一种直线式波浪能发电的智能控制系统

1.本发明涉及波浪能发电技术领域，尤其涉及一种直线式波浪能发电的智能控制系统。


背景技术：

2.波浪能是海洋能的一种具体形态，也是海洋能中最主要的能源之一，它的开发和利用对缓解能源危机和减少环境污染是非常重要的，汹涌的海浪运动产生巨大的、永恒的和环保的能量，目前，多采用浮标连接永磁直线发电机，利用波浪能带动发电机进行发电，实现波浪能到电能的转化。
3.中国专利公开号：cn112737449a，公开了一种波浪直线作动器的控制系统及其设计方法；其技术点为引入状态扩展观测器，对速度和包括系统不确定参数和外部扰动在内的扩展状态进行估计，从而使波浪直线作动器将浮筒波浪发电装置稳定提升至安全高度，避免巨型海浪对发电装置的损毁，由此可见，在现有的直线式波浪能发电技术中，仅能够根据发电数据进行反馈调整，以提高发电装置的安全性与使用寿命，但由于缺少对直线式波浪能发电区域的环境监测，不能够根据发电区域环境的环境影响对应调整直线式波浪能发电装置的状态，导致直线式波浪能发电装置容易损坏，致使直线式波浪能发电成本较高，难以大范围普及实施。


技术实现要素：

4.为此，本发明提供一种直线式波浪能发电的智能控制系统，用以克服现有技术中不能够根据发电区域的环境对应调整直线式波浪能发电装置的空间状态而避免海浪风暴冲击，导致装置损坏的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供一种直线式波浪能发电的智能控制系统，包括，监测端，其设置在预设发电海域，其包括监测塔与设置在所述监测塔底座上且能够以监测塔为轴进行升降的海下升降平台，所述监测塔内部设置有重力测波仪和海平面高度测量仪，所述重力测波仪用以对预设发电海域内海浪的实时纵向幅度和海面水平流速进行检测，所述海平面高度测量仪用以检测海平面的实时海面高度；发电端，其包括若干设置在所述海下升降平台上的直线发电装置，任意一所述直线发电装置包括浮球、与所述浮球通过带有绞盘的绳索连接的直轴，以及设置有限位块的发电定子仓，所述浮球能够通过绳索带动所述直轴在所述发电定子仓内移动，所述限位块用以对直轴的移动进行限位，所述直线发电装置还包括压力传感器与位移检测仪，所述压力传感器用以检测限位块实时碰撞压力，所述位移检测仪用以检测所述直轴的实时行程距离；控制端，其与所述发电端和所述监测端分别相连，所述控制端设置有预设纵向幅度范围和标准水平流速，控制端能够根据预设纵向幅度范围对重力测波仪检测的实时纵向幅度进行判定，并在实时纵向幅度处于预设纵向幅度范围时，根据标准水平流速判定海面
水平流速，以确定是否控制所述海下升降平台升降；所述控制端能够根据内部设置的标准行程距离对所述直轴的实时行程距离进行判定，并在实时行程距离未达到标准行程距离时控制所述绞盘收缩绳索；所述控制端还能够在所述限位块的实时碰撞压力已超出控制端内设置的最大碰撞压力时，控制所述绞盘伸长绳索。
6.进一步地，所述控制端内设置有预设纵向幅度范围，控制端能够获取所述重力测波仪检测预设发电海域的海浪的实时纵向幅度，并根据预设纵向幅度范围对实时纵向幅度进行实时判定，若实时纵向幅度低于预设纵向幅度范围，所述控制端不对所述海下升降平台进行升降控制；若实时纵向幅度在预设纵向幅度范围内，所述控制端将获取所述重力测波仪检测的海面水平流速；若实时纵向幅度高于预设纵向幅度范围，所述控制端将获取所述海下升降平台的升降状态，并在海下升降平台为升起状态时，控制所述海下升降平台下降。
7.进一步地，所述控制端内设置有标准水平流速，在所述控制端判定海浪的实时纵向幅度在预设纵向幅度范围内时，将获取所述重力测波仪检测预设发电海域的海面水平流速，并根据标准水平流速对海面水平流速进行实时判定，若海面水平流速未超出标准水平流速，所述控制端将获取平均海面高度并进行判定，以确定是否对所述海下升降平台进行升降调整；若海面水平流速已超出标准水平流速，所述控制端将获取所述海下升降平台的升降状态，并在海下升降平台为升起状态时，控制所述海下升降平台下降。
8.进一步地，所述控制端内设置有所述直线发电装置的标准发电高度hb与标准发电高度差hc，控制端能够根据标准发电高度hb与标准发电高度差hc计算第一发电高度h1与第二发电高度h2，所述控制端还能够实时的获取预设发电海域内的平均海面高度hv并进行判定，当hv＜h1时，所述控制端判定平均海面高度未达到第一发电高度，控制端将控制所述海下升降平台进行下降，下降距离为δh，δh=hb-hv,当h1≤hv≤h2时，所述控制端判定平均海面高度在第一发电高度与第二发电高度之间，控制端不控制所述海下升降平台进行升降调整，当hv＞h2时，所述控制端判定平均海面高度已超出第二发电高度，控制端将控制所述海下升降平台进行上升，上升距离为δh，δh=hv-hb,其中，h1=hb-hc，h2=hb+hc，平均海面高度hv为预设发电海域内实时海面高度的平均值相对于所述海下升降平台的距离高度。
9.进一步地，所述控制端内设置有所述直轴的标准行程距离lb和所述绳索的预设初始绳长lc，控制端能够通过所述位移检测仪检测的所述直轴的实时行程距离ls，并根据标准行程距离对实时行程距离进行实时判定，若实时行程距离未达到标准行程距离，所述控制端将控制所述绞盘收缩绳索至lc’，其中lc’=lc
