CN110395358A - 一种基于物联网的海洋浮标及其工作方法 - Google Patents

一种基于物联网的海洋浮标及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的海洋浮标及其工作方法，包括浮标主体和云端服务器，所述浮标主体漂浮于海面上，其下端连接有锚索，所述锚索的另一端抛在水底，用于稳固浮标主体，所述浮标主体包括定位装置，用于对设备主体的位置进行定位、驱动装置、无线通讯装置、数据处理装置、存储装置、警示装置，所述云端服务器包括无线通讯单元、数据处理单元、存储单元、报警装置；本发明能够在浮标脱锚偏离既定位置时发出红光对过往船只进行警示，防止船只搁浅或触礁，并且能够通过驱动装置将浮标推回既定位置，继续为过往船只提示浅滩或礁石，而且能够将浮标脱锚的信息发送至云端服务器，通知维修人员来重新固定浮标。

Description

一种基于物联网的海洋浮标及其工作方法
技术领域
本发明涉及海洋浮标技术领域，具体为一种基于物联网的海洋浮标及其工作方法。
背景技术
浮标，指浮于水面的一种航标，是锚定在指定位置，用以标示航道范围、指示浅滩、碍航物或表示专门用途的水面助航标志，浮标在航标中数量最多，应用广泛，设置在难以或不宜设立固定航标之处，浮标，其功能是标示航道浅滩或危及航行安全的障碍物，装有灯具的浮标称为灯浮标，在日夜通航水域用于助航，有的浮标还装雷达应答器、无线电指向标、雾警信号和海洋调查仪器等设备。
现有浮标是锚定在指定位置，一旦脱锚后就会偏离原来的位置，不能为过往船只提供正确的指示，可能导致船只搁浅或触礁，为了防止浮标误导过往船只，需要一种能够使其始终保持在指定位置的方法，为了达到这个目的，我们提出了一种基于物联网的海洋浮标及其工作方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网的海洋浮标及其工作方法，本发明能够在浮标脱锚偏离既定位置时发出红光对过往船只进行警示，防止船只搁浅或触礁，并且能够通过驱动装置将浮标推回既定位置，继续为过往船只提示浅滩或礁石，而且能够将浮标脱锚的信息发送至云端服务器，通知维修人员来重新固定浮标。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的海洋浮标，包括浮标主体和云端服务器，所述浮标主体漂浮于海面上，其下端连接有锚索，所述锚索的另一端抛在水底，用于稳固浮标主体，所述浮标主体包括定位装置，用于对设备主体的位置进行定位；
优选的，所述定位装置采用GPS卫星定位装置或北斗卫星定位装置；
本申请的浮标主体设置有自动导航系统，自动导航系统的用途是由GPS卫星定位装置或北斗卫星定位装置接收移动主体的当前位置并将数据跟用户自定义的目的地比较、参照电子地图计算行驶路线，并实时将信息反馈给浮标主体。
包括驱动装置，用于在浮标主体偏离既定位置时将浮标主体推回原来的位置，所述驱动装置有若干个，且均匀分布固定在浮标主体的下端，所述驱动装置采用电动螺旋桨推进。
进一步的，本申请使用两个电动螺旋桨推进，当两个电动螺旋桨通转速转动时，能够推动移动主体向前移动，当两个电动螺旋桨转速不一致时，可以调整移动主体的前进方向。
包括无线通讯装置，用于与其他设备和云端服务器进行无线通讯；
包括数据处理装置，用于分析处理信息；
包括存储装置，用于存储浮标既定位置的坐标信息；
包括警示装置，用于发出绿光提示船只前方有浅滩或暗礁、或在浮标漂离既定位置时发出红色亮光对经过船只进行警示；
优选的，所述警示装置包括能发出绿色射光的射灯一和能发出红色射光的射灯二，所述射灯一与射灯二的控制电路均与数据处理装置电连接，每个射灯所发出的光线都平行于海面。
所述云端服务器包括无线通讯单元，用于接收各个浮标所发送的实时位置信息；
包括数据处理单元，用于分析处理各个浮标的位置信息；
包括存储单元，用于存储各个浮标的既定位置的坐标信息；
包括报警装置，用于提醒管理中心的工作人员浮标脱锚。
优选的，所述报警装置可选用报警铃或报警灯，所述报警装置设置在管理中心的监控室内。
进一步的，可采用报警灯与报警铃相结合的方式进行报警，提高报警的效果。
优选的，所述无线通讯装置和无线通讯单元均采用Wi-Fi模块或移动网络模块。
