技术领域
[0001] 本
发明涉及浮标灯技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于波浪能浮标灯的最大波能跟踪系统。
背景技术
[0002] 目前航标灯等大都由干
电池、铅酸
蓄电池或空气电池供电。但是存在电池
电压稳定性比较差、
能量利用效率较低，并且使用周期短、调换困难、
费用高昂等缺点。虽然已提出使用
太阳能、
风能等新
能源，但受环境影响较大，不能长时间高效的工作。针对太阳能等新能源浮标灯受环境影响较大、工作不稳定的问题，目前已经出现采用波浪能为浮标灯供电的情况，但是仍然未能解决波浪能提取效率较低的问题。
发明内容
[0003] 根据上述提出的技术问题，而提供一种基于波浪能浮标灯的最大波能跟踪系统。本发明基于最大波浪能跟踪系统的浮标灯，提出共振原理，保证
电机动子速度和波浪垂直方向的速度相等时，来解决浮标灯工作时受波浪的影响较大的问题，提高工作的稳定性。
[0004] 本发明采用的技术手段如下：
[0005] 一种基于波浪能浮标灯的最大波能跟踪系统，包括：波浪能采集装置、直线发电机装置、浮标灯
电路控制系统、可控液压系统和锚泊固定装置；所述波浪能采集装置依次连接浮标灯电路控制系统、直线发电机装置、可控液压系统以及锚泊固定装置，并将其与海底连接。
[0006] 进一步地，所述浮标灯电路控制系统包括：
[0007] 交流储能电路，用于将收集到的
电能整流和滤波储存在蓄电池中；
[0008] 波能监测控制电路，用于将浮标灯的供
电网络始终处在最高优先级，在蓄电池和波能的互补配合下，始终保持全额输出；
[0009] 电池过充控制电路，用于在电池超过电压极限时，自动切断充电回路，待电压下降到理想值在恢复充电状态，防止蓄电池过充；
[0010] 以及供电感光控制电路，用于根据周围环境来调节LED的
亮度。
[0011] 进一步地，所述直线发电机装置包括
永磁体、浮板、内表面缠绕着线圈的浮筒以及安装在浮筒上方的蓄电池，永磁体固定在浮板上且设置在内表面缠绕着线圈的浮筒内，浮筒通过两个
弹簧连接永磁体。
[0012] 进一步地，所述可控液压系统包括
信号控制部分和液压动
力部分；
[0013] 信号控制部分，用于根据
水动力特性监控装置测得的波浪垂直方向的速度，用于根据系统的计算控制
液压泵的启停与
开关控制
阀的启停；
[0014] 液压动力部分，用于根据信号控制部分传递的信号提供给液压室合适的液压力，推动动子与波浪共振。
[0015] 进一步地，所述波浪能采集装置采用圆柱型振荡浮子，用于在波浪的作用下沉浮和摇摆运动，将波浪能转化为电能。
[0016] 进一步地，所述的系统还包括小型太阳能供电装置，将太阳能板固定在浮标灯周围，将太阳能转化为电能储在蓄电池中，供可控液压系统使用。
[0017] 进一步地，所述锚泊固定装置主要由重锤、重力锚、锚链组成，重锤安装在浮筒周围，浮体的底端两侧均通过所述锚链与重力锚固定连接。
[0018] 较
现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0019] 1、本发明提供的基于波浪能浮标灯的最大波能跟踪系统，通过波浪能发电装置将波浪
潮汐能转化为电能，供水上浮标灯照明使用，充分利用了波浪能这种可再生资源。在与太阳能等新型能源相比较，受天气环境影响较小，稳定性好等特点。
[0020] 2、本发明提供的基于波浪能浮标灯的最大波能跟踪系统，提高了波浪能收集的效率，使浮标灯持续高效的工作。
[0021] 基于上述理由本发明可在浮标灯等领域广泛推广。
附图说明
[0022] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023] 图1为浮标灯的结构平面图。
[0024] 图2为本发明浮标灯电路控制系统电路图。
[0025] 图3为现有波浪能最大波能跟踪系统的三维立体结构图。
[0026] 图4为现有波浪能最大波能跟踪系统的液压系统结构图。
[0027] 图中：1、振振动浮子结构；2、直线发电机结构；3、系统
基座结构；4、锚泊设备结构；5、直线发电机上液压室电机；6、直线发电机下液压室电机；7、储能弹簧；8、第一
液压缸；9、第二液压缸；10、
液压泵；11、电磁
控制阀；12、浮体；13、溢流阀。
具体实施方式
[0028] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0029] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0030] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本
说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0031] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0032] 在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或
位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0033] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被
定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0034] 此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行
声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0035] 本发明的最大波能跟踪系统应用在如图1所示的浮标灯上，浮标灯分别由LED航标灯、蓄电池和控制电路、直线发电机装置、锚泊固定装置组成。在浮板上固定一