×
[1-（lb-ls）/lb]；若实时行程距离已达到标准行程距离，所述控制端将对所述限位块的实时碰撞压力进行判定。
[0010]
进一步地，所述控制端内设置有所述限位块的最大碰撞压力pm，在实时行程距离已达到标准行程距离时，所述压力传感器将实时检测实时限位块的实时碰撞压力ps，所述控制端将根据最大碰撞压力对实时碰撞压力进行实时判定，若实时碰撞压力未超出最大碰撞压力，所述控制端将对所述直轴的实时复位次数进行判定；若实时碰撞压力已超出最大碰撞压力，所述控制端将控制所述绞盘伸长绳索至lc1，lc1=lc
×
[1+（ps-pm）/pm]。
[0011]
进一步地，所述控制端内还设置有第一预设时长t与在第一预设时长t内所述直轴的标准复位次数kb，在所述控制端判定限位块的实时碰撞压力未超出最大碰撞压力时，所述控制端将获取所述直轴在第一预设时长t内的实时复位次数ks，并根据标准复位次数kb对实时复位次数ks进行实时判定，若实时复位次数ks小于标准复位次数kb，所述控制端将控制所述绞盘收缩绳索至lc2；若实时复位次数ks大于等于标准复位次数kb，所述控制端将不控制所述绞盘调整绳索长度；其中，lc2=lc-lb
×
50%。
[0012]
进一步地，所述浮球为中空浮体，且浮球一侧设置有双向泵，用以将浮球外部的海水抽入至浮体内部，或将浮体内部的海水排出，所述监测塔设置有底座，在所述控制端将所述海下升降平台下降至监测塔底座时，作为海下升降平台的基准位；在第一预设条件下，所述控制端将开启所述双向泵向浮球内注入海水，并控制所述海下升降平台下降至所述监测塔底座的基准位，在海下升降平台下降至基准位时，所述控制端将控制所述绞盘将各所述直线发电装置的绳索收缩至预设初始绳长；其中，第一预设条件为实时纵向幅度高于预设纵向幅度范围，且海下升降平台为升起状态；或者实时纵向幅度在预设纵向幅度范围内，同时海面水平流速已超出标准水平流速，且海下升降平台为升起状态。
[0013]
进一步地，所述直线发电装置包括，所述发电定子仓，其包括若干位于所述直轴两侧等间隔排列的发电定子，所述发电定子能够与所述直轴在波浪作用下产生相对位移，所述发电定子仓内侧设置有所述限位块，用以对所述直轴进行限位，其内侧还设置有压力传感器，用以实时检测限位块的实时碰撞压力；所述直轴，其一端设置有限位球，所述限位球能够在直轴达到最大行程距离时被所述限位块阻挡，用以限制直轴的最大行程距离，直轴的另一端通过绳索与所述浮球相连，所述直轴能够随着所述浮球在波浪作用下进行上下往复运动，在所述限位球与所述发电定子仓的底部接触时，所述直轴为复位状态；所述绞盘设置在绳索上，用以调整绳索长度；固定机构，其一端设置有固定架，所述固定架与所述发电定子仓相连，另一端设置有固定环，所述固定环用以穿过将所述直轴与所述浮球相连的绳索，将绳索与所述直轴相连的一端固定在竖直方向。
[0014]
进一步地，所述控制端内设置有所述直轴的最大行程距离lm，控制端能够根据所
述重力测波仪检测的实时纵向幅度实时地对其内部设置的标准行程距离lb进行修正，控制端计算修正后的标准行程距离lb’，并根据直轴的最大行程距离lm对标准行程距离lb’进行判定，若lb’＜lm，所述控制端判定修正后的标准行程距离lb’未超出所述直轴的最大行程距离lm，控制端将其内部设置的标准行程距离lb调整为lb’；若lb’≥lm，所述控制端判定修正后的标准行程距离lb’已超出所述直轴的最大行程距离lm，控制端将其内部设置的标准行程距离lb调整为lm；其中，lb’=δh
×
95%，δh为所述重力测波仪检测预设发电海域的实时纵向幅度。
[0015]
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过在监测端设置重力检测仪，实时监测预设发电海域内海浪的实时纵向幅度和海面水平流速，以确定是否对海下升降平台进行升降控制，从而移动直线发电装置使其进行发电或者休眠，通过在监测端设置海下升降平台和海平面高度测量仪，控制端自动控制海下升降平台带动直线发电装置移动，避免了由于海浪风暴冲击导致装置损坏，延长了直线发电装置的使用寿命，通过在直线发电装置上设置浮球，用以带动直轴在波浪作用下进行上下往复运动，使发电转子和发电定子产生相对位移发电，通过在浮球内设置双向泵，用以在浮球内注水，使直线发电装置更易进入休眠状态，从而避免了海浪风暴的冲击，通过在绳索上设置固定环，稳定直轴往复移动的行程距离，从而提高了将波浪能转化为电能的稳定性，通过在绳索上设置绞盘，自动调整绳长，不但减小了限位块所受冲击力的大小，从而保护直线发电装置不易受损，而且保障了在波浪作用下直轴进行往复移动的最大行程距离，从而提高了发电效率。
[0016]
