海冰监测装置的制作方法

本申请涉及海冰监测技术领域，具体而言，涉及一种海冰监测装置。

背景技术：

由于我国地理位置关系，目前，我国已经建立的海上风电场多在无冰海域，对于有冰海域的海上风电场的建设尚缺乏经验。

在有冰海域中，虽然可利用的风能储备巨大。但与巨大的风能储备相伴随的威胁是会受到大面积海冰的长时间冲击。而风电机组在大面积海冰的长时间冲击下其运行的安全性和可持续往往会受到较大影响，如何避免这些影响是海上风电场建设的关键性问题。

技术实现要素：

本申请在于提供一种海冰监测装置，以有效的提高改善上述技术问题。

为了实现上述目的，本申请的实施例通过如下方式实现：

第一方面，本申请实施例提供了一种海冰监测装置，所述装置包括：塔筒，所述塔筒包括第一端和第二端。抗冰锥，所述抗冰锥环绕设置在所述第一端，并位于海平面处。第一平台，所述第一平台设置在所述抗冰锥和所述第二端之间。第二平台，所述第二平台设置在所述第一平台和所述第二端之间。第一摄像头，所述第一摄像头设置在所述第一平台上，且所述第一摄像头的拍摄方向朝向所述抗冰锥。第二摄像头，所述第二摄像头设置在所述第二平台上，且所述第二摄像头的拍摄方向朝向所述海平面。

结合第一方面，在一些可选地的实现方式中，所述第一平台具有相对的第一表面和第二表面。所述第一摄像头设置所述第一表面上，且所述第一摄像头与所述第一表面形成角度范围为60°至120°的第一夹角，使得所述第一摄像头的拍摄方向朝向所述抗冰锥。

结合第一方面，在一些可选地的实现方式中，所述第二平台具有相对的第三表面和第四表面。所述第二摄像头设置为至少两个，至少两个所述第二摄像头中每个第二摄像头均设置在所述第三表面上，且每个第二摄像头与所述第三表面形成角度范围为90°至180°的第二夹角，使得每个第二摄像头的拍摄方向朝向所述海平面。

结合第一方面，在一些可选地的实现方式中，至少两个所述第二摄像头中每两个第二摄像头的拍摄方均不相同。

结合第一方面，在一些可选地的实现方式中，所述装置还包括：多个压应力计量板，所述多个压应力计量板覆盖在所述抗冰锥的表面上。

结合第一方面，在一些可选地的实现方式中，所述抗冰锥的表面中被洋流冲击的部分为所述抗冰锥的接触面，所述多个压应力计量板将所述接触面完全覆盖。

结合第一方面，在一些可选地的实现方式中，所述塔筒上在所述第一端和所述第二端之间依次分布有多个安装位置，所述装置还包括：用于测量所述塔筒晃动产生的加速度的多个加速度传感器，所述多个加速度传感器一一对应的安装在所述多个安装位置上。

结合第一方面，在一些可选地的实现方式中，所述装置还包括：用于测量所述塔筒晃动产生的倾斜度的多个倾斜度传感器，所述倾斜度传感器也一一对应的安装在所述多个安装位置上。

结合第一方面，在一些可选地的实现方式中，所述装置还包括：保护管，所述保护管具有第三端和第四端，所述保护管的至少两部位一一对应的通过至少两个连接件与所述塔筒连接，使得所述第三端位于所述第一平台和所述抗冰锥之间且所述第四端位于水中。水温链，所述水温链具有相对的第五端和第六端，所述第五端与所述第一平台连接，所述第六端穿过所述保护管延伸到水中。

结合第一方面，在一些可选地的实现方式中，所述装置还包括：风速仪，所述风速仪设置在所述第二端。多张太阳能板，所述多张太阳能板铺设在所述第四表面上。

本申请实施例的有益效果包括：

由于第一摄像头设置在第一平台上，且第一摄像头的拍摄方向朝向抗冰锥，故使得第一摄像头能够拍摄到海冰被抗冰锥顶破并翘起的画面，进而使得科研人员能够通过海冰被抗冰锥顶破并翘起的画面获知海冰的厚度数据和海冰破坏形式的数据。此外，也由于第二摄像头设置在第二平台上，且第二摄像头的拍摄方向朝向海平面，故使得第二摄像头能够拍摄到海平面上海冰的整体景象和海冰的冰速，进而使得科研人员能够通过海平面上海冰的整体景象获知海冰的整体数据。因此，海冰的厚度数据、破坏形式的数据、整体数据和冰速则是避免风电机组在大面积海冰的长时间冲击下其运行的安全性和可持续受到较大影响的关键性数据。通过海冰监测装置使得科研人员获得海冰的特性，从而才能够实现克服海冰的特性，保障风电机组在这些大面积海冰的长时间冲击下还能够保持安全和可持续。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请第一实施例提供的一种海冰监测装置的结构示意图；

