CN105151238A - 太阳能无人驾驶气象探测艇及其探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能无人驾驶气象探测艇及其探测方法，包括：太阳能电力装置，设置在所述探测艇的艇身的上方，用于将太阳能转换为电能并为动力推动装置、气象探测仪器和计算机控制装置供电；电动动力推动装置，用于推进所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向；气象探测仪器，用于探测输出所述探测艇所在区域范围内的气象数据；计算机控制装置，用于根据探测指令控制所述电动动力推动装置工作从而驱动所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向，同时接收所述气象探测仪器输出的所述气象数据并存储和/或远程输出。本发明提供的方案使得探测艇具有超长续航和工作时间，可移动对海洋某区域进行不间断的气象探测，灵活方便。

Description

太阳能无人驾驶气象探测艇及其探测方法

技术领域

本发明涉及气象探测领域，特别涉及一种太阳能无人驾驶气象探测艇及其探测方法。

背景技术

海洋等水域的气象监测，可掌握海域中气象要素分布、变化，为大气科学研究、天气预报提供资料，海洋气象监测对于沿海经济的发展、海洋科学研究以及防灾、减灾灾害、提高沿海的海上防御能力有着十分重大的意义。

然而要在面积覆盖范围大、环境恶劣的海洋环境下，对海洋某区域或全范围的气象进行不间断的自动监测难度较大，目前现有海面气象监测技术主要是浮标，浮标的安装、维护难度大，并且不具备移动功能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种太阳能无人驾驶气象探测艇及其探测方法，其具有超长续航和工作时间，可移动对海洋某区域或全范围的气象环境进行不间断的自动监测，灵活方便。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种太阳能无人驾驶气象探测艇，包括电动动力推动装置、太阳能电力装置、气象探测仪器和计算机控制装置；

所述太阳能电力装置，设置在所述探测艇的艇身的上方，用于将太阳能转换为电能并为所述动力推动装置、气象探测仪器和计算机控制装置供电；

所述电动动力推动装置，设置在所述探测艇的艇身后部，用于推进所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向；

所述气象探测仪器，安装在所述探测艇的艇身上，用于探测输出所述探测艇前行区域范围或预定地点范围内的气象数据；

所述计算机控制装置，与所述电动动力推动装置、气象探测仪器连接，用于根据探测指令控制所述电动动力推动装置工作从而驱动所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向，同时接收所述气象探测仪器输出的所述气象数据并存储和/或远程传输。

优选的，所述动力推动装置包括设置在所述探测艇的艇身后部的螺旋桨推动器和方向舵，所述螺旋桨推动器和方向舵均与所述计算机控制装置连接；其中，所述螺旋桨推动器用于在所述计算机控制装置控制下驱动所述探测艇前行，所述方向舵用于在所述计算机控制装置控制下调整所述探测艇的前行方向。

优选的，还包括：定位装置，用于定位所述探测艇的位置信息并输出；所述计算机控制装置，还用于根据接收到的所述定位装置输出的位置信息控制所述探测艇前往海域预定地点区域。

优选的，所述定位装置为GPS定位装置或北斗定位装置。

优选的，所述太阳能电力装置包括：太阳能电池板，安装于所述探测艇的艇身上方，用于将太阳能转换为电能；充电电池，与所述太阳能电池板电连接，用于从所述太阳能电池板得到电能和/或存储电能，并为所述动力推动装置、气象探测仪器和计算机控制装置供电。

优选的，所述探测艇的艇身还设有压舱水箱，所述压舱水箱设有进水装置和排水装置，所述进水装置和排水装置均与所述计算机控制装置连接；其中所述计算机控制装置通过控制所述进水装置和排水装置实现进水和排水调节所述压舱水箱中的水量，从而调节探测艇的吃水深度，改变探测艇的稳定性和阻力。

优选的，所述进水装置为进水阀或水泵，所述排水装置为排水泵。

优选的，所述气象探测仪器包括：海温传感器，安装于所述探测艇的艇身下方，用于探测输出海水温度到所述计算机控制装置。

优选的，所述气象探测仪器还包括：

至少一个探空火箭，安装于所述探测艇的艇身上部并携带探空仪，用于在所述计算机控制装置控制下发射升空，到达最大高度后，释放所述探空仪，所述探空仪下落过程中探测所述探测艇的上方空域的温度、湿度、气压和风速风向数据并发射数据；

