CN110641622A - 一种采用无人船投放浮标的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用无人船投放浮标的装置，包括无人船和浮标；所述无人船包括用作于压载水舱的第一船舱，在第一船舱的底部设有带电磁阀的进水口，进水口用于往第一船舱导入压载水；所述浮标放置在无人船上，浮标的底部通过柔性复合管与无人船连接。本发明能够有效地完成投放浮标工作，能减少大量的人力资源消耗，同时也可以避免水上工作人员的安全事故。浮标投放完成后，无人船用作于锚缩小浮标活动范围，减小水流对浮标位置变化的影响。

Description

一种采用无人船投放浮标的装置和方法
技术领域
本发明涉及领域，具体地说，特别涉及到一种采用无人船投放浮标的装置和方法。
背景技术
浮标，是用于监测海洋和湖泊环境的重要方式。目前浮标的投放方式仍采用的是人工投放，这种方式的缺陷在于：消耗人力资源，且在一些较为恶劣的环境下作业时，存在人员伤亡的风险。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种采用无人船投放浮标的装置和方法，以解决现有技术中存在的问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种采用无人船投放浮标的装置，包括无人船和浮标；所述无人船包括用作于压载水舱的第一船舱，在第一船舱的底部设有带电磁阀的进水口，进水口用于往第一船舱导入压载水；所述浮标放置在无人船上，浮标的底部通过柔性复合管与无人船连接。
进一步的，在所述无人船和浮标上设有传感器组件，传感器组件包括安装在浮标内部的主控板和用于供电的蓄电池，蓄电池的电能输入端与安装在浮标表面的太阳能电池板连接；在所述无人船还设有密封的第二船舱，在第二船舱内安装有传感器，传感器通过数据线与主控板连接。
进一步的，所述柔性复合管的内部为空心结构，连接传感器的数据线穿过柔性复合管内部的空心结构后与主控板连接。
进一步的，在所述无人船上开设有用于放置浮标的凹槽，在凹槽的内壁上设有电磁铁，主控板通过切换电磁铁的通电状态来吸附或释放浮标。
进一步的，在所述无人船上安装有GPS模块和4G模块，主控板通过GPS模块和4G模块与位于陆地上的基站建立双向通信链路；GPS模块用于对无人船的定位，4G模块用于收发信号。
进一步的，在所述无人船的后部安装有用于调节无人船的方向和速度的螺旋桨。
进一步的，在所述无人船两侧设有用于标识无人船的船体宽度的LED灯。
一种采用无人船投放浮标的方法，包括如下步骤：
步骤一：建立GPS模块和4G模块与基站的通讯，设定无人船的航线和浮标的投放位置；
步骤二：电磁铁通电，稳定无人船与浮标之间的连接，启动无人船，按照设定的航线行进到达浮标的投放位置；
步骤三：电磁铁断电，打开无人船底部的进水口处的电磁阀，第一船舱进水，无人船开始下沉；无人船下沉完毕时，柔性复合管拉紧无人船的船体，无人船用作于锚，固定浮标在随水流在活动范围移动。
步骤四：传感器组件开始工作，采集的相关数据通过4G模块发送至基站。
进一步的，所述无人船的船头重量大于无人船的船尾重量，无人船开始下沉后，柔性复合管连接浮标与无人船的船尾，无人船的船头向下。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.在无人船内设有压载水舱，当无人船到达浮标的投放位置后，压载水舱的电磁阀打开，压载水舱开始进水，船体的重量不断增加，船身开始下沉，无人船的船头方向向下。船体下沉后作为锚，固定浮标使之在一定的范围内活动，不会随着水流而流动。
2)船体与浮标之间通过柔性复合管连接，柔性复合管的内部为空心结构，便于无人船和浮标上电子元件之间的电能和数据传输。
3)无人船采用GPS模块和4G模块的协同作业，可以将浮标准确地运送到指定位置。在GPS模块和4G模块的上方分别安装LED灯，所述LED灯在无人船航行时起到指示船体宽度作用，使得其他船只可以在远处看到无人船，并做好相应的避让规划；双体船的后方安装螺旋桨，螺旋桨可以实现无人船的速度和方向调节功能。
4)通过浮标上的太阳能电池板将光能转化成电能，给无人船提供动力，推动无人船行驶到指定位置。在船舱下沉入水中，电能可以通过柔性复合管中的数据线传输到传感器，以确保其正常运行。
附图说明
图1为本发明所述的采用无人船投放浮标的装置示意图。
图2为本发明所述的采用无人船投放浮标的装置的过程示意图。
图3为本发明所述的采用无人船投放浮标的装置的结果示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1、图2和图3，本发明所述的一种可变形为监测浮标的无人船装置，包括船体、浮标、电磁铁和柔性复合管，船体为双体船，所述船体包括船舱A、船舱B；船舱A为压载水舱，在其侧下方安装电磁阀，所述电磁阀在无人船抵达指定位置后开启，船舱A开始进水，船体重量增加，船体开始下沉，浮标开始与船体脱离。
如图1所示，浮标装载在无人船上，所述浮标和无人船之间设置电磁铁，所述电磁铁通电产生电流，此时电磁铁可以产生磁力，可以使得浮标和船体紧紧吸附在一起；当到达指定位置后。
