CN111175850B - 可下潜自主式海气观测平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可下潜自主式海气观测平台，包括：大气参数传感器(1)、支撑杆(2)、尾舵(4)、控制舱体(11)以及推进器(12)；所述大气参数传感器(1)安装在支撑杆(2)上；所述支撑杆(2)安装在控制舱体(11)上；所述尾舵(4)安装在控制舱体(11)的尾部；所述推进器(12)设置在控制舱体(11)与尾舵(4)之间。所述控制舱体(11)上设置有气囊(3)。本发明具有自主运动能力，能够根据海洋环境信息的变化，自主调整航行路径；能够潜入水下测量深水垂直剖面参数，自动化程度高，能够满足海空立体观测中对动态海洋现象和大深度采样的需求。

Description

可下潜自主式海气观测平台

技术领域

本发明涉及自主式海洋观测平台，具体地，涉及一种可下潜自主式海气观测平台。

背景技术

在复杂多变的海洋环境中，大气和海洋系统存在着相互影响的关系，而获取海气界面的数据有助于分析两者间物质能量交换。研究大气和海洋系统在演化过程中的相互制约或相互促进的关系，在气象学和海洋学中都具有重大的现实意义。传统的如专利文献CN206177295U所公开的一种大气海洋观测平台、系统，所述平台包括驱动机构和电路机构，所述电路机构包括：处理器、GPS定位装置、气象及海洋观测传感器、数据通讯机构；所述处理器连接气象及海洋观测传感器及GPS定位装置以将收集气象数据、海洋数据、位置数据，通过数据通讯机构发送到远端的远程控制平台；且所述处理器连接所述驱动机构以根据远端的远程控制平台的控制命令控制所述大气海洋观测平台移动。海气浮标是测量海气界面数据的重要设备，通过在海面上的短期或长期漂浮，采集大气和水文数据。现有的海气浮标，多为锚系或漂流式，其中锚系浮标主要是定点测量，只能获取时间尺度上的观测数据，而不能提供海洋特征信息在空间尺度上演变和分布的观测数据；漂流式浮标随海浪漂流，不能指定位置进行跟踪测量；而且这两种浮标需要人工回收，提高了使用成本也限制了使用的范围。

但是，总体来说，现有的海气浮标有没有自主运动能力，不能够根据海洋环境信息的变化，自主调整航行路径，也不能潜入水下测量深水垂直剖面参数，自动化程度较低，已经难以满足海空立体观测中对动态海洋现象和大深度采样的需求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可下潜自主式海气观测平台。

根据本发明提供的一种可下潜自主式海气观测平台，包括：大气参数传感器1、支撑杆2、尾舵4、控制舱体11以及推进器12；

所述大气参数传感器1安装在支撑杆2上；

所述支撑杆2安装在控制舱体11上；

所述尾舵4安装在控制舱体11的尾部；

所述推进器12设置在控制舱体11与尾舵4之间。

优选地，所述控制舱体11上设置有气囊3。

优选地，所述控制舱体11的内部设置有内部压载块8。

优选地，还包括：压载块连接杆13；

所述压载块连接杆13安装在控制舱体11上。

优选地，所述压载块连接杆13的底部设置有底部压载块6。

优选地，还包括：折叠装置5；

所述折叠装置5安装在控制舱体11上。

优选地，还包括：气瓶10；

所述气瓶10与气囊3连通。

优选地，还包括：电池7、电池阀9以及开发板10；

所述电池7、电池阀9以及开发板10安装在控制舱体11的内部。

优选地，所述折叠装置5为多个。

优选地，所述控制舱体11上设置有半球形导流罩。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明具有自主运动能力，能够根据海洋环境信息的变化，自主调整航行路径。

2、本发明能够潜入水下测量深水垂直剖面参数，自动化程度高，能够满足海空立体观测中对动态海洋现象和大深度采样的需求。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的一种可下潜自主式海气观测平台整体结构示意图。

