论文港珠澳大桥桥墩警示标志能源系统设计和应用，本文是系统设计类有关论文怎么写跟港珠澳大桥和桥墩和系统设计类论文范文素材.
摘 要：桥墩警示标志的正常、稳定运行对港珠澳大桥桥体安全和周边水域的通航安全具有重要意义,而桥墩警示标志能源系统设计的合理性是桥墩警示标志发挥正常助导航效能的基础.本文介绍了港珠澳大桥桥墩警示标志的能源系统设计过程和该设计方案的应用情况.
关键词：港珠澳大桥 能源 设计
1.项目背景
港珠澳大桥已于2018年10月24日正式通车了,其作为我国的“世纪工程”东起香港国际机场附近的香港口岸人工岛,向西横跨伶仃洋海域后连接珠海和澳门人工岛,止于珠海洪湾；桥隧全长5 5千米,其中主桥29.6千米、香港口岸至珠澳口岸41 . 6千米；桥面为双向六车道高速公路,设计速度100千米/小时；工程项目总投资额1269亿元.作为连接粤港澳三地的跨境大通道,港珠澳大桥将在大湾区建设中发挥重要作用.它被视为粤港澳大湾区互联互通的“脊梁”,可有效打通湾区内部交通网络的“任督二脉”,从而促进人流、物流、资金流、技术流等创新要素的高效流动和配置,推动粤港澳大湾区建设成为更具活力的经济区、宜居宜业宜游的优质生活圈和内地与港澳深度合作的示范区,打造国际高水平湾区和世界级城市群.
为保障港珠澳大桥的桥体安全与桥体附近水域的通航安全,需要在九洲桥、江海桥、青州桥通航孔两侧设置相应的桥墩警示标志,其中九洲桥设置8座,江海桥10座,青州桥8座,共26座,位于港珠澳大桥桥梁段南北侧各1 3座.在原设计方案中,这26座为采用市电供电,后期由于供电电缆敷设困难,需对供电方式进行变更,采用太阳能供电.考虑到大桥北侧的13座警示标志白天大多时候处于桥梁阴影下,太阳能转换效率低,为确保太阳能供电稳定、可靠,需对太阳能供电系统进行重新设计改造.
2．桥墩警示标志能源系统设计
为使港珠澳大桥桥墩警示标志能稳定工作,始终处于良好状态,并能在阴雨天气下连续工作20个日历天,需要对标志的供电系统进行精心的设计,包括灯器的选用,电池的选用、配置,太阳能板的选用、配置；输电电缆的选用等.
2.1灯器的选用
目前国内用于工作于航标上射程在4 ~ 5海里的L E D灯器,其额定工作功率为4~6W,额定工作电流一般为12V.这里我们以国内温州某厂家生产的一款L ED灯器为能源系统设计方案基础,其额定工作功率为5W,额定工作电流为12V.
2.2电池的配置
根据《《中国海区可航行水域桥梁助航标志》》的相关规定,桥墩警示标志的灯质为连续快闪或连续甚快闪,港珠澳大桥桥墩警示标志灯质设计为连续快闪（即1秒内亮0.5秒灭0.5秒）.以国内温州某厂家的L ED分体灯器的技术参数,根据灯器每日耗电量计算公式：
S等于L/(L+D)*H*f*w/v,其中：
S——灯器每日耗电量；
L——一个周期内亮灯时间,这里为0.5S；
D——一个周期内熄灯时间,这里为0.5S；
H——灯器每日工作时间,一般认为工作12个小时；
f——冷丝系数,一般取1；
w——灯器工作时的额定电压,为5W；
v——灯器工作时的额定电流,为12V.
由此,计算得出灯器一天耗电量为：
S等于0.5/(0.5+0.5)*12*1*5/12等于2.5A?h .
则灯器连续工作2 0个日历天的耗电量为50A?h(灯器工作在阴雨天气下,考虑电池在20天内没有发生充电,连续处于放电之下) .同时为保证连续的放电不对电池造成损伤,放电深度应控制在55%.由此可知,电池容量要求为：
QA等于（S*M）/(ηD*DOD),其中：
QA——连续阴雨天蓄电池容量要求；
S——灯器每日耗电量,上述计算为2.5A?h；
M——连续阴雨天电池工作天数,这里为20天；
ηD——电池放电效率,一般为80%；
D OD——电池放电深度,一般为55%.