尤其，通过在控制端内设置预设纵向幅度范围，将重力测波仪检测预设发电海域的海浪的实时纵向幅度与预设纵向幅度范围进行对比，以确定预设发电海域的环境，从而调整海下升降平台的升降状态，在实时纵向幅度低于预设纵向幅度范围时，直线发电装置不受海浪影响至损坏，不对所述海下升降平台进行升降控制，在实时纵向幅度高于预设纵向幅度范围时，直线发电装置易受海浪风暴影响导致损坏，因此控制端在海下升降平台为升起状态时，控制海下升降平台下降，使直线发电装置进入休眠状态，避免了海浪风暴冲击对直线发电装置造成损坏的问题，延长了直线发电装置的使用寿命，增加了直线发电装置的发电效率。
[0017]
进一步地，通过在控制端内设置有标准水平流速，将重力测波仪检测预设发电海域的海浪的标准水平流速与标准水平流速进行对比，以确定预设发电海域的环境，在海面水平流速未超出标准水平流速时，直线发电装置不受海浪影响至损坏，控制端将根据平均海面高度确定是否对海下升降平台进行升降调整，在海面水平流速已超出标准水平流速时，直线发电装置易受海浪风暴影响导致损坏，因此控制端在海下升降平台为升起状态时，控制海下升降平台下降，使直线发电装置进入休眠状态，避免了海浪风暴冲击对直线发电装置造成损坏的问题，延长了直线发电装置的使用寿命，增加了直线发电装置的发电效率。
[0018]
进一步地，通过在控制端内设置直线发电装置的标准发电高度与标准发电高度差，以确定是否对海下升降平台进行升降调整，使其处于最佳空间状态，提高了直线发电装置内直轴与发电定子进行往复运动发电的稳定性，从而提高了直线发电装置的发电效率。
[0019]
尤其，通过在控制端内设置直轴的标准行程距离和绳索的预设初始绳长和在直线发电装置上设置位移传感器，控制端实时检测直轴的实时行程距离并在实时行程距离未达
到标准行程距离时，控制绞盘收缩绳索，避免了由于绳索处于松弛状态导致直轴不能随着浮球在波浪作用下移动的问题，提高了直线发电装置的发电效率。
[0020]
进一步地，通过在控制端内设置限位块的最大碰撞压力和在直线发电装置上设置压力传感器，控制端实时检测限位块的实时碰撞压力并在实时碰撞压力已超出最大碰撞压力时，及时控制绞盘伸长绳索，以减小限位块所受直轴的冲击力的大小，保护了直线发电装置，提高了直线发电装置发电的稳定性和发电效率。
[0021]
进一步地，通过在控制端内设置第一预设时长与第一预设时长内的标准复位次数，在实时复位次数小于标准复位次数时，控制端及时控制绞盘收缩绳索，以增加直轴随着浮球在波浪作用下进行上下往复移动的次数，提高了直线发电装置发电的稳定性和直线发电装置的发电效率。
[0022]
进一步地，通过在浮球上设置双向泵，用以将浮球外部的海水抽入至浮体内部，或将浮体内部的海水排出，从而使直线发电装置更易进入休眠状态或发电状态，保障了直线发电装置不会由于海浪风暴而损坏，延长了直线发电装置的寿命，通过将浮球与带有绞盘的绳索连接，控制端能够实时调整绳索长度，从而调整限位块的实时碰撞压力和所述浮球的空间位置，不但减小了直轴对限位块的冲击强度，从而保护了直线发电装置，而且通过改变浮球的空间位置，提高直轴进行上下往复移动的稳定性，从而提高直线发电装置的发电效率。
[0023]
尤其，通过在直线发电装置内设置发电定子仓，使发电定子仓内的发电定子能够与直轴随着浮球在波浪作用下产生相对位移进行发电，通过在发电定子仓内侧设置限位块，用以对直轴进行限位，使其实时行程距离不超过最大行程距离，通过在发电定子仓内侧设置压力传感器，用以实时检测限位块的实时碰撞压力，从而通过调整绳索长度，减小对限位块的冲击力，防止限位块由于受冲击力导致其损坏，通过在绳索上设置绞盘，用以伸长或收缩绳索，从而改变浮球的空间位置或者减小限位块的受力程度，通过在直线发电装置内设置固定环，能够使绳索与直轴相连的一端固定为竖直状态，保障了直轴进行上下往复移动的稳定性，增加了直轴与发电定子产生相对位移的进行发电的效率。
[0024]
进一步地，通过在监测端设置重力测波仪，用以检测预设发电海域海面的实时纵向幅度，控制端能够根据实时纵向幅度对直轴的标准行程距离进行实时调整，使标准行程距离理论上接近实时纵向幅度，并根据最大行程距离对标准行程距离进行实时修正，从而稳定直轴往复移动的行程距离，提高了直轴与发电定子产生相对位移进行发电的效率。
附图说明
[0025]
图1为本发明实施例所述直线式波浪能发电的智能控制系统的示意图；图2为本发明实施例所述发电端与所述监测端的排布示意图；图3为本发明实施例所述发电端与所述监测端的排布俯视图。
具体实施方式
[0026]
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027]
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这
些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
[0028]
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0029]
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0030]
