CN111562582A - 一种用于滨海核电站的海洋致灾物声纳探测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于滨海核电站的海洋致灾物声纳探测系统，包括超声波换能器，升降电机，户外控制设备，所述户外控制设备安装在地面上，其右侧通过安装架安装有升降电机，所述户外控制设备包括有用于安装元器件的控制箱，所述控制箱内还安装有声纳中央控制器，液位监测控制器，自动升降支架控制器，网络接口设备以及电源转换模块，所述升降电机的动作轴向下伸入海洋水域中，升降电机与控制箱内的自动升降支架控制器电性连接控制，且通过联轴器在升降电机的动作轴上安装有一根螺杆，提高了声纳系统的实用性和灵活性，其中户外控制设备有效结合声纳探测系统的使用场景，进行了环境适用性设计，提高了系统长期运行时的可靠性和工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及海洋声学探测技术领域，尤其涉及一种用于滨海核电站的海洋致灾物声纳探测系统。
背景技术
近年来，随着人类对海洋开发利用活动的加剧，海水富营养化、海域垃圾聚集等问题日趋严重。海域大量垃圾、水母、鱼类、海藻、海草等随潮、风浪至滨海核电站冷源取水口，大量漂浮杂物进入取水明渠及取水泵房造成的堵塞进一步导致核电站机组功率降低甚至突发停堆，严重时可对最终热阱的可用性构成威胁。
现有的声纳探测系统可以实现水下物体探测和识别，但是，声纳中央控制器与终端显示设备基本通过有线的模拟信号传输，不便于设备的模块化设计和现场的灵活使用，现有声纳探测系统不能向用户提供二次开发需求和直观的属性信息，更不能满足类似具有特殊用途场。
发明内容
本发明的目的是解决上述背景技术中提到的关于“现有的水下声纳探测系统中的声纳中央控制器与终端显示设备基本通过有线的模拟信号传输，不便于设备的模块化设计和现场的灵活使用，另外，现有声纳探测系统不能向用户提供二次开发需求和直观的属性信息，更不能满足类似具有特殊用途场”的问题，而提出的一种用于滨海核电站的海洋致灾物声纳探测系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于滨海核电站的海洋致灾物声纳探测系统，包括超声波换能器，升降电机，户外控制设备，所述户外控制设备安装在地面上，其右侧通过安装架安装有升降电机，所述户外控制设备包括有用于安装元器件的控制箱，所述控制箱内还安装有声纳中央控制器，液位监测控制器，姿态稳定补偿器，自动升降支架控制器，网络接口设备以及电源转换模块，所述升降电机的动作轴向下伸入海洋水域中，升降电机与控制箱内的自动升降支架控制器电性连接控制，且通过联轴器在升降电机的动作轴上安装有一根螺杆，所述螺杆螺纹配合有可上下移动的升降支架，所述升降支架的右端面还水平焊接有一块耳板，所述耳板通过右端头开设圆形通孔的方式滑动配合有一根导向杆，所述导向杆的顶端头焊接于升降电机的底部，所述超声波换能器安装在升降支架上，并随升降支架落于水域中，并且在超声波换能器的底端安装有液位传感器，所述户外控制设备的后侧安装有中间信息传输设备。
进一步的，所述声纳中央控制器与中间信息传输设备电性连接在一起。
进一步的，所述超声波换能器的输出端通过网络接口设备电性连接在控制箱中的声纳中央控制器上。
进一步的，所述超声波换能器上设置有姿态稳定补偿器配套使用的与陀螺仪。
进一步的，所述声纳中央控制器的输入端连接在液位监测控制器上，所述液位监测控制器的输入端与水区中的液位传感器电性连接。
进一步的，所述声纳中央控制器的输出端与地面上的升降电机电性连接，所述中间信息传输设备的外端连接有终端显示设备，所述声纳中央控制器的电性输入端连接在终端显示设备上，所述终端显示设备可以是远程计算机或移动远程操控设备。
