CN111959729A - 一种用于大量无人设备协同集群作业的海上平台 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种用于大量无人设备协同集群作业的海上平台，其特征在于，包括母舰和无人设备；所述母舰的船壳板内吃水线以上空间设有至少三层甲板，每一层甲板分别载有不同类型的无人设备；所述无人设备包括无人机、无人舰、无人潜器和无人海底设备。本发明实施例的技术方案，通过模块化方式集成了多类型的无人设备，能够满足对海洋的多维度同步监测，提升海洋监测的深度、远度、立体性和智能性。
Description
技术领域
本发明实施例涉及海洋监测领域，尤其涉及一种用于大量无人设备协同集群作业的海上平台。
背景技术
海洋是立体的三维空间，海洋与大气之间存在着“海-气相互作用”，可产生物质和能量的交换、变化和运动。尤其在热带海域，海洋与大气的相互作用特别强烈，较大尺度变化(如厄尔尼诺现象)与热带海-气相互作用有密切的关系。海洋环境监测主要包括水文要素监测(主要有：水深、水温、盐度、海流、波浪、水色、透明度、海冰、海发光等观测)和化学要素监测(主要为溶解氧、总碱度、活性硅酸盐、活性磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、总磷、总氮、总碳等)，是涉及到海洋的水下、水面及大气等多个维度的综合监测。
我国是世界上受海洋灾害影响最严重的国家之一。据统计，近10年来，海洋灾害年均直接经济损失117亿元，年均死亡(含失踪)93人。近30年，我国海平面平均上升速率为3.3毫米/年，高于全球平均值。在全球气候变化背景下，沿海发生重大海洋灾害的风险日益突出。随着海洋经济活动的快速增加，近海海域污染严重，海洋生态环境遭到破坏。因此，海洋生态预警监测、灾害预防、风险评估和隐患排查治理，发布警报、建设和管理国家全球海洋立体观测网、组织开展海洋科学调查与勘测、参与重大海洋灾害应急处置等等成为国家层面需要承担的重要职责。
目前，我国海洋观测事业经过几十年的发展，逐步形成了由海洋站网、浮标网、雷达网、志愿船、卫星遥感等组成的海洋观测业务系统，基本覆盖我国近岸、近海及部分重点关注海域。但是，鉴于海洋与大气相互作用的复杂性，以及海洋气候变化的全球性，我国的海洋观监测体系仍存在深远海观测能力不足、海洋灾害风险评估依据不够多维立体等局限性，而且常规监测平台往往智能程度不高，严重依赖人力操控，限制了我国进一步大尺度探索海洋的步伐。
发明内容
本发明实施例提供一种用于大量无人设备协同集群作业的海上平台，以实现提升海洋监测的深度、远度、立体性和智能性。
本发明实施例提供了一种用于大量无人设备协同集群作业的海上平台，包括母舰和无人设备；所述母舰的船壳板内吃水线以上空间设有至少三层甲板，每一层甲板分别载有不同类型的无人设备；所述无人设备包括无人机、无人舰、无人潜器和无人海底设备。
可选的，所述母舰的船壳板内吃水线以上空间自上而下设有上甲板、二甲板和三甲板；所述上甲板上载有所述无人机；所述二甲板上载有所述无人舰；所述三甲板上载有所述无人潜器和所述无人海底设备。
可选的，所述无人机包括固定翼无人机、旋翼无人机或地效飞行器中的一种或多种。
可选的，所述无人舰包括水上无人舰或水上无人艇中的一种或两种。
可选的，所述无人潜器包括水下滑翔机或无人水下潜航器中的一种或两种。
可选的，在所述母舰的船壳板顶部进一步设有平行覆盖在所述上甲板上方的无人机发射和回收平台，所述无人机发射和回收平台设有若干发射和回收位；
每个所述发射和回收位都设有可开闭的发射口，所述上甲板上正对所述发射口的位置设有升降台；
所述升降台用于在所述发射口打开时，搭载无人机从所述上甲板通过所述发射口升高至所述发射和回收位的高度，完成无人机的发射升空。
可选的，所述上甲板上设有多个运载机器人，用于将所述无人机运载至所述的升降台。
