CN110823294A - 一种浮漂式水下信息智能监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浮漂式水下信息智能监测系统，包括浮漂基站装置以及水下监测装置；所述浮漂基站装置包括设置在浮式风电机组浮漂上的第一处理器和电力装置，第一处理器和电力装置电连接；所述水下监测装置包括多个传感器单元；所述多个传感器单元，用于采集水下数据；所述第一处理器，用于接收多个传感器单元采集的水下数据，以及输出控制信号以控制所述多个传感器单元；所述电力装置，用于为所述第一处理器和所述多个传感器单元提供电能；本发明基于海上浮式风机设备的浮漂为基础，获取工作电能，降低水下监测系统的建造成本，可借由浮漂使用大功率无线信息传输设备，将水下监测系统的监测信息实时、稳定传输出去，提高可靠性；且隐蔽性高。
Description
技术领域
本发明涉及水下监测技术领域，具体而言，为一种一种浮漂式水下信息智能监测系统。
背景技术
在极其复杂多变的海洋环境中，海洋环境保护、资源保护与管理、灾害监测、海洋工程、海上生产作业、海洋军事、水下安全闯入监测等都依靠海洋监测传感器网络实现。
海洋监测传感器网络一般包括部署在海面上的网络部分和部署在水下的网络部分；水面无线传感器网络使用无线电波进行通信和组网,可用来监测风向、波高、潮汐、水温、光照、水质污染等与海洋相关的信息,另外还负责与水下传感器网络的信息传输等。
水下传感器网络目前主要利用水声实现通信和组网,其具有以下特点：通信信道具有高时延、时延动态变化、高衰减、高误码率、多径效应、多普勒频散严重、信道高度动态变化以及低带宽等特点,被认为是迄今难度最大的通信信道。并且水下节点一般使用电池供电,更换电池更为困难，节点发送信息耗能比接收信息耗能往往大几十倍甚至上百倍，能量的均衡消耗直接影响着水下监测网络的生存期；加之水下节点价格昂贵,有的水下节点设施还需要单独铺设水下管路，在广阔的海洋，这些水下设施容易被渔船或水生生物拖离或损坏，一旦水下管路破损，整个监测系统可能都无法正常工作。并且由于前述的种种原因，水下监测的网络部署稀疏，对海洋环境情况的监测效果也不甚理想。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种浮漂式水下信息智能监测系统，以利于水下信息监测的可靠性。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种浮漂式水下信息智能监测系统，包括浮漂基站装置以及水下监测装置；其中所述浮漂基站装置包括设置在浮式风电机组浮漂上的第一处理器和电力装置，第一处理器和电力装置电连接；所述水下监测装置包括多个传感器单元；
所述多个传感器单元，用于采集水下数据；
所述第一处理器，用于接收多个传感器单元采集的水下数据，以及输出控制信号以控制所述多个传感器单元；
所述电力装置，用于为所述第一处理器和所述多个传感器单元提供电能。
进一步的，上述的浮漂式水下信息智能监测系统中，浮漂基站装置还包括设置在浮漂上的无线通信设备，用于将第一处理器接收的数据传输至外部网络。
进一步的，上述的浮漂式水下信息智能监测系统中，还包括第二处理器，第二处理器位于水下传感器单元端，作为传感器单元的控制器，连接在第一处理器和传感器单元之间，接收第一处理器的指令来控制传感器单元工作或休眠，并接收传感器单元采集的数据传输至第一处理器中；第二处理器通过电力装置获得工作电能。
进一步的，上述的浮漂式水下信息智能监测系统中，还包括收纳装置，用于收纳传感器单元，并在所述第一处理器或第二处理器的控制下释放传感器单元。
进一步的，上述的浮漂式水下信息智能监测系统中，浮漂基站装置还包括倾角仪和第一地磁场传感器，倾角仪和第一地磁场传感器均电连接或通信连接所述第一处理器；
所述倾角仪用于采集浮漂的倾斜角度信息；
所述第一地磁场传感器用于采集浮漂的倾斜方向信息；
所述第一处理器还用于还用于接收所述倾斜角度信息并据此确定所述风电机组的风机主干倾斜角度以用于风机主干的角度调整；第一处理器还用于根据所述倾斜角度信息和倾斜方向信息确定基站所处地点的风向，用来给附近风场的其他基站提供预警风向信息。
