CN108791718B - 一种自航式航标灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种姿态稳定的具有自航功能的航标灯，该自航式航标灯包括航标灯主体，所述航标灯主体包括浮体、航标灯架和发光部件，所述航标灯主体外部设置有一个管状外壳，所述自航式航标灯还包括防护圈和缓冲圈，所述缓冲圈与防护圈依次设置于外壳的外侧，所述缓冲圈与防护圈、防护圈与外壳均通过若干个弹性元件连接；所述发光部件设置于航标灯架上，所述发光部件不被外壳、防护圈和缓冲圈遮挡；所述航标灯主体上下端还设置有推进器，用于推动航标灯主体运动，所述航标灯主体的前后左右四个方位上各设置有一个陀螺稳定器。

Description

一种自航式航标灯

技术领域

本发明涉及交通导航领域中的一种航标灯，具体涉及一种自航式航标灯。

背景技术

航标是指示航道方向、界限与障碍物的标志，是船舶安全航行的重要助航设施。多功能航标在传统航标的基础上，采用先进的传感技术、通信技术，集成水流速度、水深、大气温度、湿度、大气压强、降雨量、风向、风速和溢油等传感器于航标上，为航道管理部门和船舶提供丰富的气象、水文信息，为船舶安全、监视船舶排污提供技术支持。多功能航标不仅可以拓展航标的功能，还可以收集更丰富的航道信息，对于提升内河或海上航运能力、减少安全事故和环境污染都有重要的价值。

由于航标灯的使用环境特殊，航标灯在风、浪、潮等外界因素下会使航标灯基座发生倾斜、摇晃，导致船员无法及时准确的看到航标灯，致使航标灯在恶劣的天气环境中的起到标识作用，无法为船舶导航。而且，在风浪的作用下，航标很可能偏离目标点，找回飘离的航标并布放回原来的地点，都是一项十分繁琐的工作，目前在航标实际的应用当中，很多通过在浮标下方坠锚钩来达到稳定浮标位置及姿态的目的，方法极为原始，在回收时锚钩被抛弃海里，影响海洋环境。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种姿态稳定的具有自航功能的航标。

为了达到上述目的，本发明采用如下方案：

一种自航式航标灯，包括航标灯主体，所述航标灯主体包括浮体、航标灯架和发光部件，所述航标灯主体外部设置有一个管状外壳，所述自航式航标灯还包括防护圈和缓冲圈，所述缓冲圈与防护圈依次设置于外壳的外侧，所述缓冲圈与防护圈、防护圈与外壳均通过若干个弹性元件连接；所述发光部件设置于航标灯架上，所述发光部件不被外壳、防护圈和缓冲圈遮挡；所述航标灯主体上下端还设置有推进器，用于推动航标灯主体运动，所述航标灯主体的前后左右四个方位上各设置有一个陀螺稳定器。

进一步地，所述航标灯主体还包括元件容纳箱和重心锥体；所述浮体的中部沿上下方向设置有中空结构，所述中空结构为圆柱形或正棱台形；所述中空结构内设置有元件容纳箱，所述元件容纳箱的中部穿设有连接杆，所述重心锥体设置于连接杆的底端，所述航标灯架设置于连接杆的顶端。

进一步地，所述连接杆还设置有垂直于连接杆的安装架，所述安装架在前后左右四个方位上各向外延伸有一根安装杆，所述安装杆的边缘处各设置有一个推进器，四个所述陀螺稳定器分别设置于不同的安装杆上的距离连接杆相等的位置上。

进一步地，所述缓冲圈的内侧面中部均匀设置有弹性元件连接点，每个弹性元件连接点上同时连接有三个弹性元件，三个所述弹性元件分别与外壳外侧的上边缘、外壳外侧的下边缘、外壳外侧的中部连接；所述缓冲圈的外侧面中部也均匀设置有弹性元件连接点，每个弹性元件连接点上同时连接有三个弹性元件，三个所述弹性元件分别与防护圈内侧的上边缘、防护圈内侧的下边缘、防护圈内侧的中部相连。

进一步地，所述弹性元件为弹簧。

进一步地，所述发光部件内包括LED灯组和光强度测试仪，所述LED灯组包括多个颜色和/或亮度不同的LED灯珠；所述航标灯架的顶端侧面设置有灯板，所述发光部件设置于灯板上。

