CN111752321B - 一种多动力驱动的可移动式海空综合观测平台 - Google Patents

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Abstract

一种多动力驱动的可移动式海空综合观测平台,属于海空观测技术领域。所述多动力驱动的可移动式海空综合观测平台,包括上工作台、下工作台、蓄水装置、海水淡化装置、动力装置、接驳平台、密闭实验室和发电系统,上工作台与下工作台通过自升装置和减震装置连接,蓄水装置、海水淡化装置和动力装置均固设于下工作台的底部,接驳平台和密闭实验室均设置于上工作台的顶部,发电系统包括均分别与蓄电池电连接的太阳能发电装置、风力发电装置、波浪能发电装置和有机废物处理装置。所述多动力驱动的可移动式海空综合观测平台利用清洁能源进行驱动,能够实现海空资源同时勘探,提高工作效率。

Description

一种多动力驱动的可移动式海空综合观测平台
技术领域
本发明涉及海空观测技术领域,特别涉及一种多动力驱动的可移动式海空综合观测平台。
背景技术
目前,世界上存在着丰富的海洋资源,海洋资源的探索与开发利用已经成为当今较为热门的话题,若进行海洋资源的开发利用,对海洋的观测是必不可少的,进行海洋观测不可缺少载体,而且海上观测周期长、消耗能量大,采用燃油方式虽然能够满足以上需求,但是在一定程度上会对海洋生态平衡带来影响,污染海洋环境,也会导致部分海洋资源由于污染的原因无法利用,从经济角度与生态角度两方面考虑,该方法均受到限制。若采用电力驱动的方式,能够保证较低的排放,对海洋生态影响较小,但是电能的续航时间较短,中途常需补给设备前来补给,使用较为困难。另外,资源探索需要采用实验室进行分析,将实验室建设在陆地成本高、无法移动,使用较为不便。因此,急需一种既能保证能源清洁不对海洋生态平衡造成破坏,还能持续提供动力,并能够进行一部分海上实验的海空综合观测平台,以提高海洋资源的探索与开发的效率。
发明内容
为了解决现有技术存在的技术问题,本发明提供了一种多动力驱动的可移动式海空综合观测平台,其利用清洁能源进行驱动,既能保证观测平台的正常工作,又能避免利用化石能源对海洋生态环境造成污染与破坏,还能够实现海空资源同时勘探,提高工作效率。
为了实现上述目的,本发明的技术方案是:
一种多动力驱动的可移动式海空综合观测平台,包括上工作台、下工作台、蓄水装置、海水淡化装置、动力装置、接驳平台、密闭实验室和发电系统;
所述上工作台与下工作台通过自升装置和减震装置连接;
所述蓄水装置、海水淡化装置和动力装置均固设于下工作台的底部,所述蓄水装置包括双向液压泵,所述双向液压泵与设置于蓄水装置侧壁的控水口相连,实现蓄水装置的蓄水与排水;所述海水淡化装置的进口端与蓄水装置相连,对海水进行淡化;所述动力装置包括四组螺旋装置,用于驱动海空综合观测平台移动;
所述接驳平台和密闭实验室均设置于上工作台的顶部,所述接驳平台包括停机装置和无人机跑道,所述停机装置设置有若干个停机位,用于停放无人机;所述密闭实验室用于进行海上实验;
所述发电系统包括均分别与蓄电池电连接的太阳能发电装置、风力发电装置、波浪能发电装置和有机废物处理装置,用于为海空综合观测平台供电。
进一步的,所述多动力驱动的可移动式海空综合观测平台还包括防护装置,所述防护装置包括防护顶、防护壁和避雷装置;所述防护顶为矩形结构,其通过立柱固设于下工作台的上方;所述防护壁固设于下工作台的外轮廓处;所述避雷装置设置于防护顶的上方。
优选的,所述上工作台与下工作台均分别为长圆形结构。
优选的,所述自升装置采用电动推杆。