进一步的，上述的浮漂式水下信息智能监测系统中，浮漂基站装置还包括距离传感器，距离传感器用于设置在浮漂的风机主干上以采集风机叶片的自由端与该主干间的距离信息；
所述第一处理器还用于接收距离传感器采集的所述距离信息，并根据该距离信息确定风机叶片与该主干间的距离值发送至上述后台控制端，以供后台控制端根据所述距离值确定风机叶片与主干间的安全距离并输出控制信号至风机。
进一步的，上述的浮漂式水下信息智能监测系统中，所述多个传感器单元的部分或全部为光学传感器与磁场传感器的组合；
所述光学传感器包括：
不透光底板，固定在所述不透光底板上的多个接收管，通过支架固定在所述不透光板上方、且发光方向朝向所述不透光板的激光发光管；
所述磁场传感器固定于所述光学传感器。
进一步的，上述的浮漂式水下信息智能监测系统中，所述多个传感器单元的部分或全部为加速度传感器单元与磁场传感器的组合，所述加速度传感器单元与磁场传感器的组合包括：
密封浮球，以及固定在所述密封浮球内的加速度传感器和磁场传感器。
进一步的，上述的浮漂式水下信息智能监测系统中，所述多个传感器单元的部分或全部为超声传感器、盐分传感器、温度传感器及三者的组合，其中所述超声传感器,盐分传感器,温度传感器的组合包括：
密封浮球，以及固定在所述密封浮球内的超声传感器,盐分传感器,和温度传感器。
进一步的，上述的浮漂式水下信息智能监测系统中，所述密封浮球内还装有自毁材料，所述自毁材料包括镁粉和铁粉压制成的薄片。
一种对水下监测系统的传感器单元的控制方法，包括
处理器通过数据线检测处于工作状态的传感器单元的信号；
若未检测到处于工作状态的传感器单元的信号或检测到异常信号，所述处理器控制处于收纳状态的传感器单元切换至工作状态。
本发明的有益效果体现在：
本发明浮漂式水下信息智能监测系统基于海上浮式风机设备的浮漂为基础，获取工作电能，降低水下监测系统的建造成本，并且由于浮漂式风机体积较大,可设立大型天线,可使用大功率无线信息传输设备，将水下监测系统的监测信息实时、稳定传输出去，提高可靠性。除此之外，在一片海域中的浮式风电机组数量众多，利于水下监测系统中传感器单元的密集部署，形成水下监测矩阵或网络，提高水下监测效果；由于海面浮式风电机组的醒目排布，大大降低了渔船等海面设备对水下监测系统的破坏；借助于浮式风机整体设施的体积优势，在获得基站供电的同时，位于浮漂下的水下监测系统还能够得到极好的隐蔽，特别适用于军民设施融合应用,降低在公海建造军事设施形成的国际政治压力---更容易以合乎国际公约的形式大面积铺设基站的建设。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明浮漂式水下信息智能监测系统的一个具体实施例的结构示意图；
图2为本发明浮漂式水下信息智能监测系统的一个具体实施例的逻辑框图；
图3为本发明一个实施例中光学传感器结构示意图；
图4为本发明提供的对传感器单元的控制方法流程图；
图5为本发明一个实施例中风电机组的距离传感器的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
实施例1
如图1、2所示，一种浮漂式水下信息智能监测系统，包括浮漂基站装置1以及水下监测装置；其中所述浮漂基站装置1包括设置在浮式风电机组浮漂10上的第一处理器和电力装置，第一处理器和电力装置电连接；所述水下监测装置包括多个传感器单元101；
所述多个传感器单元101，用于采集水下数据；
所述第一处理器，用于接收多个传感器单元101采集的水下数据；
所述电力装置，用于为所述第一处理器和所述多个传感器单元101提供电能。
本发明中，多个传感器单元101通过数据线102串联至所述第一处理器，将各传感器采集的信息传输至第一处理器中，并接收第一处理器的控制信号进行工作状态切换等。第一处理器通过线路将电力装置的电能输送到各传感器单元101，或者也可以电力装置通过线路直接将电能输送到各传感器单元101。