进一步的，所述终端显示设备通过中间信息传输设备与液位监测控制器进行远程控制连接。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1.在探测区路面上安装了一套升降机构，升降机构利用电机轴伸于海域内，并在旋转轴底端安装有螺杆，将现有的超声波换能器安装在螺杆上，并深入水域内，把用于自动式感应水域液位的传感器安装在超声波换能器的底部，当水位降低时，液位传感器会将信号传送到液位监测控制器上，控制顶部升降电机带动螺杆旋转，从而可让深入水域内的超声波换能器再次深入水域中，始终位于同深度的水域内，保持一致方位范围的信号感应，超声波换能器安装方式设计合理，灵活实用性较好；
2、通过中间信息传输设备，例如常见的交换机，无线网桥或有线网线的方式将超声波换能器在水域内所感应的致灾物采用有线或无线的方式传送到外部有线或无线终端上，例如有线的主算机上，无线的手机上，进而利用超声波换能器对水域内的探测情况通过网络技术实现系统的远程操控和信息读取，运维人员不在现场即可对系统操作查看，提高了工作效率；
3.还在本系统中加设了姿态稳定补偿器，此姿态稳定补偿器采用现有的陀螺仪式的姿态稳定控制器，其安装在超声波换能器的信号感应面上，根据陀螺仪式的姿态稳定控制器的应用原理可知，其安装在超声波换能器上后可实时补偿外部环境对水域中超声波换能器正常感应水域附近致灾物时的姿态干扰，因此本深入水域中的超声波换能器感应可能存有的致灾物时所向外反馈的信号更加准确。
拓展了滨海核电站冷源取水口致灾物的水面及水下探测维度和范围，通过采用可配置的无线和有线信息传输方式，提高了声纳系统的实用性和灵活性，其中户外控制设备有效结合声纳探测系统的使用场景，进行了环境适用性设计，提高了系统长期运行时的可靠性和工作效率。
附图说明
图1为本发明提出的一种用于滨海核电站的海洋致灾物声纳探测系统的结构示意图；
图2为本发明提出的一种用于滨海核电站的海洋致灾物声纳探测系统中户外控制箱相关内部各部分示意图；
图3为本发明提出的一种用于滨海核电站的海洋致灾物声纳探测系统中中间信息传输部位相关的各部系统示意图；
图4为本发明提出的一种用于滨海核电站的海洋致灾物声纳探测系统中终端显示设备相关的应用原理系统图。
图中：1、超声波换能器；101、陀螺仪；2、声纳中央控制器；3、姿态稳定补偿器；4、液位传感器；5、液位监测控制器；6、升降电机；601、升降支架；602、导向杆；603、螺杆；604、耳板；605、自动升降支架控制器；7、中间信息传输设备；701、交换机；702、无线网桥；8、终端显示设备；9、户外控制设备；10、控制箱；1001、网络接口设备；1002、电源转换模块。
具体实施方式
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
参照图1-4，一种用于滨海核电站的海洋致灾物声纳探测系统，包括超声波换能器1，升降电机6，户外控制设备9，户外控制设备9安装在地面上，其右侧通过安装架安装有升降电机6，户外控制设备9包括有用于安装元器件的控制箱10，控制箱10内还安装有声纳中央控制器2，姿态稳定补偿器3，液位监测控制器5，自动升降支架控制器605，网络接口设备1001以及电源转换模块1002，升降电机6的动作轴向下伸入海洋水域中，升降电机6与控制箱10内的自动升降支架控制器605电性连接控制，进入自动升降支架控制器605的指令信号可控制升降电机6自动旋转动作。
通过联轴器在升降电机6的动作轴上安装有一根螺杆603，通过动作的升降电机6会带着底端的螺杆603同步旋转动作，由于螺杆603螺纹配合有可上下移动的升降支架601，因此螺杆603正反转旋转动作时，配合在其上面的升降支架601就会向上或向下动作，如图1所示，又由于升降支架601的右端面还水平焊接有一块耳板604，耳板604通过右端头开设圆形通孔的方式滑动配合有一根导向杆602，导向杆602的顶端头焊接于升降电机6的底部，因此可上下移动的升降电机6受导向杆602导向下为上下移动，而从图1还可以看出，上述所描述的超声波换能器1安装在升降支