CN107845158B - 一种水下作业仪器的数据回传装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下作业仪器的数据回传装置及方法，水下作业仪器可以不中断水下作业，在作业中释放出信标状数据梭。数据梭在释放后浮至海面。数据梭检测自身状态为出水时，通过北斗卫星定位通信模块确定自身的位置信息，将位置信息通过北斗卫星通信方式上报至岸基和作业母船，同时数据梭上的无线数传模块启动，将位置信息通过无线电的方式上报至附近作业母船。数据梭上配备无线数传模块和闪光灯，分别用于无线电通信定位和视距定位，便于作业母船在近距离下对数据梭精确定位和回收。数据梭、水下作业仪器、岸基接收端均配有光传装置。本发明可有效地简化水下作业仪器作业数据采集模式，省去回收再部署步骤，减少作业时间和经济成本。

Description

一种水下作业仪器的数据回传装置及方法

技术领域

本发明属于水下数据回收领域，尤其涉及一种水下作业仪器的数据回传装置及方法。

背景技术

我国拥有广袤的海洋面积，18000多公里长的海岸线，6500多个沿海岛屿，海域辽阔，资源丰富，海洋发展潜力巨大，我国的科研能力也走在世界前列。水下作业设备对于我们了解海洋，开发海洋，保护海洋，防灾减灾和保卫国家主权起着重要作用。在我们对海洋进行探索的过程中，水下作业仪器采集的大量数据需要及时回收。

如水下自主潜航器这类的仪器，通常采用水下自主潜航器整体回收，即水下自主潜航器被打捞出水，吊放在甲板上，打开水下自主潜航器壳体，取出数据舱更换新数据舱或者利用有线/无线方式将数据直接导入上位机中。水下自主潜航器整体回收和再部署过程较长，作业复杂，耗时费力，成本不菲。

而且在很多实际应用中，水下作业仪器往往由于自身故障或者外力碰撞等客观原因，导致无法上浮打捞，使得采集的重要数据无法回收，给企业和国家造成重大损失。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种水下作业仪器的数据回传装置及方法，采用数据梭简化了水下作业仪器的水下作业数据回传模式，不需要将水下作业仪器整体回收，在不间断水下作业仪器的水下作业的情况下及时回收水下作业采集的数据，

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种水下作业仪器的数据回传装置，用于在不间断水下作业仪器的水下作业的情况下及时回收水下作业采集的数据，该装置包括信标状的数据梭(Data Shuttle)和设置在水下作业仪器上的数据梭舱，数据梭舱中能够容纳若干数据梭；所述数据梭舱设有弹性装置和数据梭舱光传模块，所述数据梭包括耐压壳体和置于耐压壳体内部的控制板卡、数据梭光传模块、气囊装置、北斗卫星定位通信模块和无线数传模块，数据梭光传模块、气囊装置、无线数传模块和北斗卫星定位通信模块均连接控制板卡；耐压壳体的外部设有熔断释放器，熔断释放器用于释放数据梭；弹性装置用于将数据梭弹出；气囊装置用于对数据梭的气囊充气，使数据梭上浮至海面；北斗卫星定位通信模块用于定位，并通过卫星通信将自身的位置信息上报至岸基和作业母船；无线数传模块通过无线电通信将自身的位置上报至作业母船，用于作业母船对数据梭的精确定位；数据梭光传模块与数据梭舱光传模块进行光通信，将水下作业仪器数据记录体的数据上传至数据梭数据记录体中；数据梭光传模块在数据梭回收后与岸基接收端进行通信，将数据梭中数据上传至岸基接收端的设备。

进一步地，所述耐压壳体呈圆柱形，顶部设有出水检测器和闪光灯，出水检测器和闪光灯均连接控制板卡，侧壁对称布置两个气囊，气囊距顶部2cm，内部还设置有电池舱，数据梭光传模块的接口设置在数据梭底部。

进一步地，岸基接收端配有光传装置，通过光传实现短时间内对数据梭中数据高速传输。

进一步地，所述水下作业仪器为水下自主潜航器。

一种应用数据回传装置进行水下作业数据回传的方法，包括：

水下作业仪器在水下作业采集的数据，存储在自身的数据记录体中；

在预编程序自主控制或接收水面遥控信息声指令的情况下，水下作业仪器唤醒特定数据梭，数据梭上电；数据梭与水下作业仪器之间通过安装在数据梭舱以及数据梭下的光传模块进行光通信；水下作业仪器将作业数据由数据记录体快速拷贝至特定数据梭，数据拷贝完成后，关闭水下作业仪器与数据梭的数据连接；

在关闭数据连接后，水下作业仪器删除已传输的数据，继续进行水下作业；与此同时，数据梭会开启熔断释放器，数据梭舱弹出数据梭，使其脱离水下水下作业仪器；设定时间后，数据梭的控制板卡向气囊发出信号，使气囊打开，数据梭自身上浮；