块浮子永磁体，使其漂浮在海平面上方，在外部套上一个内表面缠绕着电线圈的浮筒，将浮筒与永久磁
铁之间用两个弹簧连接起来。在波浪能推动下永磁体上下浮动，线圈相当于磁体的位置发生了变化，线圈做切割磁感线运动，产生感应电动势，在浮筒上面是蓄电池和控制电路装置，产生的交流电通过控制电路，储存在蓄电池中供航标灯使用。
[0036] 本发明提供了一种基于波浪能浮标灯的最大波能跟踪系统，基于动子速度和波浪垂直方向速度相等,实现动子与波浪能共振的思想设计实现，保证浮标灯在不同的海况情况下，实现波能的最大输出。包括：波浪能采集装置、直线发电机装置、浮标灯电路控制系统、可控液压系统、小型太阳能供电装置和锚泊固定装置；所述波浪能采集装置依次连接浮标灯电路控制系统、直线发电机装置、可控液压系统以及锚泊固定装置，并将其与海底连接。
[0037] 进一步的，作为本发明优选的实施方式
[0038] 所述波浪能采集装置采用圆柱型振荡浮子，用于在波浪的作用下沉浮和摇摆运动，将波浪能转化为电能。
[0039] 进一步的，作为本发明优选的实施方式
[0040] 所述直线发电机装置包括永磁体、浮板、内表面缠绕着线圈的浮筒以及安装在浮筒上方的蓄电池，永磁体固定在浮板上且设置在内表面缠绕着线圈的浮筒内，浮筒通过两个弹簧连接永磁体。当其在江河、海面时，无处不在的波浪能推动外浮筒上下运动，而永久磁体上下浮动很小，线圈相当于磁体的位置发生了变化，线圈做切割磁感线运动，产生感应电动势。
[0041] 进一步的，作为本发明优选的实施方式
[0042] 如图2所示，所述浮标灯电路控制系统包括：
[0043] 交流储能电路，用于将收集到的电能整流和滤波储存在蓄电池中；由于波浪的
波动会持续发出交流电，交流电难以储存，要经过
整流器变成直流电，整流过的直流电滤波后，再经过一个直流升压装置输入到蓄电池中，为夜晚
LED灯的使用提供电能。
[0044] 波能监测控制电路，用于将浮标灯的供电网络始终处在最高优先级，在蓄电池和波能的互补配合下，始终保持全额输出；具体的，为保证LED航标灯始终处在电能供应的最高优先级，当波能检测器监测到的波能刚好可以供给LED灯使之发亮时，
灯泡就不需要蓄电池提供的能量；当波能太大，供给照明后能量仍有剩余，多余的能量就会储存到蓄电池里；当监测到波能过小，不足以使LED灯亮，此时波浪产生的能量和蓄电池里储存的能量共同为灯泡供电。
[0045] 电池过充控制电路，用于在电池超过电压极限时，自动切断充电回路，待电压下降到理想值在恢复充电状态，防止蓄电池过充，保证可充式蓄电池高效的工作寿命；具体的，在
变压器和逆变器之间连接充放电
控制器件，用以监测充电电压和
电流。当端电压达到极限时，控制器会自动切断充电回路，波浪产生的电能会直接供给LED灯或是用作自身损耗。当负载消耗或蓄电池自身放电使蓄电池电压和电流恢复至理想值时，恢复充电状态，周而复始使蓄电池处在一个良好的电压环境下。
[0046] 以及供电感光控制电路，用于根据周围环境来调节LED的亮度。具体的，采用光敏
三极管作为检测
光信号的
传感器，集
电极电流不只是受基极电路和电流的控制，也受周围环境光
辐射的影响。三极管的电压会随周围光照强度发生变化，以根据周围环境来调节LED的亮度，可以更好的保障浮标灯高效的工作。
[0047] 进一步的，作为本发明优选的实施方式
[0048] 所述可控液压系统包括信号控制部分和液压动力部分；
[0049] 信号控制部分，用于根据水动力特性监控装置测得的波浪垂直方向的速度，用于根据系统的计算控制液压泵的启停与开关控制阀的启停；
[0050] 液压动力部分，用于根据信号控制部分传递的信号提供给液压室合适的液压力，推动动子与波浪共振，实现波浪能的最大吸收。
[0051] 进一步的，作为本发明优选的实施方式
[0052] 所述的系统还包括小型太阳能供电装置，将太阳能板固定在浮标灯周围，将太阳能转化为电能储在蓄电池中，供可控液压系统使用。
[0053] 进一步的，作为本发明优选的实施方式
[0054] 所述锚泊固定装置主要由重锤、重力锚、锚链组成，重锤安装在浮筒周围，浮体的底端两侧均通过所述锚链与重力锚固定连接。
[0055] 现有波浪能最大波能跟踪系统的三维立体结构图如图3所示，波浪能浮标灯发电采用直线发电机形式，同时设计控制装置保证直线发电机与波浪共振，即振动
频率一致，提高发电效率，分别由振动浮子结构1，直线发电机结构2，系统基座结构3，锚泊设备结构4构成。
[0056] 本发明采用液压油作为可控液压系统的工作介质，本发明可控液压系统由信号控制部分和液压动力部分组成。信号控制部分，根据水动力特性监控装置测得的波浪垂直方向的速度，根据系统的计算控制液压泵的启停与开关控制阀的启停，液压动力部分根据信号控制部分传递的信号提供给液压式合适的液压力，推动动子与波浪共振，实现波浪能的最大吸收。
[0057] 如图4所示，为现有波浪能最大波能跟踪系统的液压系统结构图，液压系统结构由直线发电机上液压室电机5、直线发电机下液压室电机6、电磁控制阀11、液压缸8、液压缸9、液压油管路、液压泵10、储能弹簧7、浮体12、溢流阀13构成。根据信号控制装置处理的结果，系统将为电磁控制阀11、液压泵10实时供电，通过中央控制器控制液压泵10的转速以控制流入上下液压室5、6的液压油的流速，可以实时控制
活塞上下运动的速度，使活塞上下运动速度与波浪竖直方向速度相同，即产生共振。控制电磁控制阀11两侧的供电情况，可以改变上下液压室液压油的流向，为实现共振提供油路交换的可能。在液压管路压力较高时，液压油可通过溢流阀13流入液压缸8或9，从而液压油管路的压力防止炸缸，保证液压系统安全稳定的工作。
[0058] 本发明所述的波浪能浮标灯最大波能跟踪系统通过以上设计保证浮标灯在不同海况下最大效率的工作，同时提高了浮标灯的稳定性与安全性，在保证
船舶安全航行起到积极作用。
[0059] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