本发明中，多个传感器单元构成水下传感器监测矩阵或监测网络，若处于工作状态的部分传感器单元被拖离或破坏，其他传感器单元仍然可以继续工作，采集水下数据信号，不会对水下监测系统的探测效果产生较大影响，继而提高水下监测系统的稳定性。
本发明还包括设置在浮漂10上的无线通信设备，用于将第一处理器接收的数据传输至互联网中供其他站点获取。第一处理器接收到各传感器单元上传的水下数据信号，经过计算处理，发送至浮式风电机组浮漂10上的后台控制端，由浮式风电机组设备上的无线通信设备(GPRS/CDMA、卫星通信等设备)将数据从后台控制端传输至其他浮式风电机组、海事网络监控平台或渔船、军舰等海上船舶或其他海上工作站等。当然，第一处理器处理后的各监测数据也可以直接通过无线通信设备传输到互联网中供其他站点获取。
所述传感器单元与第一处理器及电力装置的连接线可以通过海水线缆(PUR水下电线)等具有防海水腐蚀以及超常抗拉性能的缆线，或者零浮力线缆等等实现；传感器单元与第一处理器及电力装置之间还可以设置固定连接在浮式风电机组浮漂10上的水下管路进行布线等。
本发明中还可以包括第二处理器，第二处理器位于水下传感器单元端，作为传感器单元的控制器，连接在第一处理器和传感器单元之间，接收第一处理器的指令来控制传感器单元工作或休眠，并接收传感器单元采集的数据传输至第一处理器中；第二处理器也通过电力装置获得工作电能。
多个传感器单元可以分别单独设置在各个采集点上，各自具有一个所述第二处理器，也可以多个传感器单元共享一个所述第二处理器。
本发明中，电力装置可以是储能电池；浮式风电机组浮漂10上的风电机组将海上丰富的风能转化为电能输送到电力装置存储，再由电力装置传输至本发明监测系统中的各用电装置或单元器件，保障监测系统具有足够的电力供给，满足水下监测系统进行主动采集监测的电力需求，而不必再如传统技术一般只能被动接收。
由于深海复杂环境的影响，浮式风机设施不需要固定基础，能够降低架设成本，因此本发明水下监测系统可以以已架设好的深海上浮式风机设施的浮漂为基站来获取电能或铺设管路，降低水下监测系统的建造成本；本发明监测系统基于浮式风电机组设备，还解决了能量消耗的制约问题，并且由于浮漂式风机体积较大,可设立大型天线,可使用大功率无线信息传输设备，将水下监测系统的监测信息实时、稳定传输出去，提高可靠性。除此之外，在一片海域中的浮式风电机组数量众多，利于水下监测系统中传感器单元的密集部署，形成水下监测矩阵或网络，提高水下监测效果；由于海面浮式风电机组的醒目排布，大大降低了渔船等海面设备对水下监测系统的破坏；借助于浮式风机整体设施的体积优势，在获得基站供电的同时，位于浮漂下的水下监测系统还能够得到极好的隐蔽，特别适用于军民设施融合应用,降低在公海建造军事设施形成的国际政治压力---更容易以合乎国际公约的形式大面积铺设基站的建设。
本发明中所述基站(即浮漂)一站多用，用于海上风力发电的同时，还为水下监测系统提供电力和对外的通信传输基础，极大地提高了基站的利用率。海上浮式风机设施的浮漂基础不固定，因此会在海浪或海风的作用下发生基础倾斜，增加浮漂上整个风机晃动的幅度和风机折断的风险，为保障风机在深海复杂环境下的稳定运行，所述浮漂上还设有倾角仪和第一地磁场传感器，倾角仪和第一地磁场传感器均电连接或通信连接所述第一处理器。
所述倾角仪用于采集浮漂的倾斜角度信息；所述第一地磁场传感器用于采集浮漂10的倾斜方向信息；所述第一处理器接收倾斜角度信息来确定所述风机的主干12倾斜角度以用于风机主干12的角度调整；例如第一处理器接收倾角仪采集浮漂10的倾斜角度信息后，根据接收到的这个数据确定量风机主干12与地球表面垂直角度的偏差，即确定风机主干12倾斜角度，传输至海上浮式风机设施的后台控制端，由后台控制端输出指令调整风机主干12的角度，使之保持平衡。本实施例中，对风机主干12角度的调整可通过驱动控制固定风机主干12的装置实现。
