本發(fā)明涉及港口無線充電，尤其涉及港口一體化系泊充電裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、船舶?？看a頭后，為有效減少船舶靠港期間的污染排放，停止采用燃油輔助發(fā)電機(jī)供電，轉(zhuǎn)為通過岸基電源為船上設(shè)備供電。以前的船舶充電，使用過程中需要與設(shè)備保持連接，沉重的有線充電線材，限制了設(shè)備的移動(dòng)性，船舶在錨定后受風(fēng)浪影響，依然會(huì)發(fā)生位移，易導(dǎo)致充電電纜摩擦破損。為了解決有線充電的問題，一些應(yīng)用于船舶的無線設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，如cn113459853a-一種船用無線充電系統(tǒng)，cn114030380a-一種用于無線充電的隨動(dòng)裝置，cn114394005a-一種搖擺式船用無線充電裝置等，但是這些無線充電裝備普遍存在以下問題：在船舶充電過程中，在海浪或風(fēng)力的影響下容易出現(xiàn)對接不準(zhǔn)或中斷充電的情況，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和維護(hù)成本；此外，這些無線充電裝備的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，故障率高，且自動(dòng)化程度不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有無線充電裝置在船舶充電過程中受風(fēng)浪干擾對接不穩(wěn)定、自動(dòng)化程度不高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，提供一種港口一體化系泊充電裝置及方法，該充電裝置將無線充電技術(shù)與真空系泊系統(tǒng)相結(jié)合，通過設(shè)計(jì)了沿橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)板配合沿豎軸轉(zhuǎn)動(dòng)的擺動(dòng)塊，實(shí)現(xiàn)了伸縮機(jī)構(gòu)在上下和左右方向的擺動(dòng)，同時(shí)配合伸縮機(jī)構(gòu)自身的伸縮功能，能夠?qū)崿F(xiàn)無線充電供電側(cè)與不同型號的船舶充電接口對接；通過吸附盤牢固吸附在船體上，能夠有效吸收船舶晃動(dòng)產(chǎn)生的位移，實(shí)現(xiàn)船舶的靠港系泊，確保充電過程中的穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、一種港口一體化系泊充電裝置，包括固定平臺(tái)、對接調(diào)節(jié)裝置、無線充電供電側(cè)和真空吸附裝置；所述固定平臺(tái)內(nèi)設(shè)有控制系統(tǒng)；所述對接調(diào)節(jié)裝置整體安裝于固定平臺(tái)的外側(cè)，包括橫軸、轉(zhuǎn)動(dòng)板、連接架、擺動(dòng)塊、伸縮機(jī)構(gòu)、萬向接頭、豎向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；所述橫軸固定安裝于固定平臺(tái)上，所述轉(zhuǎn)動(dòng)板套裝于所述橫軸上并能沿橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述連接架固定安裝于所述轉(zhuǎn)動(dòng)板上，所述擺動(dòng)塊通過豎軸安裝于所述連接架上并能沿豎軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述伸縮機(jī)構(gòu)一端與所述擺動(dòng)塊固定連接，另一端與所述萬向接頭連接；所述豎向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝于所述伸縮機(jī)構(gòu)的下方用于驅(qū)動(dòng)伸縮機(jī)構(gòu)在豎直方向運(yùn)動(dòng)，所述水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝于所述伸縮機(jī)構(gòu)的側(cè)方用于驅(qū)動(dòng)伸縮機(jī)構(gòu)在水平方向運(yùn)動(dòng)；所述伸縮機(jī)構(gòu)、豎向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分別與所述控制系統(tǒng)信號連接；所述無線充電供電側(cè)安裝于所述萬向接頭上，用于對接船舶的充電接口；所述真空吸附裝置包括安裝于所述無線充電供電側(cè)兩側(cè)的吸附盤，所述吸附盤用于對船舶進(jìn)行吸附，防止無線充電供電側(cè)與船舶脫離。

