CN108230592A - 一种海域感应预警探测系统及方法 - Google Patents

一种海域感应预警探测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及海域预警探测通信技术领域，公开了一种海域感应预警探测系统及方法，包括主控器、感应单元、信号传输节点装置、报警装置、信号接收装置、预警监控终端；所述主控器与感应单元无线或有线连接，获取各感应单元采集的实时工作状态信息，通过信号传输节点装置发送，经无线或有线传输方式传输，由信号接收装置接收，再传送至预警监控终端，报警装置与预警监控终端连接，根据不同的海域情况不同发出不同预警信号，通过本发明，可实现感知移动物体的存在，对来自海域的移动物体和威胁进行早期发现、跟踪、识别、上报，为组织对处治行动提供实时预警信息保障，而且所述装置和系统单元化、成本低、布局简单、覆盖范围广。

Description

一种海域感应预警探测系统及方法
技术领域
本发明涉及水域预警探测通信技术领域，具体涉及一种海域感应预警探测系统及方法。
背景技术
水域管控、海域预警一般分为三个步骤，首先需要对危险移动物体进行预警探测，即感知危险移动物体的存在，其次是对危险移动物体进行定位和跟踪，最后是对危险移动物体实施处治，尤其是对特定需求防预的区域、港口预警，实现有效可靠的感知入侵移动物体存在，是水域管控、海域预警的关键步骤，但实现起来也是非常困难。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足及困难，本发明之目的在于提供一种海域感应预警探测系统及方法，以提高对来自海域的移动物体和威胁进行早期发现、跟踪、识别、上报，为组织处治行动提供实时预警信息保障。
为达上述及其它目的，本发明提出一种海域感应预警探测系统及方法，包括主控器、感应单元、信号传输节点装置、报警装置、信号接收装置、预警监控终端；
所述主控器与感应单元无线或有线连接，获取各感应单元采集的实时工作状态信息，通过信号传输节点装置发送，经无线或有线传输模式传输，由信号接收装置接收，再传送至预警监控终端，报警装置与预警监控终端连接，根据不同的海域情况发出不同预警信号。
进一步地，所述主控器包括主控器编码处理单元、电控开关组、能源保障单元组、主控器自检模块、报警模块；
电控开关组与主控器编码处理单元连接，接收主控器编码处理单元对电控开关的分时分组导通/断开控制，能源保障单元组与电控开关组连接，在电控开关导通时开启与之相对应的能源保障单元，主控器自检模块与能源保障单元组和主控器连接，报警模块与主控器编码处理单元连接，在能源保障单元或内部控制系统出现故障时发出报警信号，能源保障单元组实时为主控器供电。
进一步地，所述感应单元包括感应处理单元、感应单元发送端口、感应模块、储能模块、电控开关模块、极性反转模块、感应单元自检模块，自毁单元，直传模块；
感应模块内置感应单元内，储能模块与感应模块连接，电控开关模块分别与感应处理单元、储能模块和极性反转模块连接，极性反转模块与感应处理单元连接；感应单元自检模块分别与感应处理单元、电控开关模块连接，感应单元自检模块分别对感应模块和电控开关模块进行实时检测，储能模块和感应单元连接，实时为感应单元供电，自毁单元和感应处理单元连接，直传模块和感应处理单元连接。
相应的，感应模块包括压力感应模块、流速感应模块、电磁反射感应模块、声呐感应模块，温度感应模块。压力感应模块、流速感应模块、电磁反射感应模块、声呐感应模块，温度感应模块内置于感应单元内。
进一步地，所述感应单元有极弱的声、电、光反射性能。
进一步地，所述感应单元有特定IP地址编码。
进一步地，所述感应单元为间距隐形构造布局。
进一步地，感应单元为锥形、方形或柱体结构。进一步地，所述信号接收装置包括数据信号解析模块。