接收装置，安装于所述探测艇的艇身上部，用于接收所述探空仪发射的所述数据并输出到所述计算机控制装置。

进一步的，所述气象探测仪器还包括：自动气象站，安装于所述探测艇的艇身上部，用于探测输出所述探测艇所在区域范围海面的大气温度、湿度、气压和风速风向数据，并输出数据到所述计算机控制装置。

本发明实施例还提供一种太阳能无人驾驶气象探测方法，其利用上述的太阳能无人驾驶气象探测艇进行探测，包括如下步骤：

电动动力推动装置启动推进所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向；

气象探测仪器探测输出所述探测艇所在区域范围内的气象数据；

计算机控制装置根据探测指令控制所述电动动力推动装置工作从而驱动所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向，同时接收所述气象探测仪器输出的所述气象数据并存储和/或远程输出;

计算机控制装置通过分别控制进水装置和排水装置进水和排水调节设置于所述探测艇上的压舱水箱中的水量，从而调节探测艇的吃水深度，改变探测艇的稳定性和阻力。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明提供的太阳能无人驾驶气象探测艇，通过太阳能电力装置为探测艇提供持续的电能，使得探测艇具有超长续航和工作时间，通过计算机控制装置根据探测指令控制动力推动装置工作从而驱动所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向，同时接收所述气象探测仪器输出的气象数据并存储和/或远程输出，从而实现对海洋某区域或全范围的气象数据（如风速、风向、气压、温湿度等）进行不间断的自动监测，灵活方便。

附图说明

图1是本发明的太阳能无人驾驶气象探测艇示意图；

图2是本发明一个具体实施例中的太阳能无人驾驶气象探测艇示意图；

图3是图2所示太阳能无人驾驶气象探测艇第一工作模式示意图；

图4是图2所示太阳能无人驾驶气象探测艇第二工作模式示意图。

附图标记：1-艇身、2-充电电池、3-螺旋桨推动器、4-方向舵、5-配重、6-压舱水箱、7-海温传感器、8-计算机控制装置、9-太阳能电池板、10-探空火箭、11-接收装置、12-自动气象站、13-定位装置、14-排水泵和进水阀。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

本发明的太阳能无人驾驶气象探测艇，包括电动动力推动装置、太阳能电力装置、气象探测仪器和计算机控制装置；所述太阳能电力装置，设置在所述探测艇的艇身的上方，用于将太阳能转换为电能并为所述动力推动装置、气象探测仪器和计算机控制装置供电；所述电动动力推动装置，设置在所述探测艇的艇身后部，用于推进所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向；所述气象探测仪器，安装在所述探测艇的艇身上，用于探测输出所述探测艇前行区域范围或预定地点范围内的气象数据；所述计算机控制装置，与所述电动动力推动装置、气象探测仪器连接，用于根据探测指令控制所述电动动力推动装置工作从而驱动所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向，同时接收所述气象探测仪器输出的所述气象数据并存储和/或远程输出。

本发明的太阳能无人驾驶气象探测艇，通过太阳能电力装置为探测艇提供持续的电能，使得探测艇具有超长续航和工作时间，通过计算机控制装置根据探测指令控制动力推动装置工作从而驱动所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向，同时接收所述气象探测仪器输出的气象数据并存储和/或远程输出，从而实现对海洋某区域或全范围的气象环境数据（如风速、风向、气压、温湿度等）进行不间断的自动监测，灵活方便。

实施例1

如图1-2所示的太阳能无人驾驶气象探测艇，包括电动动力推动装置40、太阳能电力装置20、气象探测仪器30和计算机控制装置50；所述太阳能电力装置20，设置在所述探测艇的艇身1的上方，用于将太阳能转换为电能并为所述电动动力推动装置40、气象探测仪器30和计算机控制装置50供电；所述电动动力推动装置40，设置在所述探测艇的艇身1后部，用于推进所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向；所述气象探测仪器30，安装在所述探测艇的艇身1上，用于探测输出所述探测艇所在区域范围内的气象数据（如风速、风向、气压、温湿度等）；所述计算机控制装置50，与所述电动动力推动装置40、气象探测仪器30连接，用于根据探测指令控制所述动力推动装置40工作从而驱动所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向，同时接收所述气象探测仪器30输出的所述气象数据并存储和/或远程输出。