进一步的,所述蓄水装置为方形腔体结构,所述双向液压泵设置于腔体结构的内部。
进一步的,四组所述螺旋装置呈四面排布,每组螺旋装置均包括电机及与电机相连的三个螺旋叶片,所述电机与蓄电池连接。
进一步的,所述停机装置采用升降结构,其设置在无人机跑道的一侧,若干个所述停机位沿纵向依次设置。
进一步的,所述密闭实验室为由碳纤维材料构成的封闭空间,其内部设置有工控机、温湿度传感器、加湿器、空调和换气阀,工控机根据温湿度传感器传入其的信号来调节加湿器、空调和换气阀,以实现密闭实验室内温度和湿度的调节。
进一步的,所述密闭实验室还设置有用于照明的冷光灯,以及至少一个用于模拟日光照射的日光灯。
进一步的,所述太阳能发电装置设置于防护壁下部的外侧和风力发电装置的顶部,用于将太阳能转化为电能并传输给蓄电池存储;所述风力发电装置设置于下工作台的顶部,用于将风能转化为电能并传输给蓄电池存储;所述波浪能发电装置设置于海面以下,用于将波浪能转化为电能并传输给蓄电池存储;所述有机废物处理装置设置于上工作台的顶部,将微生物电池产生的电能传输给蓄电池存储。
本发明的有益效果:
1)本发明可操作性强,能够实现同时对海洋与天空情况同时观测,加快海洋与天空资源探索的步伐;比如通过无人机能够勘探出气候条件、是否出现大风、是否将会有强紫外线和阴雨天等信息,将海空资源探索工作的效率进一步提高,大大提高资源开发利用的效率、降低勘探成本;
2)本发明将海空综合观测平台建立在海面上,能够根据实际勘探的位置进行移动,并能够在海空综合观测平台进行一部分实验,减少了建设实验室所需的资金,也避免了实验室频繁搬迁重建带来的巨大资源浪费;
3)本发明利用太阳能发电装置、风力发电装置、波浪能发电装置和有机废物处理装置分别将太阳能、风能、波浪能及有机废物的化学能转化为电能,为海空综合观测平台的用电设备供电,实现多动力驱动,为海空综合观测提供平台,有效解决海空综合观测平台的供电问题,保证能源的清洁化,避免海洋生态环境遭受破坏,加快海洋资源开发利用的步伐;
4)本发明的蓄水装置不仅能够为海水淡化装置提供水源,还能够在风浪较大、外部环境较为复杂时增大蓄水量,保证海空综合观测平台工作的稳定性;
5)本发明利用在下工作台外围设置的防护壁,防止风浪等外界环境对海空综合观测平台的工作造成影响,确保观测平台工作处于稳定状态;
6)本发明设置有密闭实验室,其内部的工控机能够控制整个密闭实验室的湿度、温度、模拟光照等参数,通过温湿度传感器判断当前密闭实验室内的温度与湿度,通过空调与换气的方式调节温度,通过换气与加湿的方式调节湿度;在密闭实验室的封闭空间内,实验人员根据实际需要搭建实验台,调节密闭实验室内的温度、湿度、光照等各类实验所需参数,满足实际实验要求。
本发明的其他特征和优点将在下面的具体实施方式中部分予以详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种多动力驱动的可移动式海空综合观测平台的主视图;
图2是本发明实施例提供的一种多动力驱动的可移动式海空综合观测平台的左视图;
图3是本发明实施例提供的一种多动力驱动的可移动式海空综合观测平台的俯视图。
说明书附图中的附图标记包括:
1-防护顶,2-避雷针,3-防护壁,4-风力发电装置,5-太阳能发电装置,6-波浪能发电装置,7-电缆,8-停机装置,9-停机位,10-无人机跑道,11-自升装置,12-减震装置,13-蓄水装置,14-动力装置,15-螺旋装置,16-控水口,17-海水淡化装置,18-有机废物处理装置,19-密闭实验室,20-上工作台,21-下工作台。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“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。
