CN102582807B - 电磁式水下传感器网络节点搭载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁式水下传感器网络节点搭载装置，包括浮力组件、水下感知控制组件、锚定组件，水下感知控制组件包括密封舱和置于密封舱内的水下传感器网络节点、电磁控制电路、电源电路、数据线以及固定于密封舱下表面的电磁铁板，水下传感器网络节点、电源电路和电磁控制电路分别固定在密封舱的上、中、下部，数据线连接水下传感器网络节点和电磁控制电路；浮力组件连接水下感知控制组件，位于整个装置的顶部，锚定组件位于装置下部。本发明装置无须人工干预，更新维护简单、操作方便，成本低廉、实用性强、稳定性好，使用寿命长，适用于多种情况下的水下试验和海洋监测。
Description
技术领域
本发明涉及一种水下搭载装置，尤其涉及一种电磁式水下传感器网络节点搭载装置。
背景技术
海洋在人类生活中所起的作用日益显著，水下传感器网络以其部署方便、组网灵活的优势，在海洋监测系统中得到广泛应用，得到人们越来越多的关注。水下传感器网络节点搭载技术是伴随着海洋科学的发展，在传统技术的基础上发展起来的水下监测新技术。水下传感器网络节点搭载装置是一种现代化的海洋观测设施，辅助水下传感器网络节点稳定、可靠的收集海洋环境资料。随着海洋监测需求的增长，各种各样的搭载装置应运而生，现阶段海洋监测所采用的主要手段为浮标系统和潜标系统，这两类系统都涉及水下监测设备的搭载问题，其中，基于浮标系统的水下传感器网络，往往仅用于海面监测，不涉及海下应用；而基于潜标系统的水下传感器网络，难以收集系统采集到的数据和更新维护设备，此外，这些系统多数技术复杂，设计制作难度大、成本高，安装步骤复杂，不适用于对水文海洋环境的日常监测，另外，水下传感器网络能量有限，如何高效率、低成本的更换电池也是水下传感器网络节点搭载装置设计中要考虑的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供一种电磁式水下传感器网络节点搭载装置。
为完成上述目的，本发明采用的技术方案是：电磁式水下传感器网络节点搭载装置，包括浮力组件、水下感知控制组件、锚定组件，所述浮力组件包括穿心浮球、支撑管、固定螺栓，穿心浮球安装在支撑管上端用固定螺栓固定；所述水下感知控制组件包括密封舱和置于密封舱内的水下传感器网络节点、电磁控制电路、电源电路、数据线以及固定于密封舱下表面的电磁铁板；所述水下传感器网络节点、电源电路和电磁控制电路分别固定在密封舱的上、中、下三个位置；所述数据线连接水下传感器网络节点和电磁控制电路；所述电源电路通过电源线向水下传感器网络节点和电磁控制电路供电；所述锚定组件包括圆形铁片、线缆和锚；所述浮力组件位于整个装置的顶部；所述浮力组件的支撑管连接水下感知控制组件的密封舱；所述水下感知控制组件的电磁铁板通过电磁连接锚定组件的圆形铁片；所述锚定组件位于整个装置的底部。
进一步的，所述穿心浮球采用高密度塑料泡沫制成。
进一步的，所述支撑管采用不锈钢管，其下端焊接在所述密封舱上表面中心位置。
进一步的，所述密封舱采用防水绝缘材料制成；所述电磁铁板上半部分位于密封舱内，下半部分位于密封舱外下部，电磁铁板表面经过防水处理，可以隔绝水下电极效应和海水腐蚀，且不影响磁效应。
进一步的，所述电磁控制电路通过电源线与电磁铁板在密封舱内的部分连接，利用电信号控制电磁铁板的磁性。
进一步的，所述线缆的一端焊接在圆形铁片下表面中心位置，另一端穿过锚上的穿孔后焊接在线缆靠近锚的位置，线缆采用轻质金属材料，锚采用石质材料，圆形铁片上表面通过电磁与电磁铁板下表面耦合。
工作原理：本发明装置把电磁控制应用到水下传感器网络节点搭载装置中，水下感知控制组件中的传感器网络节点可以采集环境数据与邻居节点通信，水下感知控制组件中的电磁控制电路控制电磁铁板的磁性，通过电磁铁板与圆形铁片的连接与断开，来确定水下感知控制组件是悬浮于海中采集数据还是漂浮到海面上以便维护。