当然进一步的，第一处理器还可接收风机主干12上设置的距离传感器采集的风机叶片13的自由端与该主干12间的距离信息，根据该距离信息确定风机叶片13的自由端与该主干12间的距离值继而发送至上述后台控制端，由后台控制端根据所述风机主干12倾斜角度和所述距离值，确定风机叶片13与主干12间的安全距离，并输出控制信号至风机调整主干12和/或叶片13的角度，令风机在任何状态下(主干12具有倾斜角度或不倾斜)，主干12与叶片13之间都保持安全距离，避免在外力作用下，叶片13碰撞主干12造成叶片13损伤。浮漂10上的风机工作正常运行除对外输出电能外，还能够为水下监测设备的电力供给提供有力保障。
本发明中所述距离传感器的一个具体实施例，包括
结合图5，多个距离传感器14呈圆周阵列环绕布设在风机主干12的圆柱面上，在风机主干12的横切面视角下距离传感器的排布方式，图5中的箭头方向表示各个距离传感器14的监测方向，以便监测主舱15处于不同水平偏转角度时，风机叶片13自由端与风机主干12间的距离。因此，在风机叶片13调整到任何水平偏转角度时，都能有若干距离传感器14正对风机叶片13。需要说明的是，每个距离传感器的监测范围是一个圆锥体，保证风机叶片13即使在风力作用下发生形变，其在转动过程中也能够经过距离传感器的监测范围，以触发距离传感器。
距离传感器的监测方向与风机主干12的横截面平行。当然，也可以设置距离传感器的监测方向与风机主干12的横截面成一定的夹角，即距离传感器的监测方向斜向上或斜向下，只要保证风机叶片13在转动过程中能够经过距离传感器的监测范围，以触发距离传感器。其中距离传感器可以为光学距离传感器、超声波距离传感器、射频传感器或磁敏式距离传感器中的任意一种。
并且，海上风场的覆盖的范围较大，包括的风机数量众多，不同位置、不同状态(浮漂有无倾斜)下的风机需要调整的迎风角度是不同的；所述第一地磁场传感器能够探测浮漂10相对地磁场的方向变化，从而测出浮漂相对原始位置的地磁场的偏移方向角度，输出到第一处理器中能够根据偏移方向角度计算出风向；并且第一处理器对接收到的所述浮漂的倾斜角度信息计算处理来确定风速的大小；第一处理器将风向、风速信息传输至后台控制端，后台控制端根据获得的信息输出控制信号至风机，来调整主干和/或叶片的角度使叶片达到最佳迎风角度，降低风机损坏率，提高发电效率。
第一处理器还能够根据所述倾斜角度信息和倾斜方向信息确定基站1所处地点的风向，用来给附近风场的其他基站1提供预警风向信息，预警风向信息可被第一处理器传输到后台控制端，由后台控制端与其他基站1的后台控制端无线通信实现；无线通信方式可以是GPRS(通用无线分组业务)/CDMA(是码分多址的英文缩写)、卫星通信等无线传输等，本发明不做唯一限定。第一处理器与所在基站1的后台控制端之间可通过Zig-Bee模块、蓝牙(Bluetooth)模块、无线宽带(Wi-Fi)模块、超宽带(UWB)模块等方式实现。所述倾角仪、第一处理器、第一地磁场传感器等均可设置在一连接在浮漂10底部的密闭腔体内，以避免受到海水侵蚀，利于保证监测系统稳定工作。
在一个具体实施例中，本发明中，第一/第二处理器控制部分传感器单元工作，其余传感器处于收纳状态；则进一步的，本发明还包括收纳装置，用于收纳传感器单元，并在第一/第二处理器的控制下释放传感器单元。
收纳装置的实现结构可以有多种：
收纳装置可以是卷轴和卷轴的驱动件，传感器单元101通过数据线102缠绕在卷轴上，第一/第二处理器通过驱动件驱动卷轴转动，从而释放传感器单元101。
其中，卷轴的结构又可以有多种，本发明对此不作限定。
收纳装置还可以是收纳盒，该收纳盒的具体结构有多种，只要能够有空间收纳传感器单元101，并能够释放传感器单元101即可。
一般状态下，浮漂基站装置1的电力装置可以满足其上的多个传感器单元同时工作，但为了适应多种实际工作情况，本发明还设置上述收纳装置，允许传感器单元可以通过收纳装置进行部分或全部暂停工作，收纳状态的传感器单元未被释放，且不检测信号(例如未通电、休眠等等)；例如在浮式风电机组故障或较长时间内没有足够风能转化时、或者为躲避海上敌情监测等特殊情况下，多个传感器单元需要交替工作均衡能量消耗，或者需要全部停机静息避免传感器发送的信号被监测到。