在本发明的描述中,除非另有规定和限定,需要说明的是,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,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,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
为了解决现有技术存在的问题,如图1至图3所示,本发明提供了一种多动力驱动的可移动式海空综合观测平台,包括上工作台20、下工作台21、蓄水装置13、海水淡化装置17、动力装置14、接驳平台、密闭实验室19和发电系统;
上工作台20与下工作台21通过自升装置11和减震装置12连接;
蓄水装置13、海水淡化装置17和动力装置14均固设于下工作台21的底部,蓄水装置13包括双向液压泵,双向液压泵与设置于蓄水装置13侧壁的控水口16相连,实现蓄水装置13的蓄水与排水;海水淡化装置17的进口端与蓄水装置13相连,对海水进行淡化;动力装置14包括四组螺旋装置15,用于驱动海空综合观测平台移动;
接驳平台和密闭实验室19均设置于上工作台20的顶部,接驳平台包括停机装置8和无人机跑道10,停机装置8设置有若干个停机位9,用于停放无人机;密闭实验室19用于进行海上实验;
发电系统包括均分别与蓄电池电连接的太阳能发电装置5、风力发电装置4、波浪能发电装置6和有机废物处理装置18,用于为海空综合观测平台供电。
如图1和图2所示,太阳能发电装置5设置于防护壁3下部的外侧和风力发电装置4的顶部,用于将太阳能转化为电能并传输给蓄电池存储;风力发电装置4设置于下工作台21的顶部,用于将风能转化为电能并传输给蓄电池存储;波浪能发电装置6设置于海面以下,用于将波浪能转化为电能并传输给蓄电池存储;有机废物处理装置18设置于上工作台20的顶部,将微生物电池产生的电能传输给蓄电池存储。具体的,太阳能发电装置5将太阳能转化为电能为海空综合观测平台供电;风力发电装置4通过海面上的风能带动风车,风车将动能转化为电能,利用该电能对海空综合观测平台进行供电;波浪能发电装置6将海洋中的波浪能转化为电能,通过电缆7传递至海空综合观测平台,为海空综合观测平台供电;有机废物处理装置18将有机废物进行无害化处理,一方面,避免有机废物直接排放破坏海洋生态平衡,另一方面,有机废物处理过程中将有机废物转化为微生物电池,利用微生物电池的能量为海空综合观测平台供电,太阳能电池板、风力发电装置4、波浪能发电装置6和有机废物处理装置18均采用现有技术,太阳能电池板、风力发电装置4、波浪能发电装置6和有机废物处理装置18产生的电均输送给蓄电池进行存储,蓄电池为海空综合观测平台上其他需要用电的设备供电,比如密闭实验室19内需要用电的设备、双向液压泵和停机位9上的无人机充电装置等。
如图1和图2所示,四组螺旋装置15呈四面排布,四组螺旋装置15分别设置于前、后、左、右四个面(相对于海空综合观测平台),每组螺旋装置15均包括电机及与电机相连的三个螺旋叶片,电机与蓄电池连接。本实施例中,动力装置14采用现有技术,四组螺旋装置15呈四面排布,也可层四面倾斜排布,四组螺旋装置15通过连接柱与下工作台21的底部固连,电机和电线可密封设置于连接柱内部,每组螺旋装置15均包括三个螺旋叶片,三个螺旋叶片可通过现有技术的结构与电机的输出端连接,比如,电机输出端与固连三个螺旋叶片的转轴连接,以实现电机驱动三个螺旋叶片转动。