一种阳极块的检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及水下检测设备领域，具体而言，涉及一种阳极块的检测装置。


背景技术：

2.海水风电通常位于30米左右的浅水海域，海水流速高，海底运动强烈，海上风电场风电机组运行过程中产生震动，使风机桩基容易产生疲劳损伤，采取长期有效的防腐蚀措施，对于确保海上风电机组的安全具有十分重要的意义。
3.海水风电风机桩基常年浸在水中，因此风电风机桩基浸水区外表面需要保护。风电风机桩基浸水区的腐蚀问题是海上风电面临的一项重要挑战，做好防腐蚀工作既有利于降低全生命周期度电成本，也有利于提高风电设备的可靠性和安全。目前国内外虽然制定了一些标准规范来指导海上风电的防腐蚀设计，单尚未形成iso海上风电防腐蚀标准且标准体系亟待完善。而防腐蚀技术主要集中在涂层、阴极保护、阳极保护和耐腐蚀材料技术，目前配置水下钢结构牺牲阳极块保护阴极是最常用的方法。
4.牺牲阳极必然使得，阳极块日渐被腐蚀消耗，使得阳极块的体积逐渐减小。而为了掌握阳极块的消耗情况及腐蚀程度，则需要对阳极块的情况进行监控。目前，在实际风电场风电机组运行过程中，牺牲阳极消耗的情况一直没有一套完整可行的水下牺牲阳极块监测手段。
5.因此，现有技术还存在不足，有待进一步改进。


技术实现要素：

6.为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种牺牲阳极块的检测装置，以解决目前无法对水下牺牲阳极块的消耗情况进行监测的技术问题。
7.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
8.本实用新型提供的一种牺牲阳极块的检测装置，包括：
9.框架；
10.竖向推进器，设置在框架上，用于推动检测装置在水中的上下运动；
11.横向推进器，设置在框架上，用于推动检测装置在水中的前后运动；
12.三维激光扫描仪，设置在框架上，用对水下阳极块进行扫描，以获取阳极块的三维立体图；
13.微控制单元，设置在框架上，三维激光扫描仪、竖向推进器及横向推进器均与微控制单元连接，微控制单元与岸上操作平台连接。
14.竖向推进器设置有多个，多个竖向推进器框架中线对称的设置在框架的左右两侧。
15.框架包括u形架、第一侧浮块、第二侧浮块、第一上浮块、第二上浮块，第一侧浮块及第二侧浮块对应设置在u形架的u形口外侧，第一上浮块及第二上浮块对应设置在u形架的u形口内侧。
16.竖向推进器包括第一推进器、第二推进器、第三推进器及第四推进器，第一推进器及第二推进器设置在第一侧浮块上，第三推进器及第四推进器设置在第二侧浮块上。
17.框架上依次设置有声呐、控制舱及电源舱，电源舱设置在u形架上，且声呐、控制舱及电源舱位于u形架的中部；
18.微控制单元设置在控制舱内，声呐及电源舱均与微控制单元连接。
19.横向推进器设置有多个，多个横向推进器以框架中线对称的设置在框架的左右两侧，横向推进器均设置在u形架内部一侧。
20.横向推进器包括第五推进器、第六推进器、第七推进器及第八推进器，五推进器及第六推进器以u形架的中线对应与第七推进器及第八推进器对称设置。
21.横向推进器均与u形架的中线呈一定角度设置。
22.u形架上设置有均与微控制单元连接的摄像头及照明灯，摄像头用进行拍摄，照明灯用于为三维激光扫描仪及摄像头的工作提供照明；和/或，
23.框架上还设置有：
24.水深传感器，与微控制单元连接，用于检测阳极块的检测装置的水深；
25.惯性导航陀螺仪，与微控制单元连接，用于测量阳极块的检测装置的速度、加速度及相对位置。
26.控制舱内还设置有：
27.第一调速模块，用于控制竖向推进器的速度；
28.第二调速模块，用于控制横向推进器的速度。
29.本实用新型的有益效果为：在框架上设置竖向推进器、横向推进器及三维激光扫描仪，通过竖向推进器及横向推进器来推动本技术阳极块的检测装置的前后上下的运动，以改变三维激光扫描仪的拍摄方位，使得三维激光扫描仪能够在阳极块的不同方位对阳极块进行扫描，以获取阳极块的三维立体图，通过当前获取的阳极块的三维立体图与三维激光扫描仪内存有的阳极块的体积进行对比，得出阳极块被腐蚀的程度。
附图说明