进一步地，所述无线通信模式支持水下电磁波通信、水声通信、水下量子通信。
优选地，所述无线通信模式频段范围为3～3×105Hz或3.846×1014～7.895×1014Hz。
为达到上述目的，本发明还提供一种对海域移动物体进行监控及预警的方法，包括如下步骤：
S1，感应并获取海域移动物体实时状态信息，对感应到的实时状态信息分析处理，通过无线或有线通信模式上传；
S2，根据获取的分析处理后的实时状态信息进行IP地理化编码处理并上传；
S3，获取IP地理化编码处理信息，通过信号传输节点装置，经无线或有线传输方式传输至信号接收装置内；
S4，获取到已IP地理化编码信号，对相应数据信息进行解码分析处理，并将解码分析后的实时状态信息传送至预警监控终端处；
S5，预警监控终端根据解码分析不同的海域状态，发出不同预警信号或显示不同的预警区域，预警监控终端屏幕获取到不同的状态信息，结合海图的地理信息图及北斗定位系统，显示故障的可能性文字说明及预警区域内具体坐标位置、时间、里程，同时启动报警模块发出声光报警。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
海域预警探测体系的建立，主要是为了感知移动物体的存在。海域预警探测体系可综合利用监视、探测和通信等手段，对来自海域的移动物体和威胁进行早期发现、跟踪、识别、上报，为组织处治行动提供实时预警信息保障。海域预警探测体系是通用预警体系的重要组成部分，对于保障海域安全至关重要。对需要预防的区域、港口和近岸交通运输线实时海域警戒，有效防范有威胁的移动物体靠近。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种海域感应预警探测系统的原理框图；
图2为本发明中主控器的原理框图；
图3为本发明中感应单元的原理框图；
图4为本发明海域感应单元布局结构图；
图5为发明一种对海域移动物体进行监控及预警的方法步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种海域感应预警探测系统的原理框图。
如图1所示，一种海域感应预警探测系统，包括主控器、感应单元、信号传输节点装置、报警装置、信号接收装置、预警监控终端；
所述主控器与感应单元无线或有线连接，获取各感应单元采集的实时工作状态信息，通过信号传输节点装置，经无线或有线通信模式传输至预警监控终端，报警装置与预警监控终端连接，根据海域情况不同发出不同预警信号。主控器和感应单元上还连接有储能模块，实时为主控器和感应单元供电。
相应地，如图2所示，主控器包括主控器编码处理单元、电控开关组、能源保障单元组、主控器自检模块、报警模块；电控开关组与主控器编码处理单元连接，接收主控器编码处理单元对电控开关的分时分组导通/断开控制，能源保障单元组与电控开关组连接，在电控开关导通时开启与之相对应的能源保障单元，主控器自检模块与能源保障单元组和主控器编码处理单元连接，报警模块与主控器编码处理单元连接，在能源保障单元或内部控制系统出现故障时发出报警信号，能源保障单元组实时为主控器供电。
信号传输节点装置接收端口与主控器连接，接收经主控器编码处理后上传来的实时预警信息，并下发索要感应单元工作状态及故障信息，同时将各种工作状态信息存入数据库中。借助于信号传输节点装置，一方面，解决了多区域信号传输距离的问题，另一方面，监控及预警的网络区域的布控范围可以自由扩展。
电控开关组与主控器编码处理单元连接，接收主控器编码处理单元对电控开关的分时分组导通/断开控制，能源保障单元组与电控开关组连接，在电控开关导通时开启与之相对应的能源保障单元，所述能源保障单元组为独立的锂电池电源，可持续为主控器供电半年至一年时间。所述能源保障单元组也可以采用有线供电的方式来实现。