可选的，所述无人机发射和回收平台设有一个或多个太阳能电池板，用于将太阳能转化为电能供给所述母舰。
可选的，所述二甲板的尾部位置设有可开闭的无人舰投放和回收门；
所述三甲板的两侧位置设有可开闭的无人潜器与无人海底设备投放和回收舱门；
所述二甲板和所述三甲板均设有多个运载机器人，用于将所述无人舰运载至所述无人舰投放和回收门，或将所述无人潜器或所述无人海底设备运载至所述无人潜器投放和回收舱门。
可选的，所述母舰的船首位置还设有驾驶室、无人设备维修室、探测数据分析和实验室、用于与卫星通信的天线系统中的一种或多种。
本发明实施例的技术方案，通过模块化方式集成了多类型的无人设备，能够满足对海洋的多维度同步监测，提升海洋监测的深度、远度、立体性和智能性。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种用于大量无人设备协同集群作业的海上平台的整体结构示意图；
图2是本发明实施例中的一种用于大量无人设备协同集群作业的海上平台沿首尾线纵向剖视的结构示意图；
图3是本发明实施例中的一种用于大量无人设备协同集群作业的海上平台的上甲板俯视图；
图4是本发明实施例中的一种用于大量无人设备协同集群作业的海上平台的二甲板俯视图；
图5是本发明实施例中的一种用于大量无人设备协同集群作业的海上平台的三甲板俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
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“安装”、“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；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，可以是两个元件内部的连通。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。
图1为本发明实施例提供的一种用于大量无人设备协同集群作业的海上平台的整体结构示意图，本发明实施例可适用于海洋监测的情况。参照图1、2，本发明实施例的用于大量无人设备协同集群作业的海上平台，具体包括母舰和无人设备。其中，母舰包括起居工作甲板区100和探测器甲板区200，起居工作甲板区100设于母舰的船首位置，起居工作甲板区100后方设有探测器甲板区200。
如图1-5所示，起居工作甲板区100内部设有驾驶室101、无人设备维修室102、探测数据分析和实验室103、若干实验室104、厨房105、餐厅/会议室106、若干住舱和仓库。起居工作甲板区100顶部设有用于与卫星通信的天线系统109。可以理解的，起居工作甲板区100还可以根据需要增加或减少工作室或房间，本发明实施例对此不作限定。
探测器甲板区200由母舰后部的船壳板201和其顶部的无人机发射和回收平台202围成，所述母舰的船壳板201内吃水线以上空间设有至少三层甲板，每一层甲板分别载有不同类型的无人设备；所述无人设备包括无人机、无人舰、无人潜器和无人海底设备。可以理解的，本发明实施例的用于大量无人设备协同集群作业的海上平台可以根据需要设置三层甲板、四层甲板、五层甲板等等，本发明实施例对此不作限定。在本发明实施例中，所述母舰的船壳板内吃水线以上空间自上而下设有上甲板203、二甲板204和三甲板205。