优选的，所述浮标主体上还包括太阳能发电模块，用于将光能转换成电能，为设备进行供电，在设备主体上还设置有可充电电池，用于存储所述太阳能发电模块的电能，并在所述太阳能发电模块不发电或发电不足时，为设备供电。
一种海洋浮标进行工作的方法，包括以下步骤：
S1：将浮标本体投放至海面上的目标位置，并将其锚索抛入水底，将浮标本体进行固定，此时浮标本体上的射灯一能够发出绿灯，标示浮标下方的航道浅滩或危及航行安全的障碍物；
S2：将浮标本体的既定坐标存储到浮标本体的存储装置内，并对浮标本体进行编号，将对应该编号的坐标值存储在云端服务器的存储单元中；
S3：通过浮标本体上的定位装置实时的监测浮标的坐标位置，其中，安全坐标范围为锚索拉住浮标本体在海面漂浮的圆形区域，当超出这个圆形区域时，则意味着发生了脱锚；
S4：浮标本体的数据处理装置通过比对定位装置发送的坐标值与存储在存储装置内的坐标值，来判断浮标是否偏离了既定位置，即是否发生了脱锚；
S5：根据S4的判断，当浮标偏离了既定位置时，数据处理装置通过控制电路控制射灯二亮起，射灯一熄灭，对附近行船进行警示，提醒过往船只浮标偏离既定位置；
S6：当发生S5的情况时，通过驱动装置将浮标本体推回既定位置，当浮标本体被推回既定位置后，数据处理装置通过控制电路控制射灯一亮起，射灯二熄灭，继续对附近行船起到标示作用，同时，数据处理装置通过无线通讯装置将浮标本体的脱锚信息传送给云端服务器，云端服务其接收到该信息后立即通知工作人员派出维修人员前去重新固定锚索。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
一、本发明能够在浮标脱锚偏离既定位置时发出红光对过往船只进行警示，防止船只搁浅或触礁；
二、本发明能够通过驱动装置将浮标推回既定位置，继续为过往船只提示浅滩或礁石；
三、本发明能够将浮标脱锚的信息发送至云端服务器，通知维修人员来重新固定浮标。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明警示装置的射灯的排列示意图；
图中：1-浮标主体，2-锚索，3-驱动装置，4-定位装置，5-数据处理装置，6-存储装置，7-无线通讯装置，8-射灯一，9-射灯二，10-警示装置，11-太阳能发电模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图2，本发明提供一种技术方案：一种基于物联网的海洋浮标，包括浮标主体1和云端服务器，所述浮标主体1漂浮于海面上，其下端连接有锚索2，所述锚索2的另一端抛在水底，用于稳固浮标主体1，所述浮标主体1包括定位装置4，用于对设备主体的位置进行定位；
优选的，所述定位装置4采用GPS卫星定位装置4或北斗卫星定位装置4；
本申请的浮标主体1设置有自动导航系统，自动导航系统的用途是由GPS卫星定位装置4或北斗卫星定位装置4接收移动主体的当前位置并将数据跟用户自定义的目的地比较、参照电子地图计算行驶路线，并实时将信息反馈给浮标主体1。
包括驱动装置3，用于在浮标主体1偏离既定位置时将浮标主体1推回原来的位置，所述驱动装置3有若干个，且均匀分布固定在浮标主体1的下端，所述驱动装置3采用电动螺旋桨推进。
进一步的，本申请使用两个电动螺旋桨推进，当两个电动螺旋桨通转速转动时，能够推动移动主体向前移动，当两个电动螺旋桨转速不一致时，可以调整移动主体的前进方向。
包括无线通讯装置7，用于与其他设备和云端服务器进行无线通讯；
包括数据处理装置5，用于分析处理信息；
包括存储装置6，用于存储浮标既定位置的坐标信息；
包括警示装置10，用于发出绿光提示船只前方有浅滩或暗礁、或在浮标漂离既定位置时发出红色亮光对经过船只进行警示；
优选的，所述警示装置10包括能发出绿色射光的射灯一8和能发出红色射光的射灯二9，所述射灯一8与射灯二9的控制电路均与数据处理装置5电连接，每个射灯所发出的光线都平行于海面。
所述云端服务器包括无线通讯单元，用于接收各个浮标所发送的实时位置信息；
包括数据处理单元，用于分析处理各个浮标的位置信息；
包括存储单元，用于存储各个浮标的既定位置的坐标信息；
包括报警装置，用于提醒管理中心的工作人员浮标脱锚。