本发明实施例提供的多个传感器单元的种类可以相同，也可以不同，本发明对此不作限定。例如，全部传感器单元是光学传感器，或者全部传感器单元是声呐传感器，或者全部传感器单元是加速度传感器单元，或者部分传感器单元是光学传感器，部分传感器单元是加速度传感器。
采用光学传感器与磁场传感器的组合和/或加速度传感器与磁场传感器的组合，可以实现对水下物体产生的扰流波的检测及被测物方向的识别，较之声呐探测器，能够避免漏识别，不易被发现，且成本较低。
本发明实施例中，若采用光学传感器，一种优选的结构如图3所示，包括：不透光底板301，固定在不透光底板301上的多个接收管302，通过支架固定在不透光板301上方、且发光方向朝向不透光板的激光发光管303。
其中，不透光板301的上方是指其固定有接收管302的那一面朝向的方向。
采用上述结构的光学传感器，因为激光发光管303朝向不透光板，其发出的光仅会被不透光板上的接收管接收到，而不会外泄到周围环境中，因此可以避免被发现。
相应的，磁场传感器需要和光学传感器相对固定。
本发明实施例中，若采用加速度传感器与磁场传感器的组合，一种优选的结构包括密封浮球，以及固定在密封浮球内的加速度传感器和磁场传感器。磁场传感器需要和加速度传感器相对固定。
本发明实施例中，所述多个传感器单元的部分或全部还可以为超声传感器、盐分传感器、温度传感器及三者的组合，其中若采用所述超声传感器,盐分传感器,温度传感器的组合，则一种优选的结构包括密封浮球，以及固定在所述密封浮球内的超声传感器,盐分传感器,和温度传感器。其中水下超声传感器可以用于水下闯入设备的感知、距离计算测量或其他动态物体监测感知等，为本发明水下信息智能监测系统补充水下探测能力，提高监测效果。超声传感器频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好，尤其还对液体、固体具有很强的穿透能力，适用于水下复杂环境的监测。所述盐分传感器和温度传感器能够用于对海洋环境中的海水盐分、温度等参数的采集，可以为智慧海洋信息的获取提供更为全面的数据支持。
在此基础上，为了避免密封浮球拖离数据线后传感器的外泄，还可以在密封浮球内装有自毁材料。
自毁材料的形式有多种。优选的，自毁材料包括镁粉和铁粉压制成的薄片。
若密封浮球被破坏，海水进入密封浮球后会与镁粉和铁粉发生化学反应，从而损毁浮球内的传感器。
其中，镁粉与铁粉的重量比的范围为：10:1到1:3，优选的，镁粉与铁粉的重量比为4:1。
实施例2
如图4所示，本发明实施例还提供一种水下监测系统的控制方法，用于对上述实施例提供的传感器单元进行控制，具体工作流程如下：
步骤401、第一处理器或第二处理器(作为控制器)通过数据线检测处于工作状态的传感器单元的信号；
步骤402、若未检测到处于工作状态的传感器单元的信号或检测到异常信号，第一处理器或第二处理器控制处于收纳状态的传感器单元切换至工作状态。
其中，控制传感器单元切换至工作状态是指释放传感器单元并触发其工作。
本发明实施例提供的技术方案，第一处理器或第二处理器通过检测处于工作状态的传感器单元的信号，从而判断传感器单元是否处于正常工作状态，若存在异常，则释放新的传感器单元出来工作，从而保证本采集点处始终有传感器采集信号。
上述步骤402中，可选的，若未检测到处于工作状态的传感器单元的信号或检测到异常信号，在设定时间之后，所述第一处理器或第二处理器控制处于收纳状态的传感器单元切换至工作状态。
当传感器未检测到处于工作状态的传感器单元的信号或检测到异常信号，不立即释放传感器单元，而是等待一段时间后再释放，避免造成传感器故障的原因还未消除导致新释放的传感器很快就出现故障。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (11)
1.一种浮漂式水下信息智能监测系统，其特征在于，包括浮漂基站装置以及水下监测装置；其中所述浮漂基站装置包括设置在浮式风电机组浮漂上的第一处理器和电力装置，第一处理器和电力装置电连接；所述水下监测装置包括多个传感器单元；
所述多个传感器单元，用于采集水下数据；
所述第一处理器，用于接收多个传感器单元采集的水下数据，以及输出控制信号以控制所述多个传感器单元；
