FLiDAR -如何浮动激光雷达旨在帮助风能产业解决昂贵的问题
最近，工程师们将激光雷达集成到任何他们能集成的领域，无论是机器人技术还是天文学。但是，FLiDAR，或浮动激光雷达，为解决其他困难和昂贵的领域提供了一些真正的机会。
FLiDAR是什么?激光雷达传感器如何测量风数据?了解配备激光雷达传感器的漂浮浮标是如何改变风能行业和其他。
激光雷达代表光探测与测距在概念上与雷达和声纳非常相似。最简单的形式是，发射一束激光，击中一个物体，反射被一个电路记录下来。激光束的发送和接收之间的时间差用来确定到目标的距离。如果将激光束快速扫描到周围环境，就可以绘制出简单的环境地图。
激光雷达在过去几年中开始流行起来。它已经被集成到机器人、天文学、考古学和安全领域当与无人机配对时．它也在蓬勃发展中发挥了重要作用自主汽车产业(在那里，专利激光雷达研究已经引起引人注目的法律纠纷）.一旦需要数千或数万美元，激光雷达的成本一直在下降，这意味着我们很可能会看到这项技术在越来越多的独特应用中出现。
一个这样的应用就是FLiDAR，或浮动激光雷达，它的目的是提出解决方案，以解决风能问题，已经证明困难和昂贵的解决方案。
侦查海上风电场位置:物流之谜
海上风力发电场利用了这样一个事实:海上的风速比陆地上的风速更高、更稳定，这主要是由于没有山丘、山脉和建筑物可以分解风。但并不是所有的离岸地点都是平等的。在风电场安装之前，需要进行大量的研究和风速测量，以确定潜在风电场的成本效益(只有具有成本效益的地点才会获得资助)。
获取风数据的典型现场侦察实践依赖于风速计，需要安装在高桅杆上。它们需要远离水面，因为风速随高度而变化，而测量需要在风力涡轮机运行的高度进行。(这些风速和风向在海拔高度上的变化也决定了热气球利用大气中的不同层来移动。)
在海岸线和内陆的桅杆上获得风数据相对容易，因为建立这些结构与建造一个典型的塔没有什么区别。然而，离岸则是另一回事，因为不仅计划困难，而且成本也要高得多。根据一些人估计在美国，安装内陆风速表桅杆的成本约为5万美元，但安装海上桅杆的成本为1500万美元，需要等待一年的许可和长达6个月的施工时间。离岸桅杆还面临水深问题，这也是价格的一个因素(300米的水深对于安装桅杆来说不是一个小问题)。
那么，在不需要花费1500万美元建造一座塔的情况下，如何远程测量离岸5到15英里(约合15公里)、离海面500英尺(约合500米)高的风呢?
将激光雷达运转!
用激光雷达测量大气变化
激光雷达如何测量风？与风速计不同，LIDAR系统不需要将桅杆安装到风力涡轮机将运行的高度。相反，LIDAR系统仅需要位于表面（陆地或水）上，其中建立计划的农场并且可以远程进行测量。
根据ZephIR，一个激光雷达传感器开发人员涉及多个FLiDAR应用程序，激光雷达系统可以用来检测大气中直接转化为风速的难以置信的微小变化。他们的测量文献的验证ZephIR激光雷达传感器的测量可以产生“至少与met桅杆相同的标准”的风数据。
从图片Zephir.
一种类似的方法，它使用了一种LiDAR的方法是通过天文学家使用人造恒星。陆地望远镜最大的挑战之一是大气剪切和热对流电流，使星星似乎闪烁和摆动。为了克服这一点，使用专门设计为激发钠原子的高功率激光，在大气中制造人造星。结果是天空中的明星，旁边被观察，这也表现出相同的波动。由于已知人造星的不受影响的外观，因此可以使用简单的减法来改变人造星和远处的外观，从而使得波动被移除。
用LIDAR激光器创造一个人造星新墨西哥州科特兰空军基地的星火光学靶场。图片来自美国空军
激光雷达能够提供精确的风型数据，这使得它适合远程监测应用，比如现在拴在世界海洋周围的“浮动实验室”。
激光雷达进入海洋
浮动激光雷达浮标被用于远程监测海洋环境，以侦察海上风电场位置，但也用于科学研究和其他商业应用。通过额外的传感器，许多浮标也有能力测量其他气象数据。metoocean(气象学和海洋学的合成词)数据指的是环境数据，包括海浪、洋流、潮汐、海平面和天气的测量。虽然这些数据的价值跨越了许多行业，但它也使风力发电场更容易确定建设位置和维护计划。
这是一些漂浮着漂浮的幻影钻井平台。
AXYS科技FLiDAR风哨
总部位于加拿大的AXYS科技公司成立于1974年，专注于远程环境监测。2015年4月，AXYS与ZephIR合作，利用他们的ZephIR 300在他们的双重安排FLiDAR WindSentinal浮标(获得一家叫FLiDAR的比利时公司同年9月)。浮标可以漂浮在水面上(系在一个锚上)，并使用太阳能电池板和电池来储存能量。
该系统具有多个传感器，用于滚动，俯仰，偏航和翻译。图片礼貌AXYS
windsentinel上的每个传感器和数据采集系统都可以独立记录数据，但传感器使用GPS进行同步。这一点很重要，因为所有的数据都是结合起来产生更真实的风速的(例如，浮标遇到的是大浪，数据将需要为此进行调整)。该系统已经在全球范围内进行了20次商业部署，其中16个地点满足了桅杆验证，最近一次是在本月早些时候“风哨”部署在新泽西海岸为即将到来的名为“海洋风”的风力发电场确定最佳位置。
EOLOS FLS200
EOLOS解决方案还提供了一个FLICTAR BUEOY奥斯托斯FLS200．就像风哨，FLS200使用ZephIR 300传感器通过卫星通信远程返回风数据。
EOLOS FLS200从奥斯托斯
在总部，工程师可以通过EOLOS 2.0 SCADA系统查看从数据中收集的实时数据。
rps.
RPS是一家总部位于英国的国际能源和资源公司。这个月，RPS宣布了这一消息与挪威能源公司合作equinor.为美国海上风电场研究开发FLiDAR系统。
这幅图像可以帮助展示这些FLiDAR系统的规模。Screencap从rps.
下面，你可以看到一个简短的视频RPS浮动激光雷达装置的“海上试验”由RPS的澳大利亚和亚太地区于6月29日：
激光雷达阵风保护
正如AXYS公司开发的FLiDAR系统所看到的，激光雷达技术可以极大地帮助确定风力发电场的最佳位置，而无需支付大量成本。但是激光雷达的使用不仅限于风力发电场的规划;它还可以保护风力涡轮机。风力发电场面临的一个问题是风暴，风暴带来的风力如此强大，以至于风力涡轮机会被破坏。涡轮也可以成为脱离，允许涡轮旋转太快(这可能导致灾难性的故障)。
强风可能对风力涡轮机有害。图片礼貌Geograph
对于使用预测模型，可以准备强风，以便工程师可以作为风暴方法禁用涡轮机。然而，风阵容是特别危险的，因为它们无法预测（在天气预报方面）并且很难为之准备。LIDAR传感器可用于测量风力涡轮机前面数百米的风速，允许涡轮机珍贵的时刻对迎面而来的阵风作出反应。
LIDAR有许多应用，如环境和自主控制的映射，但它也可以以更不寻常的方式使用，例如从远处测量风速。现在，Axys正在商业环境中使用它们的Flidar系统，我们现在可以看到更多的风电场现在可以在经济地收集风数据。
特色图片提供AXYS技术．