优选的，所述报警装置可选用报警铃或报警灯，所述报警装置设置在管理中心的监控室内。
进一步的，可采用报警灯与报警铃相结合的方式进行报警，提高报警的效果。
优选的，所述无线通讯装置7和无线通讯单元均采用Wi-Fi模块或移动网络模块。
优选的，所述浮标主体1上还包括太阳能发电模块11，用于将光能转换成电能，为设备进行供电，在设备主体上还设置有可充电电池，用于存储所述太阳能发电模块11的电能，并在所述太阳能发电模块11不发电或发电不足时，为设备供电。
一种海洋浮标进行工作的方法，包括以下步骤：
S1：将浮标本体投放至海面上的目标位置，并将其锚索2抛入水底，将浮标本体进行固定，此时浮标本体上的射灯一8能够发出绿灯，标示浮标下方的航道浅滩或危及航行安全的障碍物；
浮标本体的数据处理装置5与警示装置10的控制电路相连接，浮标本体通过定位装置4来获取实时的位置坐标，并将获得的坐标与存储在存储装置6的安全坐标范围进行对比，若获取的位置坐标位于安全坐标范围内，数据处理装置5通过控制电路使射灯一8通电，发出平行与海面的绿色射光，提醒过往船只浮标处存在浅滩或礁石，若获取的位置坐标超出安全坐标范围，数据处理装置5通过控制电路使射灯二9通电，发出平行与海面的红色射光，提醒过往船只浮标偏离了原本位置，应小心行船；
本申请的警示装置10采用两种能发出不同颜色的射光，射光的穿透性强，在应对海面的大雾天气时效果比其他类型的灯具效果更好；
为了进一步提高警示效果，射灯一8和射灯二9均设有多个，多个所述射灯一8呈环形分布向四周发射射光，所述所述射灯二9呈环形分布向四周发射射光。
S2：将浮标本体的既定坐标存储到浮标本体的存储装置6内，并对浮标本体进行编号，将对应该编号的坐标值存储在云端服务器的存储单元中；
对每个浮标进行编号，能够方便管理，在浮标的位置发生偏离时，能够迅速的定位到发生偏离的浮标；
S3：通过浮标本体上的定位装置4实时的监测浮标的坐标位置，其中，安全坐标范围为锚索2拉住浮标本体在海面漂浮的圆形区域，当超出这个圆形区域时，则意味着发生了脱锚；
当发生脱锚时，锚索2不能在拉住浮标本体，此时浮标本体可能会在海浪的作用下偏离既定的位置，不能继续正确的为过往船只指示海底的浅滩和礁石；
S4：浮标本体的数据处理装置5通过比对定位装置4发送的坐标值与存储在存储装置6内的坐标值，来判断浮标是否偏离了既定位置，即是否发生了脱锚；
在云端服务器中存储有每个浮标本体的安全坐标范围，例如，当1号浮标向云端服务器发送当前的位置坐标时，云端服务器根据浮标的编号找到存储在存储单元的1号浮标的安全坐标范围，然后对比1号浮标发送的实时位置坐标与1号浮标的安全坐标范围，以此判断1号浮标是否发生了偏离；
S5：根据S4的判断，当浮标偏离了既定位置时，数据处理装置5通过控制电路控制射灯二9亮起，射灯一8熄灭，对附近行船进行警示，提醒过往船只浮标偏离既定位置；
当浮标主体1的定位装置4获取的位置坐标超出安全坐标范围，数据处理装置5通过控制电路使射灯二9通电，射灯一8断电，射灯二9向四周发出平行与海面的红色射光，提醒过往船只浮标偏离了原本位置，应小心行船；
S6：当发生S5的情况时，通过驱动装置3将浮标本体推回既定位置，当浮标本体被推回既定位置后，数据处理装置5通过控制电路控制射灯一8亮起，射灯二9熄灭，继续对附近行船起到标示作用，
当浮标主体1发生偏离时，通过定位装置4定位浮标本体当前的坐标，数据处理装置5通过当前坐标和既定坐标规划导航路线，并通过驱动装置3驱动浮标按导航路线返回既定位置；
同时，数据处理装置5通过无线通讯装置7将浮标本体的脱锚信息传送给云端服务器，云端服务器接收到浮标本体的位置信息后，数据处理单元将该位置信息与存储在存储单元的该浮标的安全坐标范围进行比对，再次核准该浮标是否偏离了既定位置，若发生偏离，数据处理单元向报警装置的控制电路发出工作信号，报警装置报警对监控室内的工作人员进行提醒，使其尽快派出维修人员前去重新固定锚索2。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于物联网的海洋浮标，包括浮标主体(1)和云端服务器，所述浮标主体(1)漂浮于海面上，其下端连接有锚索(2)，所述锚索(2)的另一端抛在水底，用于稳固浮标主体(1)，其特征在于：所述浮标主体(1)包括定位装置(4)，用于对设备主体的位置进行定位；