请参阅图1所示，其为本发明实施例所述直线式波浪能发电的智能控制系统的示意图，本发明公布一种直线式波浪能发电的智能控制系统，包括，监测端、发电端以及控制端；请继续参阅图2所示，其为本发明实施例所述发电端与所述监测端的排布示意图，包括，监测塔1、重力测波仪101、海平面高度测量仪102、监测塔底座2、海下升降平台3、直线发电装置4、浮球401、双向泵402、绞盘403、绳索404、直轴405、限位块406、发电定子仓407、压力传感器408、位移检测仪409、固定环410、固定架411，其中，监测端，其设置在预设发电海域，其包括监测塔1与设置在所述监测塔底座2上且能够以监测塔1为轴进行升降的海下升降平台3，所述监测塔1内部设置有重力测波仪101和海平面高度测量仪102，所述重力测波仪101用以对预设发电海域内海浪的实时纵向幅度和海面水平流速进行检测，所述海平面高度测量仪102用以检测海平面的实时海面高度；发电端，其包括若干设置在所述海下升降平台3上的直线发电装置4，任意一所述直线发电装置4包括浮球401、与所述浮球401通过带有绞盘403的绳索404连接的直轴405、以及设置有限位块406的发电定子仓407，所述浮球401能够通过绳索404带动所述直轴405在所述发电定子仓407内移动，所述限位块406用以对直轴405的移动进行限位，所述直线发电装置4还包括压力传感器408与位移检测仪409，所述压力传感器408用以检测限位块406实时碰撞压力，所述位移检测仪409用以检测所述直轴405的实时行程距离；控制端，其与所述发电端和所述监测端分别相连，所述控制端设置有预设纵向幅度范围和标准水平流速，控制端能够根据预设纵向幅度范围对重力测波仪101检测的实时纵向幅度进行判定，并在实时纵向幅度处于预设纵向幅度范围时，根据标准水平流速判定海面水平流速，以确定是否控制所述海下升降平台3升降；所述控制端能够根据内部设置的标准行程距离对所述直轴405的实时行程距离进行判定，并在实时行程距离未达到标准行程距离时控制所述绞盘403收缩绳索404；所述控制端还能够在所述限位块406的实时碰撞压力已超出控制端内设置的最大碰撞压力时，控制所述绞盘403伸长绳索404。
[0031]
通过在监测端设置重力检测仪，实时监测预设发电海域内海浪的实时纵向幅度和海面水平流速，以确定是否对海下升降平台3进行升降控制，从而移动直线发电装置4使其进行发电或者休眠，通过在监测端设置海下升降平台3和海平面高度测量仪102，控制端自动控制海下升降平台3带动直线发电装置4移动，避免了由于海浪风暴冲击导致装置损坏，延长了直线发电装置4的使用寿命，通过在直线发电装置4上设置浮球401，用以带动直轴
405在波浪作用下进行上下往复运动，使发电转子和发电定子产生相对位移发电，通过在浮球401内设置双向泵402，用以在浮球401内注水，使直线发电装置4更易进入休眠状态，从而避免了海浪风暴的冲击，通过在绳索404上设置固定环410，稳定直轴405往复移动的行程距离，从而提高了将波浪能转化为电能的稳定性，通过在绳索404上设置绞盘403，自动调整绳长，不但减小了限位块406所受冲击力的大小，从而保护直线发电装置4不易受损，而且保障了在波浪作用下直轴405进行往复移动的最大行程距离，从而提高了发电效率。
[0032]
具体而言，所述控制端内设置有预设纵向幅度范围，其中，预设纵向幅度范围为海浪波动高度的标准范围，包括设定的范围的最大值与范围的最小值，范围的最小值应根据所采用的直线发电装置的具体型号与发电效率进行设定，通常在150mm至350mm之间进行选择设定；范围的最大值应根据采用的直线发电装置的稳定性进行设置，为保障直线发电装置的使用寿命，通常在2300mm至2500mm之间进行选择设定；控制端能够获取所述重力测波仪101检测预设发电海域的海浪的实时纵向幅度，并根据预设纵向幅度范围对实时纵向幅度进行实时判定，若实时纵向幅度低于预设纵向幅度范围，所述控制端不对所述海下升降平台3进行升降控制；若实时纵向幅度在预设纵向幅度范围内，所述控制端将获取所述重力测波仪101检测的海面水平流速；若实时纵向幅度高于预设纵向幅度范围，所述控制端将获取所述海下升降平台3的升降状态，并在海下升降平台3为升起状态时，控制所述海下升降平台3下降；其中，预设纵向幅度范围和实时纵向幅度中的幅度指海浪波动时最高点与最低点的距离差值，单位为毫米。
[0033]
通过在控制端内设置预设纵向幅度范围，将重力测波仪101检测预设发电海域的海浪的实时纵向幅度与预设纵向幅度范围进行对比，以确定预设发电海域的环境，从而调整海下升降平台3的升降状态，在实时纵向幅度低于预设纵向幅度范围时，直线发电装置4不受海浪影响至损坏，不对所述海下升降平台3进行升降控制，在实时纵向幅度高于预设纵向幅度范围时，直线发电装置4易受海浪风暴影响导致损坏，因此控制端在海下升降平台3为升起状态时，控制海下升降平台3下降，使直线发电装置4进入休眠状态，避免了海浪风暴冲击对直线发电装置4造成损坏的问题，延长了直线发电装置4的使用寿命，增加了直线发电装置4的发电效率。
[0034]