30.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
31.图1是本实用新型阳极块的检测装置的结构图
32.图2是本实用新型阳极块的检测装置的另一视角结构图；
33.图3是本实用新型阳极块的检测装置的俯视图；
34.图4是本实用新型横向推进器的安装示意图；
35.图5是本实用新型阳极块的检测装置的原理图。
36.其中附图标记为：100-微控制单元、200-水位传感器、300-惯性导航陀螺仪、400-第一调速模块、500-第二调速模块、600-电池模块、700-岸上操作平台；
37.1-框架、101-u形架、102-第一侧浮块、103-第二侧浮块、104-第一上浮块、105-第二上浮块、2-竖向推进器、201-第一推进器、202-第二推进器、203-第三推进器、204-第四推进器、3-横向推进器、301-第五推进器、302-第六推进器、303-第七推进器、304-第八推进
器、4-三维激光扫描仪、5-声呐、6-控制舱、7-电源舱、8-摄像头、9-照明灯、10-第一浮板、11-第二浮板。
具体实施方式
38.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
39.腐蚀问题是海上风电面临的一项重要挑战，做好防腐蚀工作既有利于降低全生命周期度电成本，也有利于提高风电设备的可靠性和安全。阳极的设计寿命由业主指定，涵盖了从安装到风机运行结束的这段时间。通常的做法是应用使用与风机设计寿命相同的牺牲阳极进行保护。
40.目前海上风电风机桩基牺牲阳极块没有在线实时监测，只是根据风机使用使命进行理论设计配置，实际在运行中，牺牲阳极块的消耗情况，没有统计测量。由于牺牲阳极块在风电风机桩基建设安装开始，风电场生产过程中牺牲阳极消耗的情况，没有一套完整可行的水下监测手段，用于监测阳极块的消耗情况，因此无法具体得知阳极块当前的损耗情况。
41.基于以上，参见图1、图2及图5，本实用新型提供一种阳极块的检测装置，包括：
42.框架1，作为本技术检测装置的框本体，在框架1上可设置若干组件；
43.竖向推进器2，设置在框架1上，用于推动检测装置在水中的上下运动；
44.横向推进器3，设置在框架1上，用于推动检测装置在水中的前后运动；
45.三维激光扫描仪4，设置在框架1上，用对水下阳极块进行扫描，以获取阳极块的三维立体图；
46.微控制单元100，设置在框架1上，三维激光扫描仪4、竖向推进器2及横向推进器3均与微控制单元100连接，微控制单元100与岸上操作平台700连接。微控制单元100(microcontroller unit；mcu)，又称单片微型计算机(single chip microcomputer)或者单片机。
47.本技术在框架1上设置竖向推进器2、横向推进器3及三维激光扫描仪4，通过竖向推进器2及横向推进器3来推动本技术阳极块的检测装置的前后上下的运动，以改变三维激光扫描仪4的拍摄方位，使得三维激光扫描仪4能够在阳极块的不同方位对阳极块进行扫描，以获取阳极块的三维立体图，通过当前获取的阳极块的三维立体图与三维激光扫描仪4内存有的阳极块的体积进行对比，得出阳极块被腐蚀的程度。
48.具体地，通过微控制单元100控制竖向推进器2及横向推进器3控制启动，然后调整好检测装置的位置，微控制单元100控制三维激光扫描仪4启动并从不同角度获取阳极块的三维立体图，从而得出当前阳极块的体积大小。将最初阳极块的体积减去当前阳极块的体积则得出阳极块的损耗程度。
49.三维激光扫描仪4可以实时获取阳极块的体积大小，例如，每一周三维激光扫描仪4获取一次阳极块的体积，然后用上次阳极块的体积减去本周阳极块的体积，则可以得出阳
极块在一周内的损耗。
50.具体地，三维激光扫描仪4技术是利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。
51.三维激光扫描仪4是分析和报告几何尺寸与公差的一种极好的检测设备，可直接生成的stl文件，易于导入检测软件加以快速编辑和后续处理，其适用于任何环境，可扫描任何尺寸的物体，生成检测和比色分析报告。