图2为本发明提供的一种可下潜自主式海气观测平台正面结构示意图。

图3为本发明提供的一种可下潜自主式海气观测平台工作状态图。

图4为本发明提供的一种可下潜自主式海气观测平台线路图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1至图4所示，根据本发明提供的一种可下潜自主式海气观测平台，包括：大气参数传感器1、支撑杆2、尾舵4、控制舱体11以及推进器12；所述大气参数传感器1安装在支撑杆2上；所述支撑杆2安装在控制舱体11上；所述尾舵4安装在控制舱体11的尾部；所述推进器12设置在控制舱体11与尾舵4之间。在优选例中，如附图1所示，本实施例公开了一种可下潜自主式海气观测平台，它以圆柱型控制舱体11为中心，前部固定有半球形导流罩，尾部附有盖板，内部包括电池7、内部压载块8、电磁阀、GPS及各种传感器和姿态仪、气瓶10、开发板14、等；控制舱的中部用抱箍固定着一上一下两个折叠装置5，上部的折叠装置连接着支撑杆2，支撑杆2的另一端连接着大气参数传感器及其密封舱1，下部的折叠装置带动压载块连接杆13和压载块6；一个气囊3也被固定在控制舱体中部上方；在尾部固定两个推进器12并通过连接件连接尾舵4。

进一步地，所述控制舱体11上设置有气囊3。所述控制舱体11的内部设置有内部压载块8。可下潜自主式海气观测平台还包括：压载块连接杆13；所述压载块连接杆13安装在控制舱体11上。所述压载块连接杆13的底部设置有底部压载块6。在优选例中，如附图3所示，在可下潜自主式海气观测平台工作时，先将其从岸边或船上投放入水，上位机发出指令使AUV形态的观测平台按照算法，调节推进器、尾舵前进至预定坐标，到达指定位置后，浮力系统使观测平台上浮，同时架起支杆，如附图2所示，打开大气参数传感器密封舱，调整至浮标形态并完成海气界面气象数据采集，需要测量水下数据时，浮力系统控制下潜至指定深度，测量水文参数等有关数据，完成测量后即可向下一个目标点自主前进。

更进一步地，可下潜自主式海气观测平台还包括：折叠装置5；所述折叠装置5安装在控制舱体11上。可下潜自主式海气观测平台还包括：气瓶10；所述气瓶10与气囊3连通。可下潜自主式海气观测平台还包括：电池7、电池阀9以及开发板10；所述电池7、电池阀9以及开发板10安装在控制舱体11的内部。所述折叠装置5为多个。所述控制舱体11上设置有半球形导流罩。在优选例中，如附图4所示，当可下潜自主式海气观测平台需要下潜时，上位机远程发送轨迹信号至控制板，控制板收到信号，发送指令控制折叠机构发生变形，呈现水下AUV形态，同时控制出气电磁阀开闭，使之下潜。在水下通过推进器和尾舵的相互配合，并使用姿态惯导GPS数据修正航向和速度，到达指定地点。期间可通过水下传感器采集深度，温度，盐度等水下信息。需要浮出水面时，控制板发送信号控制进气阀开闭，使之上浮。然后控制折叠机构再次变形，恢复水上浮标形态，并打开大气参数传感器密封舱，进行大气参数采集。