具体而言，所述控制端内设置有标准水平流速，其中，标准水平流速为表层海流的水平流速，根据所采用的直线发电装置内浮球的具体型号进行设定，为保障直线发电装置内浮球的使用寿命，通常在4.5m/s到5.5m/s之间进行选择设定；在所述控制端判定海浪的实时纵向幅度在预设纵向幅度范围内时，将获取所述重力测波仪101检测预设发电海域的海面水平流速，并根据标准水平流速对海面水平流速进行实时判定，若海面水平流速未超出标准水平流速，所述控制端将获取平均海面高度并进行判定，以确定是否对所述海下升降平台3进行升降调整；若海面水平流速已超出标准水平流速，所述控制端将获取所述海下升降平台3的升降状态，并在海下升降平台3为升起状态时，控制所述海下升降平台3下降。通过在控制端内设置有标准水平流速，将重力测波仪101检测预设发电海域的海浪的标准水平流速与标
准水平流速进行对比，以确定预设发电海域的环境，在海面水平流速未超出标准水平流速时，直线发电装置4不受海浪影响至损坏，控制端将根据平均海面高度确定是否对海下升降平台3进行升降调整，在海面水平流速已超出标准水平流速时，直线发电装置4易受海浪风暴影响导致损坏，因此控制端在海下升降平台3为升起状态时，控制海下升降平台3下降，使直线发电装置4进入休眠状态，避免了海浪风暴冲击对直线发电装置4造成损坏的问题，延长了直线发电装置4的使用寿命，增加了直线发电装置4的发电效率。
[0035]
具体而言，所述控制端内设置有所述直线发电装置4的标准发电高度hb与标准发电高度差hc，控制端能够根据标准发电高度hb与标准发电高度差hc计算第一发电高度h1与第二发电高度h2，所述控制端还能够实时的获取预设发电海域内的平均海面高度hv并进行判定，当hv＜h1时，所述控制端判定平均海面高度未达到第一发电高度，控制端将控制所述海下升降平台3进行下降，下降距离为δh，δh=hb-hv,当h1≤hv≤h2时，所述控制端判定平均海面高度在第一发电高度与第二发电高度之间，控制端不控制所述海下升降平台3进行升降调整，当hv＞h2时，所述控制端判定平均海面高度已超出第二发电高度，控制端将控制所述海下升降平台3进行上升，上升距离为δh，δh=hv-hb,其中，h1=hb-hc，h2=hb+hc，平均海面高度hv为预设发电海域内实时海面高度的平均值相对于所述海下升降平台3的距离高度。
[0036]
其中，标准发电高度为海下升降平台3与监测塔底座2基准位的距离长度、直轴405最大行程距离、预设初始绳长和浮球401直径之和，应根据直线发电装置的具体型号与海深进行设定，通常设定不超过8m；标准发电高度差用于表示标准发电高度的可波动范围，应根据直线发电装置的具体型号与发电效率进行设定，通常在200mm至300mm之间进行选择设定。
[0037]
通过在控制端内设置直线发电装置4的标准发电高度与标准发电高度差，以确定是否对海下升降平台3进行升降调整，使其处于最佳空间状态，提高了直线发电装置4内直轴405与发电定子进行往复运动发电的稳定性，从而提高了直线发电装置4的发电效率。
[0038]
具体而言，所述控制端内设置有所述直轴405的标准行程距离lb和所述绳索404的预设初始绳长lc，控制端能够通过所述位移检测仪409检测的所述直轴405的实时行程距离ls，并根据标准行程距离对实时行程距离进行实时判定，若实时行程距离未达到标准行程距离，所述控制端将控制所述绞盘403收缩绳索404至lc’，其中lc’=lc
×
[1-（lb-ls）/lb]；若实时行程距离已达到标准行程距离，所述控制端将对所述限位块406的实时碰撞压力进行判定。
[0039]
通过在控制端内设置直轴405的标准行程距离和绳索404的预设初始绳长和在直线发电装置4上设置位移传感器，控制端实时检测直轴405的实时行程距离并在实时行程距离未达到标准行程距离时，控制绞盘403收缩绳索404，避免了由于绳索404处于松弛状态导致直轴405不能随着浮球401在波浪作用下移动的问题，提高了直线发电装置4的发电效率。
[0040]
具体而言，所述控制端内设置有所述限位块406的最大碰撞压力pm，最大碰撞压力为限位块受冲击力损坏的极限值，应根据直线发电装置的具体型号进行设定，在实时行程
距离已达到标准行程距离时，所述压力传感器408将实时检测实时限位块406的实时碰撞压力ps，所述控制端将根据最大碰撞压力对实时碰撞压力进行实时判定，若实时碰撞压力未超出最大碰撞压力，所述控制端将对所述直轴405的实时复位次数进行判定；若实时碰撞压力已超出最大碰撞压力，所述控制端将控制所述绞盘403伸长绳索404至lc1，lc1=lc
×
[1+（ps-pm）/pm]。
[0041]
通过在控制端内设置限位块406的最大碰撞压力和在直线发电装置4上设置压力传感器408，控制端实时检测限位块406的实时碰撞压力并在实时碰撞压力已超出最大碰撞压力时，及时控制绞盘403伸长绳索404，以减小限位块406所受直轴405的冲击力的大小，保护了直线发电装置4，提高了直线发电装置4发电的稳定性和发电效率。
[0042]