图2示出了本申请第一实施例提供的一种海冰监测装置的结构示意图中A部分的放大图；

图3示出了本申请第一实施例提供的一种海冰监测装置的结构示意图中B部分的放大图。

图标：100-海冰监测装置；110-塔筒；111-第一端；112-第二端；113-安装位置；120-抗冰锥；130-第一平台；131-第一表面；132-第二表面；140-第二平台；141-第三表面；142-第四表面；150-第一摄像头；160-第二摄像头；170-太阳能板；180-压应力计量板；190-加速度传感器；201-倾斜度传感器；202-保护管；2021-第三端；2022-第四端；203-水温链；2031-第五端；2032-第六端；204-风速仪。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有进行出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。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定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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。

此外，术语“水平”、“竖直”、等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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定义和解释。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。再者，本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

请参阅图1，本申请的提供了一种海冰监测装置100，该海冰监测装置100包括：塔筒110、抗冰锥120、第一平台130、第二平台140、第一摄像头150、第二摄像头160、多个压应力计量板180、多个加速度传感器190、多个倾斜度传感器201、保护管202、水温链203、风速仪204和多张太阳能板170。

以下将对本实施例各个部分的部件进行详细的说明。

请继续参阅图1，塔筒110可以为柱状结构，例如，为圆柱状结构、立柱桩结构或多棱柱状结构等。可以理解到，塔筒110是应用到极寒地区的海上，故塔筒110需要面临海水或大面积海冰的长时间冲击。为减少冲击对塔筒110的影响，本实施例中，塔筒110可以采用圆柱状结构，圆柱状的弧面可以减少冲击对塔筒110的影响。但塔筒110的圆柱状结构并不作为限定，其可以根据实际情况选择其它需要的结构。

塔筒110的圆柱状结构使得塔筒110可以具有相对的第一端111和第二端112。其中，第一端111可以与设置海中的钢管桩连接，使得塔筒110可以得到固定并屹立在海平面上，相应的，塔筒110的第二端112则向远离海平面的方向延伸。此外，为便于加速度传感器190和倾斜度传感器201的安装，第一端111和第二端112之间依次分布有多个安装位置113。另外，第二端112可以用于安装已设有风力发电叶片的风机舱，使得风力发电机被安装到塔筒110上而实现风力发电。为减小风阻，保证塔筒110固定的稳定性，第二端112的直径可以小于第一端111的直径，使得塔筒110从第一端111指向第二端112方向上逐渐由粗变细。

再者，塔筒110的应用环境为极寒地区的海上，故塔筒110可以为由高强度的抗低温材料制成，且塔筒110的表面还需要涂覆抗腐蚀图层，以避免海水或海风的腐蚀。

本实施例中，抗冰锥120环绕设置在第一端111并位于海平面处。抗冰锥120可以呈尖锥状的结构，即抗冰锥120与塔筒110连接的部分的纵向宽度较大，然后在水平面上朝向远离塔筒110的抗冰锥120的纵向宽度逐渐减小，直至形成尖锥。故在大面积的海冰在洋流的作用下涌向塔筒110时，抗冰锥120呈尖锥状并环绕设置在第一端111可以形成对塔筒110的保护。大面积的海冰在接触到塔筒110前就先被抗冰锥120顶破，并延抗冰锥120的表面向远离海平面的斜上方运动，这样就缓解了大面积海冰对塔筒110的冲击。

另外，由于抗冰锥120的特殊作用，以及抗冰锥120应用环境也为极寒地区的海上，故抗冰锥120也可以为由高强度的抗低温材料制成，且抗冰锥120的表面还需要涂覆抗腐蚀图层，以避免海水或海风的腐蚀。

本实施例中，第一平台130可以设置在抗冰锥120和第二端112之间。其中，第一平台130具有相对的第一表面131和第二表面132，朝向海平面的为第一表面131，反之，则为第二表面132。为便于后续实现对海冰的监测，以及实现对海水水温的测量，第一平台130的安装位置113可以位于海平面上并尽量的靠近抗冰锥120。第一平台130上可以具有护栏，以保证作业人员的安全。

作为本实施例一种可选地的方式，第一平台130不仅要满足作业人员在其上进行作业，且第一平台130还需要满足安装的第一摄像头150对海冰的厚度进行监测。故第一平台130设置在塔筒110上的方位可以为朝向洋流冲击塔筒110的方向。在该方向上，在洋流的作用下有更多的海冰冲向塔筒110，故使得抗冰锥120能够顶破更多的海冰，并使得第一摄像头150通过更多被顶破海冰来采集海冰的更多的厚度数据。