进一步地，所述航标灯主体内还设置有能量系统、信息采集系统、定位系统、通讯系统、控制系统和声光报警系统；所述信息采集系统的输出端、光强度测试仪的输出端、定位系统的输出端分别与控制系统的输入端电性连接，控制系统的输出端分别与LED灯组、声光报警系统、通讯系统、推进器电性连接，所述通讯系统用于与远程管理系统通讯连接。

进一步地，所述能量系统为太阳能发电系统，所述太阳能发电系统包括太阳能电池板、充放电控制器、蓄电池和逆变器；所述太阳能电池板设置于航标灯架的顶端上面，所述充放电控制器、蓄电池和逆变器均设置于元件容纳箱内。

进一步地，所述元件容纳箱达到IP68的防水防尘等级。

进一步地，所述防护圈、航标灯架以及太阳能电池板外侧面均涂刷有荧光涂料或夜光涂料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明的自航式航标灯，由于在多功能集合体的外部由内至外依次设置有外壳、缓冲圈和防护圈，风、浪、潮等外界因素作用于该多功能航标时，各种作用力首先作用于防护圈上，再由防护圈向内传递，由于缓冲圈与防护圈、防护圈与外壳均通过若干个弹性元件连接，各种作用力的动能在传输过程中转化为弹性能，因此待传输到多功能集合体时外部所带来的动能基本被缓冲消耗了，因此大大降低了风、浪、潮等外界因素对航标稳定性的影响；另外，再通过弹性元件在防护圈、缓冲圈与外壳之间连接方式的特殊设计，使得缓冲作用更好，再结合设置于连接杆底端的重心锥体，使得多功能集合体能够在大风大浪中保持竖直。

(2)本发明的自航式航标灯，在连接杆上还设置有垂直于连接杆的安装架，安装架在前后左右四个方位上各向外延伸有一根安装杆，安装杆的边缘处各设置有一个推进器，当航标灯偏离设定的位置时，推进器在控制系统的控制下可以自动推动航标灯回到原来的位置，不需要人为的去移动航标灯，而且在前后左右的位置上还设置有对应的陀螺稳定器，用于保持航标灯的稳定性，在运动过程中不倾倒。

(3)本发明的自航式航标灯，其中发光部件包括LED灯组和光强度测试仪，LED灯组包括不同颜色和不同亮度的LED灯珠，光强度测试仪采集光强度信息，将光强度信息反馈给单片机，单片机接收到光强度信息后，分析光强度等级，可以根据光强度等级控制不同亮度和颜色的LED灯珠的开关，不仅能够节约资源，而且便于航行者观测到航标灯，在晚上或是阴暗天气还会通过声光报警系统提醒航行者。

(4)本发明的自航式航标灯，其中元件容纳箱达到IP68的防水防尘等级，将主要功能部件设置于该元件容纳箱内有效的避免了功能部件由于进水和进尘导致的失效，使多功能航标的正常使用得到了保障。

(5)本发明的自航式航标灯，在防护圈、航标灯架以及太阳能电池板外侧面均涂刷有荧光涂料或夜光涂料，使得航行者在在晚上和阴暗天气也能清楚的看见该多功能航标灯的外部轮廓，避免了对航标灯的误撞，减小了对航标灯的损坏。

(6)本发明的自航式航标灯，其中包括控制系统和远程管理系统两个控制系统，均可以对该多功能航标灯进行控制，其中控制系统采用单片机作为主控芯片，单片机具有价格低廉、兼容性强、超强抗干扰能力、超低功耗的优点，可以根据程序设定自行控制，十分智能。

附图说明

图1为本发明的自航式航标灯的结构示意图；

图2为本发明的自航式航标灯的信息处理系统的模块图。

附图标记说明：1为防护圈、2为缓冲圈、3为浮体、4为航标灯架、5为外壳、6为弹性元件、7为推进器、8为陀螺稳定器、9为元件容纳箱、10为重心锥体、11为连接杆、12为灯板、13为安装架、14为安装杆、15为太阳能电池板。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步地阐述，但本发明不局限于这些实施例。