架601上，并且超声波换能器1随升降支架601落于水域中，因此可上下移动的升降支架601会带着其上面的超声波换能器1同步上下位移，从而达到了令超声波换能器1可根据其所在水域的水深变化程度上下位移，以令其始终位于被感应深度的水域范围内，并且在超声波换能器1的底端因又安装了一个液位传感器4，液位传感器4与自动升降支架控制器605电性连接，因此这个液位传感器4始终位于超声波换能器1上，根据现有控制器与传感器信号感应原理，当超声波换能器1所在水域的水位下降后，液位传感器4就会把这一信号传送到声纳中央控制器2上，再由声纳中央控制器2将信号传送到自动升降支架控制器605上，自动升降支架控制器605就会将指令信号传送到升降电机6上，从而就会令升降电机6带着底部的超声波换能器1向下移动，继续令其下深到控制器上所预先设定的水深范围内。
具体的，超声波换能器1的输出端通过网络接口设备1001电性连接在控制箱10中的声纳中央控制器2上，声纳中央控制器2与中间信息传输设备7电性连接在一起，由终端显示设备8的设置指令，可远程手动按键操控自动升降支架601的动作，对自动升降支架601的上升与下降达到自动与手动的双重工作模式的目的，超声波换能器1采用宽带高频频声波信号，并接受由致灾物体反射的回波信号，同时该回波信号经所述声纳中央控制器2调理并解析，最终将信号反应到终端显示设备8上，可以通过网络接口设备1001的方式利用网络的方式传输。
具体的，超声波换能器1上设置有姿态稳定补偿器3配套使用的与陀螺仪101，将其作用部位安装在超声波换能器1上后可消减超声波换能器1正常感应水域附近致灾物时外部环境信号对其产生的姿态干扰，因此本深入水域中的超声波换能器1感应其所在水域范围内可能存有的致灾物所向外反馈的信号更加准确。
具体的，为使该系统可以做到自动升降，声纳中央控制器2的输入端连接在液位监测控制器5上，液位监测控制器5的输入端与水区中的液位传感器4电性连接，并与自动升降支架控制器605电性连接，声纳中央控制器2向自动升降支架控制器605下达升降指令控制自动升降支架601动作，确保所述超声波换能器1始终浸入水中一定深度。
具体的，终端显示设备8通过中间信息传输设备7与液位监测控制器5进行远程控制连接，主要是与中间信息传输设备7中的交换机701和无线网桥702电性连接在一起，将超声波换能器1从海水内反馈的信号通过无线或有线的方式经网络接口设备1001进入交换机701或无线网桥702中最后进入终端显示设备8上，终端显示设备8可以是图1中的电脑或智能手机等其他智能移动终端，并反应到这些设备的用户交互界面上，在终端显示设备8上操作声纳远程操控实现对声纳当前工作状态参数设置，调整声纳当前工作状态以满足探测需求；位于水域致灾物属性信息是根据声纳中央控制器2分析处理后的量化数据包括致灾物数量信息、位置信息、密度信息和面积信息；自动升降支架601远程操控与声纳远程操控功能类似，用于对自动升降支架601远程直接下达升降控制指令，实现用户不同的工作模式的操作。
工作原理：
本装置应用于海岸平台或基础上，超声波换能器1向海域内发射声波信号，发射的声波信号遇到海洋致灾物被反射形成回波信号，超声波换能器1同时接受回波信号，并将回波信号发送至所述声纳中央控制器2上，实现信号反馈，防止事故的发生。
自动升降支架601底端离其所在水面1m，液位传感器4、声纳中央控制器2接收液位监测控制器5的监测数据，并转化为控制指令，通过自动升降支架控制器605指令升降电机6将自动升降支架601完成上升与下降动作，根据水位变化高度令自动升降支架601底端头所安装的超声波换能器1始终确保位于水下固定深度，另外，自动升降支架601的这一自动感应并控制超声波换能器1向上提升的方式，为超声波换能器1的后期维护提供了便捷途径，有效降低了系统海工运维时的风险系数和经济成本，超声波换能器1将其所在水位范围内所探测到回波信号通过多芯电缆传送到声纳中央控制器2上，经声纳中央控制器2通过中间信息传输设备7中的有线交换机701或无线网桥702再次反馈到终端显示设备8上，以便于维护人员直观观测，为提高信号的准确性，还在超声波换能器1上配套有姿态稳定补偿器3，姿态稳定补偿器3接收内置于超声波换能器1中的陀螺仪101的反馈信息，并发送至户外控制箱10内的姿态稳定补偿器3上，姿态稳定补偿器3通过实时调整超声波换能器1的角度，确保超声波换能器1发送的声波信号和接收的回波信号始终在同一个角度，有效提高了恶劣海况下系统工作的可靠性。
