CN110422279A - 无线通信漂流标 - Google Patents

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杨建洪
谢佳裕
张文杰
卢晋旗
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Abstract

本申请涉及一种无线通信漂流标，包括标体、定位通信模块、太阳能电池模块和控制模块。其中标体形成有连通的第一容置仓和第二容置仓，所述第一容置仓内至少容置有所述定位通信模块和所述太阳能电池模块，所述第二容置仓内至少容置有所述电池模块，无线通信漂流标还包括控制模块。所述第二容置仓内的组件总重量大于所述第一容置仓内的组件总重量，以使得所述无线通信漂流标漂浮于水面上时，所述第一容置仓始终处于水面之上。通过对所述无线通信漂流标的配重控制，使得无线通信漂流标在漂浮于水面上时，能够始终保持姿态，并保证定位、通信以及太阳能采集等功能的正常进行。

Description

无线通信漂流标
技术领域
本申请涉及物联网通信设备领域，尤其涉及一种用于水域环境下定位跟踪的无线通信漂流标。
背景技术
微型跟踪漂流浮标是一种用于水域环境下，特别是海洋里进行定位跟踪的设备。漂流浮标漂流于水面上，通过通信、定位等功能，用于实现洋流测绘、海洋泄露危化学品的追踪以及落水人员、物资的定位等，可以有效的预防船的撞击，起警示作用，给航海安全带来安全保障。但因为海洋环境下水面情况复杂，漂流浮标很难在跟踪漂浮的过程中保持固定的姿态，容易对通信或定位等功能造成不良影响，严重时会导致漂流浮标无法工作。
发明内容
本申请提出一种可稳定保持水中姿态的无线通信漂流标，进而保证其工作时能持续稳定输出。本申请具体包括如下技术方案：
一种无线通信漂流标，包括：
标体，用于形成密封且相互连通的第一容置仓和第二容置仓；
定位通信模块，用于实时对所述无线通信漂流标定位，并向外传输定位信息和接收控制指令；
太阳能电池模块，用于采集太阳能并转化为电能；
电池模块，用于为所述无线通信漂流标供电，所述电池模块还与所述太阳能电池模块电性连接，用于存储所述太阳能电池模块采集到的电能；
控制模块，分别与所述定位通信模块和所述电池模块电性连接，用于控制所述定位通信模块的定位和通信；
所述第一容置仓内至少容置有所述定位通信模块和所述太阳能电池模块，所述第二容置仓内至少容置有所述电池模块，其余组件分布于所述第二容置仓和/或所述第一容置仓内，且所述第二容置仓内的组件总重量大于所述第一容置仓内的组件总重量，以使得所述无线通信漂流标漂浮于水面上时，所述第一容置仓始终处于水面之上，且所述标体包括对应形成所述第一容置仓的顶板，所述无线通信漂流标漂浮于水面上时，所述顶板位于所述无线通信漂流标的顶部，所述顶板采用透明材料制备。
其中，所述定位通信模块与所述太阳能电池模块并排设置与所述第一容置仓内，且所述定位通信模块与所述太阳能电池模块与所述顶板之间不设阻隔物，以使得所述定位通信模块能直接透过所述顶板进行定位通信，以及使得太阳光能直接通过所述顶板被所述太阳能电池模块接收。
其中，所述定位通信模块包括北斗定位通信模块。
其中，所述定位通信模块包括定位模块和通信模块，所述定位模块用于对所述无线通信漂流标进行定位，所述通信模块用于向外传输定位信息和接收控制指令。
其中，所述定位模块包括GPS定位模块。
其中，所述通信模块包括铱星通信模块和/或移动网络通信模块。
其中，还包括指示灯，所述指示灯位于所述第一容置仓内，且所述指示灯与所述定位通信模块与所述太阳能电池模块并排设置。
其中，所述指示灯与所述控制模块电性连接，所述控制模块用于控制所述指示灯的发光时间和颜色。
其中，所述标体外部还设有划水鳍板，所述划水鳍板用于防止所述标体在水中自转。
本申请还包括一种无线通信漂流标，包括：
标体，用于形成密封且相互连通的第一容置仓和第二容置仓，其中所述第一容置仓的数量为至少一个；