参照附图1，一种自航式航标灯，包括航标灯主体、防护圈1和缓冲圈2，航标灯主体包括浮体3、航标灯架4和发光部件，发光部件设置于航标灯架4上，航标灯主体外部设置有一个管状外壳5，该管状外壳5不会遮挡发光部件；缓冲圈2与防护圈1依次设置于外壳5的外侧，缓冲圈2和防护圈1的上端高度不高于外壳5的上端高度，使得缓冲圈2和防护圈1也不会遮挡发光部件；缓冲圈2与防护圈1、缓冲圈2与外壳5均通过若干个弹性元件6连接；防护圈1和缓冲圈2结合弹性元件6，在风浪作用下，风浪对防护圈1的作用力在传递过程中逐渐转化成弹性能储存在弹性元件6中，缓冲了风浪多航标灯主体的影响；航标灯主体上下端还设置有推进器7，用于推动航标灯主体运动，当航标灯偏离设定的位置时，推进器7在控制系统的控制下可以自动推动航标灯回到原来的位置，不需要人为的去移动航标灯；航标灯主体的前后左右四个方位上各设置有一个陀螺稳定器8，用于保持航标灯的稳定性，在运动过程中不倾倒，陀螺稳定器8为现有技术，在此不再赘述。

进一步作为优选地实施方式，推进器7为集成电机推进器，集成电机推进器由集成电机，导流罩，转子叶片和静叶栅组成。电机用于直接驱动螺旋桨，电机的转子和泵喷推进器的转子设计为一体，电机磁钢安装在转子轮缘上，转子通过轴承安装在安装轴上，可以绕轴自由转动。电机的定子和推进器导流罩设计为一体，电机的电枢铁心安装固定在导流罩内。电机的转子和定子需要分别进行绝缘和密封处理，整个电机工作在水中，电机的散热问题可以得到很好的解决。推进器的静叶栅安装在转子的后方，用于消除液流的旋转运动，平衡扭矩。

进一步作为优选地实施方式，航标灯主体还包括元件容纳箱9和重心锥体10。浮体3的中部沿上下方向设置有中空结构，中空结构为圆柱形或正棱台形；中空结构内设置有元件容纳箱9，元件容纳箱9的中部穿设有连接杆11，重心锥体10设置于连接杆11的底端，航标灯架4设置于连接杆11的顶端。航标灯架4的顶端侧面设置有灯板12，发光部件设置于灯板12上，使得四面八方的航行者都能观测到灯板上的LED灯组。

进一步作为优选地实施方式，连接杆上还设置有垂直于连接杆11的安装架13，安装架13在前后左右四个方位上各向外延伸有一根安装杆14，安装杆14的边缘处各设置有一个推进器7，四个陀螺稳定器8分别设置于不同的安装杆上的距离连接杆相等的位置上。推进器7和陀螺稳定器8均采用现有技术实现，在此不再赘述。

进一步作为优选地实施方式，缓冲圈2的内侧面中部均匀设置有弹性元件连接点，每个弹性元件连接点上同时连接有三个弹性元件6，三个所述弹性元件6分别与外壳外侧的上边缘、外壳外侧的下边缘、外壳外侧的中部连接；缓冲圈2的外侧面中部也均匀设置有弹性元件连接点，每个弹性元件连接点上同时连接有三个弹性元件，三个所述弹性元件分别与防护圈内侧的上边缘、防护圈内侧的下边缘、防护圈内侧的中部相连。当风浪的力或其他外部作用力作用于该航标灯时，首先与设置于最外部的防护圈1接触，由于防护圈1的内侧无论是中部、下边缘还是上边缘均连接有弹性元件6，无论是来源于哪个方向的作用力，作用于防护圈1时，都能将其转换成弹性能，连接在防护圈1的弹性元件的另一端连接在缓冲圈2的外侧中部，由于设置在上边缘和下边缘的弹性元件6均和缓冲圈2成一定的夹角，因此，作用力在传递时被分散了，因此具有较好的缓冲作用，而缓冲圈2和外壳5之间的弹性元件6的连接方式采取和防护圈1与缓冲圈2之间连接方式的对称形式，使得作用力在缓冲圈2上集中在中部后再一次通弹性元件将其分散在外壳的中部、上边缘和下边缘，使得作用力更均匀，不会使航标灯主体摇晃。进一步优选地，弹性元件6为弹簧。