4、上述方案中，所述擺動(dòng)塊底端固定安裝有支撐架，所述支撐架向所述伸縮機(jī)構(gòu)一側(cè)延伸，支撐架的頂端面與伸縮機(jī)構(gòu)的下端面適配連接，使得支撐架能帶動(dòng)伸縮機(jī)構(gòu)同步運(yùn)動(dòng)；所述豎向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝于支撐架的下方，用于驅(qū)動(dòng)支撐架在豎直方向運(yùn)動(dòng)；所述水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝于支撐架的側(cè)方，用于驅(qū)動(dòng)支撐架在水平方向運(yùn)動(dòng)。

5、上述方案中，所述充電裝置還包括限位裝置，所述限位裝置包括u型固定架和推板，所述u型固定架的兩個(gè)相對的側(cè)壁上開設(shè)有豎向的限位槽，所述推板的兩端分別與兩側(cè)的限位槽適配安裝，且推板能沿著限位槽上下移動(dòng)；所述支撐架擱置于所述推板上，豎向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的輸出端與推板相連，水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的輸出端與支撐架相連。

6、上述方案中，所述連接架包括相對固定于所述轉(zhuǎn)動(dòng)板上下兩側(cè)的連接板和連接兩塊所述連接板的豎軸，所述豎軸的上下端分別與兩連接板固定連接；所述擺動(dòng)塊安裝于兩塊所述連接板之間，且豎軸貫穿擺動(dòng)塊，使得擺動(dòng)塊可沿豎軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

7、上述方案中，所述固定平臺(tái)上還安裝有位移傳感器和攝像頭，所述位移傳感器和攝像頭分別與所述控制系統(tǒng)信號連接；所述位移傳感器用于監(jiān)測船舶移動(dòng)信息，并傳輸至控制系統(tǒng)；所述攝像頭用于采集船舶圖像信息，并傳輸至控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)根據(jù)位移傳感器采集的船舶移動(dòng)信息分析船側(cè)與岸側(cè)的距離變化，計(jì)算出船舶相對岸側(cè)的速度變化，確保充電裝置在合理的速度和距離區(qū)間完成系泊和脫開過程；所述控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)船舶位移、速度變化信息和攝像頭采集的圖像信息，通過圖像處理算法識別船舶并精準(zhǔn)定位充電接口。

8、上述方案中，在對接及充電過程中，控制系統(tǒng)根據(jù)船舶實(shí)時(shí)位移、速度變化信息以及充電接口定位信息精確控制豎向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及伸縮機(jī)構(gòu)，以確保充電設(shè)備對接至船舶充電接口的精確度。

9、上述方案中，所述真空吸附裝置還包括設(shè)置于所述固定平臺(tái)內(nèi)部的真空泵，真空泵排氣口通過管道與所述吸附盤底端設(shè)置的真空泵管道連接頭相連，所述真空泵與所述控制系統(tǒng)信號連接，通過控制系統(tǒng)控制真空泵的吸氣流量；所述真空吸附裝置還包括安裝于吸附盤上的壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述控制系統(tǒng)信號連接，將監(jiān)測的吸附盤的接觸壓力大小信息實(shí)時(shí)傳輸至控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)根據(jù)位移傳感器監(jiān)測得到的船舶移動(dòng)信息及壓力傳感器監(jiān)測得到的壓力信息，通過控制所述真空泵的吸氣流量實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)吸附盤的吸附力大小，保證無線充電供電側(cè)與船舶充電接口的穩(wěn)定對接。

10、上述方案中，所述固定平臺(tái)內(nèi)還集成有供電側(cè)送電柜，所述供電側(cè)送電柜與所述無線充電供電側(cè)連接。

11、上述方案中，所述伸縮機(jī)構(gòu)、豎向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用伸縮油缸或液壓伸縮桿。

