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近日，燕山大学车辆与能源学院的研究团队成功设计出一种基于自耦PID的风浪双元自供能极地海洋监测系统，为极地海洋生态环境的监测和保护提供了新的解决方案。 该系统的设计旨在解决高纬度地区传统监测手段存在的问题，如太阳能密度低、发电效率低下等。
/ F' N$ [% Y' t2 n! ^ 通过利用垂直轴风力发电机和波浪能发电装置，结合自耦PID视觉算法，实现了风浪双元自供能，提高了发电效率和能量稳定性。 在发电模块设计方面，垂直轴风力发电机具有安装和维护方便、成本低、适应型强等优势，能够在较低风速下启动，有效利用高纬度地区丰富的风力资源。波浪发电则通过海浪运动规律进行能量转化，采用齿轮齿条和磁能发电相结合的方式，充分利用波浪能，实现了一次波浪振动多次发电的效果。 ! N0 E. F5 W9 R/ K6 _
* ]! }' r1 S5 u& P1 s$ D 为了提高装置的稳定性，研究团队设计了稳定模块，利用PID算法进行舵机控制，以抵消波浪作用力，保证装置在海浪状态下的相对稳定。同时，通过内置MPU6050倾角传感器，实现了对保护装置的控制，使其在不同倾角下能够自动平衡和调整，增强了装置的使用寿命和抗风险能力。 该监测系统还具备全面的监测功能，包括水质监测、海下物质识别监测等。
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通过多端口搭载传感器，实现了海洋质量和海洋水文动态信息的全方位监测，并通过Lab阈值调整与增量控制算法，将信息显示到数据后台，为海洋研究和保护提供了丰富的数据支持。 经实验测试，该系统的发电量比普通太阳能浮标发电量大幅度增加，节能减排效果显著。与传统监测装置相比，它能够为更多人提供电力，减少二氧化碳排放，对于降低能源成本和保护环境具有重要意义。 该项目的创新点包括采用双元自供能发电技术、利用自耦PID算法结合DP动力定位系统设计、通过倾角阈值调节适应不同海洋极端环境以及利用多端口搭载传感器实现全方位监测等。这些创新点使得该系统在发电效率、稳定性、适应性和监测功能等方面具有明显优势。
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该系统的应用前景广阔，可用于灾害监测与预警、海洋大数据采集、海洋生态保护和海洋生物医药研究等领域。例如，在灾害监测与预警方面，它能够通过测量海面变化和水位，及早发出警报，为应对海啸、风暴潮等灾害提供重要支持；在海洋大数据采集方面，它可以实时收集大量海洋数据，为海洋科学研究和人工智能应用提供数据基础；在海洋生态保护方面，它有助于监测海洋生态环境中的物种分布和生态习性，为制定科学的保护政策提供依据；在海洋生物医药研究方面，它可以携带生物样本采集装置，协助发现海洋生物资源的药用潜力。未来助力新能源发展，发展海洋资源潜力，保护海洋生态环境 |/ q' p9 s g. H5 v- g0 z. j) K
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