【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及橋梁工程，具體涉及一種橋梁的渦振能量處理系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、隨著現(xiàn)代橋梁技術(shù)的發(fā)展，大跨度橋梁因其顯著的地標(biāo)性和交通功能而越來(lái)越受到關(guān)注。然而，這類橋梁在設(shè)計(jì)和建造中面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是如何有效地應(yīng)對(duì)風(fēng)載作用，尤其是渦振現(xiàn)象的問(wèn)題。渦振是由于氣流分離在橋梁表面產(chǎn)生交替脫落的渦流所引起的振動(dòng)，它不僅可能導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的疲勞損傷，甚至在極端情況下引起結(jié)構(gòu)失效，嚴(yán)重威脅橋梁的使用安全和服務(wù)壽命。
2、在本領(lǐng)域中，主要通過(guò)被動(dòng)控制和主動(dòng)控制技術(shù)來(lái)降低渦振對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響。被動(dòng)控制技術(shù)包括優(yōu)化橋梁的結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)、安裝渦振抑制器等，通過(guò)物理方式直接改變氣流或結(jié)構(gòu)特性，從而減少渦振的生成或影響。主動(dòng)控制技術(shù)則涉及使用外加力（如氣動(dòng)力或機(jī)械力）對(duì)橋梁進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以抵抗或消除渦振效應(yīng)。雖然這些方法在一定程度上減緩了渦振問(wèn)題，但往往伴隨著較高的建造和維護(hù)成本，同時(shí)未能從根本上利用渦振中蘊(yùn)含的動(dòng)能。因此，如何捕獲渦振能量并加以利用顯得尤為重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N橋梁的渦振能量處理系統(tǒng)及方法。
2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N橋梁的渦振能量處理系統(tǒng)，包括：采集模塊，控制模塊，能量捕獲模塊，儲(chǔ)能模塊，其中，采集模塊與控制模塊電性連接，采集模塊用于采集橋梁的振動(dòng)數(shù)據(jù)，并將振動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸給控制模塊；能量捕獲模塊與控制模塊、儲(chǔ)能模塊分別電性連接，控制模塊用于基于振動(dòng)數(shù)據(jù)控制能量捕獲模塊的工作狀態(tài)，能量捕獲模塊用于對(duì)橋梁的渦振能量進(jìn)行捕獲，并
3、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，通過(guò)能量捕獲模塊，系統(tǒng)能夠?qū)蛄旱臏u振能量轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)了渦振能量的有效利用；控制模塊能夠基于采集到的振動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)控制能量捕獲模塊的工作狀態(tài)，以及對(duì)儲(chǔ)能模塊的充放電進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了智能化管理；通過(guò)將渦振能量轉(zhuǎn)換為電能并儲(chǔ)存，有效減少了渦振對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的負(fù)面影響，還將橋梁所處環(huán)境中的風(fēng)能動(dòng)能加以利用，實(shí)現(xiàn)了綠色節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展的目的；系統(tǒng)能夠?qū)⒃究赡芾速M(fèi)的渦振能量轉(zhuǎn)換為可用的電能，提高了能源的利用效率。
4、可選的，采集模塊包括目標(biāo)傳感器，其中，目標(biāo)傳感器用于采集橋梁的振動(dòng)數(shù)據(jù)，振動(dòng)數(shù)據(jù)至少包括橋梁渦振產(chǎn)生的振動(dòng)幅值，控制模塊用于基于振動(dòng)數(shù)據(jù)判斷橋梁的振動(dòng)狀態(tài)。
5、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，采集模塊中的目標(biāo)傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)橋梁渦振產(chǎn)生的振動(dòng)數(shù)據(jù)，特別是渦振產(chǎn)生的振動(dòng)幅值，可以更精確地監(jiān)測(cè)橋梁在風(fēng)載作用下的振動(dòng)情況，并將振動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸給控制模塊，使得控制模塊能夠準(zhǔn)確判斷橋梁的振動(dòng)狀態(tài)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)橋梁是否處于渦振影響下，從而及時(shí)采取措施，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)能量捕獲模塊的精準(zhǔn)控制，提高能量捕獲效率和系統(tǒng)的智能化水平。
6、可選的，能量捕獲模塊包括一組電磁收發(fā)器，其中，一組電磁收發(fā)器用于感知橋梁渦振產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)，并將振動(dòng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為電能。