所述电力装置，用于为所述第一处理器和所述多个传感器单元提供电能。
2.根据权利要求1所述的浮漂式水下信息智能监测系统，其特征在于，浮漂基站装置还包括设置在浮漂上的无线通信设备，用于将第一处理器接收的数据传输至外部网络。
3.根据权利要求2所述的浮漂式水下信息智能监测系统，其特征在于，还包括第二处理器，第二处理器位于水下传感器单元端，作为传感器单元的控制器，连接在第一处理器和传感器单元之间，接收第一处理器的指令来控制传感器单元工作或休眠，并接收传感器单元采集的数据传输至第一处理器中；第二处理器通过电力装置获得工作电能。
4.根据权利要求3所述的浮漂式水下信息智能监测系统，其特征在于，还包括收纳装置，用于收纳传感器单元，并在所述第一处理器或第二处理器的控制下释放传感器单元。
5.根据权利要求1-4任一项所述的浮漂式水下信息智能监测系统，其特征在于，浮漂基站装置还包括倾角仪和第一地磁场传感器，倾角仪和第一地磁场传感器均电连接或通信连接所述第一处理器；
所述倾角仪用于采集浮漂的倾斜角度信息；
所述第一地磁场传感器用于采集浮漂的倾斜方向信息；
所述第一处理器还用于还用于接收所述倾斜角度信息并据此确定所述风电机组的风机主干倾斜角度以用于风机主干的角度调整；第一处理器还用于根据所述倾斜角度信息和倾斜方向信息确定基站所处地点的风向，用来给附近风场的其他基站提供预警风向信息。
6.根据权利要求5所述的浮漂式水下信息智能监测系统，其特征在于，浮漂基站装置还包括距离传感器，距离传感器用于设置在浮漂的风机主干上以采集风机叶片的自由端与该主干间的距离信息；
所述第一处理器还用于接收距离传感器采集的所述距离信息，并根据该距离信息确定风机叶片与该主干间的距离值发送至上述后台控制端，以供后台控制端根据所述距离值确定风机叶片与主干间的安全距离并输出控制信号至风机。
7.根据权利要求4所述的浮漂式水下信息智能监测系统，其特征在于，所述多个传感器单元的部分或全部为光学传感器与磁场传感器的组合；
所述光学传感器包括：
不透光底板，固定在所述不透光底板上的多个接收管，通过支架固定在所述不透光板上方、且发光方向朝向所述不透光板的激光发光管；
所述磁场传感器固定于所述光学传感器。
8.根据权利要求4所述的浮漂式水下信息智能监测系统，其特征在于，所述多个传感器单元的部分或全部为加速度传感器单元与磁场传感器的组合，所述加速度传感器单元与磁场传感器的组合包括：
密封浮球，以及固定在所述密封浮球内的加速度传感器和磁场传感器。
9.根据权利要求4所述的浮漂式水下信息智能监测系统，其特征在于，所述多个传感器单元的部分或全部为超声传感器、盐分传感器、温度传感器及三者的组合，其中所述超声传感器,盐分传感器,温度传感器的组合包括：
密封浮球，以及固定在所述密封浮球内的超声传感器,盐分传感器,和温度传感器。
10.根据权利要求7-9任一项所述的浮漂式水下信息智能监测系统，其特征在于，所述密封浮球内还装有自毁材料，所述自毁材料包括镁粉和铁粉压制成的薄片。
11.一种对水下监测系统的传感器单元的控制方法，其特征在于，包括
处理器通过数据线检测处于工作状态的传感器单元的信号；
若未检测到处于工作状态的传感器单元的信号或检测到异常信号，所述处理器控制处于收纳状态的传感器单元切换至工作状态。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116395105A (zh) * | 2023-06-06 | 2023-07-07 | 海云联科技(苏州)有限公司 | 一种无人船的自动升降补偿方法及系统 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101813055A (zh) * | 2010-05-11 | 2010-08-25 | 无锡风电设计研究院有限公司 | 具有叶尖挠度检测的风力发电机 |
| CN103439082A (zh) * | 2013-08-27 | 2013-12-11 | 浙江大学 | 新型浮式海上多功能试验平台 |