动力装置14为海空综合观测平台提供动力,不仅能够实现海空综合观测平台启、停、加速、减速等工作状态,还能够实现海空综合观测平台的转向,确保海空综合观测平台能够向各个方位移动,具体的,若海空综合观测平台正常前进,仅需开启前进方向后方的螺旋装置15;若使正常前进的海空综合观测平台停止或倒退,则开启前方螺旋装置15;若当前正常行驶的海空综合观测平台需右转,那么在开启前进方向后方的螺旋装置15的基础上还要开启左侧的螺旋装置15,实现右转工作;若需要向左转前进,那么在开启前进方向后方的螺旋装置15的基础上还要开启右侧的螺旋装置15,实现左转工作;海空综合观测平台运行的速度与螺旋装置15的转速相关,可根据当前海空综合观测平台所需的速度进行螺旋装置15的转速调节;海空综合观测平台还设置有与动力装置14配套的定位系统,海空综合观测平台通过动力装置14牵引并与定位系统配合,到达地面上计算机预先设置好的工作位置,即海空综合观测平台可在动力装置14的牵引下自动找寻并移动至工作位置。
如图3所示,上工作台20与下工作台21均分别为长圆形结构,具体的,上工作台20的外轮廓小于下工作台21的外轮廓;多动力驱动的可移动式海空综合观测平台还包括防护装置,防护装置包括防护顶1、防护壁3和避雷装置;防护顶1为矩形结构,其通过立柱固设于下工作台21的上方;防护壁3固设于下工作台21的外轮廓处;避雷装置设置于防护顶1的上方。本实施例中,防护顶1和防护壁3能够抵御外界风浪,在一定程度上抵御外界环境对海空综合观测平台工作造成干扰,而且防护壁3和防护顶1所处位置不会影响无人机的正常起降,防护顶1采用有机玻璃,由于下工作台21为长圆形结构,所以防护壁3沿着下工作台21的外轮廓围成长圆形保护壁,防护壁3与下工作台21固定连接,防护壁3可采用隔挡板;避雷装置采用避雷针2,避雷针2安装于防护顶1上方,当海空综合观测平台遭遇雷雨天气时能够有效的吸收雷击,防止雷雨条件影响海空综合观测平台的正常工作,能够在雷雨情况下保护海空综合观测平台人员与设备的安全。
作为优选,自升装置11采用电动推杆。本实例中,若干个电动推杆设置于上工作台20与下工作台21之间,电动推杆与蓄电池连接,蓄电池为电动推杆供电,利用电动推杆原理,根据实际工作需要控制上工作台20的升降,调节上工作台20至适合高度;若干个减震装置12设置于上工作台20与下工作台21之间,为调高后的海空综合观测平台提供工作保障,当上工作台20升高时起到吸震作用,并能够降低海面带来的颠簸,确保海空综合观测平台处于相对稳定的环境下;自升装置11和减震装置12相互配合,能够实现根据工作需要调节上工作台20的工作高度并保证其稳定性。
作为优选,蓄水装置13为方形腔体结构,双向液压泵设置于腔体结构的内部。本实施例中,蓄水装置13不仅能够为海水淡化装置17提供水源,并且通过双向液压泵和控水口16能够控制蓄水装置13的蓄水量,蓄水装置13漂浮于海面,通过双向液压泵和控水口16实现蓄水装置13的蓄水与排水工作,调节综合观测平台的吃水深度,确保海空综合观测平台能够平稳的上浮与下沉,保证恶劣条件下海空综合观测平台运行依然稳定,双向液压泵可通过遥控器控制。当海空综合观测平台遭遇极端恶劣天气的情况,蓄水装置13可以增大自身蓄水量,以此来提高海空综合观测平台在海平面上的稳定性,增大海空综合观测平台工作过程中的安全系数。海水淡化装置17与蓄水装置13相连,由蓄水装置13为其提供水源,经过净化供给于海空综合观测平台,为海空综合观测平台上人员的工作与生活提供淡水,无需靠岸进行淡水补给,能够提高海空综合观测平台单次工作时间,海水淡化装置17的出口端通过水管为海空综合观测平台的各个用水位置供水,海水淡化装置17采用现有技术。