由此,计算得出电池容量要求为:
QA等于（2.5*20）/(0.8*0.55)等于113.64A?h
国内通用的航标铅酸蓄电池或锂电池,其一块的容量一般为80A?h或100A?h.为尽可能保障大桥航标能源的稳定可靠,同时又节约资源,这里设计配置2块10 0A?h的电池,采用并联方式,这样当其中一块损坏时,另外一块能继续工作.同时,因为锂电池具有环保、重量轻、易更换等优点,这里选择锂电池.
2.3太阳能板的配置
设计太阳能板的配置,需要提到一个影响太阳能充电电压的因素.港珠澳大桥南侧安装太阳能板的地方距离北侧桥墩警示标志最少有80m,最宽处达110m,所需连接的电缆较长,会造成一定的电压压降.
根据电阻计算公式： ,可知R跟电缆的长度和粗细有关,电缆越长,电阻越大,而电缆越粗,电阻越小.为减少压降,需要减少电缆本身的电阻.此次设计,采用6平方毫米（6×10^- 6㎡）的铜线（铜线的电阻率为ρ等于1.75 ×10^-8）,取L等于100m,由此得出,R等于 (1.75 ×10^-8×100)/(6×10^-6)等于0.29Ω.由此得知电阻不大,对电压压降影响不大,通过实验也验证了相关结果.
我们需要先计算太阳能板每日平均输出功率,根据公式：
PC等于（S*v）/h*f2,其中：
PC——太阳能板每日输出功率；
S——灯器每日耗电量,上述计算为2.5A?h；
v —— 灯器的额定电压,为12V；
h——太阳能板每照时间,因太阳能板角度是固定不变的,其每天受太阳照射的时间约在3小时；
f2——光照充电损失系数,一般取2.
由此,计算得出太阳能板每日平均输出功率:
PC等于（2.5×12）/3×2等于20W.
根据太阳能板瓦数配置公式W等于 P C / β（ 其中β为太阳能板利用率,一般为60%）,计算得到太阳能需配置最少W等于20/0.6等于33.34W.国内通用的用于航标的太阳能板瓦数一般为20W或8 5W,且长宽均有固定规格.为迎合现有的太阳能板和太阳板架规格,减少施工难度,提高方案可靠性,我们设计配置8 5W的太阳能板.现在国内通用的航标锂电池一般都有过充保护电路,所以配置8 5W的太阳能板不会对锂电池造成过充,损坏电池.
根据现实情况的需求和通过计算,我们为港珠澳大桥桥墩警示标志设计出了一个可行的能源系统方案,即为每个桥墩警示标志配置锂电池两块,配置太阳能板85W.这个方案既满足航标能源需求,又提高了能源系统的稳定性、可靠性.
2.4能源系统方案应用情况
根据上述的能源系统设计方案,我们完成了施工,并于2018年6月上旬投入使用.改造后的能源系统投入使用后,桥墩警示标志工作良好,稳定性得到进一步提高,标志灯器没有出现过因为能源不足而熄灭的情况,有效保障了大桥桥体安全,和大桥水域的通航安全.
2018年9月份,台风“山竹”袭击珠海,部分太阳能板被吹走.这部分桥墩警示标志在电池得不到充电的情况,连续工作了7天.当重新安装太阳能板后,电池依旧正常工作,这说明电池的放电深度正常,没有收到损坏.进一步验证了供电系统的可靠性.
3．结语
本文通过港珠澳大桥桥墩警示标志的能源系统设计,给读者介绍了一种能源配置的方法.能源系统设计是航标能否正常运行的基础工作,了解并掌握航标能源系统设计方法,对提升航标技能,开展航标业务具有重要意义.
此文点评,上文是适合不知如何写港珠澳大桥和桥墩和系统设计方面的系统设计专业大学硕士和本科毕业论文以及关于系统设计论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料.
参考文献：
1、 天堑变通途，海测新篇章广州海事测绘中心服务港珠澳大桥建设 10月24日,举世瞩目的港珠澳大桥正式开通,从设计到建设历时14年,毕其功于一役 这座被英国卫报称之为“新的世界七大奇迹之一”的超级工程,凝结了来自各行业精英建设者的智慧结晶和.
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