7、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，能量捕獲模塊包括一組電磁收發(fā)器，該組電磁收發(fā)器能夠感知橋梁渦振產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)，并將振動(dòng)能量高效轉(zhuǎn)化為電能，從而實(shí)現(xiàn)渦振能量的有效捕獲和轉(zhuǎn)化；使用一組電磁收發(fā)器作為能量捕獲模塊，可以將渦振中的機(jī)械能高效地轉(zhuǎn)換成電能，可以解決相關(guān)技術(shù)中橋梁結(jié)構(gòu)的渦振能量難以高效轉(zhuǎn)換為可用電能的問(wèn)題。通過(guò)將原本可能對(duì)橋梁造成損害的渦振能量轉(zhuǎn)化為有用的電能，不僅減少了能源浪費(fèi)，還提供了一種可再生的綠色能源選擇，有助于環(huán)境保護(hù)。
8、可選的，一組電磁收發(fā)器安裝在橋梁的預(yù)設(shè)區(qū)域，其中，預(yù)設(shè)區(qū)域包括以下至少之一：橋梁的橋面板；橋梁的纜索；橋梁的其他振動(dòng)敏感區(qū)域，其中，其他振動(dòng)敏感區(qū)域用于表示除橋面板和纜索之外的振動(dòng)敏感區(qū)域。
9、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，將一組電磁收發(fā)器安裝在橋梁的預(yù)設(shè)區(qū)域，包括橋梁的橋面板、纜索以及其他振動(dòng)敏感區(qū)域，能夠充分利用這些區(qū)域的振動(dòng)特性，提高渦振能量的捕獲效率，這樣的布局設(shè)計(jì)可以最大化系統(tǒng)的整體性能。
10、可選的，儲(chǔ)能模塊包括電池組和/或超級(jí)電容器，其中，控制模塊用于控制電池組和/或超級(jí)電容器對(duì)電能進(jìn)行存儲(chǔ)。
11、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，儲(chǔ)能模塊包括電池組和/或超級(jí)電容器，控制模塊能夠有效控制電池組和/或超級(jí)電容器對(duì)電能進(jìn)行存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)渦振能量的高效存儲(chǔ)和利用，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。通過(guò)控制模塊對(duì)電池組和/或超級(jí)電容器的充放電進(jìn)行智能控制，可以根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)配存儲(chǔ)的能量，從而實(shí)現(xiàn)更優(yōu)化的能量利用。
12、可選的，控制模塊用于基于振動(dòng)數(shù)據(jù)調(diào)整能量捕獲模塊的工作參數(shù)，以調(diào)整能量捕獲模塊的能量捕獲能力。
13、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，控制模塊能夠根據(jù)振動(dòng)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整能量捕獲模塊的工作參數(shù)，從而有效提升能量捕獲模塊對(duì)渦振能量的捕獲能力。具體而言，控制模塊通過(guò)實(shí)時(shí)分析振動(dòng)數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)判斷橋梁的振動(dòng)狀態(tài)，并據(jù)此調(diào)整能量捕獲模塊的運(yùn)行狀態(tài)，確保在不同工況下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的能量捕獲效果，這一設(shè)計(jì)不僅提高了能量捕獲的精準(zhǔn)度，還提升了系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。
14、可選的，控制模塊用于基于振動(dòng)數(shù)據(jù)并按照以下方式控制能量捕獲模塊的工作狀態(tài)：在振動(dòng)數(shù)據(jù)表示橋梁的振動(dòng)幅度大于預(yù)設(shè)幅度閾值的情況下，控制模塊控制能量捕獲模塊處于開(kāi)啟狀態(tài)，以對(duì)渦振能量進(jìn)行捕獲；在振動(dòng)數(shù)據(jù)表示橋梁的振動(dòng)幅度小于或等于預(yù)設(shè)幅度閾值的情況下，控制模塊控制能量捕獲模塊處于停止?fàn)顟B(tài)。
15、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，該系統(tǒng)能夠根據(jù)橋梁振動(dòng)幅度動(dòng)態(tài)調(diào)整能量捕獲模塊的工作狀態(tài)，確保在振動(dòng)幅度較大的情況下開(kāi)啟能量捕獲，而在振動(dòng)幅度較小時(shí)停止能量捕獲，避免在振動(dòng)幅度較小的情況下進(jìn)行無(wú)效的能量捕獲，也避免在能量較小時(shí)浪費(fèi)模塊的運(yùn)行能耗，從而提高了能量捕獲的效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
16、可選的，上述系統(tǒng)還包括：能源管理模塊，其中，能源管理模塊與儲(chǔ)能模塊電性連接，能源管理模塊用于對(duì)儲(chǔ)能模塊所存儲(chǔ)的能量進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，能源管理模塊用于將儲(chǔ)能模塊所存儲(chǔ)的能量分配給目標(biāo)用電系統(tǒng)，其中，目標(biāo)用電系統(tǒng)包括以下至少之一：橋梁的照明系統(tǒng)，橋梁的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，橋梁的通信系統(tǒng)。
17、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，能源管理模塊與儲(chǔ)能模塊電性連接，可對(duì)儲(chǔ)能模塊所存儲(chǔ)的能量進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，并將存儲(chǔ)的能量分配給橋梁的照明系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)或通信系統(tǒng)，確保能源高效利用。能源管理模塊可以根據(jù)橋梁的不同用電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)負(fù)荷需求，優(yōu)化能量分配，減少能源浪費(fèi)，提升能源利用效率。
