高水头船闸浮式系船柱的浮动式充电系统及其充电方法与流程

1.本发明涉及供电技术领域，尤其是高水头船闸浮式系船柱的浮动式充电系统及其充电方法。


背景技术：

2.浮式系船柱是船闸内重要的通航设施，它可以船闸随闸室内充泄水时的水位变化自动升降，长期工作在船闸高低水位落差区间，为船舶安全过闸提供重要保障。而对船闸浮式系船柱的监管是通航部门的重要工作之一，对于浮式系船柱的监管主要有三种模式：运行人员肉眼观测、船方及时报告以及维保人员定期检查，可以说浮式系船柱的监管长期处于一直离线监管模式。
3.当前，通航管理部门开发了船闸浮式系船柱数字化监测系统，能够对船舶系缆力、浮式系船柱运行位置等进行数字化的准确实时远程监测。为监测系统提供稳定充足电力供应，是监测系统工稳定作基本要求。浮式系船柱数字化监测系统使用电池作为其电能供应主要方式，而蓄电池寿命有限，需要人工频繁下到浮式系船柱上更换，劳动强度大，危险系数高，更换不及时甚至出现断电的影响系统运行的情况；浮式系船柱的工作环境恶劣，特别是高水头船闸，上下游落差大，上下游水位频繁波动，传统供配电方式无法满足工作要求。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供高水头船闸浮式系船柱的浮动式充电系统及其充电方法，能够及时自动为电池补充电能，为系统提供充足能源，同时避免人工频繁更换电池，减少人力物力，保障人员安全。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：高水头船闸浮式系船柱的浮动式充电系统，包括滑动导向装置，滑动导向装置设置在浮式系船柱工作的u型槽内并在一定高度范围内随浮式系船柱上下移动；所述滑动导向装置内安装有变电模块，变电模块上端与线缆电连接，线缆与外部电源连接，变电模块下端与滑动导向装置外部的发射端模块电连接，发射端模块与浮式系船柱上的受电端模块正对布置，在受电端模块与发射端模块之间的距离达到工作距离时进行充电作业。
6.所述滑动导向装置包括外壳，外壳外型与u型槽的形状相适应，外壳前后均布置有横向滑轮、纵向滑轮，横向滑轮、纵向滑轮的轴线相互垂直，横向滑轮、纵向滑轮均与u型槽前后的导槽滑动配合。
7.所述浮式系船柱上固定有顶杆，顶杆与外壳下端面正对，在顶杆与外壳接触时，受电端模块与发射端模块达到工作距离。
8.所述线缆为螺旋线缆，螺旋线缆上端与船闸供电口连接、下端经过外壳孔洞与变电模块连接。
9.所述u型槽槽壁上安装有限位支架，限位支架设置在浮式系船柱最低工作水位处并为滑动导向装置随浮式系船柱移动的最低点。
10.所述限位支架包括限位块和缓冲块，其中，限位块与u型槽槽壁可转动连接并向闸面方向前后翻转；缓冲块采用弹性材料支撑。
11.高水头船闸浮式系船柱的浮动式充电方法，包括以下步骤：步骤1）、船闸闸室充水，浮式系船柱随闸室水位上涨在u型槽内上升；步骤2）、浮式系船柱上升至一定水位高度，顶杆接触滑动导向装置，发射端模块与受电端模块距离达到工作距离，充电系统开始向浮式系船柱的监测系统充电；步骤3）、船闸闸室泄水，浮式系船柱随闸室水位下降在u型槽内下落；步骤4）、浮式系船柱下降至一定水位高度后，滑动导向装置落到限位支架上；在浮式系船柱继续下降的过程中，顶杆脱离滑动导向装置，发射端模块与受电端模块的距离超出工作距离，充电系统停止向浮式系船柱的监测系统充电。
12.上述方法中闸室充泄水先后顺序不受限制，只要发射端模块与受电端模块的距离达到工作距离，充电系统均为浮式系船柱的监测系统充电。
13.本发明高水头船闸浮式系船柱的浮动式充电系统及其充电方法，具有以下技术效果：1）、利用无线充电方式，通过船闸水位变化，使充电系统发射端模块与受电端模块对接，实现浮式系船柱监测系统无线充电，避免了人工频繁给船闸浮式系船柱监测系统更换电池，更加方便安全。
14.2）、为船闸浮式系船柱数字化监测系统的供电提供了明确的技术途径，可为浮式系船柱数字化监测的各类传感器、设备等提供稳定的电力供给，可以推广至各大港口、码头、锚地等相关设备的应用场景。