进一步作为优选地实施方式，发光部件内包括LED灯组和光强度测试仪，LED灯组包括多个颜色和/或亮度不同的LED灯珠，光强度测试仪用于采集光强度信息。

进一步作为优选地实施方式，元件容纳箱9用于容置除具有探测功能以外的其他功能元件；该元件容纳箱9达到IP68的防水防尘等级，可以长时间使用在海里或河道里。

进一步作为优选地实施方式，航标灯主体内还设置有能量系统、信息采集系统、定位系统、通讯系统、控制系统和声光报警系统，用于采集各回路的电流、功率和电能信息以及视频信息、气象信息和水文信息。参照附图2，信息采集系统的输出端、光强度测试仪的输出端、定位系统的输出端分别与控制系统的输入端电性连接，控制系统的输出端分别与LED灯组、声光报警系统、通讯系统、推进器电性连接，通讯系统用于与远程管理系统通讯连接。其中，控制系统为单片机；定位系统为GPS定位系统，用于采集所述多功能的智能航标灯的位置信息；通讯系统为3G通讯模块；能量系统为太阳能发电系统，太阳能发电系统包括太阳能电池板15、充放电控制器、蓄电池和逆变器，太阳能电池板15与充放电控制器连接，充放电控制器与蓄电池连接，充放电控制器可以控制将太阳能产生的电能直接用于装置供电，多余的电能储存在蓄电池中，或是太阳能转换的电能不足时，从蓄电池中放电提供给装置使用；充放电控制器与逆变器连接，逆变器将直流电转换成交流电为其他装置提供电能；信息采集系统包括多回路监控装置、视频信息采集模块、气象信息采集模块、水文信息采集模块，其中气象信息采集模块包括风速传感器、风向传感器、温度传感器和气压传感器，水文信息采集模块包括多个超声波测距仪和旋杯式流速仪，视频信息采集模块为摄像头。其中，3G通讯模块、多回路监控装置、摄像头、风速传感器、风向传感器、温度传感器、气压传感器、超声波测距仪和旋杯式流速仪均采用现有技术实现，在此不再赘述，上述功能部件中3G通讯模块的天线、摄像头、风速传感器的风速探头、气压传感器的探头、温度传感器的探头、风向传感器的探头均设置在航标灯架上，便于采集信息；超声波测距仪设置于重心锥体的下端，旋杯式流速仪设置于重心锥体上端的连接杆上。

进一步作为优选地实施方式，防护圈1、航标灯架4以及太阳能电池板15外侧面均涂刷有荧光涂料或夜光涂料，使得航行者在在晚上和阴暗天气也能清楚的看见该多功能航标灯的外部轮廓，避免了对航标灯的误撞，减小了对航标灯的损坏。

上述多功能航标灯的信息处理方法，包括以下步骤：

(1)信息采集系统采集信息，具体地：多回路监控装置实时监控各回路中的电流、功率和电能信息，视屏信息采集模块采集视频信息，气象信息采集模块采集风速、风向、温度和气压信息，水文采集模块采集水深和水流速度信息；信息采集后，实时将采集的信息传输到控制系统；

(2)与步骤(1)同步地，光强度测试仪对周围的光线强度信息进行采集，并将光强度信息传输到控制系统；

(3)与步骤(1)同步地，定位系统对航标灯的位置信息进行采集，并将位置信息传输到控制系统；

(4)控制系统对信息进行分析，并对信息进行处理，具体过程为：

a.接收到各回路中的电流、功率和电能信息后，判断各回路运行是否正常，如果正常，控制通讯系统将信息发送至远程管理系统进行存储，如果不正常，则控制通讯系统发送警报信息至远程管理系统，提醒管理者进行维修；

b.接收到视频信息后，分析视频信息并向远程管理系统传输画面信息并存储，如果有大体积物体长时间在画面中不移动，则同时向远程管理系统发送警报信息，提醒管理者可能发生航行安全事故；