12、相應(yīng)的，本發(fā)明還提出上述港口一體化系泊充電裝置的充電方法，首先，位移傳感器實(shí)時(shí)測量船舶與固定平臺(tái)之間的距離和位移變化，以獲取船舶的位置和速度信息；與此同時(shí)，攝像頭捕捉船舶接口的影像，通過雙目視覺和圖像處理算法生成接口的三維位置信息；基于這兩個(gè)信息源，控制系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測船舶的接近狀態(tài)并動(dòng)態(tài)計(jì)算出無線充電供電側(cè)對準(zhǔn)船舶接口的最佳對接路徑；然后，控制系統(tǒng)控制豎向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的初步移動(dòng)，使無線充電供電側(cè)逐步接近船舶接口的理想位置，此時(shí)將吸附盤相對于船舶接口的距離控制在30-50厘米的區(qū)間；在這一過程中，控制系統(tǒng)進(jìn)一步通過攝像頭的數(shù)據(jù)對接口位置進(jìn)行精準(zhǔn)識別，并實(shí)時(shí)微調(diào)豎向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，確保供電側(cè)與接口在高度和水平方向上的精確對齊；最后，控制系統(tǒng)根據(jù)位移傳感器采集的船舶位置、速度信息，對是否能進(jìn)行安全系泊進(jìn)行評估，當(dāng)船舶位置及速度變化處在理想?yún)^(qū)間時(shí)，控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)伸縮機(jī)構(gòu)使無線充電供電側(cè)與船舶充電接口實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對接，同時(shí)，吸附盤和船舶實(shí)現(xiàn)貼合，此時(shí)通過控制系統(tǒng)啟動(dòng)真空泵，使吸附盤與船體間形成負(fù)壓實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定系泊；在充電過程中，控制系統(tǒng)可以根據(jù)位移傳感器和攝像頭監(jiān)測的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對伸縮機(jī)構(gòu)、豎向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，以保證無線充電供電側(cè)與船舶接口的穩(wěn)定對接；與此同時(shí)，位移傳感器和壓力傳感器的實(shí)時(shí)反饋使控制系統(tǒng)能根據(jù)風(fēng)浪引起的船舶輕微移動(dòng)進(jìn)行吸附力調(diào)整，確保對接的穩(wěn)定性和持續(xù)性。

13、本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：

14、本發(fā)明的港口一體化系泊充電裝置，通過設(shè)計(jì)了沿橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)板配合沿豎軸轉(zhuǎn)動(dòng)的擺動(dòng)塊，實(shí)現(xiàn)了伸縮機(jī)構(gòu)在上下和左右方向的擺動(dòng)，同時(shí)配合伸縮機(jī)構(gòu)自身的伸縮功能，能夠?qū)崿F(xiàn)無線充電供電側(cè)與不同型號的船舶充電接口對接。在充電裝置與船舶對接時(shí)，啟動(dòng)真空泵抽取空氣，使吸附盤產(chǎn)生負(fù)壓，牢固吸附在船體上，能夠有效吸收船舶晃動(dòng)產(chǎn)生的位移，實(shí)現(xiàn)船舶的靠港系泊，確保充電過程中的穩(wěn)定性。在充電過程中，船舶受風(fēng)浪或外力影響不可避免地會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)，當(dāng)晃動(dòng)幅度較小時(shí)，由于伸縮機(jī)構(gòu)可以在上下和左右方向自由擺動(dòng)，因此可以隨著船舶同步晃動(dòng)，同時(shí)配合伸縮機(jī)構(gòu)端部的萬向接頭使得無線充電供電側(cè)相對于固定平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)小幅度的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，降低對充電裝置的損傷，延長裝置使用壽命。當(dāng)晃動(dòng)幅度較大時(shí)，可以通過伸縮機(jī)構(gòu)、豎向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行適應(yīng)的長度和角度調(diào)整，保證充電過程中無線充電供電側(cè)與船舶充電接口始終穩(wěn)定對接。同時(shí)，位移傳感器和壓力傳感器的實(shí)時(shí)反饋使控制系統(tǒng)能根據(jù)風(fēng)浪引起的船舶輕微移動(dòng)進(jìn)行吸附力調(diào)整，確保對接的穩(wěn)定性和持續(xù)性。這種無線充電與真空系泊的二合一設(shè)計(jì)，顯著提升了船舶停泊和充電的效率與安全性。

15、本發(fā)明的港口一體化系泊充電裝置結(jié)構(gòu)簡單，減少了對復(fù)雜機(jī)械手臂結(jié)構(gòu)的依賴，生產(chǎn)和維護(hù)成本都相對較低。同時(shí)，伸縮機(jī)構(gòu)、豎向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及真空泵都能通過控制系統(tǒng)反饋調(diào)節(jié)，提升了自動(dòng)化對接的精度和充電效率，有效延長了設(shè)備的使用壽命。