具体而言，所述控制端内还设置有第一预设时长t与在第一预设时长t内所述直轴405的标准复位次数kb，标准复位次数为第一预设时长t内限位球与发电定子仓的底部接触次数，应根据所采用的直线发电装置的具体型号与发电效率进行设定，通常在5次/min至30次/min之间进行选择设定，在所述控制端判定限位块406的实时碰撞压力未超出最大碰撞压力时，所述控制端将获取所述直轴405在第一预设时长t内的实时复位次数ks，并根据标准复位次数kb对实时复位次数ks进行实时判定，若实时复位次数ks小于标准复位次数kb，所述控制端将控制所述绞盘403收缩绳索404至lc2；若实时复位次数ks大于等于标准复位次数kb，所述控制端将不控制所述绞盘403调整绳索404长度；其中，lc2=lc-lb
×
50%。
[0043]
通过在控制端内设置第一预设时长与第一预设时长内的标准复位次数，在实时复位次数小于标准复位次数时，控制端及时控制绞盘403收缩绳索404，以增加直轴405随着浮球401在波浪作用下进行上下往复移动的次数，提高了直线发电装置4发电的稳定性和直线发电装置4的发电效率。
[0044]
具体而言，所述浮球401为中空浮体，且浮球401一侧设置有双向泵402，用以将浮球401外部的海水抽入至浮体内部，或将浮体内部的海水排出，所述监测塔1设置有底座，在所述控制端将所述海下升降平台3下降至监测塔底座2时，作为海下升降平台3的基准位；在第一预设条件下，所述控制端将开启所述双向泵402向浮球401内注入海水，并控制所述海下升降平台3下降至所述监测塔底座2的基准位，在海下升降平台3下降至基准位时，所述控制端将控制所述绞盘403将各所述直线发电装置4的绳索404收缩至预设初始绳长。
[0045]
其中，第一预设条件为实时纵向幅度高于预设纵向幅度范围，且海下升降平台3为升起状态；或者实时纵向幅度在预设纵向幅度范围内，同时海面水平流速已超出标准水平流速，且海下升降平台3为升起状态。
[0046]
通过在浮球401上设置双向泵402，用以将浮球401外部的海水抽入至浮体内部，或将浮体内部的海水排出，从而使直线发电装置4更易进入休眠状态或发电状态，保障了直线发电装置4不会由于海浪风暴而损坏，延长了直线发电装置4的寿命，通过将浮球401与带有绞盘403的绳索404连接，控制端能够实时调整绳索404长度，从而调整限位块406的实时碰
撞压力和所述浮球401的空间位置，不但减小了直轴405对限位块406的冲击强度，从而保护了直线发电装置4，而且通过改变浮球401的空间位置，提高直轴405进行上下往复移动的稳定性，从而提高直线发电装置4的发电效率。
[0047]
具体而言，所述直线发电装置4包括，所述发电定子仓407，其包括若干位于所述直轴405两侧等间隔排列的发电定子，所述发电定子能够与所述直轴405在波浪作用下产生相对位移，所述发电定子仓407内侧设置有所述限位块406，用以对所述直轴405进行限位，其内侧还设置有压力传感器408，用以实时检测限位块406的实时碰撞压力；所述直轴405，其一端设置有限位球，所述限位球能够在直轴405达到最大行程距离时被所述限位块406阻挡，用以限制直轴405的最大行程距离，直轴405的另一端通过绳索404与所述浮球401相连，所述直轴405能够随着所述浮球401在波浪作用下进行上下往复运动，在所述限位球与所述发电定子仓407的底部接触时，所述直轴405为复位状态；所述绞盘403设置在绳索404上，用以调整绳索404长度；固定机构，其一端设置有固定架411，所述固定架411与所述发电定子仓407相连，另一端设置有固定环410，所述固定环410用以穿过将所述直轴405与所述浮球401相连的绳索404，将绳索404与所述直轴405相连的一端固定在竖直方向。
[0048]
通过在直线发电装置4内设置发电定子仓407，使发电定子仓407内的发电定子能够与直轴405随着浮球401在波浪作用下产生相对位移进行发电，通过在发电定子仓407内侧设置限位块406，用以对直轴405进行限位，使其实时行程距离不超过最大行程距离，通过在发电定子仓407内侧设置压力传感器408，用以实时检测限位块406的实时碰撞压力，从而通过调整绳索长度，减小对限位块406的冲击力，防止限位块406由于受冲击力导致其损坏，通过在绳索404上设置绞盘403，用以伸长或收缩绳索404，从而改变浮球401的空间位置或者减小限位块406的受力程度，通过在直线发电装置4内设置固定环410，能够使绳索404与直轴405相连的一端固定为竖直状态，保障了直轴405进行上下往复移动的稳定性，增加了直轴405与发电定子产生相对位移的进行发电的效率。
[0049]
具体而言，所述控制端内设置有所述直轴405的最大行程距离lm，控制端能够根据所述重力测波仪101检测的实时纵向幅度实时地对其内部设置的标准行程距离lb进行修正，控制端计算修正后的标准行程距离lb’，并根据直轴405的最大行程距离lm对标准行程距离lb’进行判定，若lb’＜lm，所述控制端判定修正后的标准行程距离lb’未超出所述直轴405的最大行程距离lm，控制端将其内部设置的标准行程距离lb调整为lb’；若lb’≥lm，所述控制端判定修正后的标准行程距离lb’已超出所述直轴405的最大行程距离lm，控制端将其内部设置的标准行程距离lb调整为lm；其中，lb’=δh
×