本实施例中，第二平台140可以设置在第一平台130和第二端112之间。其中，第二平台140可以具有相对的第三表面141和第四表面142，朝向海平面的则为第三表面141，反之，则为第四表面142。可以理解到，由于第二平台140上需要安装第二摄像头160来采集整个海平面的环境，那么第二平台140距海平面的高度相较于第一平台130距海平面的高度则可以高一些，故使得第二平台140可以设置在第一平台130和第二端112之间。第二平台140上也可以具有护栏，以保证作业人员的安全。此外，第二平台140和第一平台130之间可以设置滑梯，以便作业人员在两个平台之间移动。

也作为本实施例一种可选地的方式，第二平台140不仅要满足作业人员在其上进行作业，且第二平台140还需要满足安装的第二摄像头160对整个海平面的环境进行监测。故第二平台140可以环绕设置在塔筒110上，使得在第二平台140上可以对海平面进行360°的监测。

请参阅图1和图2，第一摄像头150可以为市面上常规型号的高清摄像头。第一摄像头150在特殊的应用环境下，为使得第一摄像头150的使用寿命和使用的可靠性得到保障，第一摄像头150可以外加装防护层，以隔绝海上高湿度、高盐度环境对第一摄像头150的影响。

为便于第一摄像头150对海冰的厚度的监测和采集，第一摄像头150可以设置第一表面131上，且第一摄像头150与第一表面131形成角度范围为60°至120°的第一夹角，使得第一摄像头150的拍摄方向朝向抗冰锥120。这样，被抗冰锥120顶破的海冰延抗冰锥120的表面朝斜上方运动时，由于第一摄像头150的拍摄方向朝向抗冰锥120，故第一摄像头150拍摄的画面中就能够拍摄到被顶破的海冰的截面，从而使得科研人员根据画面中海冰的截面就可以获得海冰的厚度。

请参阅图1和图3，第二摄像头160可以为市面上常规型号的高清摄像头。第二摄像头160在特殊的应用环境下，为使得第二摄像头160的使用寿命和使用的可靠性得到保障，第二摄像头160可以外加装防护层，以隔绝海上高湿度、高盐度环境对第二摄像头160的影响。

本实施例中，第二摄像头160的数量可以为至少两个，以便于对海平面上的整体环境进行监测。至少两个第二摄像头160中每个第二摄像头160均设置在第三表面141上，且每个第二摄像头160与第三表面141形成角度范围为90°至180°的第二夹角，使得每个第二摄像头160的拍摄方向朝向海平面。以及至少两个第二摄像头160中每两个第二摄像头160的拍摄方均不相同，使得通过至少两个第二摄像头160能够对海平面上海冰的整体情况进行监测。

作为一种可选的方式，在实际应用中，考虑到洋流是具有一定方向性的，使得海冰也按照洋流方向移动。故第二摄像头160的数量可以为两个，两个第二摄像头160以不同的拍摄角度朝向洋流的方式便可以实现对随洋流移动的海冰的整体情况进行监测。

也如图1所示，为便于海冰监测装置100能够充分的利用太阳能，故多张太阳能板170可以铺设在第二平台140的第四表面142上有。其中，太阳能板170的型号可也为市面上的常见型号。且也为针对特殊的应用环境，太阳能板170的表面也应当进行防腐蚀的处理。

可以理解到，多张太阳能板170可以将第四表面142进行全面的覆盖，以保证对太阳能的利用率。

本实施例中，压应力计量板180可以为市面上常规型号的压应力计量板180。压应力计量板180整体呈板状结构，使得压应力计量板180可以安装并覆盖在抗冰锥120上，以实现对海冰冲击抗冰锥120所产生的压力进行测量。当然，为应对压应力计量板180的特殊应用环境，压应力计量板180的外部也可以涂覆耐腐蚀的图层。

压应力计量板180的数量可以为多个，多个压应力计量板180均匀的覆盖在抗冰锥120的表面上。那么多个压应力计量板180就可以实现对各个方向的海冰冲击抗冰锥120所产生的压力进行测量。

也作为一种可选的方式，在实际应用中，考虑到洋流是具有一定方向性的，使得海冰也按照洋流方向移动。抗冰锥120的表面中被洋流冲击的部分为抗冰锥120的接触面，若考虑到覆盖冰锥的接触面，那么压应力计量板180的数量可以为4个，4个压应力计量板180将冰锥的接触面完全的覆盖。

本实施例中，海风或洋流对塔筒110的作用可以使得塔筒110产生晃动，那么，加速度传感器190可以设置在安装位置113内，以实现塔筒110晃动产生的加速度进行测量。其中，加速度传感器190可以为市面上常见型号的加速度传感器190。