附图说明
15.图1为本发明的示意图。
16.图2为本发明中滑动导向装置的安装示意图。
17.图3为本发明的无线充电原理图。
18.图4为本发明在低水位时的工作状态示意图。
19.图5为本发明在高水位时的工作状态示意图。
20.图中：滑动导向装置1，变电模块2，发射端模块3，受电端模块4，螺旋线缆5，限位支架6，闸墙7，浮式系船柱8，u型槽9，外壳101，横向滑轮102，纵向滑轮103，顶杆104，限位块601，缓冲块602，导槽901。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
22.实施例一参照图1，高水头船闸浮式系船柱的浮动式充电系统，包括滑动导向装置1、变电模块2、发射端模块3、受电端模块4、螺旋线缆5、限位支架6。
23.参照图2，所述滑动导向装置1安装在闸墙7内浮式系船柱8工作的u型槽9内；滑动导向装置1由外壳101、横向滑轮102、纵向滑轮103、顶杆104组成。
24.参照图2，所述外壳101的外型与u型槽9的横截面形状相适应，横向滑轮102分两组
前后对称布置在滑动导向装置外壳101的尖端处。纵向滑轮103也为两组且对称布置，纵向滑轮103与横向滑轮102一一对应并安装在横向滑轮102的连接板上。横向滑轮102与纵向滑轮103均工作在u型槽9前后的导槽901内。横向滑轮102与纵向滑轮103可以自由转动。所述横向滑轮102主要在导槽901内滑动，限制滑动导向装置1横向移动；所述纵向滑轮103主要在导槽901内转动，带动限制滑动导向装置1上下移动。
25.参照图1、图2，所述螺旋线缆5安装在u型槽9内，螺旋线缆5一端与船闸供电口连接，另一端经过所述滑动导向装置1的外壳101孔洞与变电模块2连接。
26.实施例二参照图1、图4，所述顶杆104安装在浮式系船柱上，顶杆104可以限制滑动导向装置1与浮式系船柱8的相对位置，并使滑动导向装置1随浮式系船柱8上下移动。
27.参照图1、图4，所述限位支架6设置在浮式系船柱8工作u型槽9槽壁上，限位支架6包括限位块601和缓冲块602；限位块601设置在浮式系船柱8最低工作水位处，为滑动导向装置1随浮式系船柱8移动的最低位置。
28.进一步的，所述限制块601能向闸面方向翻转，限制块601只能向图4中上方（逆时针）翻转，不能向下（顺时针）翻转，起到限位作用的同时，不影响浮式系船柱的正常运动，不阻挡浮式系船柱8从工作u型槽9内吊出。
29.进一步的，所述缓冲块602采用弹性材料，起缓冲减震作用，用于保护所述滑动导向装置1，避免其随浮式系船柱8迅速下落时发生损坏。
30.实施例三参照图1、图3，所述变电模块2安装在所述滑动导向装置1内部，变电模块2内部封装变电电路，可以将交流电转换为直流电。所述发射端模块3设置在所述滑动导向装置1下部，发射端模块3与变电模块2通过电缆连接。发射端模块3内部设置逆变器，可以将直流电调整为恒定电压、电流状态。所述受电端模块4设置在浮式系船柱8上，受电端模块4与发射端模块3采用无线充电方式，二者通过内部线圈完成电能传递。受电端模块4内部设置变换器，可以将电能充进监测系统电池。
31.实施例四参照图4、图5，高水头船闸浮式系船柱的浮动式充电方法通过上述系统实现，充电方法如下：步骤1）、船闸闸室充水，浮式系船柱8随闸室水位上涨在u型槽9内上升；步骤2）、浮式系船柱8上升至一定水位高度，顶杆104接触滑动导向装置1，发射端模块3与受电端模块4距离达到工作距离，充电系统开始向浮式系船柱8的监测系统充电；步骤3）、船闸闸室泄水，浮式系船柱8随闸室水位下降在u型槽9内下落；步骤4）、浮式系船柱8下降至一定水位高度后，滑动导向装置1落到限位支架6上；在浮式系船柱8继续下降的过程中，顶杆104脱离滑动导向装置1，发射端模块3与受电端模块4的距离超出工作距离，充电系统停止向浮式系船柱8的监测系统充电。