本发明的有益效果：（1）实现水下传感器网络节点的装载、信息采集和通信，在满足设定条件时，无须人工干预，自动浮到海面，解决了水下传感器网络节点难以更新维护、采集数据等问题，保证水下传感器网络正常工作；（2）加工、制作工艺简单，安装、运输、组装、操作都方便简捷，而且成本低廉，适用于多种情况下的水下试验和海洋监测，实用性强；（3）不锈钢管以及密封舱选用优质抗腐蚀材料，电磁铁板表面经过防水处理，装置具有耐腐蚀性，稳定性好，使用寿命长。
附图说明：
以下结合实施例对本发明作详细描述。
图1为本发明结构主视图。
图2为密封仓剖视图。
图中，1、穿心浮球，2、固定螺栓，3、支撑管，4、密封舱，5、电磁铁板，6、圆形铁片，7、线缆，8、锚，9、穿孔，10、电源线，11、水下传感器网络节点，12、电源电路，13、电磁控制电路，14、数据线。
具体实施方式
如图1、2所示的电磁式水下传感器网络节点搭载装置，包括浮力组件、水下感知控制组件、锚定组件，所述浮力组件包括穿心浮球1、支撑管3、固定螺栓2，穿心浮球1安装在支撑管3上端用固定螺栓2固定；所述水下感知控制组件包括密封舱4和置于密封舱4内的水下传感器网络节点11、电磁控制电路13、电源电路12、数据线14以及固定于密封舱4下表面的电磁铁板5；所述水下传感器网络节点11、电源电路12和电磁控制电路13分别固定在密封舱4的上、中、下三个位置；所述数据线14连接水下传感器网络节点11和电磁控制电路13；电源电路12通过电源线10向水下传感器网络节点11和电磁控制电路13供电；所述锚定组件包括圆形铁片6、线缆7和锚8；所述浮力组件位于整个装置的顶部；所述浮力组件的支撑管3连接水下感知控制组件的密封舱4；所述水下感知控制组件的电磁铁板5 通过电磁连接锚定组件的圆形铁片6；所述锚定组件位于整个装置的底部。
进一步的，所述穿心浮球1采用高密度塑料泡沫制成。
进一步的，所述支撑管3采用不锈钢管，其下端焊接在所述密封舱4上表面中心位置。
进一步的，所述密封舱4采用防水绝缘材料制成；所述电磁铁板5上半部分位于密封舱4内，下半部分位于密封舱4外下部，电磁铁板5表面经过防水处理，可以隔绝水下电极效应和海水腐蚀，且不影响磁效应。
进一步的，所述电磁控制电路13通过电源线10与电磁铁板5在密封舱4内的部分连接。
进一步的，所述线缆7的一端焊接在圆形铁片6下表面中心位置，另一端穿过锚8上的穿孔后焊接在线缆7靠近锚8的位置，线缆7采用轻质金属材料，锚8采用石质材料，圆形铁片6上表面通过电磁与电磁铁板5下表面耦合。
浮力组件的作用有两个：一个是当水下感知控制组件和锚定组件连接的时候，确保水下传感器网络节点悬浮于海中，以便其实现海洋数据的采集和通信；另一个是当水下感知控制组件和锚定组件分离以后，利用穿心浮球1的浮力带动水下感知控制组件缓慢、平稳的浮到海面上，以便工作人员进行系统设定、数据采集或日常维护等操作。
水下感知控制组件的主要功能有两个：一个是海洋数据采集和通信，水下感知控制组件通过水下传感器网络节点11采集感知数据并与其它水下传感器网络节点通信；另一个是电磁控制，电磁控制电路13根据监测的电源电量和接收的水下传感器网络节点11信息，决定装置的工作状态，利用电信号控制电磁铁板5的磁性，从而控制水下感知控制组件与锚定组件的连接和分离；电磁控制具体方式如下：当装置处于数据采集状态时，电磁控制电路13向电磁铁板5供电，确保电磁铁板5与线缆7上的圆形铁片6通过电磁耦合；当采集时间到达、电池耗尽、特殊事件发生或其它预先设定的条件满足时，电磁控制电路13不再向电磁铁板5供电，电磁铁板5失去磁性后与线缆7上的圆形铁片6分离，水下感知控制组件随浮力组件浮出海面。