18、在本申請(qǐng)的第二方面，還提供了一種橋梁的渦振能量處理方法，應(yīng)用于前述任一項(xiàng)系統(tǒng)中，包括：控制模塊獲取振動(dòng)數(shù)據(jù)，其中，振動(dòng)數(shù)據(jù)是由采集模塊采集的；控制模塊基于振動(dòng)數(shù)據(jù)控制能量捕獲模塊對(duì)橋梁的渦振能量進(jìn)行捕獲，并將渦振能量轉(zhuǎn)換為電能；控制模塊控制儲(chǔ)能模塊對(duì)電能進(jìn)行存儲(chǔ)。
19、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，該方法通過(guò)采集模塊實(shí)時(shí)采集橋梁振動(dòng)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給控制模塊，控本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種橋梁的渦振能量處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：采集模塊，控制模塊，能量捕獲模塊，儲(chǔ)能模塊，其中，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集模塊包括目標(biāo)傳感器，其中，所述目標(biāo)傳感器用于采集所述橋梁的振動(dòng)數(shù)據(jù)，所述振動(dòng)數(shù)據(jù)至少包括所述橋梁渦振產(chǎn)生的振動(dòng)幅值，所述控制模塊用于基于所述振動(dòng)數(shù)據(jù)判斷所述橋梁的振動(dòng)狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述能量捕獲模塊包括一組電磁收發(fā)器，其中，所述一組電磁收發(fā)器用于感知所述橋梁渦振產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)，并將振動(dòng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為所述電能。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一組電磁收發(fā)器安裝在所述橋梁的預(yù)設(shè)區(qū)域，其中，所述預(yù)設(shè)區(qū)域包括以下至少之一：所述橋梁的橋面板；所述橋梁的纜索；所述橋梁的其他振動(dòng)敏感區(qū)域，其中，所述其他振動(dòng)敏感區(qū)域用于表示除所述橋面板和所述纜索之外的振動(dòng)敏感區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)能模塊包括電池組和/或超級(jí)電容器，其中，所述控制模塊用于控制所述電池組和/或所述超級(jí)電容器對(duì)所述電能進(jìn)行存儲(chǔ)。
6.根據(jù)權(quán)利
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊用于基于所述振動(dòng)數(shù)據(jù)并按照以下方式控制所述能量捕獲模塊的工作狀態(tài)：
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括：能源管理模塊，其中，所述能源管理模塊與所述儲(chǔ)能模塊電性連接，所述能源管理模塊用于對(duì)所述儲(chǔ)能模塊所存儲(chǔ)的能量進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，所述能源管理模塊用于將所述儲(chǔ)能模塊所存儲(chǔ)的能量分配給目標(biāo)用電系統(tǒng)，其中，所述目標(biāo)用電系統(tǒng)包括以下至少之一：所述橋梁的照明系統(tǒng)，所述橋梁的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述橋梁的通信系統(tǒng)。
9.一種橋梁的渦振能量處理方法，其特征在于，應(yīng)用于權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)中，包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制模塊基于所述振動(dòng)數(shù)據(jù)控制所述能量捕獲模塊對(duì)所述橋梁的渦振能量進(jìn)行捕獲，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種橋梁的渦振能量處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：采集模塊，控制模塊，能量捕獲模塊，儲(chǔ)能模塊，其中，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集模塊包括目標(biāo)傳感器，其中，所述目標(biāo)傳感器用于采集所述橋梁的振動(dòng)數(shù)據(jù)，所述振動(dòng)數(shù)據(jù)至少包括所述橋梁渦振產(chǎn)生的振動(dòng)幅值，所述控制模塊用于基于所述振動(dòng)數(shù)據(jù)判斷所述橋梁的振動(dòng)狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述能量捕獲模塊包括一組電磁收發(fā)器，其中，所述一組電磁收發(fā)器用于感知所述橋梁渦振產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)，并將振動(dòng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為所述電能。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一組電磁收發(fā)器安裝在所述橋梁的預(yù)設(shè)區(qū)域，其中，所述預(yù)設(shè)區(qū)域包括以下至少之一：所述橋梁的橋面板；所述橋梁的纜索；所述橋梁的其他振動(dòng)敏感區(qū)域，其中，所述其他振動(dòng)敏感區(qū)域用于表示除所述橋面板和所述纜索之外的振動(dòng)敏感區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)能模塊包括電池組和/或超級(jí)電容器，其中，所述控制模塊用于控制所述電池組和/或所述超...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馮亞成，康煒，趙飛，張景利，周亮亮，姚希磊，牛偉峰，鄒云峰，劉政華，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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