CN104309765B - 一种便携式深海多传感器搭载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式深海多传感器搭载装置。包括控制单元、传感器搭载单元和释放单元；控制单元包括天线、耐压密封舱、水密接插件组、保护罩、控制器和无线发射装置；传感器搭载单元包括支撑筒和载物台；所述释放单元包括步进电机、传动组件、卡轮和挂钩；步进电机密封安装在载物台的中心凹槽内，传动组件位于载物台的下方；步进电机的转轴穿过载物台的底部开孔连接传动组件的输入端，传动组件的输出端连接卡轮的转轴；挂钩通过转轴安装在传动组件上，钩体用于悬挂压载；通过转动卡轮，能将钩柄卡住或释放，从而将压载挂住或释放。该装置无需与海面设备连接，能灵活搭载多个传感器，自主升沉，加工制作简便，成本低，适合长时间水下作业。

Description

一种便携式深海多传感器搭载装置

技术领域

本发明属于海洋要素监测技术领域，更具体地，涉及一种便携式深海多传感器搭载装置。

背景技术

21世纪是海洋的世纪，海洋监测用传感器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海洋监测新技术。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，其中潜标系统用于深海环境监测。现有的潜标系统结构复杂且成本高。

例如，公开号为CN101108649A的中国专利申请公开了一种海洋要素传感器搭载设备，能搭载各种类型的海洋要素传感器，并对这些传感器的电源盒存储系统进行密封，同时为搭载设备提供足够的浮力，为锚泊缆的系留提供方便的连接。授权公告号为CN201228074Y的中国专利公开了一种无线传感器网络节点水中搭载设备，主要用于解决海上海下传感器的装载问题，实现传感器节点间的相互通信，实时监测海上海下环境。公开号为CN102331275A的中国专利申请公开了一种基于贯入式探针的深海多要素综合观测系统，能够搭载多种传感器，可对水深2000m以上的海水-沉积物界面附近10m深度范围内的海水与沉积物状态及变化进行同步自动观测记录。以上三种方案都需要连接到海面设备，或通过缆绳系留，或通过通讯缆连接，或直接由海平面探伸到海底，设计制作难度大，安装步骤复杂，成本高，不适用于对水文环境的日常监测，且难以更新维护。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种便携式深海多传感器搭载装置，无需与海面设备连接，能灵活搭载多个传感器，自主升沉，加工制作简便，易于安装操作，成本低，且便于维护更新，适合长时间水下作业。

为实现上述目的，本发明提供了一种便携式深海多传感器搭载装置，其特征在于，包括控制单元、传感器搭载单元和释放单元；所述控制单元包括天线、耐压密封舱、包含多个水密接插件的水密接插件组、保护罩、控制器和无线发射装置；所述控制器和无线发射装置位于所述耐压密封舱内；所述天线和水密接插件组分别设置在所述耐压密封舱的顶部和底部；所述耐压密封舱位于所述保护罩内，所述天线穿过所述保护罩的顶部开孔，所述保护罩的底部设置中心开孔的底板，用于对所述耐压密封舱进行限位，所述水密接插件组穿过所述底板的中心开孔；所述传感器搭载单元包括支撑筒和载物台；所述支撑筒侧面开孔，位于所述底板的下方，包围所述底板的中心开孔，使所述水密接插件组位于所述支撑筒内；所述载物台位于所述支撑筒的下方，其中心设有凹槽，该凹槽与所述支撑筒正对且被所述支撑筒包围；所述载物台在所述支撑筒的外围区域还设有多个凹槽，用于装载传感器；所述释放单元包括步进电机、传动组件、卡轮和挂钩；所述步进电机密封安装在所述载物台的中心凹槽内，所述传动组件位于所述载物台的下方；所述步进电机的转轴穿过所述载物台的底部开孔连接所述传动组件的输入端，所述传动组件的输出端连接所述卡轮的转轴，所述传动组件用于将所述步进电机的转动转换为所述卡轮的转动；所述挂钩通过转轴安装在所述传动组件上，挂钩转轴将所述挂钩分成钩柄和钩体两部分，钩体用于悬挂压载；通过转动所述卡轮，能将钩柄卡住或释放，从而将压载挂住或释放。

优选地，所述保护罩由浮力材料构成，用于使所述搭载装置在压载释放之后能够浮出水面。

优选地，所述传动组件包括第一齿轮、第二齿轮和封装盒；所述封装盒内充满耐压油，所述第一齿轮和第二齿轮垂直啮合，均位于所述封装盒内；所述卡轮和挂钩分别通过转轴安装在所述封装盒侧壁；所述第一齿轮的齿轮键连接所述步进电机的转轴，所述第二齿轮的齿轮键连接所述卡轮的转轴。