上浮后，数据梭自动进行出水检测；当检测自身状态为出水面时，数据梭的控制板卡通过北斗卫星定位通信模块确定数据梭自身的位置信息，并通过北斗卫星通信，将自身的位置信息上报到岸基和作业母船上；同时数据梭上的控制板卡启用无线数传模块和闪光灯，无线数传模块用于作业母船对数据梭进行无线电定位，便于作业母船对其精确定位和回收；

数据梭弹出后即处于正常工作模式，直到被打捞后手动发出关闭命令或者所带电池容量耗尽。

进一步地，数据梭在出水后进行正常工作状态时，大部分时间处于低功耗模式，每到设定时间时，数据梭会打开北斗卫星定位通信模块的供电单元，进行定位和上报位置信息。

本发明的有益效果是：本发明不需要水下作业仪器整体回收，而改由水下作业仪器单独释放数据梭，水下作业仪器可以不中断水下作业，在作业中释放出信标状数据梭。数据梭在释放后浮至海面。该数据梭检测自身状态为出水时，通过北斗卫星定位通信模块确定自身的位置信息。数据梭的位置信息通过北斗卫星通信方式上报至岸基和作业母船，同时数据梭上的无线数传模块启动，将位置信息通过无线电的方式上报至附近作业母船。数据梭上配备无线数传模块和闪光灯，分别用于无线电通信定位和视距定位，便于作业母船在近距离下对数据梭精确定位和回收。数据梭、水下作业仪器、岸基接收端均配有光传装置，满足数据梭工作所需的高速传输和水密性。本发明的数据梭可有效地简化水下作业仪器作业数据采集模式，省去回收再部署步骤，减少作业时间和经济成本。

附图说明

图1为本发明数据回传装置整体结构示意图；

图2为数据梭结构框图；

图3为本发明数据回传方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种水下作业仪器的数据回传装置，用于在不间断水下作业仪器的水下作业的情况下及时回收水下作业采集的数据，该装置包括信标状的数据梭和设置在水下作业仪器上的数据梭舱，数据梭舱中能够容纳若干数据梭；所述数据梭舱设有弹性装置和数据梭舱光传模块。如图2所示，所述数据梭包括耐压壳体和置于耐压壳体内部的控制板卡、数据梭光传模块、气囊装置、北斗卫星定位通信模块和无线数传模块，数据梭光传模块、气囊装置、无线数传模块和北斗卫星定位通信模块均连接控制板卡；数据梭的耐压壳体保证其工作水深达到4000米；耐压壳体的外部设有熔断释放器，熔断释放器用于释放数据梭；弹性装置用于将数据梭弹出；气囊装置用于对数据梭的气囊充气，使数据梭上浮至海面；北斗卫星定位通信模块用于定位，并通过卫星通信将自身的位置信息上报至岸基和作业母船；无线数传模块通过无线电通信将自身的位置上报至作业母船，用于作业母船对数据梭的精确定位；数据梭光传模块与数据梭舱光传模块进行光通信，将水下作业仪器数据记录体的数据上传至数据梭数据记录体中，其传输速率大于100Mbps，误码率小于1e-6；数据梭光传模块在数据梭回收后与岸基接收端进行通信，将数据梭中数据上传至岸基接收端的设备。光传模块光通信相比于其他物理接触通信模式能够更安全、更有效、更快速地传输数据，满足水下作业的要求。

进一步地，所述耐压壳体呈圆柱形，顶部设有出水检测器和闪光灯，出水检测器和闪光灯均连接控制板卡，侧壁对称布置两个气囊，气囊距顶部2cm，内部还设置有电池舱，数据梭光传模块的接口设置在数据梭底部。数据梭尺寸可采用直径50mm╳高度80mm。

进一步地，岸基接收端配有光传装置，通过光传实现短时间内对数据梭中数据高速传输。

进一步地，所述水下作业仪器为水下自主潜航器。

如图3所示，应用数据回传装置进行水下作业数据回传的方法，包括：

水下作业仪器在水下作业采集的数据，存储在自身的数据记录体中；

在预编程序自主控制或接收水面遥控信息声指令的情况下，水下作业仪器唤醒特定数据梭，数据梭上电；数据梭与水下作业仪器之间通过安装在数据梭舱以及数据梭下的光传模块进行光通信；水下作业仪器将作业数据由数据记录体快速拷贝至特定数据梭的TF卡，数据拷贝完成后，关闭水下作业仪器与数据梭的数据连接；数据梭可采用UHS-3级别的TF卡存贮数据，其写入速度和读取速度均在500Mbps以上，满足系统快速存取的要求；并可在盐水中浸泡超过72小时，保证数据安全。

在关闭数据连接后，水下作业仪器删除已传输的数据，继续进行水下作业；与此同时，数据梭会开启熔断释放器，数据梭舱弹出数据梭，使其脱离水下水下作业仪器；设定时间(比如10秒钟)后，数据梭的控制板卡向气囊发出信号，使气囊打开，数据梭自身上浮；