定位通信模块，用于实时对所述无线通信漂流标定位，并向外传输定位信息和接收控制指令；
太阳能电池模块，用于采集太阳能并转化为电能；
电池模块，用于为所述无线通信漂流标供电，所述电池模块还与所述太阳能电池模块电性连接，用于存储所述太阳能电池模块采集到的电能；
重力感应模块，用于感应所述无线通信漂流标的姿态，以从至少一个所述第一容置仓中判断出哪一个所述第一容置仓处于水面以上；
控制模块，分别与所述定位通信模块、所述重力感应模块和所述电池模块电性连接，用于接所述重力感应模块的判断结果后，对应控制处于水面以上的所述定位通信模块的定位和通信；
每个所述第一容置仓内至少容置有所述定位通信模块和所述太阳能电池模块，所述第二容置仓内至少容置有所述电池模块，其余组件分布于所述第二容置仓和/或所述第一容置仓内，所述标体还包括对应形成所述第一容置仓的顶板，所述无线通信漂流标漂浮于水面上时，所述顶板位于所述无线通信漂流标的顶部，所述顶板采用透明材料制备。
本申请所述的无线通信漂流标，通过所述体形成了密封且相互连通的第一容置仓和第二容置仓，用于存置其余各组件。其中通过所述定位通信模块实时对所述无线通信漂流标定位，并向外传输定位信息和接收控制指令。通过所述太阳能电池模块进行能力采集。通过所述电池模块进行储能，并提供各组件工作所必须的电能。通过所述控制模块对所述定位通信模块和所述电池模块进行工作控制。进一步的，通过设置所述第二容置仓内的组件总重量大于所述第一容置仓内的组件总重量，以使得所述无线通信漂流标漂浮于水面上时，所述第一容置仓始终处于水面之上，以保证设置于所述第一容置仓内的所述定位通信模块和所述太阳能电池模块能露出水面正常工作。本申请所述无线通信漂流标不会因为漂浮过程中的姿态变化而影响到内部组件的工作效果，保证了所述无线通信漂流标的可靠性。进一步，所述标体形成所述第一容置仓的所述顶板采用透明材料制备，使得光线可以透过所述顶部被所述太阳能电池模块吸收。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本申请一种实施例中无线通信漂流标的示意图；
图2是本申请一种实施例中无线通信漂流标的框架示意图；
图3是本申请另一种实施例中无线通信漂流标的框架示意图；
图4是本申请另一种实施例中无线通信漂流标的框架示意图；
图5是本申请另一种实施例中无线通信漂流标的示意图；
图6是本申请另一种实施例中无线通信漂流标的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
请参看图1和图2所示的本申请无线通信漂流标100，包括标体10、定位通信模块20、太阳能电池模块30、电池模块40以及控制模块50。其中标体10形成有密封的内腔，内腔包括相互连通的第一容置仓101和第二容置仓102，第一容置仓101和第二容置仓102分别用于存置无线通信漂流标100的其余组件。定位通信模块20具备定位和通信的功能，即定位通信模块20用于与卫星通信以实时定位无线通信漂流标100的位置，定位通信模块20还可向外界传输其定位得到的定位信息，以及接收外界的控制指令。太阳能电池模块30用于采集太阳能，并将采集到的太阳能转化为电能，供无线通信漂流标100的其余组件工作使用。电池模块40与太阳能电池模块30电性连接，电池模块40可用于存储太阳能电池模块30采集到的电能，并将该电能提供给其余组件进行供电。控制模块50分别与定位通信模块20和电池模块40电性连接，控制模块50用于控制定位通信模块20的定位和通信功能，控制模块50还用于控制电池模块40的供电功能。
