一种漂浮式光伏发电平台的锚固系统及其施工方法与流程

1.本发明属于桥梁缆索技术领域，尤其涉及一种漂浮式光伏发电平台的锚固系统及其施工方法。


背景技术：

2.近年来，水上光伏发电凭借不占土地面积、发电效率高等优点，发展迅速。然而，随着浮动光伏发电平台规模的不断增加，对平台锚固系统的要求也越来越高。在目前的锚固系统中，锚索数量多，安装繁琐，施工质量难以保证，使得锚索的初始长度参差不齐。随着锚固时间的增加，不同锚绳之间的锚固力差异逐渐变大，使锚固限位效果变差，容易造成锚固力集中，导致锚绳失效的风险更高。
3.目前，漂浮式光伏发电平台的锚固系统无法适应水位变化的影响。水位低时，锚绳过松，平台位移过大；水位高时，锚索过紧，造成平台受力较大，容易造成平台锚固结构局部损坏。目前多采用人工维护。当水位变化较大时，需要收回锚绳，使锚绳保持在合适的长度，这会产生很大的锚固费用。
4.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
5.(1)目前水上光伏发电平台的锚固系统不能够适应水位变化带来的影响。当水位较低时，锚绳过松导致平台位移过大；当水位较高时，锚绳过紧导致平台受力较大，容易造成平台锚固结构局部损伤。
6.(2)目前多采用人工维护的办法，当水位变化较大时，收放锚绳以使锚绳处于一个适宜的长度，由此产生了大量的锚固成本。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种漂浮式光伏发电平台的锚固系统及其施工方法，解决了现有技术中存在的上述不足。
8.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
9.本发明提供的一种漂浮式光伏发电平台的锚固系统，包括平行布置的两个浮筒，所述两个浮筒之间通过伸缩式的连接桥相互连接；
10.所述浮筒的两端端部，以及远离所述连接桥的一侧均铰接连接有光伏发电平台；
11.所述浮筒的底部均设置有锚固结构。
12.优选地，所述浮筒的两端端部，以及远离所述连接桥的一侧均通过连接结构铰接连接光伏发电平台。
13.优选地，所述连接结构包括转轴和活页铰连接件，其中，所述转轴固定连接在所述浮筒上，所述活页铰连接件套设在所述转轴上，与转轴转动连接；所述光伏发电平台安装在活页铰连接件上。
14.优选地，所述浮筒为圆柱形钢制筒体结构，所述筒体结构的内部填充有硬质泡沫块。
15.优选地，所述连接桥为伸缩式结构。
16.优选地，所述浮筒设置有倾角。
17.优选地，所述锚固结构包括锚绳和锚块，其中，所述锚绳的一端连接在所述浮筒的底部、另一端连接所述锚块。
18.优选地，所述锚固结构的下端设置有升降锚索。
19.一种漂浮式光伏发电平台的锚固系统的施工方法，包括以下步骤：
20.将浮筒和连接桥预制为一体，并将连接桥设定为指定长度并固定；
21.将锚固结构固定在浮筒上；
22.将浮筒与光伏发电平台连接。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.本发明提供的一种漂浮式光伏发电平台的锚固系统，采用双圆柱浮标形成哑铃状浮体，具有消浪能力，圆柱浮标之间的距离可根据实际环境的风浪特性进行调整，从而达到消浪的目的；同时能够为不同尺寸的浮动光伏平台灵活提供不同的锚固能力，使锚固更经济，提升锚固可靠性；本发明在保证锚固效果的同时，减少了漂浮式光伏平台所需的锚绳数量，减少了施工量，并能适应水位的变化，从而避免水位引起的变化而变化；大大降低了维护成本。
25.进一步的，由于圆柱形浮筒周围设有铰接连接件，浮体具有组装和膨胀的能力。可为不同尺寸的浮动光伏平台灵活提供不同的锚固能力，使锚固更经济，提升锚固可靠性。
附图说明
26.图1是结构示意图；
27.图2是方法流程图；
28.图3是施工方法流程图；
29.其中，1、浮筒；2、连接桥；3、活页铰连接件；4、锚绳；5、锚块。
具体实施方式
30.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
31.针对现有技术存在的问题，图1所示，本发明提供了一种漂浮式光伏发电平台的锚固系统，包括平行布置的两个浮筒1，所述两个浮筒1之间通过连接桥2相互连接，每个所述浮筒1的两端端部和远离所述连接桥2的一侧均设置有用于连接所述光伏发电平台的连接结构，每个所述浮筒1的底部设置有锚固结构。
32.其中，所述连接结构包括转轴和活页铰连接件3，所述转轴固定连接在所述浮筒1上，所述活页铰连接件3套设在所述转轴上并能发生绕所述转轴的转动，所述活页铰连接件3连接所述光伏发电平台。
33.所述浮筒1为圆柱形钢制浮筒1，所述浮筒1的内部填充有硬质泡沫块。
34.所述连接桥2为伸缩杆，能调节所述两个浮筒1之间的距离。
35.所述伸缩杆包括内杆和外杆，所述内杆能插入至所述外杆并能相对于所述外杆伸
缩。
36.所述内杆和所述外杆上均开设有定位孔，在所述两个浮筒1之间的距离确定后，将所述外杆的定位孔与所述内杆的定位孔对准，并采用螺栓穿过所述外杆的定位孔和所述内杆的定位孔对所述外杆和所述内杆进行固定。