95%，δh为所述重力测波仪101检测预设发电海域的实时纵向幅度。
[0050]
通过在监测端设置重力测波仪101，用以检测预设发电海域海面的实时纵向幅度，控制端能够根据实时纵向幅度对直轴405的标准行程距离进行实时调整，使标准行程距离理论上接近实时纵向幅度，并根据最大行程距离对标准行程距离进行实时修正，从而稳定直轴405往复移动的行程距离，提高了直轴405与发电定子产生相对位移进行发电的效率。
[0051]
请继续参阅图3所示，其为本发明实施例所述发电端与所述监测端的排布俯视图，包括，监测塔1、重力测波仪101、海平面高度测量仪102、海下升降平台3、直线发电装置4，在本实施例中，海下升降平台3采用多网格式金属结构架，且表面进行了电镀处理，用于减缓海水腐蚀，各网格内分别设置有对应尺寸的直线发电装置4，且海下升降平台3的中间位置可以穿过监测塔1，监测塔1为桁架构筑物，且在监测塔外壁设置有提升装置，用于控制海下升降平台3的升降，监测塔1底部设置在海底，且顶部高出海面，监测塔1通过内部设置的重力测波仪101与海平面高度测量仪102实时对监测塔1周围海域环境进行监测。
[0052]
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
[0053]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种直线式波浪能发电的智能控制系统，其特征在于，包括，监测端，其设置在预设发电海域，其包括监测塔与设置在所述监测塔底座上且能够以监测塔为轴进行升降的海下升降平台，所述监测塔内部设置有重力测波仪和海平面高度测量仪，所述重力测波仪用以对预设发电海域内海浪的实时纵向幅度和海面水平流速进行检测，所述海平面高度测量仪用以检测海平面的实时海面高度；发电端，其包括若干设置在所述海下升降平台上的直线发电装置，任意一所述直线发电装置包括浮球、与所述浮球通过带有绞盘的绳索连接的直轴，以及设置有限位块的发电定子仓，所述直轴能够被所述浮球带动从而在所述发电定子仓内移动，所述限位块用以对直轴的移动进行限位，所述直线发电装置还包括压力传感器与位移检测仪，所述压力传感器用以检测限位块实时碰撞压力，所述位移检测仪用以检测所述直轴的实时行程距离；控制端，其与所述发电端和所述监测端分别相连，所述控制端设置有预设纵向幅度范围和标准水平流速，控制端能够根据预设纵向幅度范围对重力测波仪检测的实时纵向幅度进行判定，并在实时纵向幅度处于预设纵向幅度范围时，根据标准水平流速判定海面水平流速，以确定是否控制所述海下升降平台升降；所述控制端能够根据内部设置的标准行程距离对所述直轴的实时行程距离进行判定，并在实时行程距离未达到标准行程距离时控制所述绞盘收缩绳索；所述控制端还能够在所述限位块的实时碰撞压力已超出控制端内设置的最大碰撞压力时，控制所述绞盘伸长绳索。2.根据权利要求1所述的直线式波浪能发电的智能控制系统，其特征在于，所述控制端内设置有预设纵向幅度范围，控制端能够获取所述重力测波仪检测预设发电海域的海浪的实时纵向幅度，并根据预设纵向幅度范围对实时纵向幅度进行实时判定，若实时纵向幅度低于预设纵向幅度范围，所述控制端不对所述海下升降平台进行升降控制；若实时纵向幅度在预设纵向幅度范围内，所述控制端将获取所述重力测波仪检测的海面水平流速；若实时纵向幅度高于预设纵向幅度范围，所述控制端将获取所述海下升降平台的升降状态，并在海下升降平台为升起状态时，控制所述海下升降平台下降。3.根据权利要求2所述的直线式波浪能发电的智能控制系统，其特征在于，所述控制端内设置有标准水平流速，在所述控制端判定海浪的实时纵向幅度在预设纵向幅度范围内时，将获取所述重力测波仪检测预设发电海域的海面水平流速，并根据标准水平流速对海面水平流速进行实时判定，若海面水平流速未超出标准水平流速，所述控制端将获取平均海面高度并进行判定，以确定是否对所述海下升降平台进行升降调整；若海面水平流速已超出标准水平流速，所述控制端将获取所述海下升降平台的升降状态，并在海下升降平台为升起状态时，控制所述海下升降平台下降。4.根据权利要求3所述的直线式波浪能发电的智能控制系统，其特征在于，所述控制端内设置有所述直线发电装置的标准发电高度hb与标准发电高度差hc，控制端能够根据标准发电高度hb与标准发电高度差hc计算第一发电高度h1与第二发电高度h2，所述控制端还能够实时的获取预设发电海域内的平均海面高度hv并进行判定，当hv＜h1时，所述控制端判定平均海面高度未达到第一发电高度，控制端将控制所述
海下升降平台进行下降，下降距离为δh，δh=hb-hv;当h1≤hv≤h2时，所述控制端判定平均海面高度在第一发电高度与第二发电高度之间，控制端不控制所述海下升降平台进行升降调整；当hv＞h2时，所述控制端判定平均海面高度已超出第二发电高度，控制端将控制所述海下升降平台进行上升，上升距离为δh，δh=hv-hb;其中，h1=hb-hc，h2=hb+hc，平均海面高度hv为预设发电海域内实时海面高度的平均值相对于所述海下升降平台的距离高度。5.根据权利要求4所述的直线式波浪能发电的智能控制系统，其特征在于，所述控制端内设置有所述直轴的标准行程距离lb和所述绳索的预设初始绳长lc，控制端能够通过所述位移检测仪检测的所述直轴的实时行程距离ls，并根据标准行程距离对实时行程距离进行实时判定，若实时行程距离未达到标准行程距离，所述控制端将控制所述绞盘收缩绳索至lc’,lc’=lc
