本发明涉及用于水库增蓄的无人值守水上声波增雨浮动系统及方法，属于人工影响天气装置。
背景技术：
1、随着全球气候变化的加剧，气候干旱问题日益严重，水库等重要的水资源储备设施经常面临着缺水的困境，人工增雨技术是提高水库蓄水量重要手段。相较于化学催化等其他增雨手段，声波增雨技术能够在特定的时间和地点，通过发射特定频率的声波影响云层结构，促使云中的水蒸气凝结成雨滴降落在预定水库区域，从而能够更加精确地满足水库的蓄水需求。
2、但声波增雨的有效覆盖范围受限，为了实现对水库的最佳增蓄效果，增雨作业点需要根据季节和气候条件的变化，灵活地布置在水库水面上的最佳位置。目前大多数声波增雨方案采用的是地基固定装置或陆地移动装置，在水库周围植被覆盖严重、无可供车辆行驶的山区地形中难以灵活移动和布置，也无法根据水库的具体蓄水需求进行实时的增雨作业控制和调整，更无法实现无人值守操作。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种用于水库增蓄的无人值守水上声波增雨浮动系统及方法。
2、本发明的技术方案如下：
3、一方面，本发明提供一种用于水库增蓄的无人值守水上声波增雨浮动系统，包括：
4、浮动平台以及设置于浮动平台上的设备集装箱和综合控制单元；
5、所述设备集装箱包括声波发射子箱、辅助设备子箱和控制与动力子箱；
6、所述声波发射子箱内包括气流调制扬声器以及扬声器号筒；扬声器号筒的输入端连接于气流调制扬声器的喇叭处，扬声器号筒的输出端朝向声波发射子箱的顶部；气流调制扬声器还与综合控制单元电连接；
7、所述辅助设备子箱内包括天气监测单元和空气压缩机，天气监测单元用于监测区域气象信息并发送至综合控制单元，空气压缩机的输出端通过管路与气流调制扬声器的输入端连接；声波发射子箱和辅助设备子箱的顶部均开口，且开口处设置有可开合的电动天窗；
8、还设置有能源单元，能源单元包括设置于控制与动力子箱外侧顶端的风力发电机、设置于控制与动力子箱内部的柴油发电机、储能电池以及设置于浮动平台上的立面光伏阵列；
9、所述综合控制单元设置于控制与动力子箱内，用于对声波增雨浮动系统中的各个设备进行综合控制。
10、作为优选实施方式，所述综合控制单元包括中央控制模块以及与中央控制模块连接的风电及光伏控制器、交流配电模块、直流配电模块、储能双向变流器、通讯模块、柴油发电机启停模块、空气压缩机启停模块以及气流调制扬声器启停模块；
11、所述立面光伏阵列的输出端通过风电及光伏控制器分别与直流配电模块以及储能电池的直流输入端连接，储能电池的直流输出端与直流配电模块连接；
12、风力发电机的输出端通过风电及光伏控制器分别与储能双向变流器的交流输入端以及交流配电模块连接；
13、柴油发电机的输出端分别与储能双向变流器的交流输入端以及交流配电模块连接；
14、储能双向变流器的直流输出端与储能电池的直流输入端连接，储能双向变流器的交流输出端与交流配电模块连接；
15、柴油发电机启停模块、空气压缩机启停模块以及气流调制扬声器启停模块分别与柴油发电机、空气压缩机和气流调制扬声器连接，中央控制模块通过柴油发电机启停模块、空气压缩机启停模块以及气流调制扬声器启停模块分别控制油发电机、空气压缩机和气流调制扬声器的启停；
16、通讯模块用于实现远程通讯。
17、作为优选实施方式，所述风电及光伏控制器为集成风光互补控制器，且采用mppt最大功率点跟踪控制策略。
18、作为优选实施方式，所述天气监测单元包括雨量筒、微雨雷达以及测云雷达。
19、作为优选实施方式，所述立面光伏阵列包括环绕浮动平台上表面设置的多个固定柱以及多个双面光伏组件；两相邻固定柱之间固定一双面光伏组件，各双面光伏组件并联或串联，且固定柱中设置有用于容纳光伏线缆的中空空间。
20、作为优选实施方式，所述空气压缩机与气流调制扬声器连接的管路中还设置有过滤器。
21、作为优选实施方式，所述空气压缩机和气流调制扬声器的底部均通过弹性振动隔离装置与辅助设备子箱/声波发射子箱的内底面连接。
22、作为优选实施方式，所述浮动平台包括支架、塑胶浮管以及塑胶支板，所述塑胶浮管固定布设于支架的底部，所述塑胶支板水平固定设置于支架的顶部。
23、另一方面，本发明还提供一种如本发明任一实施例所述的用于水库增蓄的无人值守水上声波增雨浮动系统的控制方法，包括以下步骤：
24、通过中央控制模块接收由天气监测单元采集水上声波增雨浮动系统周围区域气象信息，并判断是否符合声波增雨的作业条件；
25、判断是否符合声波增雨的作业条件的步骤具体为：
26、获取水上声波增雨浮动系统周围区域气象信息以及目标水库的运行数据，并构建如下所示的决策系数计算公式：
27、；
28、其中，为预设的声波增雨比例；为水上声波增雨浮动系统的影响区域面积；为t时刻水上声波增雨浮动系统的影响区域内的降雨量预测结果，为水库运行在当前时期的安全水位z对应的库容；为当前水位在t时刻对应的库容；为水库运行时期泄水设施的泄流能力；为水库运行时期入库径流预测流量；为计算起始时刻，为计算结束时刻，为计算时段，；
29、监测当云层回波强度＞5db，云底高度＜5km，云厚度＞500m，云覆盖度＞2/3时，且决策系数在0~1之间时，符合声波增雨的作业条件；
30、当周围区域气象信息符合声波增雨的作业条件时，中央控制模块通过空气压缩机启停模块和气流调制扬声器启停模块分别控制空气压缩机和气流调制扬声器开启，执行声波增雨作业，并根据周围气象信息控制气流调制扬声器的输出功率；