主控器自检模块、报警模块与主控器编码处理单元连接，主控器自检模块实时检测能源保障单元组内各能源保障单元或检测内部控制系统的工作状态，并将其转换后送入主控器编码处理单元判断，主控器编码处理单元判断后在某个能源保障单元或内部控制系统有异常的情况下，启用报警模块上传故障警报信息并发出报警信号。
如图3所示，感应单元包括感应处理单元、感应单元发送端口、感应模块、储能模块、电控开关模块、极性反转模块、感应单元自检模块，自毁单元，直传模块；
感应单元发送端口与主控器连接，感应模块内置感应单元内，储能模块与感应模块连接，电控开关模块与感应处理单元、储能模块和极性反转模块连接，极性反转模块与感应处理单元连接；感应单元自检模块和感应处理单元、电控开关模块连接，感应单元自检模块对感应模块和电控开关模块进行实时检测，储能模块和感应单元连接，实时为感应单元供电，自毁单元和感应处理单元连接，直传模块和感应处理单元连接。
相应的，感应模块包括压力感应模块、流速感应模块、电磁反射感应模块、声呐感应模块，温度感应模块，压力感应模块、流速感应模块、电磁反射感应模块、声呐感应模块，温度感应模块内置于感应单元内；压力感应模块根据海域压力变化获取相应的数据信息，传送至感应单元分析处理，流速感应模块根据海域水流变化获取相应的数据信息，传送至感应单元分析处理；电磁反射感应模块根据海域电磁场变化获取相应的数据信息，传送至感应单元分析处理；声呐感应模块根据海域超声波变化获取相应的数据信息，传送至感应单元分析处理；温度感应模块根据海域温度变化获取相应的数据信息，传送至感应单元分析处理；各模块内包含有脉冲信号发生感知器。
感应单元具备两种数据传输功能，正常工作情况下，其数据通信传给主控器，经处理后再传输至信号传输节点装置，进而经无线或有线传输至信号接收装置，解码后传输至预警监控终端，且此工况为节能状态，当感应单元或节点单元被破坏或不能正常工作时，感应单元自身具有与卫星或预警指挥中心的直接通信传输功能模块，即直传模块，进而实现故障报警；
感应单元发送端口与主控器连接，上传自身工作状态信息，感应模块内置感应单元内，感应模块将获取到的数据信息送入感应处理单元分析判断，通过感应单元发送端口上传至主控器进行编码IP化处理；储能模块与感应模块连接，感应模块接受经储能模块充电，电控开关模块与感应处理单元、储能模块和极性反转模块连接，电控开关模块对感应处理单元的导通/断开控制，并在电控开关导通时将储能模块中储存的电压传送给极性反转模块，极性反转模块与感应处理单元连接，在感应处理单元的控制下改变由储能模块经电控开关模块传送来的电压的极性；感应单元自检模块和感应处理单元、电控开关模块连接，感应单元自检模块对感应处理单元和电控开关模块进行实时检测，将检测结果送入感应处理单元判断，感应处理单元判断后在某个电控开关模块或内部控制系统有异常的情况下，向主控器上传故障信息，启用报警模块上传故障警报信息并发出报警信号。
相应地，如遇突发状况，比如被盗、外界损坏等外界因素造成的破坏，自毁单元将启动，使得感应单元完成自毁；
本发明的工作过程如下：
如图4和图5所示，感应单元中的感应模块获取实时状态信息，所述实时状态信息包括磁场变化、电磁反射、压力变化、声呐波动(超声波)、流体速度，向感应处理单元提供实时预警状态信号，经处理后，传送至主控器，所述感应单元在一定区域内按照横向、纵向、固定间距网格布局，感应单元具有特定的IP地址，感应单元通过无线或有线通信模式传送至主控器，所述无线通信模式包括：水下电磁波通信、水声通信、水下量子通信，所述无线通信模式传输频段范围为3～3×105Hz或3.846×1014～7.895×1014Hz。