更进一步地，在优选例中，通过折叠装置支起和降下支撑杆和连接杆，可以完成浮标与AUV的形态转换：将支撑杆和连接杆支起时为浮标形态，支撑杆顶部的大气参数传感器密封舱开放，观测平台可以采集气象数据，底部的压载块连接杆竖直向下，可以增加稳心高，保持观测平台的正浮状态；将支撑杆和连接杆降下时为AUV形态，此时支撑杆顶部密封舱关闭，该自主式观测平台可以通过尾舵和推进器的配合进行运动。处于AUV形态时，控制电路根据算法自动调节推进器和尾舵向指定位置前进，也可以获取特定海域指定位置和深度的水文参数信息。处于浮标形态时，支撑杆顶部的大气参数传感器采集气象数据，还可以通过气囊的充气放气，完成观测平台的上浮和下潜，要下潜时，先将大气参数传感器密封舱关闭，开发板将信号发送给电磁阀，电磁阀开启阀门使气囊向外放气，观测平台在水下可以收集温度、压强、pH等水文数据；上浮时，另一个电磁阀开启使高压气瓶中的气体进入气囊中。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。在优选例中，本发明涉及的可下潜自主式海气观测平台工作时，可通过岸基或船舶甲板进行飞行式布放，通过上位机的检测、控制和收集数据，观测平台将按照既定的算法，调整推进器、尾舵运动方式，使观测平台前进至预定坐标，在到达指定位置后，通过向气囊充气使观测平台浮起，浮出水面之后，根据发出的信号架起支杆，打开大气参数传感器密封舱，在测量位置调整形态并完成海气界面气象数据采集，也可以潜入水下，下潜至指定深度，测量水下温度等有关数据，完成测量后即可向下一个目标点自主前进。该观测平台可以检测和记录指定海域实时气象水文数据，也可以智能自主的生成航行路径，完成指定海区的水文与大气数据收集。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种可下潜自主式海气观测平台，其特征在于，包括：大气参数传感器（1）、支撑杆（2）、尾舵（4）、控制舱体（11）以及推进器（12）；

所述大气参数传感器（1）安装在支撑杆（2）上；

所述支撑杆（2）安装在控制舱体（11）上；

所述尾舵（4）安装在控制舱体（11）的尾部；

所述推进器（12）设置在控制舱体（11）与尾舵（4）之间；

所述控制舱体（11）上设置有气囊（3）；

所述控制舱体（11）的内部设置有内部压载块（8）；

还包括：压载块连接杆（13）；

所述压载块连接杆（13）安装在控制舱体（11）上；

还包括：折叠装置（5）；

所述折叠装置（5）安装在控制舱体（11）上；

还包括：电池（7）、电池阀（9）以及开发板（10）；

所述电池（7）、电池阀（9）以及开发板（10）安装在控制舱体（11）的内部；

通过折叠装置支起和降下支撑杆和连接杆，完成浮标与AUV的形态转换：将支撑杆和连接杆支起时为浮标形态，支撑杆顶部的大气参数传感器密封舱开放，观测平台采集气象数据，底部的压载块连接杆竖直向下，增加稳心高，保持观测平台的正浮状态；将支撑杆和连接杆降下时为AUV形态，此时支撑杆顶部密封舱关闭，自主式观测平台可以通过尾舵和推进器的配合进行运动；处于AUV形态时，控制电路根据算法自动调节推进器和尾舵向指定位置前进，获取特定海域指定位置和深度的水文参数信息；处于浮标形态时，支撑杆顶部的大气参数传感器采集气象数据，并通过气囊的充气放气，完成观测平台的上浮和下潜，要下潜时，先将大气参数传感器密封舱关闭，开发板将信号发送给电磁阀，电磁阀开启阀门使气囊向外放气，观测平台在水下收集水文数据；上浮时，另一个电磁阀开启使高压气瓶中的气体进入气囊中。

2.根据权利要求1所述的可下潜自主式海气观测平台，其特征在于，所述压载块连接杆（13）的底部设置有底部压载块（6）。

3.根据权利要求1所述的可下潜自主式海气观测平台，其特征在于，还包括：气瓶（10）；

所述气瓶（10）与气囊（3）连通。

4.根据权利要求1所述的可下潜自主式海气观测平台，其特征在于，所述折叠装置（5）为多个。

5.根据权利要求1所述的可下潜自主式海气观测平台，其特征在于，所述控制舱体（11）上设置有半球形导流罩。

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