| CN103742338A (zh) * | 2014-01-09 | 2014-04-23 | 清华大学 | 一种海流能供电水下监测仪 |
| CN106091941A (zh) * | 2016-06-21 | 2016-11-09 | 远景能源（江苏）有限公司 | 风力发电机叶尖塔筒净空的测量方法 |
| CN106772671A (zh) * | 2015-11-24 | 2017-05-31 | 北京至感传感器技术研究院有限公司 | 用于探测水下物体的传感器组及其控制方法及系统 |
| CN206848787U (zh) * | 2017-07-12 | 2018-01-05 | 苏州热工研究院有限公司 | 一种基于智能浮标的核电厂冷源海域监测系统 |
| CN107829885A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-03-23 | 西安锐益达风电技术有限公司 | 一种考虑环境参数修正的风力发电机叶片振动监测及系统 |
| CN207499004U (zh) * | 2017-09-08 | 2018-06-15 | 华电重工股份有限公司 | 海上风电单桩基础桩监测装置 |
| CN207705882U (zh) * | 2018-01-05 | 2018-08-07 | 上海海洋大学 | 一种海上多能源集成发电供电监测平台 |
-
2019
- 2019-12-12 CN CN201911275881.7A patent/CN110823294A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101813055A (zh) * | 2010-05-11 | 2010-08-25 | 无锡风电设计研究院有限公司 | 具有叶尖挠度检测的风力发电机 |
| CN103439082A (zh) * | 2013-08-27 | 2013-12-11 | 浙江大学 | 新型浮式海上多功能试验平台 |
| CN103742338A (zh) * | 2014-01-09 | 2014-04-23 | 清华大学 | 一种海流能供电水下监测仪 |
| CN106772671A (zh) * | 2015-11-24 | 2017-05-31 | 北京至感传感器技术研究院有限公司 | 用于探测水下物体的传感器组及其控制方法及系统 |
| CN106091941A (zh) * | 2016-06-21 | 2016-11-09 | 远景能源（江苏）有限公司 | 风力发电机叶尖塔筒净空的测量方法 |
| CN206848787U (zh) * | 2017-07-12 | 2018-01-05 | 苏州热工研究院有限公司 | 一种基于智能浮标的核电厂冷源海域监测系统 |
| CN207499004U (zh) * | 2017-09-08 | 2018-06-15 | 华电重工股份有限公司 | 海上风电单桩基础桩监测装置 |
| CN107829885A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-03-23 | 西安锐益达风电技术有限公司 | 一种考虑环境参数修正的风力发电机叶片振动监测及系统 |
| CN207705882U (zh) * | 2018-01-05 | 2018-08-07 | 上海海洋大学 | 一种海上多能源集成发电供电监测平台 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116395105A (zh) * | 2023-06-06 | 2023-07-07 | 海云联科技(苏州)有限公司 | 一种无人船的自动升降补偿方法及系统 |
| CN116395105B (zh) * | 2023-06-06 | 2023-10-20 | 海云联科技(苏州)有限公司 | 一种无人船的自动升降补偿方法及系统 |
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