如图2所示，电磁铁断电失去磁性，浮标和船体断开连接，浮标与船体之间设置柔性复合管，用于浮标与船体之间的稳固链接；船舱B内部设有传感器，传感器可以在水下采集相关数据；浮标里安装太阳能光板，太阳能光板可以将光能转化成电能，并将电能储存在安装在浮标内部的电池内，电池可以给无人船的用电设备供电；双体船的尾部安装螺旋桨，无人船可以实现无人船的进退和转向功能；GPS模块和4G模块分别安装在船体后部的两侧，在两个模块的尾部安装LED灯，用于指示船体宽度，GPS模块用于对所述船体的精准定位；所述4G模块用于对外收发信号。
实施例二，一种采用无人船投放浮标的方法，包括如下步骤：
步骤一：对无人船进行初始化设置，使得无人船处于待命状态；
步骤二：通过GPS模块获取无人船的GPS定位信息，做好与上位机之间的通信准备工作；
步骤三：通过4G模块实现无人船与上位机之间的远程通信，可以正常接收指令和发送请求；
步骤四：远程基站发出操作命令给无人船的4G模块，无人船获取任务；
步骤五：无人船接收到任务后，定位投放区域、规划行驶航线，做好出发准备；
步骤六：电磁铁通电，电磁铁产生磁性，稳固无人船与浮标之间的连接，启动螺旋桨，按照规划好的航线前行，行驶到到达指定位置；
步骤七：到达指定位置后，无人船开启变形模式，电磁铁断电消磁，无人船和浮标断开连接。
步骤八：无人船与浮标断开连接之后，船舱A侧下方的电磁阀打开，船舱A开始进水，船体开始慢慢下沉。
步骤九：由于受力作用船头首先向下下沉，连接浮标和船体之间的柔性复合管被慢慢拉紧，当船体到达底部时柔性复合管拉紧浮标。
步骤十：无人船变形为浮标工作完成，浮标和传感器开始工作，采集相关数据；
通过上述的方法可满足无人船变形为浮标的工作，在行驶过程中，通过GPS模块的定位功能和4G模块的数据传输协同工作，保证投放位置的准确性，变形后，浮标在水面可以将光能转换成电能，并存储在浮标内部的电池中，方便给用电设备供电，浮标内搭建双向通信链路设备，可用于浮标与远程基站之间的数据传输；无人船与浮标之间依靠柔性复合管连接固定，船体可以作为锚，以固定船体的位置，船舱可以再次利用以实现水下数据监测和采集，具有较好的实用性，便于推广运用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种采用无人船投放浮标的装置，包括无人船(1)和浮标(2)；其特征在于：所述无人船(1)包括用作于压载水舱的第一船舱(9)，在第一船舱(9)的底部设有带电磁阀的进水口(8)，进水口(8)用于往第一船舱(9)导入压载水；所述浮标(2)放置在无人船(1)上，浮标(2)的底部通过柔性复合管(4)与无人船(1)连接。
2.根据权利要求1所述的采用无人船投放浮标的装置，其特征在于：在所述无人船(1)和浮标(2)上设有传感器组件，传感器组件包括安装在浮标(2)内部的主控板和用于供电的蓄电池(11)，蓄电池(11)的电能输入端与安装在浮标(2)表面的太阳能电池板(13)连接；在所述无人船(8)还设有密封的第二船舱(10)，在第二船舱(10)内安装有传感器(5)，传感器(5)通过数据线与主控板连接。
3.根据权利要求2所述的采用无人船投放浮标的装置，其特征在于：所述柔性复合管(4)的内部为空心结构，连接传感器(5)的数据线穿过柔性复合管(4)内部的空心结构后与主控板连接。
4.根据权利要求2所述的采用无人船投放浮标的装置，其特征在于：在所述无人船(1)上开设有用于放置浮标(2)的凹槽，在凹槽的内壁上设有电磁铁(12)，主控板通过切换电磁铁(12)的通电状态来吸附或释放浮标(2)。
5.根据权利要求2所述的采用无人船投放浮标的装置，其特征在于：在所述无人船(1)上安装有GPS模块(6)和4G模块(7)，主控板通过GPS模块(6)和4G模块(7)与位于陆地上的基站建立双向通信链路；GPS模块(6)用于对无人船(1)的定位，4G模块(7)用于收发信号。
6.根据权利要求2所述的采用无人船投放浮标的装置，其特征在于：在所述无人船(1)的后部安装有用于调节无人船(1)的方向和速度的螺旋桨(3)。
7.根据权利要求2所述的采用无人船投放浮标的装置，其特征在于：在所述无人船(1)两侧设有用于标识无人船(1)的船体宽度的LED灯。
8.一种采用无人船投放浮标的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：建立GPS模块(6)和4G模块(7)与基站的通讯，设定无人船(1)的航线和浮标(2)的投放位置；
步骤二：电磁铁(12)通电，稳定无人船(1)与浮标(2)之间的连接，启动无人船(1)，按照设定的航线行进到达浮标(2)的投放位置；
步骤三：电磁铁(12)断电，打开无人船(1)底部的进水口(8)处的电磁阀，第一船舱(9)进水，无人船(1)开始下沉；无人船(1)下沉完毕时，柔性复合管(4)拉紧无人船(1)的船体，无人船(1)用作于锚，固定浮标(2)在随水流在活动范围移动。
步骤四：传感器组件开始工作，采集的相关数据通过4G模块(7)发送至基站。
9.根据权利要求8所述的采用无人船投放浮标的方法，其特征在于：所述无人船(1)的船头重量大于无人船(1)的船尾重量，无人船(1)开始下沉后，柔性复合管(4)连接浮标(1)与无人船(1)的船尾，无人船(1)的船头向下。
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