(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210479185.3 (22)申请日 2022.05.05 (71)申请人 杭州传一科技有限公司 地址 311122 浙江省杭州市余杭区五常街 道五常大道181号1幢1#9 28室 (72)发明人 谢传建　李晶　 (51)Int.Cl. F03B 13/26(2006.01) F03B 15/00(2006.01) B63B 22/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) H02J 7/14(2006.01) H02K 7/18(2006.01) (54)发明名称 可发电的潮汐波浪监测浮标及发电方法 (57)摘要 本发明提供一种可发电的潮汐波浪监测浮 标及方法， 所述浮标包括有第一潮汐发电单元、 第二潮汐发电单元、 发电机、 蓄电池； 所述第一潮 汐发电单元包括螺旋流通槽和与之连通的叶轮； 所述第二潮汐发电单元包括风轮、 活塞和浮块； 蓄电池为用电负载供电。 本发明通过设置第一潮 汐发电单元和第二潮汐发电单元， 通过水流的流 动推动第一潮汐发电单元进行发电， 通过气流的 流动推动第二潮汐发电单元进行发电， 通过两种 发电方式同时进行发电， 提高了发电效果， 实现 快速发电的目的； 并能够有效管 理浮标内蓄电池 的充电或为用电负载放电状态； 通过在浮块内设 置温度传感器等有效为远程计算机提供水环境 的温盐及潮汐参数数据， 可以作为一种远程无线 波浪监测浮标。 权利要求书3页 说明书14页 附图5页 CN 114837877 A 2022.08.02 CN 114837877 A 1.可发电的潮汐波浪监测浮标， 包括外 壳， 所述外壳上开设有第 一通孔， 所述第 一通孔 内安装有第一转盘(10)， 所述第一转盘(10)上安装有第一连接杆(4)； 其特征在于， 所述外 壳的内部分别设置有第一潮汐发电单元和 第二潮汐发电单元， 所述第一潮汐发电单元用于 利用水流的流动进行发电， 所述第二潮汐发电单 元用于利用水位的升降进行发电； 所述第一潮汐发电单元包括螺旋流通槽和与之连通的叶轮(13)； 所述第二潮汐发电单 元包括风轮(16)、 活塞(17)和浮块(19)， 所述浮块(19)内设置有温度传感器、 盐度传感器和 潮汐传感器； 所述浮标内还设置有发电机(14)、 蓄电池(15)、 蓄电池参数采集模块、 叶轮参 数采集模块和风轮参数采集模块， 所述叶轮(13)和所述风轮(16)均与所述 发电机(14)的转 轴固定连接， 所述发电机(14)与所述蓄电池(15)之间电性连接； 所述第一潮 汐发电单元和 所述第二潮汐发电单元产生的电能存储于所述蓄电池(15)内， 所述蓄电池(15)为用电负载 供电， 所述用电负载包括所述信号灯、 所述无线信号发射模块、 所述蓄电池参数采集模块、 所述叶轮参数采集模块、 所述风轮参数采集模块、 所述温度传感器、 所述盐度传感器和所述 潮汐传感器； 所述第一连接杆(4)的顶端安装有信号灯和无线数据传输模块， 所述无线数据发射模 块与远程控制中央计算机无线通信连接， 向所述远程控制中央计算机无线传输实时监测到 的波浪潮汐周期时间数据、 波浪波形数据、 水位高度数据、 水流速度数据、 所在水环境的温 度数据和盐度数据和蓄电池实时参数。 2.根据权利要求1所述的可发电的潮汐波浪监测浮标， 其特征在于， 所述螺旋流通槽设 置于所述外壳上的多个进 水口(8)和多个出水口(9)之间； 所述叶轮(13)设置于所述外壳的 内部对应所述第一转盘(10)的底端， 所述外壳的内部对应所述叶轮(13)的底端固定连接有 第二转盘(11)， 所述第二转盘(11)和所述第一转盘(10)上均开设有多个第二通孔(12)， 且 所述叶轮(13)转动连接于所述第一转盘(10)和所述第二转盘(11)之间的位置处； 所述风轮 (16)设置于所述第一通孔的内部， 所述活塞(17)设置于所述第一通孔的内部对应所述风轮 (16)的下方且 所述活塞(17)的底端固定连接有第二连接杆(18)， 所述浮块(19)固定连接在 所述第二连接杆(18)的另一端。 