一种海上充电系统

本公开涉及海上电力补给，具体涉及一种海上充电系统。

背景技术：

1、水下航行器大多数需要在复杂水域环境进行长时间工作活动，对装置本身的电能续航能力有很高的要求。传统的电能供给方式主要包括线缆式供电和电池包供电。线缆式供电使用的电缆长度限制了装置的活动半径，而且插拔接口在水下环境中易存在漏电、短路的风险。电池包供电受现有技术的限制，续航时间有限，仍需定时上浮到海面，利用母船或者近岸线缆进行能源补给，或者依靠打捞回收装置，进行更换电池。该方式效率低，补给能量相当一部分被消耗在往返行途中，且隐蔽性差。因此，能源补给问题成了制约水下航行器在海洋中长时间连续工作的主要因素；

2、中国专利cn115782655a公开了一种自供能电海上充电桩，包括充电桩、气囊及发电基座；气囊套接在充电桩外周以使其漂浮在海面；充电桩通过发电电缆与发电基座连接，发电基座固定在海底以固定位置；发电基座内设有发电圈架，发电圈架外周绕有发电电缆，发电基座旋转轴一端与发电机相连，当发电圈架受海面上的充电桩上下波动影响而释放或缠绕发电电缆，发电圈架驱动发电机以发电，发电机通过发电电缆与充电桩电性连接以向充电桩供能；

3、上述专利通过发电基座将海上充电桩固定在一个位置，避免受海浪或海风影响难以寻找，且通过发电基座内的发电机以及发电基座与充电桩相连的发电电缆，利用上下波动的海浪能以发电向充电桩全天候充能供电；

4、但是上述专利仍存在以下缺陷：

5、其充电装置位于海面上，难以直接为水下航行器充电，同时，上述装置未有其他防水手段，在台风过境，风浪过大时，存在漏电、短路等风险，安全性较低；

6、中国专利cn218198749u公开了一种海上电力补给机构，包括配重块，所述配重块的顶部固定连接有浮块，所述浮块的顶部设置有补给机构，所述补给机构包括与浮块顶部固定连接且数量为两个的固定板，两个所述固定板的内部均滑动连接有拉杆，所述浮块的顶部放置有电池，两个所述拉杆相对的一侧均固定连接有推板，两个所述推板相对的一侧均固定连接有橡胶块，两个所述橡胶块相对的一侧与电池相背的一侧接触连接；

7、上述专利通过设置补给机构，使得在无线充电线圈的作用可以对海洋探索器或者水下机器人进行无线供电，电池在空闲时间内可以储存太阳能板产生的电能，而在天气恶劣时，还可以通过蓄电池供电；

8、上述专利虽然解决了直接为水下航行器充电的问题，同时由于外罩的设计，能够有效避免太阳能板不受海水影响，但是其并未设置有效限制海上电力补给机构在海面上偏移距离的装置，这就导致上述海上电力补给机构在遇到台风过境、风浪较大的情况下易丢失，即抗风险能力不足，使得水下航行器无法在预定位置补充电量，进而导致水下航行器失联，影响水下勘探、侦测效率等。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术存在的问题，本公开目的在于提供一种海上充电系统，以解决现有技术中抗风险能力不足的问题。

2、本公开所述的一种海上充电系统，包括：浮台、平台、罩体、发电模块、储电模块、充电模块、充排水模块和锚链；

3、所述浮台设置在所述平台的下方，与所述平台相连接；

4、所述罩体与所述平台相适配，罩盖于所述平台上并与所述平台相连接；

5、所述发电模块包括波浪发电组件，多个所述波浪发电组件设置在所述平台外周，与所述平台相连接；

6、所述储电模块设置在所述平台上；

7、所述充电模块有多个，多个所述充电模块设置在所述平台外周，与所述平台相连接；

8、所述发电模块和所述储电模块电连接，所述储电模块和所述充电模块电连接；

9、所述充排水模块包括充水组件和排水组件，所述充水组件和所述排水组件分别与所述浮台内部相连通，所述充排水模块通过所述充水组件和所述排水组件向所述浮台的内部充入海水或是将所述浮台的内部的海水排出，以控制所述海上充电系统下沉或上浮；

10、所述锚链的一端与所述浮台相连接。

11、优选地，所述的罩体为透明罩体，所述发电模块还包括太阳能发电组件，所述太阳能发电组件包括光伏发电单元，所述光伏发电单元设置在所述充排水组件的上方且位于所述罩体内。

12、优选地，所述的发电模块还包括微风发电组件，所述微风发电组件包括多个微风发电机，多个所述微风发电机分别设置在两个放置架上，所述放置架可折叠地设置在所述罩体的上方，与所述罩体相连接；