包括驱动装置(3)，用于在浮标主体(1)偏离既定位置时将浮标主体(1)推回原来的位置；
包括无线通讯装置(7)，用于与其他设备和云端服务器进行无线通讯；
包括数据处理装置(5)，用于分析处理信息；
包括存储装置(6)，用于存储浮标既定位置的坐标信息；
包括警示装置(10)，用于发出绿光提示船只前方有浅滩或暗礁、或在浮标漂离既定位置时发出红色亮光对经过船只进行警示；
所述云端服务器包括无线通讯单元，用于接收各个浮标所发送的实时位置信息；
包括数据处理单元，用于分析处理各个浮标的位置信息；
包括存储单元，用于存储各个浮标的既定位置的坐标信息；
包括报警装置，用于提醒管理中心的工作人员浮标脱锚。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的海洋浮标，其特征在于：所述定位装置(4)采用GPS卫星定位装置(4)或北斗卫星定位装置(4)。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的海洋浮标，其特征在于：所述驱动装置(3)有若干个，且均匀分布固定在设备主体的下端，所述驱动装置(3)采用电动螺旋桨推进。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的海洋浮标，其特征在于：所述无线通讯装置(7)和无线通讯单元均采用Wi-Fi模块或移动网络模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的海洋浮标，其特征在于：所述浮标主体(1)上还包括太阳能发电模块(11)，用于将光能转换成电能，为设备进行供电，在设备主体上还设置有可充电电池，用于存储所述太阳能发电模块(11)的电能，并在所述太阳能发电模块(11)不发电或发电不足时，为设备供电。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的海洋浮标，其特征在于：所述警示装置(10)包括能发出绿色射光的射灯一(8)和能发出红色射光的射灯二(9)，所述射灯一(8)与射灯二(9)的控制电路均与数据处理装置(5)电连接，每个射灯所发出的光线都平行于海面。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的海洋浮标，其特征在于：所述报警装置可选用报警铃或报警灯，所述报警装置设置在管理中心的监控室内。
8.一种使用如权利要求1-7任一项所述的海洋浮标进行工作的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将浮标本体投放至海面上的目标位置，并将其锚索(2)抛入水底，将浮标本体进行固定，此时浮标本体上的射灯一(8)能够发出绿灯，标示浮标下方的航道浅滩或危及航行安全的障碍物；
S2：将浮标本体的既定坐标存储到浮标本体的存储装置(6)内，并对浮标本体进行编号，将对应该编号的坐标值存储在云端服务器的存储单元中；
S3：通过浮标本体上的定位装置(4)实时的监测浮标的坐标位置，其中，安全坐标范围为锚索(2)拉住浮标本体在海面漂浮的圆形区域，当超出这个圆形区域时，则意味着发生了脱锚；
S4：浮标本体的数据处理装置(5)通过比对定位装置(4)发送的坐标值与存储在存储装置(6)内的坐标值，来判断浮标是否偏离了既定位置，即是否发生了脱锚；
S5：根据S4的判断，当浮标偏离了既定位置时，数据处理装置(5)通过控制电路控制射灯二(9)亮起，射灯一(8)熄灭，对附近行船进行警示，提醒过往船只浮标偏离既定位置；
S6：当发生S5的情况时，通过驱动装置(3)将浮标本体推回既定位置，当浮标本体被推回既定位置后，数据处理装置(5)通过控制电路控制射灯一(8)亮起，射灯二(9)熄灭，继续对附近行船起到标示作用，同时，数据处理装置(5)通过无线通讯装置(7)将浮标本体的脱锚信息传送给云端服务器，云端服务其接收到该信息后立即通知工作人员派出维修人员前去重新固定锚索(2)。
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