优选地，所述步进电机通过水密电缆经所述水密接插件组与所述控制器连接；所述控制器用于控制所述步进电机转动，还用于控制所述无线发射装置通断电及发射无线电信号，还用于接收、处理和存储传感器的数据；所述无线发射装置用于在所述搭载装置浮出水面后，通过所述天线发射无线电信号，使试验员能够搜索到所述搭载装置并将其打捞回收。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、对传感器搭载单元进行模块化设计，能携带多个传感器，试验人员可以根据需要搭载相关传感器，安装更换方便。

2、在释放单元中引入步进电机及由传动组件、卡轮和挂钩组成的释放机构，能够实现自主深沉，提高了装置水下作业的可靠性，适合长时间水下作业。

3、装置加工制作简单、便于携带、易于安装操作，维护更新方便。

附图说明

图1是本发明实施例的便携式深海多传感器搭载装置的整体结构示意图；

图2是本发明实施例的便携式深海多传感器搭载装置的拆分结构示意图；

图3是释放机构的结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-控制单元，2-传感器搭载单元，3-释放单元，4-天线，5-耐压密封舱，6-水密接插件组，7-保护罩，8-底板，9-支撑筒，10-传感器，11-载物台，12-步进电机，13-卡轮，14-传动组件，15-挂钩，16-压载，17-电机转轴，18-卡轮转轴，19-挂钩转轴，20-第一齿轮，21-第二齿轮。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明实施例的便携式深海多传感器搭载装置包括控制单元1、传感器搭载单元2和释放单元3。

如图2所示，控制单元1包括天线4、耐压密封舱5、包含多个水密接插件的水密接插件组6、保护罩7、控制器和无线发射装置。控制器和无线发射装置位于耐压密封舱5内，天线4和水密接插件组6分别设置在耐压密封舱5的顶部和底部。耐压密封舱5位于保护罩7内，天线4穿过保护罩7的顶部开孔，保护罩7的底部设置中心开孔的底板8，用于对耐压密封舱5进行限位，水密接插件组6穿过底板8的中心开孔。

传感器搭载单元2包括支撑筒9和载物台11。支撑筒9侧面开孔，位于底板8的下方，包围底板8的中心开孔，使水密接插件组6位于支撑筒9内。载物台11位于支撑筒9的下方，其中心设有凹槽，该凹槽与支撑筒9正对且被支撑筒9包围。载物台11在支撑筒9的外围区域还设有多个凹槽，用于装载传感器10。这种模块化设计使得传感器的安装和拆卸都十分方便，凹槽的形状与传感器的安装方式可根据目标传感器的外形结构合理选择。

释放单元3包括步进电机12，由卡轮13、传动组件14和挂钩15组成的释放机构，以及压载16。步进电机12密封安装在载物台11的中心凹槽内，传动组件14位于载物台11的下方，步进电机12的转轴穿过载物台11的底部开孔连接传动组件14的输入端，传动组件14的输出端连接卡轮13的转轴。传动组件14用于将步进电机12的转动转换为卡轮13的转动。挂钩15通过转轴安装在传动组件14上，挂钩转轴将挂钩15分成钩柄和钩体两部分，钩体用于悬挂压载16。通过转动卡轮13，能将挂钩15的钩柄卡住或释放，从而将压载16挂住或释放。

耐压密封舱5由铝合金材料制成，耐压水深可达2000m。保护罩7由浮力材料构成，通过发泡方法制得，耐压水深可达2000m，用于使搭载装置在压载16释放之后能够浮出水面。步进电机12通过水密电缆经水密接插件组6与控制器连接，传感器10通过水密电缆穿过支撑筒9的侧面开孔经水密接插件组6与控制器连接。控制器用于控制步进电机12转动，还用于控制无线发射装置通断电及发射无线电信号，还用于接收、处理和存储传感器10的数据。无线发射装置用于在搭载装置浮出水面后，通过天线4发射无线电信号，使试验员能够搜索到搭载装置并将其打捞回收。