52.本技术的三维激光扫描仪4采用加拿大2g robotics公司uls-100的水下激光扫描仪(underwater laser scanner)。加拿大2g robotics公司独创uls-100水下激光扫描仪专为高细节水下检查而设计，能够测量到尺寸小于1毫米的物体。uls-100水下激光扫描仪用于捕捉物体的高细节结构，能够非常容易的通过遥控无人潜水器或潜水员进行部署。
53.uls-100水下激光扫描仪工作原理：定位到任何有特征的物体后，uls-100水下激光扫描仪只需进行简单操作即可进行扫描。通过使用2grobotics公司的ulscan软件cad程序包就可以采集并处理水下点云数据。多个相近的扫描目标可能被捕获并融合，从而创建一个完整的更大的扫描体。其扫描范围为0.1到3米，获取的测量值可以直接从点云数据中提取出来，点云数据可以输出存储，并与未来的扫描结果相比对，从而评估结构任何的变化。
54.uls-100水下激光扫描仪优点：数百倍于声呐5探测的分辨率、重量轻、结构紧凑、低功耗、低带宽需求(rs-485或rs-232)。
55.使用usl-100水下激光扫描仪进行阳极块损耗分析：部署usl-100水下激光扫描仪时，应将其定位在阳极块前。通过水下激光扫描仪可以捕获此阳极块区域高分辨率的3d扫描图形。通过对水下阳极块进行多方位的多重扫描，即可创建其360度模型，并显示出外表受损部分。使用点云数据，将扫描数据导入cad软件中，即可创建受损部分的实体模型。通过不同时期阳极块体积的对比，以得知该阳极块在这段时间内的损耗情况。此外，损坏的水下阳极块扫描数据也可被导入solidworks软件中。
56.在一些实施方式中，竖向推进器2及横向推进器3均设置有多个，多个竖向推进器2框架1中线对称的设置在框架1的左右两侧(以图1的为基准)，以保持本技术检测装置的平衡。当竖向推进器2启动后，推动检测装置在水中上下运动，若检测装置仅一侧设置有竖向推进器2，则然后造成检测装置的左右倾斜，在框架1左右两侧均设置竖向推进器2，则能保证检测装置的平衡。
57.在一些实施方式中，参考图2，框架1包括u形架101、第一侧浮块102、第二侧浮块103、第一上浮块104、第二上浮块105。第一侧浮块102及第二侧浮块103对应设置在u形架101的u形口外侧，第一上浮块104及第二上浮块105对应设置在u形架101的u形口内侧。即，根据u形架101的结构特征可知，u形架101有两个侧边，在一个侧边的内外两侧对应设置一个第一上浮块104及第一侧浮块102，在另一个侧边的内外两侧对应设置一个第二上浮块105及第二侧浮块103；形成第一侧浮块102和第一上浮块104夹着u形架101的一个侧边，第二侧浮块103和第二上浮块105夹着u形架101的另一个侧边的结构。
58.第一上浮块104及第一侧浮块102与第二上浮块105及第二侧浮块103，分别位于框架1的两侧，并且以u形架101的中线对称设置，该种设置方式，能够增加检测装置的平衡性。
图3及图4中，以虚线标识u形架101的中线。
59.进一步地，参考图2，在u形架101的两侧边内设置有浮板，包括第一浮板10及第二浮板11，第一上浮块104设置在第一浮板10上，第二侧浮块103设置在第二浮板11上，第一浮板10及第二浮板11对应起到对第一侧浮块102及第二上浮块105的支撑作用。进一步地，u形架101有一个底板及两个侧板构成。
60.在一些实施方式中，第一侧浮块102及第二侧浮块103上均设置有至少一个竖向推进器2。本实施例中，在第一侧浮块102及第二侧浮块103上各设置两个竖向推进器2，多个推进器可以增加检测装置的动力，并且可以选择开启哪一个推进器进行工作。
61.具体地，竖向推进器2设置有四个，包括第一推进器201、第二推进器202、第三推进器203及第四推进器204，第一推进器201及第二推进器202设置在第一侧浮块102上，第三推进器203及第四推进器204设置在第二侧浮块103上。例如，开启框架1第一侧浮块102的两个竖向推进器2及第二侧浮块103上一个竖向推进器2，此时，由于框架1左边有两个竖向推进器2进行工作，右边仅一个竖向推进器2工作，框架1两侧的推力不平衡，整个检测装置是会以左右倾斜的方式运动，通过该种方式可以对检测装置的角度进行调整。