进一步的，第一容置仓101内至少容置有定位通信模块20和太阳能电池模块30，第二容置仓102内至少容置有电池模块40。其余组件如控制模块50等可以分布于第二容置仓102之内，也可以分布于第一容置仓101内。因为电池模块40的质量相对较重，因此第二容置仓102内的组件总重量通常大于第一容置仓101内的组件总重量。且通过对电池模块40在第二容置仓102内的位置设置，配合定位通信模块20和太阳能电池模块30在第一容置仓101内的位置设置，可以使得无线通信漂流标100的重心始终落在第二容置仓102的位置，无线通信漂流标100形成类似于不倒翁的结构。由此，当无线通信漂流标100漂浮于水面上时，不会因为海浪等冲击的原因而翻覆，其姿态始终保持将第一容置仓101漂浮于水面之上，第二容置仓102驻留于水面以下的形式。即第一容置仓101内的定位通信模块20和太阳能电池模块30始终能处于水面以上，或描述为定位通信模块20和太阳能电池模块30始终露出水面。可以理解的，保持露出水面的定位通信模块20和太阳能电池模块30都能更好的与卫星或基站等实现通信，同时更好的接触到太阳光线。进一步，标体10包括对应形成第一容置仓101的顶板11，当无线通信漂流标100漂浮于水面上时，顶板11位于无线通信漂流标100的顶部，顶板11采用透明材料制备。即顶板11可透过太阳光线供太阳能电池模块30接收。同时，顶板11也宜采用非金属材料制备，以避免顶板11对定位通信模块20的通信信号产生屏蔽阻隔。
本申请无线通信漂流标100通过上述设置，保证了无线通信漂流标100在水中的姿态，同时保证了定位通信模块20和太阳能电池模块30的可靠工作环境。使得本申请无线通信漂流标100能在漂浮于水面上时，保证定位、通信功能的有效开展，并通过太阳能的采集保持电能的供应。可以理解的，电池模组40与控制模组50之间还可以设置开关41，以便于用户在使用本申请无线通信漂流标100时，打开开关41以对控制模组50供电，并由控制模组50控制定位通信模块20的工作。
一种实施例，为了使得定位通信模块20与太阳能电池模块30在第一容置仓101内不会相互阻挡，影响各自的工作开展，设置定位通信模块20与太阳能电池模块30在第一容置仓101内并排固定。即定位通信模块20和太阳能电池模块30彼此为非层叠的状态。且定位通信模块20和太阳能电池模块30与顶板11之间不设任何阻隔物，定位通信模块20和太阳能电池模块30均无阻隔的直接正对顶板11设置。由此定位通信模块20能直接透过顶板11进行定位和通信，而太阳光能直接通过顶板11被太阳能电池模块30所接收。
请参见图3的实施例，关于定位通信模块20的实施方式，一种实施例，定位通信模块20包括北斗定位通信模块20A，即采用北斗系统进行通信和定位。因为北斗系统具备同时定位和通信的功能，因此采用北斗定位通信模块20A的定位通信模块20可以同时实现利用北斗系统定位，并利用北斗系统将定位信息反馈给服务器的功能。当然，用户也可以操作服务器，利用北斗系统将控制指令发送给无线通信漂流标100。控制指令可以包括启停机、设定定位的时长与间隔等内容。进一步的，通过服务器可实时查看当前浮标位置和高度、速度及传感器采集的参数数值，可以查看无线通信漂流标100的电压，实时对电压进行监控。同时通过服务器可以进行轨迹回放、数据导出、KML轨迹导出(兼容谷歌地球软件)等功能。
另一种实施例请参见图4，定位通信模块20包括定位模块21和通信模块22。其中定位模块21可以包括GPS定位模块(图中未示)，用于利用GPS系统对无线通信漂流标100进行定位。通信模块22可以包括铱星通信模块和/或移动网络通信模块(图中未示)，用于利用铱星系统或移动网络系统与外界形成通信，并向外传输定位信息和接收控制指令。因为GPS不具备通信功能，因此在利用GPS系统进行定位后，还需要利用铱星系统或移动网络系统与服务器进行通信联络。其中移动网络系统可以采用当前普遍应用的2G、3G和4G网络，或者正逐步开展商用的5G网络等，都属于本申请无线通信漂流标100可以利用到的移动通信网络系统。