由于塔筒110具有一定长度，这个长度就使得塔筒110各个部分产生的加速度并不一定相同。为实现准确的对塔筒110晃动产生的加速度进行准确的测量，加速度传感器190的数量可以为与塔筒110上安装位置113数量相同的多个，故多个加速度传感器190就可以一一对应的安装在多个安装位置113上。

本实施例中，海风或洋流对塔筒110的作用可以使得塔筒110产生晃动，那么，倾斜度传感器201可以设置在安装位置113内，以实现塔筒110晃动产生的倾斜度进行测量。其中，倾斜度传感器201可以为市面上常见型号的倾斜度传感器201。

也由于塔筒110具有一定长度，这个长度就使得塔筒110晃动产生的弯折形变导致各个部分产生的倾斜度并不一定相同。为实现准确的对塔筒110晃动产生的倾斜度进行准确的测量，倾斜度传感器201的数量可以为与塔筒110上安装位置113数量相同的多个，故多个倾斜度传感器201就可以一一对应的安装在多个安装位置113上。

可以理解到，在每个安装位置113中均安装了相应的每个加速度传感器190和每个倾斜度传感器201。

本实施例中，为避免水温链203被海冰冲击设置被拉扯断裂，故设置有保护管202。保护管202的截面可以为圆形、矩形或多边形。可以理解到，保护管202的应用环境为极寒地区的海上，故保护管202需要面临海水或大面积海冰的长时间冲击。为减少冲击对保护管202的影响，本实施例中，保护管202也可以采用截面为圆形的管状结构，其可以减少冲击对塔筒110的影响。

保护管202的管状结构使得保护管202可以具有相对的第三端2021和第四端2022。为实现稳定的将保护管202安装在塔筒110上，以使保护管202能够应对海冰的冲击。可选地，保护管202上的至少两部位一一对应的通过至少两个连接件与塔筒110连接，其中，保护管202与连接件的连接可以为焊接，而连接件与塔筒110的连接也可以为焊接。

通过连接件的固定使得保护管202的第三端2021位于第一平台130和所述抗冰锥120之间且第四端2022位于水中。此外，也通过连接件的固定，还使得保护管202的整体位置靠近或与抗冰锥120接触，以尽量避免保护管202单独受到海冰的冲击。

再者，保护管202的应用环境为极寒地区的海上，故保护管202可以为由高强度的抗低温材料制成，且保护管202的表面还需要涂覆抗腐蚀图层，以避免海水或海风的腐蚀。

本实施例中，水温链203可以为市面上常见型号的产品。水温链203的链式结构使得水温链203可以具有相对的第五端2031和第六端2032。其中，水温链203的第五端2031与第一平台130连接，而水温链203的第六端2032则穿过保护管202延伸到水中，实现对水温进行测量。

本实施例中，风速仪204可以为市面上常见型号的产品。风速仪204可以设置塔筒110的较高处，例如设置在塔筒110第二端112，以便对风速进行准确的测量。

综上所述，本申请实施例提供了一种海冰监测装置，装置包括：塔筒，塔筒包括第一端和第二端。抗冰锥，抗冰锥环绕设置在第一端，并位于海平面处。第一平台，第一平台设置在抗冰锥和第二端之间。第二平台，第二平台设置在第一平台和第二端之间。第一摄像头，第一摄像头设置在第一平台上，且第一摄像头的拍摄方向朝向抗冰锥。第二摄像头，第二摄像头设置在第二平台上，且第二摄像头的拍摄方向朝向海平面。

由于第一摄像头设置在第一平台上，且第一摄像头的拍摄方向朝向抗冰锥，故使得第一摄像头能够拍摄到海冰被抗冰锥顶破并翘起的画面，进而使得科研人员能够通过海冰被抗冰锥顶破并翘起的画面获知海冰的厚度数据和海冰破坏形式的数据。此外，也由于第二摄像头设置在第二平台上，且第二摄像头的拍摄方向朝向海平面，故使得第二摄像头能够拍摄到海平面上海冰的整体景象和海冰的冰速，进而使得科研人员能够通过海平面上海冰的整体景象获知海冰的整体数据。因此，海冰的厚度数据、破坏形式的数据、整体数据和冰速则是避免风电机组在大面积海冰的长时间冲击下其运行的安全性和可持续受到较大影响的关键性数据。通过海冰监测装置使得科研人员获得海冰的特性，从而才能够实现克服海冰的特性，保障风电机组在这些大面积海冰的长时间冲击下还能够保持安全和可持续。

以上仅为本申请的可选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。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定义和解释。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。