3.可发电的潮汐波浪监测浮标的发电方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 实时监测并采集第一潮汐发电单元中叶轮(13)的转速、 叶轮转子叶片的叶尖转速 比、 第二潮汐发电单元中风轮(16)的转速、 风轮转子叶片的叶尖转速比、 蓄电池(15)实时每 小时自放电率、 蓄电池实时直流 ‑交流转换效率、 蓄电池实时充电效率和蓄电池实时放电效 率， 以及用电负载工作所需要的电能； S2： 根据所述S1步骤实时监测并采集得到的叶轮(13)的转速和叶轮转子叶片的叶尖转 速比， 构建第一潮汐发电单元实时功率系 数计算模型， 并计算第一潮汐发电单元 的实时发 电额定功率； S3： 根据所述S1步骤实时监测得到的风轮(16)的转速和风轮转子叶片的叶尖转速比， 构建第二潮汐发电单元实时功率系数计算模型， 并计算第二潮汐发电单元的实时发电额定 功率； S4： 比较实时监测得到的叶轮(13)的转速与其额定转速和切入转速的大小， 进而确定 所述第一潮汐发电单元实时产生的电能； 比较实时监测得到的风轮(16)的转速与其切入转 速、 额定转速和切出转速， 进而确定所述第二潮汐发电单元实时产生的电能； 加和计算 实时权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114837877 A 2产生并存 储于蓄电池(15)的总电能； S5： 判断所述S4步骤计算得到的实时产生并存储于蓄电池(15)的总电能是否达到直交 变转换后用电负载实时所需电能的电量阈值， 若达到阈值， 则所述远程控制计算机控制所 述蓄电池(15)处于放电状态模式， 否则所述远程控制计算机控制所述蓄电池(15)处于充电 状态模式。 4.根据权利要求3所述的可发电的潮汐波浪监测浮标的发电方法， 其特征在于， 所述S2 步骤中构建的第一潮汐发电单 元实时功率系数计算模型如下： 其中， MA(t)为第一潮汐发电单元实时功率系数， λ(t)为实时监测到的叶轮转子叶片的 叶尖转速比， θ为第一潮汐发电单元中叶轮(13)的叶片外端部与第一通孔中心轴点连线与 叶片的内端部与中心第一 通孔中心轴点连线的夹角。 5.根据权利要求3所述的可发电的潮汐波浪监测浮标的发电方法， 其特征在于， 所述S2 步骤中第一潮汐发电单 元的实时发电额定功率的计算公式如下： 其中， 为第一潮汐发电单元 的实时发电额定功率， ρw为浮标所在水环境中的水密 度， SA为第一潮汐发电单元 中的叶轮(13)中 的单个叶片横截面积， n为叶轮(13)中叶片的数 量， vA(t)为所述S1步骤实时监测并采集得到的第一潮汐发电单 元中叶轮(13)的转速 。 6.根据权利要求3所述的可发电的潮汐波浪监测浮标的发电方法， 其特征在于， 所述S3 步骤中所述第二潮汐发电单 元实时功率系数计算模型如下： 其中， MB(t)为第二潮汐发电单元 实时功率系数， γ(t)为实时监测到的风轮转子叶片的 叶尖转速比， 为第二潮汐发电单 元中风轮(16)的叶片表面 倾斜与水平面的夹角。 7.根据权利要求3所述的可发电的潮汐波浪监测浮标的发电方法， 其特征在于， 所述S3 步骤中所述第二潮汐发电单 元的实时发电额定功率的计算公式如下： 其中， 为第二潮汐发电单元的实时发电额定功率， ρa为空气密度， SB为所述第二潮 汐发电单元风轮(16)以第一通孔轴向中心为圆心以风轮叶片长度为直径的圆横截面积， vB (t)为所述S1步骤实时监测并采集得到的第二潮汐发电单 元中风轮(16)的转速 。 8.根据权利要求5所述的可发电的潮汐波浪监测浮标的发电方法， 其特征在于， 所述S4权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114837877 A 3