13、设置在两个所述放置架上的多个所述微风发电机同向设置。

14、优选地，所述的波浪发电组件为机械型波浪能发电装置。

15、优选地，所述的储电模块包括蓄电池，所述海上充电系统还包括充放电管理模块，所述发电模块、所述储电模块和所述充电模块之间通过充放电管理模块信号连接，所述充放电管理模块设置在所述平台上并位于所述罩体内部。

16、优选地，所述的充电模块包括无线充电组件，所述无线充电组件包括开闸电磁铁、合闸电磁铁、杠杆、u型铁芯、衔铁和开关件，所述开闸电磁铁、合闸电磁铁设置在所述平台上且所述开闸电磁铁设置在所述合闸电磁铁的上方，所述开闸电磁体和所述合闸电磁铁均与所述平台相连接，所述u型铁芯设置在所述平台的下方，与所述平台相连接，所述开闸电磁铁和所述合闸电磁铁之间形成有开关空间，所述杠杆的一端位于所述开关空间处并连接有所述开关件，另一端与所述衔铁相连接。

17、优选地，所述的海上充电系统还包括信号连接的采集模块和控制模块，所述控制模块分别与所述充排水模块、所述发电模块信号连接，所述采集模块用于采集风速数据和浪涌速度数据并输入到所述控制模块中，所述控制模块根据所接收的风速数据和浪涌速度数据控制所述充排水模块和所述发电模块，进而控制所述发电模块的开启或关闭以及控制所述海上充电系统的下沉或上浮。

18、优选地，所述的控制模块根据接收的风速数据和浪涌速度数据，获得海上充电系统在当前环境中的危险系数，并根据所得危险系数，控制所述发电模块的开启或关闭以及所述海上充电系统的下沉或上浮。

19、优选地，所述的控制模块根据接收的风速数据和浪涌速度数据，获得海上充电系统在当前环境中的危险系数具体为：

20、预设神经网络模型，所述神经网络模型的输入为风速数据和浪涌速度数据，输出为危险系数；

21、将海上充电系统实时采集的风速数据和浪涌速度数据输入到所述神经网络模型中，获得海上充电系统在当前环境中的危险系数；

22、其中，所述神经网络模型通过如下步骤获得：

23、设置模拟实验，获得海上充电系统在不同风速、不同浪涌速度下，在一个监测周期内的最大偏移距离s和最大倾斜角度a，其中，所述最大偏移距离表示监测周期内海上充电系统相较于初始设置位置的最大偏移距离，所述最大倾斜角度表示监测周期内海上充电系统的平台相较于水平面所成夹角的最大值；

24、设置多组模拟实验，获取多组风速数据、浪涌速度数据及对应的最大偏移距离和最大倾斜角度，根据所得最大偏移距离和最大倾斜角度，按如下公式计算每组风速数据及浪涌速度数据对应的危险系数d：

25、d＝w1*s+w2*a；

26、其中，w1和w2分别表示最大偏移距离s和最大倾斜角度a对应权重；

27、将所得多组风速数据、浪涌速度数据及对应的危险系数d作为样本数据输入到空白的神经网络中，对神经网络进行训练，获得用于表征风速数据、浪涌速度数据与危险系数对应关系的神经网络模型。

28、优选地，预设关于危险系数的第一区间c1、第二区间c2和第三区间c3，所述第一区间c1、所述第二区间c2和所述第三区间c3为连续区间且边界值依次增大；

29、当所述危险系数位于第一区间内时，控制模块发送指令将所述浮台(1)内的水排空，使所述海上充电系统完全上浮；

30、当所述危险系数位于第二区间内时，控制模块发送指令往所述浮台(1)内充入一定水量，使所述海上充电系统半潜；

31、当所述危险系数位于第三区间内时，控制模块发送指令使所述浮台(1)内充满水，使所述海上充电系统完全潜入海面下。

32、本公开所述的一种海上充电系统及其控制方法，其优点在于：

33、通过锚链的设置，保证本公开所述的海上充电系统保持在一个可控的活动范围内，避免恶劣环境下本公开所述的海上充电系统随意漂浮远离原定方位，进而保证水下航行器在运行至本公开所述的海上充电系统原定方位时即可与海上充电系统连接充电，保证水下航行器不因为海上充电系统远离原定方位而无法充电导致水下航行器下沉、损坏；并通过充排水模块的设置，在遇到恶劣天气时可以使浮台内部充水，海上充电系统下沉至海面以下，由于风浪仅在海面上，海面下相对平静，因此避免海上充电系统受恶劣天气影响，而在天气晴朗时可以将浮台内部的水排出，海上充电系统上浮，发电模块重新开始工作，进而提高本公开所述海上充电系统的抗风险能力；同时，通过预设危险系数区间，将区间进行划分，并将划分后的区间对应相应的控制指令，使得本公开所述的海上充电系统根据天气情况判断是否上浮或下沉，并通过对神经网络模型的迭代和优化，提高控制方法的判断精度，进而进一步提高本公开所述海上充电系统的抗风险能力。