锚定组件的作用是：装置部署时，在重力的作用下，锚8带动整个装置沉入海底，锚8在到达海底后，不再移动，确保水下传感器网络节点11在固定区域内工作，不会随海流离开部署区域；当锚定组件与其它组件分离后，锚定组件将留在海底，故锚8采用石质材料，其成本低且不会对环境产生污染。
本发明具体工作过程如下：在部署前，电磁控制电路13向电磁铁板5供电，使电磁铁板5与圆形铁片6紧密耦合，浮力组件、水下感知控制组件、锚定组件成为一个整体，部署后，锚8沉入海底不再移动，水下感知控制组件在浮力组件的作用下，悬浮于水中，水下传感器网络节点11采集数据并与其它水下传感器网络节点通信，电磁控制电路13不仅可以接收水下传感器网络节点11的信息，还可以监测电源电路12的电量，当预定时间到达、电池耗尽、特殊事件发生或设定的其它条件满足时，电磁控制电路13不再向电磁铁板5供电，电磁铁板5失去磁性后与线缆7上的圆形铁片6分离，在浮力作用下，水下感知控制部分和浮力部分缓慢上升、平稳浮出海面，工作人员可以方便的进行数据采集或日常维护等操作，此后，原锚定组件留在海底，浮力组件、水下感知控制组件可以与新的锚定组件连接，再次部署到海中，继续进行监测工作。
实施效果：（1）实现水下传感器网络的数据采集和通信，能够实时监测海洋环境；（2）在设定条件满足时，水下感知控制组件和浮力组件能自动的、缓慢平稳浮出水面，便于维护更新等操作；（3）该装置抗腐性强，稳定性好，使用寿命长；（4）加工制作简单，易于安装操作，且成本低，具有推广普及价值。
本文中应用了个例阐述本发明的原理及实施方式，以上实例的说明为了帮助理解本发明的方法及其核心思想，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.电磁式水下传感器网络节点搭载装置，其特征在于：包括浮力组件、水下感知控制组件、锚定组件，所述浮力组件包括穿心浮球（1）、支撑管（3）、固定螺栓（2），穿心浮球（1）安装在支撑管（3）上端用固定螺栓（2）固定；所述水下感知控制组件包括密封舱（4）和置于密封舱（4）内的水下传感器网络节点（11）、电磁控制电路（13）、电源电路（12）、数据线（14）以及固定于密封舱（4）下表面的电磁铁板（5）；所述水下传感器网络节点（11）、电源电路（12）和电磁控制电路（13）分别固定在密封舱（4）的上、中、下三个位置；所述数据线（14）连接水下传感器网络节点（11）和电磁控制电路（13）；所述电源电路（12）通过电源线（10）向水下传感器网络节点（11）和电磁控制电路（13）供电；所述锚定组件包括圆形铁片（6）、线缆（7）和锚（8）；所述浮力组件位于整个装置的顶部；所述浮力组件的支撑管（3）连接水下感知控制组件的密封舱（4）；所述水下感知控制组件的电磁铁板（5）通过电磁连接锚定组件的圆形铁片（6）；所述锚定组件位于整个装置的底部；所述线缆（7）的一端焊接在圆形铁片（6）下表面中心位置，另一端穿过锚（8）上的穿孔后焊接在线缆（7）靠近锚（8）的位置，线缆（7）采用轻质金属材料，锚（8）采用石质材料，圆形铁片（6）上表面通过电磁与电磁铁板（5）下表面耦合；所述电磁铁板（5）上半部分位于密封舱（4）内，下半部分位于密封舱（4）外下部，电磁铁板（5）表面经过防水处理，可以隔绝水下电极效应和海水腐蚀，且不影响磁效应；所述电磁控制电路（13）通过电源线（10）与电磁铁板（5）在密封舱（4）内的部分连接，利用电信号控制电磁铁板（5）的磁性。
2.根据权利要求1所述的电磁式水下传感器网络节点搭载装置，其特征在于：所述穿心浮球（1）采用高密度塑料泡沫制成。
3.根据权利要求1所述的电磁式水下传感器网络节点搭载装置，其特征在于：所述支撑管（3）采用不锈钢管，其下端焊接在所述密封舱（4）上表面中心位置。
4.根据权利要求1所述的电磁式水下传感器网络节点搭载装置，其特征在于：所述密封舱（4）采用防水绝缘材料制成。
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