本实施例中，所述电动动力推动装置40包括设置在所述探测艇的艇身1后部的螺旋桨推动器3和方向舵4，所述螺旋桨推动器3和方向舵4均与所述计算机控制装置50连接；其中，所述螺旋桨推动器3用于在所述计算机控制装置50控制下驱动所述探测艇前行，所述方向舵4用于在所述计算机控制装置50控制下调整所述探测艇的前行方向。所述太阳能电力装置20包括：太阳能电池板9，安装于所述探测艇的艇身1上方，用于将太阳能转换为电能；充电电池2，与所述太阳能电池板9电连接，用于从所述太阳能电池板9得到电能和/或存储电能，并为所述电动动力推动装置40、气象探测仪器30和计算机控制装置50供电。本实施例中所述充电电池2采用蓄电池充电电池组，采用太阳能电池板9供电，只要有太阳就能航行。所述太阳能电池板9为充电电池组充电，保证艇载仪器设备运行。艇载的计算机控制装置50控制探测艇航行、收集探测气象信息以及与远端通信。气象探测仪器30探测气象数据（如风速、风向、气压、温湿度等），通过艇载的所述计算机控制装置50传输到远端控制中心。

本发明的太阳能无人驾驶气象探测艇，通过太阳能电力装置为探测艇提供持续的电能，使得探测艇具有超长续航和工作时间，通过计算机控制装置根据探测指令控制动力推动装置工作从而驱动所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向，同时接收所述气象探测仪器输出的气象数据并存储和/或远程输出，从而实现对海洋某区域或全范围的气象环境数据（如风速、风向、气压、温湿度等）进行不间断的自动监测，灵活方便。

实施例2

在实施例1的基础上，结合图1和图2，本实施例的区别在于：该探测艇还包括定位装置13，用于定位所述探测艇的位置信息（如经纬度信息）并输出；所述计算机控制装置50还用于根据接收到的所述定位装置13输出的位置信息控制所述探测艇前往海域预定地点区域。所述定位装置13为GPS定位装置或北斗定位装置,当然也可以采用其他任何定位装置，只要能实现探测艇的位置确定即可。本实施例中通过定位确定探测艇的位置，这样可对应记录存储具体航行线路中各个地点或区域的气象数据，气象数据与具体海域位置对应关联，方便查询。若要对海洋的某个特定区域进行探测，只需向计算机控制装置远程输入待前往海域区域的经纬度位置信息，计算机控制装置即可控制探测艇前往，实现对对海洋某区域的气象探测，简单方便。

实施例3

在实施例1或2的基础上，继续参看图2，本实施例的区别在于：所述探测艇的艇,1还设有压舱水箱6，所述压舱水箱6设有进水装置和排水装置，所述进水装置和排水装置均与所述计算机控制装置50连接。其中所述计算机控制装置50通过控制所述进水装置和排水装置实现进水和排水调节所述压舱水箱6中的水量，从而调节探测艇的吃水深度，改变探测艇的稳定性和阻力大小。所述进水装置为进水阀或水泵，通过电控开关与所述计算机控制装置连接，在计算机控制装置控制下打开进水阀使水进入压舱水箱，所述排水装置为排水泵，在计算机控制装置控制下排出压舱水箱中的水，为了方便描述，图中排水泵和进水阀用一个标记14示出，不用于限定本发明。本实施例方案通过排水、进水调节探测艇的吃水深度，可改变艇的稳定性和阻力大小，进而实现探测艇的最大航速调节。本发明的太阳能无人驾驶气象探测艇有两种工作模式。图3为第一工作模式，即浮标模式：压舱水箱中装满水，艇身在水中，缓慢移动，通过定位装置（GPS或北斗定位装置）定位，保持在设定区域，进行气象探测。图4为第二工作模式，即航行模式：远距离航行时，压舱水箱中的水排出，水线降低，水阻力减小，航速增加。一边航行一边探测。本实施中通过在探测艇的艇身里装有压舱水箱、排水泵、进水阀和配重，通过排水、进水调节艇的吃水深度。当压舱水箱装满水或接近装满，艇身没入水中，艇受风的影响减小到最小，艇的稳定性好。当压舱水箱的水排出后，艇身浮出水面，探测艇受水的阻力减小，可以提高航行速度。压水舱灌入水后，探测艇大部分艇体在水中，风的影响减到最小，并且由于水的重量增加了艇的稳定性，这是抵抗大风浪的措施。压水舱排出水后，艇身大部分在水面以上，水的阻力大幅度减小，在风浪下的天气，艇航行可以获得高的航行速度。定位探测或风浪大时，计算机控制装置控制进水装置打开，压舱水箱灌满水，探测艇大部分艇体在水中，减小风的影响，增加艇的稳定性。在远距离航行时，计算机控制装置控制进水装置关闭，排出压舱水箱里水，探测艇大部分艇体在水上，减小水的阻力，提高航速。