主控器接收感应单元传来的状态信号，并对特定IP地址的信号源进行位置化编码处理，通过信号传输节点装置经无线或有线传输方式传输至信号接收装置，所述信号传输节点装置特点为经过伪装的渔船或浮标类的形式，包括水上通信基站、灯塔、隐形渔船等，信号接收装置获取到已IP地理化编码信号，对相应数据信息进行解码分析处理，把解码分析后的状态信息传送至预警监控终端，预警监控终端根据解码分析不同的海域状态，发出不同预警信号或显示不同的预警区域。预警监控终端屏幕获取到不同的状态信息，通过预警监控终端屏幕能看到故障的可能性文字说明，并启动报警模块发出声光报警。所述预警监控终端内置有实时海图，连接北斗定位系统，预警监控终端根据IP地理化编码信号的状态信息，结合海图的地理信息图以及北斗定位系统形成分区域或网格化布局的系统图标，对预警区域实时预警监控，所述系统图标包括显示预警区域的具体坐标位置、时间、里程。
主控器可通过无线或有线通信模式上传感应单元实时工作状态信息；主控器将实时工作状态信息经信号传输节点装置，通过无线或有线传输模式送到预警监控终端，工作人员结合海图的地理信息图及北斗定位系统，通过在屏幕上显示的主控器及感应单元运行状态信息的位图能看到故障坐标位置及故障可能性的文字说明；如果预警监控终端没有收到感应单元的实时工作状态信息，则表明感应单元出现故障，启动报警模块发出声光报警，并将处理信息实时送到预警监控终端显示屏，工作人员在屏幕上能看到故障的可能性文字说明。
所述预警探测装置为锥形、方形或柱体结构，具有垂直方向的投放造型结构，以确保布置投放位置精确，储能模块可以按照设定的周期控制极性反转，改变从储能模块传来的电压的方向，使水下电极的电压反向，形成的脉冲电场方向改变，以减少装置电极表面的氧化或钙化。
主控器的编码处理单元对电控开关组进行控制，确定导通或断开其中的电控开关，被导通的电控开关对应的能源保障单元开启，主控器自检模块提取对应能源保障单元的输出电压，将能源保障单元的状态转换成适应主控器编码处理单元识别的数字信号，传送给主控器编码处理单元判断；如果该能源保障单元有异常，主控器编码处理单元将出现异常的能源保障单元编号送到预警监控终端，工作人员在计算机屏幕上能看到故障的可能性文字说明和具体坐标位置，并启动报警模块发出声光报警。
其次，感应单元发送端口与主控器连接，上传自身工作状态信息，感应模块与感应处理单元连接，获取到的数据信息送入感应处理单元分析判断，通过感应单元发送端口上传至主控器进行编码，并进行如下处理：主控器读取各感应模块检测到的水状态数据并进行运算编码并IP地址化，根据运算编码结果输出至信号传输节点装置，储能模块与感应模块连接，接受经储能模块充电，电控开关模块与感应处理单元、储能模块和极性反转模块连接，接受感应处理单元的导通/断开控制，并在电控开关导通时将储能模块中储存的电压传送给极性反转模块，极性反转模块与感应处理单元和感应单元发送端口连接，在感应处理单元的控制下改变由储能模块经电控开关模块传送来的电压的极性；储能模块可以按照设定的周期控制极性反转，改变从储能模块传来的电压的方向，使水下电极的电压反向，形成的脉冲电场方向改变，以减少装置电极表面的氧化或钙化。感应单元自检模块与感应单元和电控开关模块连接，将检测结果送入感应处理单元判断，在电极短路的情况下控制电控开关模块内的电控开关断开，同时感应单元自检模块强制电控开关模块内的电控开关断开。
主控器通过感应单元发送端口向感应单元发出索要感应单元状态信息的命令信息，主控器通过无线或有线通信模式接收到该信息。
以上各部分之间的信号通讯，可以全部采用无线或有线通讯的方式实现，也可以全部采用有线通讯的方式实现，或者采用无线或有线通讯跟有线通讯相结合的方式来实现。
