CN102566586A - 非机械式浮潜标浮沉控制系统 - Google Patents

Abstract

非机械式浮潜标浮沉控制系统。本发明主要是一种用于海洋的漂流式浮潜标电子浮沉控制系统。采用本公司的非机械式浮沉机制专利，可以制作体积小，价格低的海洋浮潜标，完成剖面数据的自动采集和发送，还可以用做区域环境监测(如由科学考察船投放到某海域进行监测，过一段时间再回收)。采用该机制的浮潜标体积小、成本低、隐蔽性好、不易被破坏。不像其他的通过水下卷扬机或压缩机等机械装置来控制标体重量，本发明使用纯电子方式可以实现标体在一定范围内上下移动，消耗很微小的功率。同时提供供电、通讯、自唤醒和自定位功能，可应用于全球海岸带海洋环境监测和水产养殖等领域。

Description

非机械式浮潜标浮沉控制系统

技术领域

本发明属于海洋观测设施领域，它具有全天候、全天时稳定可靠的收集海洋环境资料的能力，并能实现数据的自动采集、自动标示和自动发送。属于一种新的海洋信息收集装置。

背景技术

海洋浮标是一种现代化的海洋观测设施。它具有全天候、全天时稳定可靠的收集海洋环境资料的能力，并能实现数据的自非机械式浮潜标浮沉控制系统动采集、自动标示和自动发送。海洋浮标与卫星、飞机、调查船、潜水器及声波探测设备一起，组成了探测海洋奥秘的主体监测系统。海洋浮标技术是在传统技术的基础上发展起来的海洋监测新技术。

海洋浮标，一般分为水上和水下两部分。水上部分装有多种气象要素传感器，分别测量风速、风向、气温、气压和温度等气象要素；水下部分有多种水文要素传感器，分别测量波浪、海流、潮位、海温和盐度等海洋水文要素。各种传感器将采集到的信号，通过仪器自动处理，由发射机定时发出。地面接收站将收到的信号经过处理后，就得到了人们所需要的资料。通过对这些资料的掌握，会给人们的生产和生活带来极大的便利。如知道了海流流向，航海时便尽可能顺流而行；知道了风暴区域，航海时则可避开绕行；知道了潮位的异常升高，便可及时防备突发事件……

海洋浮标的种类比较多，有锚定类型浮标和漂流类型浮标。其中前者包括气象资料浮标、海水水质监测浮标、波浪浮标等；后者有表面漂流浮标、中性浮标、各种小型漂流器等。

海岸浮标是一种比较常用的锚定浮标，适合于短期科学实验及环境监控计算，也适全于某些海底的测量工作。浮标的底部如钟摆式长臂，固定于附加装置上。海岸浮标能将测得的数据传给卫星，再由卫星将信号传送到地面接收站和海洋环境监测网。

海洋资料浮标是岸基监测系统向海洋方面的延伸，处于海气交换界面上，对海洋环境进行长期测量，所采集的数据能更直接、更迅速反映海洋环境的变化。因此，浮标资料对海洋环境监测和灾害预警报的作用是巨大的和不可缺少的。

锚泊海洋资料浮标有大型圆盘浮标，主要用于恶劣条件下的海洋科学试验；中型浮标主要用于几百米水深的海域；小型圆盘型浮标，主要用于近海或湖泊及河口的监测。这些资料浮标系统普遍采用了高可靠性的低功耗微处理机作为数据采集控制的核心，应用卫星传输测量数据。其特点主要表现在：能够增加传感器，扩大浮标的功能；采用先进的数据采集和通讯系统；浮标采用钢、铝、泡沫塑料或玻璃钢混合结构，重量轻、布放回收方便；均采用太阳能电池和蓄电池组合供电；关键部件采取备份，提高浮标的可靠等级。

所有这些浮标都可以应用本发明的非机械式浮沉控制系统，本发明的浮潜标与传统的浮标或潜标相比有以下优点：功能上同时结合了浮标和潜标的优点，成本低，用途广泛；如无锚定装置，可随洋流漂移浮沉，可以动态监测某海域的表层海水流动情况和养殖区或检测区水面下的环境指标；如锚定于某一区域，仍可在锚系绳的许可范围内浮沉，由自带的单片机浮沉控制系统实现该浮潜标的自动上浮和下潜，回收变得更为容易。系统技术及产品在性能价格比、操作使用和技术维护上更具优势。

发明内容

本发明研制的海洋浮潜标系统包括浮潜标体和接收机部分，接收机部分可以设立在近海岸的基站或者考察船上。1-有机玻璃球形外层壳和不锈钢外壳的内层壳组成的复合壳(图1)，2-太阳能/锂电池混合供电系统，3-GPRS通信间歇式系统，4-单片机浮沉控制系统，5-控制原理模块图(见图2)，6-浮沉控腔体与电池表面的结构和节点清洁机制(见图3)，其中同侧相邻的黑色节点为家电电极；7-水压采集和深度换算模块。

本发明1、利用有机玻璃(或玻璃钢)与某种不锈钢的热膨胀系数相似的特点，形成防撞防腐的标体外形结构；2-太阳能/锂电池混合供电系统，由单片机根据太阳能电池板的输入电压和电池的电压决定系统的电源输入和无损切换；3-每天在指定时间通过GPRS进行联络确认和数据通信间的歇式系统；4-单片机浮沉控制系统，直接通过电子开关和小电流供电以及电子点火器等微型装置，结合水压检测，控制标体在水中的位置；7-水压采集和深度换算模块通过压力传感器获得标体某一位置的水压数据，根据海水的比重计算出标体所在位置的深度

附图说明

图1浮潜标结构原理图；

图2浮潜标控制功能模块图；

图3表面清洁电路布置图；

具体实施方式

1、浮标的同收和水下控制需要通过水听器实现，该模块必须与唤醒模块频率和性能一致。并且通过GPS记录布放的准确位置，以免系统无法取回.

2、保证岸上基站在预定的通信时间的可用性，以免失去确认机会。

3、水压数据采集装置是以时钟控制，应在下水前标定。

4、另外为了增强浮潜标的安全系数，可以采取以下方法：安装锚灯、水听器等。

5、单片机浮沉控制系统的设计、GPS系统组合、GPRS通信模块的设计和太阳能供电系统的和电池检测系统的设计和应用，各个功能模块的系统集成都应单独测试并联调。

Claims (9)

1.浮沉控制模块以及与之配套的深度、照度测定、太阳能板表面清洁电路、浮沉腔清洁电路。

2.结构原理图(见图1)。

3.图3所示的交替放电结构和清洁电路：如图3中，节点0-2、3-6、5-8、7-10、9-12和11-14(节点数目可变，根据面积大小布置)。

4.白天上浮充电，太阳能和电池联合供电机制。

5.进行指定深度停留机制。

6.上浮进行短时间无线通讯，传送储存的参数和位置的机制。

7.下沉于某一深度潜伏时，特定频率的声波唤醒机制(用于布放和回收)。

8.水压检测与深度换算算法。

9.浮潜标控制功能模块图(图2)。 

Images