一种实施例请参见图5。在图5的实施例中，无线通信漂流标100还包括指示灯60。指示灯60也位于第一容置仓101内，且指示灯60与定位通信模块20与太阳能电池模块30并排设置。指示灯60可以为符合海事相关标准的警示灯，用以指示航线、有效的预防船的撞击，给航海安全带来安全保障。进一步的，指示灯60与控制模块50电性连接，控制模块50用于控制指示灯60的发光时间和颜色。通过服务器的控制，可以远程给指定的无线通信漂流标100更改发光间隔、关闭或打开指示灯60等功能。
一种实施例，在图2和图5中，标体10外部还设有划水鳍板12。划水鳍板12的设置可以平衡水流对标体10的冲击，防止标体10在水中形成自转。无线通信漂流标100在划水鳍板12的作用下可以进一步保持姿态的稳定，使得无线通信漂流标100获得更高的定位精度，以及保证信号收发动作的流畅。
请参见图6的实施例，本申请还提供一种无线通信漂流标100a，也包括有标体10a、定位通信模块20a、太阳能电池模块30a、电池模块40a以及控制模块50a。其中标体10a形成有密封的内腔，内腔包括相互连通的第一容置仓101a和第二容置仓102a，其中第一容置仓101a的数量为至少一个。第一容置仓101a和第二容置仓102a分别用于存置无线通信漂流标100a的其余组件。定位通信模块20a具备定位和通信的功能，即定位通信模块20a用于与卫星通信以实时定位无线通信漂流标100a的位置，定位通信模块20a还可向外界传输其定位得到的定位信息，以及接收外界的控制指令。太阳能电池模块30a用于采集太阳能，并将采集到的太阳能转化为电能，供无线通信漂流标100a的其余组件工作使用。电池模块40a与太阳能电池模块30a电性连接，电池模块40a可用于存储太阳能电池模块30采集到的电能，并将该电能提供给其余组件进行供电。控制模块50a分别与定位通信模块20a和电池模块40a电性连接，控制模块50a用于控制定位通信模块20a的定位和通信功能，控制模块50a还用于控制电池模块40a的供电功能。
第二容置仓101a内也至少容置有电池模块40a。每个第一容置仓101a内也至少容置有定位通信模块20a和太阳能电池模块30a，即定位通信模块20a与太阳能模块30a也为多个。同时，因为第一容置仓101a有多个，多个第一容置仓101a在空间里呈不同角度设置，使得无线通信漂流标100a漂浮在水面上时，因为水面的作用力，始终会有不同的第一容置仓101a漂浮于水面上。而标体10a同样设有透明材料制备的顶板11a，使得该第一容置仓101a里的定位通信模块20a和太阳能电池模块20a可以透过顶板11a进行工作。
相应的，无线通信漂流标100a还设置了重力感应模块60a，用于感应无线通信漂流标100a的实时姿态。重力感应模块60a也与控制模块50a电性连接，控制模块50a在接重力感应模块60a的判断结果后，对应控制处于水面以上的第一容置仓101a里的定位通信模块20a进行定位和通信工作。而太阳能电池模块30a只要能接收到太阳光线，就可以自动工作，因此不需要控制模块50进行对应的控制。多个太阳能电池模块30a均与电池模块40a电性连接，电池模块40a可以始终从接收到太阳光的太阳能电池模块20a处接收到电能并进行储备。在图6的实施例中，无线通信漂流标100a只设置了两个第一容置仓101a，在其余实施例中，无线通信漂流标100a还可以设置三个或三个以上的第一容置仓101a，以配合无线通信漂流标100a更多角度的漂浮姿态。
在本申请涉及的无线通信漂流标100a中，对于无线通信漂流标100a在水中的姿态并不进行严格的控制，因为重力感应模块60a的引入，使得控制模块50a可以在多个第一容置仓101a中识别出哪一个第一容置仓101a漂浮于水面上，然后通过控制模块50a对应开启该第一容置仓101a中的定位通信模块20a进行定位和通信，同样可以达到保证无线通信漂流标100a随时保持理想工作状态的效果。可以理解的，本申请涉及的无线通信漂流标100a，也可以适用于北斗系统或GPS系统，其中使用GPS系统时，还通过铱星或移动通信系统实现与服务器的通信功能。进一步，无线通信漂流标100a也可以设置指示灯70a、鳍板80a等组件，以实现与上述无线通信漂流标100类似的有益效果。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线通信漂流标，其特征在于，包括：