综上所述，本发明一种海域感应预警探测系统及方法，主要是为了感知移动物体及移动物体的存在。海域预警探测体系可综合利用监视、探测和通信等手段，对来自海域和水面的移动物体和威胁进行早期发现、跟踪、识别、上报，为组织处治行动提供实时预警信息保障。海域预警探测体系是通用预警体系的重要组成部分，对于保障海域安全至关重要。对需要预防的区域、港口和近岸交通运输线实时海域警戒，有效防范有威胁的移动物体靠近。在海域预警应用方面广，而且所述装置和系统单元化、成本低、布局简单、覆盖范围广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海域感应预警探测系统，其特征在于，包括主控器、感应单元、信号传输节点装置、报警装置、信号接收装置、预警监控终端；
所述主控器与感应单元无线或有线连接，获取各感应单元采集的实时工作状态信息，通过信号传输节点装置发送，经无线或有线传输方式传输，由信号接收装置接收，再传送至预警监控终端，报警装置与预警监控终端连接，根据不同的海域情况发出不同预警信号。
2.根据权利要求1所述一种海域感应预警探测系统，其特征在于，所述主控器包括主控器编码处理单元、电控开关组、能源保障单元组、主控器自检模块、报警模块；
电控开关组与主控器编码处理单元连接，接收主控器编码处理单元对电控开关的分时分组导通/断开控制，能源保障单元组与电控开关组连接，在电控开关导通时开启与之相对应的能源保障单元，主控器自检模块与能源保障单元组和主控器连接，报警模块与主控器编码处理单元连接，在能源保障单元或内部控制系统出现故障时发出报警信号，能源保障单元组实时为主控器供电。
3.根据权利要求1所述一种海域感应预警探测系统，其特征在于，所述感应单元包括感应处理单元、感应单元发送端口、感应模块、储能模块、电控开关模块、极性反转模块、感应单元自检模块、自毁模块、直传模块；
感应模块内置感应单元内，储能模块与感应模块连接，电控开关模块分别与感应处理单元、储能模块和极性反转模块连接，极性反转模块与感应处理单元连接；感应单元自检模块分别与感应处理单元、电控开关模块连接，感应单元自检模块分别对感应模块和电控开关模块进行实时检测，储能模块和感应单元连接，实时为感应单元供电，自毁单元和感应处理单元连接，直传模块和感应处理单元连接。
4.根据权利要求1所述一种海域感应预警探测系统，其特征在于，所述感应单元有极弱的声、电、光反射性能。
5.根据权利要求1所述一种海域感应预警探测系统，其特征在于，所述感应单元有特定IP地址编码。
6.根据权利要求1所述一种海域感应预警探测系统，其特征在于，所述感应单元为间距隐形构造布局。
7.根据权利要求1所述一种海域感应预警探测系统，其特征在于，感应单元为锥形、方形或柱体结构。
8.根据权利要求1所述一种海域感应预警探测系统，其特征在于，所述信号接收装置包括数据信号解析模块。
9.根据权利要求1所述一种海域感应预警探测系统，其特征在于，所述无线通信模式支持水下电磁波通信、水声通信、水下量子通信；
相应地，所述无线通信模式频段范围为3～3×105Hz或3.846×1014～7.895×1014Hz。
10.一种对海域移动物体进行监控及预警的方法，包括如下步骤：
S1，感应并获取海域移动物体实时状态信息，对感应到的实时状态信息分析处理，通过无线或有线通信模式上传；
S2，根据获取的分析处理后的实时状态信息进行IP地理化编码处理并上传；
S3，获取IP地理化编码处理信息，通过信号传输节点装置，经无线或有线传输方式传输至信号接收装置内；
S4，获取到已IP地理化编码信号，对相应数据信息进行解码分析处理，并将解码分析后的实时状态信息传送至预警监控终端处；
S5，预警监控终端根据解码分析不同的海域状态，发出不同预警信号或显示不同的预警区域；预警监控终端屏幕获取到不同的状态信息，结合海图的地理信息图及北斗定位系统，显示故障的可能性文字说明及预警区域内具体坐标位置、时间、里程，同时启动报警模块发出声光报警。
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