实施例4

在实施例1或2或3的基础上，参看图2，本实施例的区别在于：所述气象探测仪30包括：海温传感器7，安装于所述探测艇的艇身1下方，用于探测输出海水温度到所述计算机控制装置50。所述气象探测仪器30还包括至少一个探空火箭10，安装于所述探测艇的艇身1上部并携带探空仪（图未示），用于在所述计算机控制装置50控制下发射升空，到达最大高度后，释放所述探空仪，所述探空仪下落过程中探测所述探测艇的上方空域的温度、湿度、气压和风速风向数据并发射数据；接收装置11，安装于所述探测艇的艇身1上部，用于接收所述探空仪发射的所述数据并输出到所述计算机控制装置50。本实施中所述接收装置11为接收天线，接收天线与计算机控制装置50信号连接，所述探空仪具有发射天线，通过发射天线发送所述温度、湿度、气压和风速风向数据，接收天线接收该数据并输出到计算机控制装置中存储和/或远程输出。本实施例中探测艇上部安装多个探空火箭10，探空火箭携带探空仪，在探测艇到达指定位置、或到了指定时间、或得到控制指令后，计算机控制装置控制探空火箭发射升空（具体控制点火发射采用现有技术，不再详述），火箭到达最大高度后，释放探空仪（集成温度、湿度、气压和风速风向探测传感器或仪器），探空仪下落过程中探测温度、湿度、气压和风速风向，并通过发射天线将探测数据发射给探测艇，探测艇通过接收天线接收数据并输出到计算机控制装置中存储和/或远程输出装置接收信息。本实施例中探空火箭与探空仪采用现有成熟技术，不再详述，本实施例方案可对探测艇所在区域上空空域（主要为高空区域）的气象数据进行探测，以便获得探测艇所在区域的较全面的海洋气象数据。

实施例5

在实施例4的基础上，再次参看图2，本实施例的区别在于：所述气象探测仪30还包括：自动气象站12，安装于所述探测艇的艇身1上部，用于探测输出所述探测艇所在区域范围海面的大气温度、湿度、气压和风速风向数据，并输出数据到所述计算机控制装置50。本实施例中自动气象站12采用现有成熟技术，不再详述，自动气象站12安装在伸出海面的支架上，支架固定在艇身1上部。本实施例方案可对探测艇所在区域海面附近空域（主要为低空区域）的气象数据进行探测，以便进一步获得探测艇所在区域的较全面的海洋气象数据。

本发明另一实施例还提供一种太阳能无人驾驶气象探测方法，其利用上述任一实施例中的太阳能无人驾驶气象探测艇（参看前述实施例中的探测艇）进行探测，包括如下步骤：

步骤一、电动动力推动装置启动推进所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向；

步骤二、气象探测仪器探测输出所述探测艇所在区域范围内的气象数据；

步骤三、计算机控制装置根据探测指令控制所述电动动力推动装置工作从而驱动所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向，同时接收所述气象探测仪器输出的所述气象数据并存储和/或远程输出;

计算机控制装置通过分别控制进水装置和排水装置进水和排水调节设置于所述探测艇上的压舱水箱中的水量，从而调节探测艇的吃水深度，改变探测艇的稳定性和阻力。需要说明的是，该方法实施例具体可参看前述实施例中的相关描述，此处不再详述。

本发明提供的太阳能无人驾驶气象探测艇及其探测方法，通过太阳能电力装置为探测艇提供持续的电能，使得探测艇具有超长续航和工作时间，通过计算机控制装置根据探测指令控制动力推动装置工作从而驱动所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向，同时接收所述气象探测仪器输出的气象数据并存储和/或远程输出，从而实现移动地对海洋某区域或全范围的气象环境数据（如风速、风向、气压、温湿度、能见度等）进行不间断的自动监测，灵活方便。

上面结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。

Claims (10)