技术特征：
1.高水头船闸浮式系船柱的浮动式充电系统，其特征在于：包括滑动导向装置（1），滑动导向装置（1）设置在浮式系船柱（8）工作的u型槽（9）内并在一定高度范围内随浮式系船柱（8）上下移动；所述滑动导向装置（1）内安装有变电模块（2），变电模块（2）上端与线缆（5）电连接，线缆（5）与外部电源连接，变电模块（2）下端与滑动导向装置（1）外部的发射端模块（3）电连接，发射端模块（3）与浮式系船柱（8）上的受电端模块（4）正对布置，在受电端模块（4）与发射端模块（3）之间的距离达到工作距离时进行充电作业；所述滑动导向装置（1）包括外壳（101），外壳（101）外型与u型槽（9）的形状相适应，外壳（101）前后均布置有横向滑轮（102）、纵向滑轮（103），横向滑轮（102）、纵向滑轮（103）的轴线相互垂直，横向滑轮（102）、纵向滑轮（103）均与u型槽（9）前后的导槽（901）滑动配合；所述u型槽（9）槽壁上安装有限位支架（6），限位支架（6）设置在浮式系船柱（8）最低工作水位处并为滑动导向装置（1）随浮式系船柱（8）移动的最低点。2.根据权利要求1所述的高水头船闸浮式系船柱的浮动式充电系统，其特征在于：所述浮式系船柱（8）上固定有顶杆（104），顶杆（104）与外壳（101）下端面正对，在顶杆（104）与外壳（101）接触时，受电端模块（4）与发射端模块（3）达到工作距离。3.根据权利要求2所述的高水头船闸浮式系船柱的浮动式充电系统，其特征在于：所述线缆（5）为螺旋线缆，螺旋线缆上端与船闸供电口连接、下端经过外壳（101）孔洞与变电模块（2）连接。4.根据权利要求1所述的高水头船闸浮式系船柱的浮动式充电系统，其特征在于：所述限位支架（6）包括限位块（601）和缓冲块（602），其中，限位块（601）与u型槽（9）槽壁可转动连接并向闸面方向前后翻转；缓冲块（602）采用弹性材料支撑。5.高水头船闸浮式系船柱的浮动式充电方法，其特征在于：采用权利要求1-4中任意一项所述的高水头船闸浮式系船柱的浮动式充电系统实现，包括以下步骤：步骤1）、船闸闸室充水，浮式系船柱（8）随闸室水位上涨在u型槽（9）内上升；步骤2）、浮式系船柱（8）上升至一定水位高度，顶杆（104）接触滑动导向装置（1），发射端模块（3）与受电端模块（4）距离达到工作距离，充电系统开始向浮式系船柱（8）的监测系统充电；步骤3）、船闸闸室泄水，浮式系船柱（8）随闸室水位下降在u型槽（9）内下落；步骤4）、浮式系船柱（8）下降至一定水位高度后，滑动导向装置（1）落到限位支架（6）上；在浮式系船柱（8）继续下降的过程中，顶杆（104）脱离滑动导向装置（1），发射端模块（3）与受电端模块（4）的距离超出工作距离，充电系统停止向浮式系船柱（8）的监测系统充电。6.根据权利要求5所述的高水头船闸浮式系船柱的浮动式充电方法，其特征在于：上述方法中闸室充泄水先后顺序不受限制，只要发射端模块（3）与受电端模块（4）的距离达到工作距离，充电系统均为浮式系船柱（8）的监测系统充电。

技术总结
高水头船闸浮式系船柱的浮动式充电系统及其充电方法，主要包括滑动导向装置，滑动导向装置设置在浮式系船柱工作的U型槽内并在一定高度范围内随浮式系船柱上下移动；所述滑动导向装置内安装有变电模块，变电模块上端与线缆电连接，线缆与外部电源连接，变电模块下端与滑动导向装置外部的发射端模块电连接，发射端模块与浮式系船柱上的受电端模块正对布置，在受电端模块与发射端模块之间的距离达到工作距离时进行充电作业。本发明提供的高水头船闸浮式系船柱的浮动式充电系统及其充电方法，可自动完成浮式系船柱监测系统充电，避免了人工频繁更换电池，更加方便安全。更加方便安全。更加方便安全。


技术研发人员：齐俊麟 覃涛 陈鹏 江涛 沈保明 袁伟 陈冲 王雪萍 杨珏 李红武 沈学军 孟兵
受保护的技术使用者：长江三峡通航管理局
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/8/14