31、当周围区域气象信息不符合声波增雨的作业条件时，综合控制单元分别控制空气压缩机和气流调制扬声器停止；
32、在执行声波增雨作业时，中央控制模块执行能量控制策略维持系统的供电需求；
33、在执行声波增雨作业时，实时绘制决策系数随时间变化的趋势曲线，根据趋势曲线确定是否继续执行声波增雨作业。
34、作为优选实施方式，所述能量控制策略具体为：
35、在风力发电机和立面光伏阵列满足预设的供电条件、且储能电池满电时，中央控制模块通过交流配电模块、直流配电模块控制风力发电机和立面光伏阵列为系统内用电设备供电；
36、在风力发电机和立面光伏阵列满足预设的供电条件、但储能电池不满电时，中央控制模块通过直流配电模块控制立面光伏阵列优先为系统内直流用电设备供电，控制风力发电机优先为储能电池充电，其次通过交流配电模块控制风力发电机为系统内交流用电设备供电；
37、在风力发电机和立面光伏阵列不满足预设的供电条件、且储能电池电量大于预设值时，中央控制模块通过交流配电模块、直流配电模块控制风力发电机、立面光伏阵列和储能电池优先为系统内用电设备供电，直至储能电池电量小于预设值时停止电池放电，切换至由柴油发电机供电，此时柴油发电机优先为各用电设备供电，其次为储能电池充电，直至储能电池满电后自动切换为由储能电池为各用电设备供电；
38、在风力发电机和立面光伏阵列不满足预设的供电条件、且储能电池电量小于预设值时，中央控制模块控制柴油发电机进行供电，且优先为系统内各用电设备供电，其次为储能电池充电，直至储能电池满电后自动切换为由储能电池为各用电设备供电。
39、本发明具有如下有益效果：
40、1、本发明一种用于水库增蓄的无人值守水上声波增雨浮动系统，设置了浮动平台以及风-光-柴-储一体的动力系统，能够灵活布置于水面上实现无人值守的声波增雨工作。还设置有天气监测单元，能够实时监测周围环境以判定是否符合声波作业条件。
41、2、本发明一种用于水库增蓄的无人值守水上声波增雨浮动系统，设置有弹性振动隔离装置，避免气流调制扬声器/空气压缩机振动造成浮动平台结构疲劳损坏。
42、3、本发明一种用于水库增蓄的无人值守水上声波增雨浮动系统，设置有集成储能电池管理、装置能量管理和远程自动控制启停作业三大功能的综合控制单元，通过和储能双向变流器、中央控制模块等硬件进行系统内部通讯实现在不同天气环境下系统的离网孤岛运行。
43、4、本发明一种用于水库增蓄的无人值守水上声波增雨浮动系统的控制方法，通过周围气象数据以及水库运行数据计算一决策系数，通过该决策系数表征目标水库当前对所增降雨的承载能力，联合天气监测单元获取的实时气象数据判断是否可以开启声波增雨作业。并且在执行作业过程通过能量控制逻辑确保了系统在不同能源供应情况下，能够高效、稳定地运行。
1.一种用于水库增蓄的无人值守水上声波增雨浮动系统，其特征在于，包括：浮动平台以及设置于浮动平台上的设备集装箱和综合控制单元；所述设备集装箱包括声波发射子箱、辅助设备子箱和控制与动力子箱；所述声波发射子箱内包括气流调制扬声器以及扬声器号筒；扬声器号筒的输入端连接于气流调制扬声器的喇叭处，扬声器号筒的输出端朝向声波发射子箱的顶部；气流调制扬声器还与综合控制单元电连接；所述辅助设备子箱内包括天气监测单元和空气压缩机，天气监测单元用于监测区域气象信息并发送至综合控制单元，空气压缩机的输出端通过管路与气流调制扬声器的输入端连接；声波发射子箱和辅助设备子箱的顶部均开口，且开口处设置有可开合的电动天窗；还设置有能源单元，能源单元包括设置于控制与动力子箱外侧顶端的风力发电机、设置于控制与动力子箱内部的柴油发电机、储能电池以及设置于浮动平台上的立面光伏阵列；所述综合控制单元设置于控制与动力子箱内，用于对声波增雨浮动系统中的各个设备进行综合控制。
2.根据权利要求1所述的一种用于水库增蓄的无人值守水上声波增雨浮动系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种用于水库增蓄的无人值守水上声波增雨浮动系统，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种用于水库增蓄的无人值守水上声波增雨浮动系统，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种用于水库增蓄的无人值守水上声波增雨浮动系统，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的一种用于水库增蓄的无人值守水上声波增雨浮动系统，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的一种用于水库增蓄的无人值守水上声波增雨浮动系统，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的一种用于水库增蓄的无人值守水上声波增雨浮动系统，其特征在于：
9.一种如权利要求1~8任一项所述的用于水库增蓄的无人值守水上声波增雨浮动系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的用于水库增蓄的无人值守水上声波增雨浮动系统的控制方法，其特征在于，所述能量控制策略具体为：
