液壓浮子式波浪能發電裝置數據采集監控系統的開發

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電裝置數據采集監控系統的開發

白志國李乃密陳慶星

（天津海津海洋工程有限公司，天津 300467）

經過技術攻關和研發，開發了數據采集監控系統，該系統具備測試數據的數據庫管理、試驗分析及可視化回放等功能，提供友好的人機交互界面，采集的試驗數據通過網絡傳送到岸上，實現波浪能發電數據監控系統對試驗數據進行分析處理和實時監控，為發展形成具有自主知識產權的海洋能高新技術裝備，推動海洋能發電綠色產業的發展，奠定了應用基礎。

發電裝置 數據采集 監控系統

1　引言

隨著經濟和社會的發展，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。國內波浪發電雖然起步較晚，但發展勢頭良好。近年來，中國積極推進新能源開發利用。新能源發電呈加速發展態勢，波浪發電產業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“液壓浮子式波浪發電裝置的研發”。在前期理論研究的基礎上，進行了試驗樣機的試制，經過技術攻關和研發，建立了波浪發電示范裝置。

為了更好的對發電數據進行分析，海津公司根據情況組織開發了一套液壓浮子式波浪能發電裝置數據采集監控系統，將采集的試驗數據通過網絡傳送到岸上，實現波浪能發電數據監控系統對試驗數據進行分析處理和實時監控。

2　波浪發電數據采集監控系統的組成

采集監控系統由數據采集、遠程傳輸、接收與分析管理模塊組成，具備測試數據的數據庫管理、試驗分析及可視化回放等功能，提供友好的人機交互界面，具備對發電裝置進行現場連續測試和傳輸的能力。

（1）系統標題欄，側邊菜單欄，內容界面，底邊狀態欄。系統標題欄，顯示軟件名稱。側邊菜單欄，為可選顯示界面菜單選項按鈕。內容界面，展示所選界面內容。底邊狀態欄，顯示系統時間，更新信息等， 如圖1所示。

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

（3）電控系統界面顯示電控系統的相關參數，主要包含動力柜、電氣柜、負載柜的開關量，發電量，以及功率、負載的相關數據，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，能獲取改點的讀數及時間。

負載以帶色譜的連續柱狀圖顯示。

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

控制面板的開關量以“紅綠灰”三色表示，紅表示:關；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電裝置中浮子運動。

界面中間為發電裝置船體的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據上下擺動。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值。

（5）波浪界面，根據數據種類，將波浪數據分為:有效，最大，平均，1/10四種，每種又將其波高和周期數據按照時間和波向分為兩種方式展示數據變化情況，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　波浪發電數據采集監控系統的特點

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

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

4　結語

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

［1］波浪能發電裝置監控軟件-用戶手冊.

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