c.接收到气象信息和水文信息后，控制通讯系统将信息发送至远程管理系统进行存储；

d.接收到光强度信息后，分析光强度等级，如果光强度等级为强，则关闭LED灯组，如果光强度等级为中，则开启低亮度的橙黄色LED灯珠，如果光强度等级为低，则开启高亮度的橙黄色LED灯组，并同时开启声光报警装置，即闪烁红色LED灯珠和发出间歇的报警声；

e.接收到位置信息后，判断航标所处位置是否在正常的位置，如果在正常的位置，则不做处理，如果不在正常的位置范围内，则启动推进器推动航标灯回到原来设置的位置，在推进过程中陀螺稳定器保持航标灯的稳定。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (7)

1.一种自航式航标灯，包括航标灯主体，所述航标灯主体包括浮体、航标灯架和发光部件，其特征在于，所述航标灯主体外部设置有一个管状外壳，所述自航式航标灯还包括防护圈和缓冲圈，所述缓冲圈与防护圈依次设置于外壳的外侧，所述缓冲圈与防护圈、防护圈与外壳均通过若干个弹性元件连接；所述发光部件设置于航标灯架上，所述发光部件不被外壳、防护圈和缓冲圈遮挡；所述航标灯主体上下端还设置有推进器，用于推动航标灯主体运动，所述航标灯主体的前后左右四个方位上各设置有一个陀螺稳定器；

所述航标灯主体还包括元件容纳箱和重心锥体；所述浮体的中部沿上下方向设置有中空结构，所述中空结构为圆柱形或正棱台形；所述中空结构内设置有元件容纳箱，所述元件容纳箱的中部穿设有连接杆，所述重心锥体设置于连接杆的底端，所述航标灯架设置于连接杆的顶端；

所述连接杆还设置有垂直于连接杆的安装架，所述安装架在前后左右四个方位上各向外延伸有一根安装杆，所述安装杆的边缘处各设置有一个推进器，四个所述陀螺稳定器分别设置于不同的安装杆上的距离连接杆相等的位置上；

所述缓冲圈的内侧面中部均匀设置有弹性元件连接点，每个弹性元件连接点上同时连接有三个弹性元件，三个所述弹性元件分别与外壳外侧的上边缘、外壳外侧的下边缘、外壳外侧的中部连接；所述缓冲圈的外侧面中部也均匀设置有弹性元件连接点，每个弹性元件连接点上同时连接有三个弹性元件，三个所述弹性元件分别与防护圈内侧的上边缘、防护圈内侧的下边缘、防护圈内侧的中部相连；

所述推进器为集成电机推进器，所述集成电机推进器由集成电机，导流罩，转子叶片和静叶栅组成。

2.根据权利要求1所述的自航式航标灯，其特征在于，所述弹性元件为弹簧。

3.根据权利要求1所述的自航式航标灯，其特征在于，所述发光部件内包括LED灯组和光强度测试仪，所述LED灯组包括多个颜色和/或亮度不同的LED灯珠；所述航标灯架的顶端侧面设置有灯板，所述发光部件设置于灯板上。

4.根据权利要求2、3中任一项所述的自航式航标灯，其特征在于，所述航标灯主体内还设置有能量系统、信息采集系统、定位系统、通讯系统、控制系统和声光报警系统；所述信息采集系统的输出端、光强度测试仪的输出端、定位系统的输出端分别与控制系统的输入端电性连接，控制系统的输出端分别与LED灯组、声光报警系统、通讯系统、推进器电性连接，所述通讯系统用于与远程管理系统通讯连接。

5.根据权利要求4所述的自航式航标灯，其特征在于，所述能量系统为太阳能发电系统，所述太阳能发电系统包括太阳能电池板、充放电控制器、蓄电池和逆变器；所述太阳能电池板设置于航标灯架的顶端上面，所述充放电控制器、蓄电池和逆变器均设置于元件容纳箱内。

6.根据权利要求5所述的自航式航标灯，其特征在于，所述元件容纳箱达到IP68的防水防尘等级。

7.根据权利要求2、3、5、6中任一项所述的自航式航标灯，其特征在于，所述防护圈、航标灯架以及太阳能电池板外侧面均涂刷有荧光涂料或夜光涂料。