上浮后，数据梭自动进行出水检测(为满足系统低功耗设计，检测自身是否在水面上的时间间隔为10分钟检测一次，即检测一次，待机十分钟)；当检测自身状态为出水面时，数据梭的控制板卡通过北斗卫星定位通信模块确定数据梭自身的位置信息，并通过北斗卫星通信，将自身的位置信息上报到岸基和作业母船上；同时数据梭上的控制板卡启用无线数传模块和闪光灯(闪光灯闪烁模式可预先设置)，无线数传模块通过无线电方式与作业母船通信进行定位，闪光灯用于视距定位，便于作业母船对其精确定位和回收；无线数传模块可以使在大于5公里的范围内的母船收到信号，以保证数据梭的回收；

数据梭上浮后处于正常工作模式，直到被打捞后手动发出关闭命令或者所带电池容量耗尽。

数据梭在出水后进行正常工作状态时，大部分时间处于低功耗模式，每到设定时间时(比如整10分钟到来时)，数据梭会打开北斗卫星定位通信模块的供电单元，进行定位和上报位置信息(定位频率和信息发送频率可预先设置)。

数据梭中存贮的水下作业信息由干端系统(上位机)进行分析处理。岸基接收端也配有光传装置，可通过光传实现短时间内对数据梭中数据高速读取和传输。

以上所述的实施例只是本发明专利的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体和改型。

Claims (6)

1.一种水下作业仪器的数据回传装置，其特征在于，用于在不间断水下作业仪器的水下作业的情况下及时回收水下作业采集的数据，该装置包括信标状的数据梭和设置在水下作业仪器上的数据梭舱，数据梭舱中能够容纳若干数据梭；所述数据梭舱设有弹性装置和数据梭舱光传模块，所述数据梭包括耐压壳体和置于耐压壳体内部的控制板卡、数据梭光传模块、气囊装置、北斗卫星定位通信模块和无线数传模块，数据梭光传模块、气囊装置、无线数传模块和北斗卫星定位通信模块均连接控制板卡；耐压壳体的外部设有熔断释放器，熔断释放器用于释放数据梭；弹性装置用于将数据梭弹出；气囊装置用于对数据梭的气囊充气，使数据梭上浮至海面；北斗卫星定位通信模块用于定位，并通过卫星通信将自身的位置信息上报至岸基和作业母船；无线数传模块通过无线电通信将自身的位置上报至作业母船，用于作业母船对数据梭的精确定位；数据梭光传模块与数据梭舱光传模块进行光通信，将水下作业仪器数据记录体的数据上传至数据梭数据记录体中；数据梭光传模块在数据梭回收后与岸基接收端进行通信，将数据梭中数据上传至岸基接收端的设备。

2.根据权利要求1所述的水下作业仪器的数据回传装置，其特征在于，所述耐压壳体呈圆柱形，顶部设有出水检测器和闪光灯，出水检测器和闪光灯均连接控制板卡，侧壁对称布置两个气囊，气囊距顶部2cm，内部还设置有电池舱，数据梭光传模块的接口设置在数据梭底部。

3.根据权利要求1所述的水下作业仪器的数据回传装置，其特征在于，岸基接收端配有光传装置，通过光传实现短时间内对数据梭中数据高速传输。

4.根据权利要求1所述的水下作业仪器的数据回传装置，其特征在于，所述水下作业仪器为水下自主潜航器。

5.一种应用权利要求1-4任一项所述数据回传装置进行水下作业数据回传的方法，其特征在于，包括：

水下作业仪器在水下作业采集的数据，存储在自身的数据记录体中；

在预编程序自主控制或接收水面遥控信息声指令的情况下，水下作业仪器唤醒特定数据梭，数据梭上电；数据梭与水下作业仪器之间通过安装在数据梭舱以及数据梭下的光传模块进行光通信；水下作业仪器将作业数据由数据记录体快速拷贝至特定数据梭，数据拷贝完成后，关闭水下作业仪器与数据梭的数据连接；

在关闭数据连接后，水下作业仪器删除已传输的数据，继续进行水下作业；与此同时，数据梭会开启熔断释放器，数据梭舱弹出数据梭，使其脱离水下水下作业仪器；设定时间后，数据梭的控制板卡向气囊发出信号，使气囊打开，数据梭自身上浮；

上浮后，数据梭自动进行出水检测；当检测自身状态为出水面时，数据梭的控制板卡通过北斗卫星定位通信模块确定数据梭自身的位置信息，并通过北斗卫星通信，将自身的位置信息上报到岸基和作业母船上；同时数据梭上的控制板卡启用无线数传模块和闪光灯，无线数传模块用于作业母船对数据梭进行无线电定位，便于作业母船对其精确定位和回收；

数据梭弹出后即处于正常工作模式，直到被打捞后手动发出关闭命令或者所带电池容量耗尽。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，数据梭在出水后处于正常工作模式时，大部分时间处于低功耗模式，每到设定时间时，数据梭会打开北斗卫星定位通信模块的供电单元，进行定位和上报位置信息。