中央服務(wù)器將收集到的各個監(jiān)測點的電流數(shù)據(jù)通過預(yù)先設(shè)定的H-I關(guān)系式，轉(zhuǎn)換得到浮體浸入水面的深度。H-I關(guān)系式為：

式中：R、L、V和I為監(jiān)測裝置的基本參數(shù)，分別代表電阻絲的總電阻、總長度、蓄電池的電壓以及水面未達到浮球高度時電路中的電流值。H為浮球距浮體底部高度，與監(jiān)測裝置安裝在浮體上的位置有關(guān)。上述的已知參數(shù)可在進行水上光伏防沉監(jiān)測之前，預(yù)先輸入至中央服務(wù)器內(nèi)。

(5)根據(jù)現(xiàn)場浮體自身的浮力情況，在中央服務(wù)器中設(shè)定浮體浸入水面的臨界深度，記為H₁。

(6)中央服務(wù)器置于監(jiān)測站中由監(jiān)管者管理，中央服務(wù)器負責(zé)接受電流數(shù)據(jù)，在接收電流數(shù)據(jù)時識別由不同監(jiān)測點發(fā)送的數(shù)據(jù)并進行解析。通過H-I關(guān)系式將各個監(jiān)測點浮體浸入水面的深度以時程圖的形式顯示在服務(wù)器的屏幕上。在中央服務(wù)器的系統(tǒng)中設(shè)定一定的邏輯條件，當(dāng)浮體浸入水面的深度大于臨界深度H₁時，紅色警示燈亮起，警示監(jiān)管者對浮體的入水深度進行密切監(jiān)視。監(jiān)管者查看數(shù)據(jù)，找出該數(shù)據(jù)對應(yīng)的浮體編號，確定浮體所在位置，及時對現(xiàn)場浮體作出相應(yīng)的補救措施。