37.在本发明的一优选实施例中，所述锚固系统可利用升降锚索固定于水面，当遇到极端天气时，可调节锚索使整个系统沉入水中以避免损失。漂浮式组件适用于大部分水面。
38.在本发明的一优选实施例中，所述漂浮式光伏平台模型用pvsyst软件计算该地区最佳光伏组件倾角，所述浮筒定制有该倾角，所述浮筒沉入水中用锚索固定。
39.如图2所示，在本发明的一优选实施例中，最佳光伏组件倾角的计算方法包括：
40.s101，漂浮式光伏平台的光图象处理组件对采集到的光伏组件倾角光图象信号进行二值化处理，使图像上的像素点的灰度值只有为0和255两种，通过中值滤波，滤掉黑色版面上的杂点，防止找到错误的光伏组件光影位置；
41.s102，对图像使用sobel算子进行边缘检测，在图像中圈出光伏组件光影轮廓，完成边缘检测以后，通过连通区域查找，设定阈值来准确找到光伏组件光影的轮廓位置，从图像左上角(0,0)像素点开始搜索，对光伏组件光影轮廓内的横纵像素坐标进行叠加后取平均值，得到光伏组件光影中心的像素坐标(ud,vd)；
42.s103，根据视觉坐标系中，世界坐标系、摄像机坐标系、图像物理坐标系、图像像素坐标系间的关系以及系统中设定目标平面放在世界坐标系中zw＝0的平面上可推导出如下方程组：
[0043][0044]
其中，上述为xw，yw目标板上任意一点在世界坐标系下的坐标，zc目标板上任意一点在摄像机坐标系下的坐标，f
x
，fy，u0，v0是相机内参，u，v是目标板上任意一点的像素坐标，r
ij
，t
ij
分别是相机外参矩阵r和t中的对应元素。用高斯消元法在vs2013 opencv3.0平台上可解此方程组，得到动点在世界坐标系下坐标x
wd
和y
wd
。
[0045]
在本发明一优选实施例中，为便于求取漂浮式光伏平台旋转角度需构造一个直角三角形，两条直角边分别是目标漂浮式光伏平台模型上动点到目标漂浮式光伏平台模型上自定义原点的距离d和由固定在漂浮式光伏平台上的激光器发射出的激光垂直于目标漂浮式光伏平台模型上，且投影点位于漂浮式光伏平台模型左下角的坐标原点时，漂浮式光伏平台到目标漂浮式光伏平台模型的垂直距离l；以上步骤需通过水平仪协作完成。
[0046]
在本发明一优选实施例中，若所拍摄图片像素大小若为1024*1024，取图像左下角点为坐标原点，则像素坐标为(0，1024)，转换为世界坐标系下坐标x
w0
、y
w0
。则动点的坐标为：
[0047][0048]
为符合人的习惯，自定义坐标原点应取目标漂浮式光伏平台模型的左下角点，x轴方向沿目标漂浮式光伏平台模型水平向左，y轴方向沿目标漂浮式光伏平台模型向上。由于
自定义坐标系与图像坐标系的建立规则不一样，所以当动点在第一象限运动时，计算得到的动点坐标却不在第一象限，为保证图像可以直观的反映动点位置需对动点坐标进行变换；令：
[0049][0050]
此时，所求动点位于第一象限，所求动点运动轨迹与动点真实轨迹相符。
[0051]
目标平面上任意一点距原点距离d为：
[0052][0053]
则漂浮式光伏平台旋转角度为：
[0054]
θ＝arctan(d/l)
[0055]
系统中相机的帧率fr为1000fps，程序运行的时间为t，设用户需求每帧间隔下动点运动的距离为d，即动点每运动距离d时进行一次信息采集，漂浮式光伏平台的恒定转速为ω，漂浮式光伏平台转过角度为θ，则有：
[0056]
d/l＝tanθ＝tan(ω(t 1/fr))
[0057]
实际中用户自行设定的d需满足
[0058]
d≥ltan(ω(t 1/fr))。
[0059]
在本发明的一优选实施例中，所述活页铰连接件(3)包括套管和连接板，所述套管套设在所述转轴上，所述连接板上开设有用于连接光伏发电平台的连接孔。采用螺栓连接的方式或绑扎的方式连接所述连接板与所述光伏发电平台。
[0060]
在本发明的一优选实施例中，所述锚固结构包括锚绳4和锚块5，所述锚绳4的一端连接在所述浮筒1的底部、另一端连接所述锚块5。所述浮筒1的底部设置有用于连接所述锚绳4的吊钩。
[0061]
如图3所示，本发明提供的漂浮式光伏发电平台的锚固系统的施工方法，包括以下步骤：
[0062]
s201，将圆浮筒1、连接桥2和连接结构预制为一体，并将连接桥2设定为指定长度并固定；
[0063]
s20 2，将锚绳4的一端与锚块5连接，并将锚绳4的另一端系泊浮筒1，在指定位置抛定锚块5；
[0064]
s203，将锚绳4与浮筒1连接，将连接结构与光伏发电平台连接。
[0065]
实验表明，本发明在保证锚固效果的同时，减少了施工量，并能适应水位的变化，从而避免水位引起的变化。维护大大降低了维护成本。由于采用双圆柱浮标形成哑铃状浮体，具有消浪能力，圆柱浮标之间的距离可根据实际环境的风浪特性进行调整，从而达到消浪的目的。达到最佳消浪效果，减少光伏平台上的波浪载荷。由于圆柱形浮筒周围设有铰接连接件，浮体具有组装和膨胀的能力。可为不同尺寸的浮动光伏平台灵活提供不同的锚固能力，使锚固更经济，提升锚固可靠性。
[0066]
以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。