标体，用于形成密封且相互连通的第一容置仓和第二容置仓；
定位通信模块，用于实时对所述无线通信漂流标定位，并向外传输定位信息和接收控制指令；
太阳能电池模块，用于采集太阳能并转化为电能；
电池模块，用于为所述无线通信漂流标供电，所述电池模块还与所述太阳能电池模块电性连接，用于存储所述太阳能电池模块采集到的电能；
控制模块，分别与所述定位通信模块和所述电池模块电性连接，用于控制所述定位通信模块的定位和通信；
所述第一容置仓内至少容置有所述定位通信模块和所述太阳能电池模块，所述第二容置仓内至少容置有所述电池模块，其余组件分布于所述第二容置仓和/或所述第一容置仓内，且所述第二容置仓内的组件总重量大于所述第一容置仓内的组件总重量，以使得所述无线通信漂流标漂浮于水面上时，所述第一容置仓始终处于水面之上，且所述标体包括对应形成所述第一容置仓的顶板，所述无线通信漂流标漂浮于水面上时，所述顶板位于所述无线通信漂流标的顶部，所述顶板采用透明材料制备。
2.根据权利要求1所述的无线通信漂流标，其特征在于，所述定位通信模块与所述太阳能电池模块并排设置与所述第一容置仓内，且所述定位通信模块与所述太阳能电池模块与所述顶板之间不设阻隔物，以使得所述定位通信模块能直接透过所述顶板进行定位通信，以及使得太阳光能直接通过所述顶板被所述太阳能电池模块接收。
3.根据权利要求2所述的无线通信漂流标，其特征在于，所述定位通信模块包括北斗定位通信模块。
4.根据权利要求2所述的无线通信漂流标，其特征在于，所述定位通信模块包括定位模块和通信模块，所述定位模块用于对所述无线通信漂流标进行定位，所述通信模块用于向外传输定位信息和接收控制指令。
5.根据权利要求4所述的无线通信漂流标，其特征在于，所述定位模块包括GPS定位模块。
6.根据权利要求4所述的无线通信漂流标，其特征在于，所述通信模块包括铱星通信模块和/或移动网络通信模块。
7.根据权利要求1至6任一项所述的无线通信漂流标，其特征在于，还包括指示灯，所述指示灯位于所述第一容置仓内，且所述指示灯与所述定位通信模块与所述太阳能电池模块并排设置。
8.根据权利要求7所述的无线通信漂流标，其特征在于，所述指示灯与所述控制模块电性连接，所述控制模块用于控制所述指示灯的发光时间和颜色。
9.根据权利要求1至6任一项所述的无线通信漂流标，其特征在于，所述标体外部还设有划水鳍板，所述划水鳍板用于防止所述标体在水中自转。
10.一种无线通信漂流标，其特征在于，包括：
标体，用于形成密封且相互连通的第一容置仓和第二容置仓，其中所述第一容置仓的数量为至少一个；
定位通信模块，用于实时对所述无线通信漂流标定位，并向外传输定位信息和接收控制指令；
太阳能电池模块，用于采集太阳能并转化为电能；
电池模块，用于为所述无线通信漂流标供电，所述电池模块还与所述太阳能电池模块电性连接，用于存储所述太阳能电池模块采集到的电能；
重力感应模块，用于感应所述无线通信漂流标的姿态，以从至少一个所述第一容置仓中判断出哪一个所述第一容置仓处于水面以上；
控制模块，分别与所述定位通信模块、所述重力感应模块和所述电池模块电性连接，用于接所述重力感应模块的判断结果后，对应控制处于水面以上的所述定位通信模块的定位和通信；
每个所述第一容置仓内至少容置有所述定位通信模块和所述太阳能电池模块，所述第二容置仓内至少容置有所述电池模块，其余组件分布于所述第二容置仓和/或所述第一容置仓内，所述标体还包括对应形成所述第一容置仓的顶板，所述无线通信漂流标漂浮于水面上时，所述顶板位于所述无线通信漂流标的顶部，所述顶板采用透明材料制备。
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