1.一种太阳能无人驾驶气象探测艇，其特征在于，包括电动动力推动装置、太阳能电力装置、气象探测仪器和计算机控制装置；

所述太阳能电力装置，设置在所述探测艇的艇身的上方，用于将太阳能转换为电能并为所述电动动力推动装置、气象探测仪器和计算机控制装置供电；

所述电动动力推动装置，设置在所述探测艇的艇身后部，用于推进所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向；

所述气象探测仪器，安装在所述探测艇的艇身上，用于探测输出所述探测艇所在区域范围内的气象数据；

所述计算机控制装置，与所述电动动力推动装置、气象探测仪器连接，用于根据探测指令控制所述电动动力推动装置工作从而驱动所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向，同时接收所述气象探测仪器输出的所述气象数据并存储和/或远程输出。

2.根据权利要求1所述的太阳能无人驾驶气象探测艇，其特征在于，所述电动动力推动装置包括设置在所述探测艇的艇身后部的螺旋桨推动器和方向舵，所述螺旋桨推动器和方向舵均与所述计算机控制装置连接；

其中，所述螺旋桨推动器用于在所述计算机控制装置控制下驱动所述探测艇前行，所述方向舵用于在所述计算机控制装置控制下调整所述探测艇的前行方向。

3.根据权利要求2所述的太阳能无人驾驶气象探测艇，其特征在于，还包括：

定位装置，用于定位所述探测艇的位置信息并输出；

所述计算机控制装置，还用于根据接收到的所述定位装置输出的位置信息控制所述探测艇前往海域预定地点区域。

4.根据权利要求1所述的太阳能无人驾驶气象探测艇，其特征在于，所述太阳能电力装置包括：

太阳能电池板，安装于所述探测艇的艇身上方，用于将太阳能转换为电能；

充电电池，与所述太阳能电池板电连接，用于从所述太阳能电池板得到电能和/或存储电能，并为所述电动动力推动装置、气象探测仪器和计算机控制装置供电。

5.根据权利要求1-4之一所述的太阳能无人驾驶气象探测艇，其特征在于，所述探测艇的艇身还设有压舱水箱，所述压舱水箱设有进水装置和排水装置，所述进水装置和排水装置均与所述计算机控制装置连接；

其中所述计算机控制装置通过控制所述进水装置和排水装置实现进水和排水调节所述压舱水箱中的水量，从而调节探测艇的吃水深度，改变探测艇的稳定性和阻力。

6.根据权利要求5所述的太阳能无人驾驶气象探测艇，其特征在于，所述进水装置为进水阀或水泵，所述排水装置为排水泵。

7.根据权利要求1-4之一所述的太阳能无人驾驶气象探测艇，其特征在于，所述气象探测仪器包括：

海温传感器，安装于所述探测艇的艇身下方，用于探测输出海水温度到所述计算机控制装置。

8.根据权利要求7所述的太阳能无人驾驶气象探测艇，其特征在于，所述气象探测仪器还包括：

至少一个探空火箭，安装于所述探测艇的艇身上部并携带探空仪，用于在所述计算机控制装置控制下发射升空，到达最大高度后，释放所述探空仪，所述探空仪下落过程中探测所述探测艇的上方空域的温度、湿度、气压和风速风向数据并发射数据；

接收装置，安装于所述探测艇的艇身上部，用于接收所述探空仪发射的所述数据并输出到所述计算机控制装置。

9.根据权利要求8所述的太阳能无人驾驶气象探测艇，其特征在于，所述气象探测仪器还包括：

自动气象站，安装于所述探测艇的艇身上部，用于探测输出所述探测艇所在区域范围海面的大气温度、湿度、气压和风速风向数据，并输出数据到所述计算机控制装置。

10.一种太阳能无人驾驶气象探测方法，其利用权利要求1-9任一项所述的太阳能无人驾驶气象探测艇进行探测，其特征在于，包括如下步骤：

电动动力推动装置启动推进所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向；

气象探测仪器探测输出所述探测艇所在区域范围内的气象数据；

计算机控制装置根据探测指令控制所述电动动力推动装置工作从而驱动所述探测艇前行并控制调整所述探测艇的前行方向，同时接收所述气象探测仪器输出的所述气象数据并存储和/或远程输出；

计算机控制装置通过分别控制进水装置和排水装置进水和排水调节设置于所述探测艇上的压舱水箱中的水量，从而调节探测艇的吃水深度，改变探测艇的稳定性和阻力。