尽管本文较多地使用了超声波换能器1，陀螺仪101，声纳中央控制器2，姿态稳定补偿器3，液位传感器4，液位监测控制器5，升降电机6，升降支架601，导向杆602，螺杆603，耳板604，自动升降支架控制器605，中间信息传输设备7，交换机701、无线网桥702，终端显示设备8，户外控制设备9，控制箱10，网络接口设备1001和电源转换模块1002等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (7)
1.一种用于滨海核电站的海洋致灾物声纳探测系统，包括超声波换能器（1），升降电机（6），户外控制设备（9），所述户外控制设备（9）安装在地面上，其右侧通过安装架安装有升降电机（6），所述户外控制设备（9）包括有用于安装元器件的控制箱（10），所述控制箱（10）内还安装有声纳中央控制器（2），姿态稳定补偿器（3），液位监测控制器（5），自动升降支架控制器（605），网络接口设备（1001）以及电源转换模块（1002），其特征在于：所述升降电机（6）的动作轴向下伸入海洋水域中，升降电机（6）与控制箱（10）内的自动升降支架控制器（605）电性连接控制，且通过联轴器在升降电机（6）的动作轴上安装有一根螺杆（603），所述螺杆（603）螺纹配合有可上下移动的升降支架（601），所述升降支架（601）的右端面还水平焊接有一块耳板（604），所述耳板（604）通过右端头开设圆形通孔的方式滑动配合有一根导向杆（602），所述导向杆（602）的顶端头焊接于升降电机（6）的底部，所述超声波换能器（1）安装在升降支架（601）上，并随升降支架（601）落于水域中，并且在超声波换能器（1）的底端安装有液位传感器（4），所述户外控制设备（9）的后侧安装有中间信息传输设备（7）。
2.根据权利要求1所述的一种用于滨海核电站的海洋致灾物声纳探测系统，其特征在于，所述声纳中央控制器（2）与中间信息传输设备（7）电性连接在一起。
3.根据权利要求1所述的一种用于滨海核电站的海洋致灾物声纳探测系统，其特征在于，所述超声波换能器（1）的输出端通过网络接口设备（1001）电性连接在控制箱（10）中的声纳中央控制器（2）上。
4.根据权利要求1所述的一种用于滨海核电站的海洋致灾物声纳探测系统，其特征在于，所述超声波换能器（1）上设置有姿态稳定补偿器（3）配套使用的与陀螺仪（101）。
5.根据权利要求1所述的一种用于滨海核电站的海洋致灾物声纳探测系统，其特征在于，所述声纳中央控制器（2）的输入端连接在液位监测控制器（5）上，所述液位监测控制器（5）的输入端与水区中的液位传感器（4）电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于滨海核电站的海洋致灾物声纳探测系统，其特征在于，所述声纳中央控制器（2）的输出端与地面上的升降电机（6）电性连接，所述中间信息传输设备（7）的外端连接有终端显示设备（8），所述声纳中央控制器（2）的电性输入端连接在终端显示设备（8）上，所述终端显示设备（8）可以是远程计算机或移动远程操控设备。
7.根据权利要求1所述的一种用于滨海核电站的海洋致灾物声纳探测系统，其特征在于，所述终端显示设备（8）通过中间信息传输设备（7）与液位监测控制器（5）进行远程控制连接。
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