62.在一些实施方式中，框架1上依次设置有声呐5、控制舱6及电源舱7，其中，声呐5、控制舱6及电源舱7从上之下依次设置，电源舱7设置在u形架101的上，并且为保证检测装置的平衡，将声呐5、控制舱6及电源舱7设置在u形架101的中部。其中，微控制单元100设置在控制舱6内，并且声呐5及电源舱7内的电池均与微控制单元100连接。
63.具体地，声呐5、控制舱6及电源舱7从上至下排列，从俯视角度看，声呐5、控制舱6及电源舱7位于第一上浮块104及第二上浮块105之间，且第一上浮块104及第二上浮块105夹持控制舱6。将声呐5、控制舱6及电源舱7设置在第一上浮块104及第二上浮块105之间，以起到声呐5、控制舱6及电源舱7保护作用，避免其它物体轻易碰撞到声呐5、控制舱6或电源舱7。
64.在一些实施方式中，横向推进器3的数量设置有多个，多个的横向推进器3能保证足够检测装置前进的动力，多个横向推进器3以框架1中线对称的设置在框架1的左右两侧。将横向推进器3设置在u形架101内部一侧，以便于u形架101对横向推进器3形成保护，并且在u形架101上安装的其他结构，也可将横向推进器3进行包围，达到对横向推进器3进行保护的作用。
65.在一些实施方式中，横向推进器3设置有四个，包括第五推进器301、第六推进器302、第七推进器303及第八推进器304；横向推进器3以u形架101的中线对称设置，具体为，五推进器及第六推进器302以u形架101的中线对应与第七推进器303及第八推进器304对称设置；横向推进器3以u形架101的中线对称，能够更好的保持整个检测装置的平衡。
66.具体地，参考图1、图3及图4，在第一浮板10上设置有第五推进器301及第六推进器302两个横向推进器，在第二浮板11上设置有第七推进器303及第八推进器304两个横向推进器，并且每个横向推进器3均呈一定角度的设置在浮板上。第五推进器301及第六推进器302呈“八”字的形状设置在第一浮板10上，第七推进器303及第八推进器304呈“八”字的形状设置在第一浮板10上，且“八字”的大开口均朝向u形架101的内侧。
67.在一些实施方式中，参考图4，横向推进器3以倾斜的方式设置在u形架101上，具体为横向推进器3与u形架101的中线呈一定角度设置，该种方式的设置，能够通过横向推进器
3对检测装置的圆周方向进行调整。例如，当u形架101中线两侧的横向推进器3启动时，能够推动整个检测装置前后运动，当其中一个横向推进器3关闭后，仅一个横向推进器3在工作，处于开启的横向推进器3会与u形架101的中线呈一定角度的推动检测装置，使得检测装置能够进行圆周转动。或其中一个横向推进器3的动力大于另一个横向推进器3的动力，以此来推动检测装置可进行向圆周方向转轴，以调整检测装置的扫描角度。
68.在一些实施方式中，参考图1，在u形架101上设置有摄像头8及照明灯9，摄像头8用进行拍摄，照明灯9用于为三维激光扫描仪4及摄像头8的工作提供照明。摄像头8及照明灯9均与微控制单元100连接，微控制单元100控照明灯9亮起，以方便摄像头8进行拍摄水下情况；微控制单元100与岸上操作平台700或控制中心连接，通过在岸上操作平台700或控制中心进行操作，可以通过微控制单元100控制与微控制单元100连接的其它组件。岸上操作平台700或控制中心可以通摄像头8拍摄到的视频或照片。
69.参图1及图5，在框架1上还设置有：
70.水位传感器200，与微控制单元100连接，用于检测阳极块的检测装置的水深。水位传感器200是一种可以检测水位的传感器，有控制精度高、体积小、结构紧凑、安装简单等特点，主要用于进行水位控制、水位的检测。
71.惯性导航陀螺仪300，与微控制单元100连接，用于测量阳极块的检测装置的速度、加速度及相对位置。通过惯性导航陀螺仪300在惯性参考系下的角速度和加速度可以得到载体(控制舱6)现在所处的位置，以掌握当前本技术检测装置的运动状态。
72.在一些实施方式中，参图1及图5，控制舱6内还设置有调速模块，调速模块包括第一调速模块400及第二调速模块500，第一调速模块400及第二调速模块500均连接于微控制单元100；其中，第一调速模块400与竖向推进器2连接，用于控制竖向推进器2的速度；第二调速模块500与横向推进器3连接，用于控制横向推进器3的速度。在实际使用中，通过第一调速模块400及第二调速模块500来调控竖向推进器2及横向推进器3的运行速度。