如图3所示，在本发明的一个实施例中，传动组件14包括第一齿轮20、第二齿轮21和封装盒。封装盒内充满耐压油，第一齿轮20与第二齿轮21垂直啮合，均位于封装盒内。卡轮13和挂钩15分别通过卡轮转轴18和挂钩转轴19安装在封装盒侧壁，第一齿轮20的齿轮键连接步进电机12的转轴(电机转轴17)，第二齿轮21的齿轮键连接卡轮转轴18。步进电机在控制器的控制下转动(方向可控)，带动第一齿轮20转动，由于第二齿轮21与第一齿轮20按一定的传动比啮合(如1:1)，进而带动第二齿轮21转动，从而使卡轮13转动。

上述便携式深海多传感器搭载装置的工作原理如下。

将选定的传感器安装于载物台11的凹槽内，将压载16悬挂于挂钩15的钩体上，控制器控制步进电机12转动，使卡轮13的外圆弧与挂钩15的钩柄内侧接触，挂钩15被卡住，此时，压载16不被释放。将搭载装置放入海中，其在自身重力作用下沉至海底，传感器采集各项试验数据并传送至控制器，控制器接受、处理并存储传感器数据。数据采集完毕后，控制器控制步进电机12转动，使卡轮13的外圆弧与挂钩15的钩柄内侧脱离，挂钩15在保护罩的浮力和压载16的重力作用下，绕挂钩转轴19转过一定角度，将压载16释放。此时，搭载装置在保护罩7的浮力作用下浮出海面。控制器使无线发射装置上电，无线发射装置通过天线4发射无线电信号，试验员根据无线电信号搜索搭载装置并将其打捞回收后，通过水密接插件组6中的水密接插件将计算机与控制器连接，计算机读取并进一步处理控制器中的传感器数据，供试验员进行数据分析。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种便携式深海多传感器搭载装置，其特征在于，包括控制单元、传感器搭载单元和释放单元；

所述控制单元包括天线、耐压密封舱、包含多个水密接插件的水密接插件组、保护罩、控制器和无线发射装置；所述控制器和无线发射装置位于所述耐压密封舱内；所述天线和水密接插件组分别设置在所述耐压密封舱的顶部和底部；所述耐压密封舱位于所述保护罩内，所述天线穿过所述保护罩的顶部开孔，所述保护罩的底部设置中心开孔的底板，用于对所述耐压密封舱进行限位，所述水密接插件组穿过所述底板的中心开孔；

所述传感器搭载单元包括支撑筒和载物台；所述支撑筒侧面开孔，位于所述底板的下方，包围所述底板的中心开孔，使所述水密接插件组位于所述支撑筒内；所述载物台位于所述支撑筒的下方，其中心设有凹槽，该凹槽与所述支撑筒正对且被所述支撑筒包围；所述载物台在所述支撑筒的外围区域还设有多个凹槽，用于装载传感器；

所述释放单元包括步进电机、传动组件、卡轮和挂钩；所述步进电机密封安装在所述载物台的中心凹槽内，所述传动组件位于所述载物台的下方；所述步进电机的转轴穿过所述载物台的底部开孔连接所述传动组件的输入端，所述传动组件的输出端连接所述卡轮的转轴，所述传动组件用于将所述步进电机的转动转换为所述卡轮的转动；所述挂钩通过转轴安装在所述传动组件上，挂钩转轴将所述挂钩分成钩柄和钩体两部分，钩体用于悬挂压载；通过转动所述卡轮，能将钩柄卡住或释放，从而将压载挂住或释放。

2.如权利要求1所述的便携式深海多传感器搭载装置，其特征在于，所述保护罩由浮力材料构成，用于使所述搭载装置在压载释放之后能够浮出水面。

3.如权利要求1或2所述的便携式深海多传感器搭载装置，其特征在于，所述传动组件包括第一齿轮、第二齿轮和封装盒；所述封装盒内充满耐压油，所述第一齿轮和第二齿轮垂直啮合，均位于所述封装盒内；所述卡轮和挂钩分别通过转轴安装在所述封装盒侧壁；所述第一齿轮的齿轮键连接所述步进电机的转轴，所述第二齿轮的齿轮键连接所述卡轮的转轴。

4.如权利要求1或2中任一项所述的便携式深海多传感器搭载装置，其特征在于，所述步进电机通过水密电缆经所述水密接插件组与所述控制器连接；所述控制器用于控制所述步进电机转动，还用于控制所述无线发射装置通断电及发射无线电信号，还用于接收、处理和存储传感器的数据；所述无线发射装置用于在所述搭载装置浮出水面后，通过所述天线发射无线电信号，使试验员能够搜索到所述搭载装置并将其打捞回收。