×
[1-（lb-ls）/lb]；若实时行程距离已达到标准行程距离，所述控制端将对所述限位块的实时碰撞压力进行判定。6.根据权利要求5所述的直线式波浪能发电的智能控制系统，其特征在于，所述控制端内设置有所述限位块的最大碰撞压力pm，在实时行程距离已达到标准行程距离时，所述压力传感器将实时检测实时限位块的实时碰撞压力ps，所述控制端将根据最大碰撞压力对实时碰撞压力进行实时判定，若实时碰撞压力未超出最大碰撞压力，所述控制端将对所述直轴的实时复位次数进行判定；若实时碰撞压力已超出最大碰撞压力，所述控制端将控制所述绞盘伸长绳索至lc1，lc1=lc
×
[1+（ps-pm）/pm]。7.根据权利要求6所述的直线式波浪能发电的智能控制系统，其特征在于，所述控制端内还设置有第一预设时长t与在第一预设时长t内所述直轴的标准复位次数kb，在所述控制端判定限位块的实时碰撞压力未超出最大碰撞压力时，所述控制端将获取所述直轴在第一预设时长t内的实时复位次数ks，并根据标准复位次数kb对实时复位次数ks进行实时判定，若实时复位次数ks小于标准复位次数kb，所述控制端将控制所述绞盘收缩绳索至lc2；若实时复位次数ks大于等于标准复位次数kb，所述控制端将不控制所述绞盘调整绳索长度；其中，lc2=lc-lb
×
50%。8.根据权利要求7所述的直线式波浪能发电的智能控制系统，其特征在于，所述浮球为中空浮体，且浮球一侧设置有双向泵，用以将浮球外部的海水抽入至浮体内部，或将浮体内部的海水排出，所述监测塔设置有底座，在所述控制端将所述海下升降平台下降至监测塔底座时，作为海下升降平台的基准位；在第一预设条件下，所述控制端将开启所述双向泵向浮球内注入海水，并控制所述海下升降平台下降至所述监测塔底座的基准位，在海下升降平台下降至基准位时，所述控制端将控制所述绞盘将各所述直线发电装置的绳索收缩至预设初始绳长；其中，第一预设条件为实时纵向幅度高于预设纵向幅度范围，且海下升降平台为升起
状态；或者实时纵向幅度在预设纵向幅度范围内，同时海面水平流速已超出标准水平流速，且海下升降平台为升起状态。9.根据权利要求1所述的直线式波浪能发电的智能控制系统，其特征在于，所述直线发电装置包括，所述发电定子仓，其包括若干位于所述直轴两侧等间隔排列的发电定子，所述发电定子能够与所述直轴在波浪作用下产生相对位移，所述发电定子仓内侧设置有所述限位块，用以对所述直轴进行限位，其内侧还设置有压力传感器，用以实时检测限位块的实时碰撞压力；所述直轴，其一端设置有限位球，所述限位球能够在直轴达到最大行程距离时被所述限位块阻挡，用以限制直轴的最大行程距离，直轴的另一端通过绳索与所述浮球相连，所述直轴能够随着所述浮球在波浪作用下进行上下往复运动，在所述限位球与所述发电定子仓的底部接触时，所述直轴为复位状态；所述绞盘设置在绳索上，用以调整绳索长度；固定机构，其一端设置有固定架，所述固定架与所述发电定子仓相连，另一端设置有固定环，所述固定环用以穿过将所述直轴与所述浮球相连的绳索，将绳索与所述直轴相连的一端固定在竖直方向。10.根据权利要求5所述的直线式波浪能发电的智能控制系统，其特征在于，所述控制端内设置有所述直轴的最大行程距离lm，控制端能够根据所述重力测波仪检测的实时纵向幅度实时地对其内部设置的标准行程距离lb进行修正，控制端计算修正后的标准行程距离lb’，并根据直轴的最大行程距离lm对标准行程距离lb’进行判定，若lb’＜lm，所述控制端判定修正后的标准行程距离lb’未超出所述直轴的最大行程距离lm，控制端将其内部设置的标准行程距离lb调整为lb’；若lb’≥lm，所述控制端判定修正后的标准行程距离lb’已超出所述直轴的最大行程距离lm，控制端将其内部设置的标准行程距离lb调整为lm；其中，lb’=δh
×
95%，δh为所述重力测波仪检测预设发电海域的实时纵向幅度。

技术总结
本发明涉及波浪能发电技术领域，尤其涉及一种直线式波浪能发电的智能控制系统，包括监测端、发电端以及控制端。本发明通过控制端控制海下升降平台带动直线发电装置升降，避免了由于海浪风暴冲击导致装置损坏，延长了直线发电装置的使用寿命，通过在直线发电装置上设置浮球，用以带动直轴在波浪作用下进行上下往复运动进行发电，通过在绳索上设置固定环，稳定直轴往复移动的行程距离，从而提高了将波浪能转化为电能的稳定性，通过在绳索上设置绞盘，自动调整绳长，不但减小了限位块所受冲击力的大小，从而保护直线发电装置不易受损，而且保障了在波浪作用下直轴进行往复移动的最大行程距离，从而提高了发电效率。从而提高了发电效率。从而提高了发电效率。


技术研发人员：张妮 谷善茂 李健
受保护的技术使用者：潍坊学院
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/6/27