73.进一步地，水位传感器200、惯性导航陀螺仪300、第一调速模块400及第二调速模块500集成在控制舱6内。
74.进一步地，在电源舱7内设置有电池模块600，电池模块600可以为蓄电池，电池模块600分别与微控制单元100、调速模块、竖向推进器2及横向推进器3，用于为本技术的检测装置供电。
75.本技术采用水下三维激光扫描仪4，扫测出水下牺牲阳极详细的外形尺寸，得到阳极块的三维外形图，进而可以得出牺牲阳极块的消耗。本技术检测装置的定期检测，根据潮流规律，推算海上风电风机桩基牺牲阳极块消耗的速度，对海上风电运维提供明确的指引，定期更换牺牲阳极块。
76.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种阳极块的检测装置，其特征在于，包括：框架；竖向推进器，设置在所述框架上，用于推动所述检测装置在水中的上下运动；横向推进器，设置在所述框架上，用于推动所述检测装置在水中的前后运动；三维激光扫描仪，设置在所述框架上，用对水下阳极块进行扫描，以获取所述阳极块的三维立体图；微控制单元，设置在所述框架上，所述三维激光扫描仪、竖向推进器及横向推进器均与所述微控制单元连接，所述微控制单元与岸上操作平台连接。2.根据权利要求1所述的阳极块的检测装置，其特征在于，所述竖向推进器设置有多个，多个所述竖向推进器所述框架中线对称的设置在所述框架的左右两侧。3.根据权利要求2所述的阳极块的检测装置，其特征在于，所述框架包括u形架、第一侧浮块、第二侧浮块、第一上浮块、第二上浮块，所述第一侧浮块及所述第二侧浮块对应设置在所述u形架的u形口外侧，所述第一上浮块及所述第二上浮块对应设置在所述u形架的u形口内侧。4.根据权利要求3所述的阳极块的检测装置，其特征在于，所述竖向推进器包括第一推进器、第二推进器、第三推进器及第四推进器，所述第一推进器及第二推进器设置在所述第一侧浮块上，所述第三推进器及第四推进器设置在所述第二侧浮块上。5.根据权利要求3所述的阳极块的检测装置，其特征在于，所述框架上依次设置有声呐、控制舱及电源舱，所述电源舱设置在所述u形架上，且所述声呐、控制舱及电源舱位于所述u形架的中部；所述微控制单元设置在所述控制舱内，所述声呐及电源舱均与所述微控制单元连接。6.根据权利要求3所述的阳极块的检测装置，其特征在于，所述横向推进器设置有多个，多个所述横向推进器以所述框架中线对称的设置在所述框架的左右两侧，所述横向推进器均设置在所述u形架内部一侧。7.根据权利要求6所述的阳极块的检测装置，其特征在于，所述横向推进器包括第五推进器、第六推进器、第七推进器及第八推进器，所述五推进器及所述第六推进器以所述u形架的中线对应与所述第七推进器及所述第八推进器对称设置。8.根据权利要求7所述的阳极块的检测装置，其特征在于，所述横向推进器均与所述u形架的中线呈一定角度设置。9.根据权利要求3所述的阳极块的检测装置，其特征在于，所述u形架上设置有均与所述微控制单元连接的摄像头及照明灯，所述摄像头用进行拍摄，所述照明灯用于为所述三维激光扫描仪及所述摄像头的工作提供照明；和/或，所述框架上还设置有：水深传感器，与所述微控制单元连接，用于检测所述阳极块的检测装置的水深；惯性导航陀螺仪，与所述微控制单元连接，用于测量所述阳极块的检测装置的速度、加速度及相对位置。10.根据权利要求5所述的阳极块的检测装置，其特征在于，所述控制舱内还设置有：第一调速模块，用于控制所述竖向推进器的速度；第二调速模块，用于控制所述横向推进器的速度。

技术总结
本实用新型涉及水下检测设备领域，具体涉及一种阳极块的检测装置，在框架上设置竖向推进器、横向推进器及三维激光扫描仪，通过竖向推进器及横向推进器来推动本申请阳极块的检测装置的前后上下的运动，以改变三维激光扫描仪的拍摄方位，使得三维激光扫描仪能够在阳极块的不同方位对阳极块进行扫描，以获取阳极块的三维立体图，通过当前获取的阳极块的三维立体图与三维激光扫描仪内存有的阳极块的体积进行对比，得出阳极块被腐蚀的程度。得出阳极块被腐蚀的程度。得出阳极块被腐蚀的程度。


技术研发人员：高子钦 李劲 裴莹 黄应慧
受保护的技术使用者：广东粤电珠海海上风电有限公司
技术研发日：2022.11.15
技术公布日：2023/3/24