作为优选,停机装置8采用升降结构,其设置在无人机跑道10的一侧,若干个停机位9沿纵向依次设置。本实施例中,无人机跑道10为无人机提供起降的场所,停机装置8设有多个停机位9,停机位9设置有无人机充电装置,用于给无人机充电;停机装置8采用升降结构,比如升降平台,通过停机装置8的升降调节,实现纵向设置的多个无人机的连续发射,进而实现海洋与天空的同步勘探,加快海空资源开发利用的步伐,提升海空资源的利用率;停靠装置能够实现多架无人机的停靠工作,增大了海空综合观测平台工作时所附带的无人机数量,方便多架无人机分别对海洋与天空的情况进行数据采集,利用停机装置8的升降功能将待起飞的无人机送到与无人机跑道10对应的位置,再利用无人机跑道10实现无人机的起降工作,实现海空同步勘探,便于对海洋与天空情况进行同步采集与反馈。
密闭实验室19为由碳纤维材料构成的封闭空间,其内部设置有工控机、温湿度传感器、加湿器、空调和换气阀,工控机根据温湿度传感器传入其的信号来调节加湿器、空调和换气阀,以实现密闭实验室19内温度和湿度的调节。本实施例中,工控机设置于密闭实验室19内的底面,密闭实验室19的壁面设置有与换气阀相连的换气口,便于通风换气,工控机与温湿度传感器和换气阀均采用电连接方式连接,工控机设置有信号发射器,加湿器与空调均设有信号接收装置,加湿器与空调接收到工控机信号后能够根据工控机发出的信号工作;空调和加湿器均设置于密闭实验室19内的顶部,并且空调与加湿器共用一个出风口,空调采用中央空调;日光灯和冷光灯均与工控机电连接,通过工控机控制其工作;上述设备的型号、功率和数量根据实验需要进行选择,在实际使用时,密闭实验室19的内部根据所需实验的要求搭建实验台,以进行设定实验,避免了现有技术中海上取样再带到陆地实验室进行实验的情况,节约时间、提高效率,在实验时根据实际需要调节温度、湿度、光照各类实验所需参数,满足实验的要求,还保证实验不受外界环境因素干扰。
密闭实验室19还设置有用于照明的冷光灯,以及至少一个用于模拟日光照射的日光灯。本实施例中,若在实验过程中需由高湿度向低湿度方向调节,可利用日光灯进行光照以降低湿度,实验室内有多个日光灯模拟日光照射,根据需要的光强调节各个日光灯的功率以实现光照度的调节,保证实验工作能够正常进行,并且日光灯的数量足够多,设置足够分散,能够保证在进行高湿度向低湿度调节工作中开启的日光灯不干扰实验中光照度的要求。冷光灯能够为实验人员提供照明,但是不影响实验室内温度。
本发明中,蓄电池分别与密闭实验室19、双向液压泵、电动推杆、螺旋装置15的电机和停机位9上的无人机充电装置电连接,用于供电。蓄电池也为多动力驱动的可移动式海空综合观测平台上其他的用电设备供电。
本发明一种多动力驱动的可移动式海空综合观测平台的工作原理如下:
通过动力装置14实现海空综合观测平台的启动、停止、加速或者减速,并且通过控制螺旋装置15的电机调节海空综合观测平台运行速度,通过控制不同方位的螺旋装置15实现海空综合观测平台的转向,确保海空综合观测平台能够向各个方向运动;
通过海水淡化装置17对海水进行淡化,供给海空综合观测平台人员工作与生活,通过自升装置11根据实际需要调节当前海空综合观测平台所在高度,并利用减震装置12吸收海空综合观测平台工作时的震动,确保海空综合观测平台工作环境相对稳定;
通过太阳能发电装置5、风力发电装置4、波浪能发电装置6和有机废物处理装置18实现供电与有机废物处理,使海空综合观测平台采用清洁能源工作,防止利用化石能源以及有机废物直接排放对海洋生态环境造成影响;
通过无人机跑道10为无人机的起降工作提供载体,通过停机装置8的升降实现处于不同停机位9上的无人机发射工作,能够实现多个无人机的停置,便于利用无人机对海洋情况进行观测;
利用蓄水装置13,一方面,为海水淡化装置17提供水源;另一方面,当海空综合观测平台遭遇风浪时可以通过控水口16调节蓄水量,减少外界风浪带来的颠簸;
利用防护顶1与防护壁3对海空综合观测平台进行保护,防止外界环境对海空综合观测平台带来影响;防护顶1上方设有避雷针2,吸收雷雨天气时的雷击,消除海空综合观测平台遭遇雷雨天气存在的巨大安全隐患;
密闭实验室19提供了封闭的实验环境,可根据实际需要进行实验台的搭建,并且密闭实验室19内部能够调节湿度、温度及光照等实验所需各类数据,实现利用清洁能源进行海空综合观测平台驱动,保护海洋环境并且节约能源。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种多动力驱动的可移动式海空综合观测平台,其特征在于,包括上工作台、下工作台、蓄水装置、海水淡化装置、动力装置、接驳平台、密闭实验室和发电系统;
所述上工作台与下工作台通过自升装置和减震装置连接;所述自升装置采用电动推杆;
所述蓄水装置、海水淡化装置和动力装置均固设于下工作台的底部,所述蓄水装置包括双向液压泵,所述双向液压泵与设置于蓄水装置侧壁的控水口相连;所述海水淡化装置的进口端与蓄水装置相连;所述动力装置包括四组螺旋装置,四组所述螺旋装置呈四面排布,每组螺旋装置均包括电机及与电机相连的三个螺旋叶片,所述电机与蓄电池连接;
所述接驳平台和密闭实验室均设置于上工作台的顶部,所述接驳平台包括停机装置和无人机跑道,所述停机装置设置有若干个停机位,所述停机装置采用升降结构,其设置在无人机跑道的一侧;若干个所述停机位沿纵向依次设置;所述密闭实验室用于进行海上实验,所述密闭实验室为由碳纤维材料构成的封闭空间,其内部设置有工控机、温湿度传感器、加湿器、空调和换气阀,工控机根据温湿度传感器传入其的信号来调节加湿器、空调和换气阀,以实现密闭实验室内温度和湿度的调节;
所述发电系统包括均分别与蓄电池电连接的太阳能发电装置、风力发电装置、波浪能发电装置和有机废物处理装置,用于为海空综合观测平台供电;
还包括防护装置,所述防护装置包括防护顶、防护壁和避雷装置;所述防护顶为矩形结构,其通过立柱固设于下工作台的上方;所述防护壁固设于下工作台的外轮廓处;所述避雷装置设置于防护顶的上方。
2.根据权利要求1所述的多动力驱动的可移动式海空综合观测平台,其特征在于,所述上工作台与下工作台均分别为长圆形结构。
3.根据权利要求1所述的多动力驱动的可移动式海空综合观测平台,其特征在于,所述蓄水装置为方形腔体结构,所述双向液压泵设置于腔体结构的内部。
4.根据权利要求1所述的多动力驱动的可移动式海空综合观测平台,其特征在于,所述密闭实验室还设置有用于照明的冷光灯,以及至少一个用于模拟日光照射的日光灯。
5.根据权利要求1所述的多动力驱动的可移动式海空综合观测平台,其特征在于,所述太阳能发电装置设置于防护壁下部的外侧和风力发电装置的顶部,用于将太阳能转化为电能并传输给蓄电池存储;所述风力发电装置设置于下工作台的顶部,用于将风能转化为电能并传输给蓄电池存储;所述波浪能发电装置设置于海面以下,用于将波浪能转化为电能并传输给蓄电池存储;所述有机废物处理装置设置于上工作台的顶部,将微生物电池产生的电能传输给蓄电池存储。
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