如图2-5所示，所述上甲板203上载有所述无人机；所述二甲板204上载有所述无人舰；所述三甲板205上载有所述无人潜器和所述无人海底设备。其中，所述无人机包括固定翼无人机2031、旋翼无人机2032或地效飞行器2033中的一种或多种。所述无人舰包括水上无人舰2041或水上无人艇2042中的一种或两种。所述无人潜器包括水下滑翔机2051或无人水下潜航器2052中的一种或两种。在本发明实施例中，上甲板203上载有8架固定翼无人机2031、8架旋翼无人机2032和5架地效飞行器2033。二甲板204上载有2架水上无人舰2041和20架水上无人艇2042。三甲板205上载有25架水下滑翔机2051和36架无人水下潜航器2052，所有上述无人设备均在相应的专用存储舱位固定停放。作为一可选实施例，三甲板205上还可以载有25架无人海底设备。可以理解的，无人设备的种类和数量可以根据需要增加或减少，本发明实施例对此不作限定。本发明的用于大量无人设备协同集群作业的海上平台集成了多种用于海洋监测的无人设备，并且分别将不同类型的无人设备搭载于不同区域，可用于海洋多空间多深度的立体观察和监测。其中，上甲板203搭载的无人机用于向空中发射后完成不同高度大气和水体的监测，具体而言，地效飞行器2033、旋翼无人机2032和固定翼无人机2031分别从贴近海面、低空及高空的不同高度实现对水体和大气的观察和监测；其中的旋翼无人机2032还可以通过编队形成无人机阵列或集群。二甲板204上搭载的无人舰通过投放至海面，完成海表面大尺度的水体观测任务。三甲板205上搭载的无人潜器和无人海底设备则可以通过投放至水下，实现水下不同深度的探测任务。
作为一可选实施例，如图1、2、3所示，无人机发射和回收平台202平行位于上甲板203的上方，无人机发射和回收平台202上设有若干个发射和回收位2021，例如，设有3-5个发射和回收位2021。每个发射和回收位2021都设有可开闭的发射口，上甲板203上正对发射口的位置设有升降台2034；上甲板203上还在每种无人机储存区域设有多个运载机器人2035，用于将所述无人机运载至所述的升降台2034。所述升降台2034用于在所述发射口打开时，搭载无人机从所述上甲板203通过所述发射口升高至所述发射和回收位2021的高度，完成无人机的发射升空。
如图2、4、5所示，二甲板204尾部位置设有可开闭的无人舰投放和回收门2043；所述母舰的船壳板201在三甲板205两侧位置设有可开闭的无人潜器投放和回收舱门2053；所述的二甲板204和三甲板205还在每种无人探测器储存区域设有多个运载机器人2035，用于将所述无人舰运载至所述无人舰投放和回收门2043，或将所述无人潜器或所述无人海底设备运载至所述无人潜器投放和回收舱门2053，实现无人探测器在其存储舱位和发射和回收门之间的往复运载。
作为一可选实施例，如图1所示，无人机发射和回收平台202上表面，除发射和回收位2021以外的区域均设有一个或多个太阳能电池板2022，用于将太阳能转化为电能供给母舰使用。
作为一可选实施例，所述母舰还可进一步搭载传统的有人操作或无人操作的海洋与海底设备，例如海底地震仪OBS阵列、海底大地电磁仪OBEM阵列、声学多普勒流速剖面仪ADCP与海底地形观测设备等。
本发明实施例的技术方案，通过模块化(固定翼无人机平台模块、旋翼无人机平台模块、水上无人艇平台模块、无人潜器平台模块、水下滑翔机平台模块、传统海洋多学科装置平台模块)方式集成了多类型的无人设备，能够满足对海洋的多维度同步监测，形成了“三维一体”的海洋监测智能移动平台，提升海洋监测的深度、远度、立体性和智能性，对海洋、大气全球变化的同步观测、监测海洋污染事件与生态环境健康变化、预警监测海洋环境、应急处理突发事件、探索全球、全海深海洋生物基因库以及研究高精度、全海深地形、地球物理场、快测高精度地形、开发油气-水合物-矿产资源等具有重大意义。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种用于大量无人设备协同集群作业的海上平台，其特征在于，包括母舰和无人设备；所述母舰的船壳板内吃水线以上空间设有至少三层甲板，每一层甲板分别载有不同类型的无人设备；所述无人设备包括无人机、无人舰、无人潜器和无人海底设备。
2.根据权利要求1所述的用于大量无人设备协同集群作业的海上平台，其特征在于，所述母舰的船壳板内吃水线以上空间自上而下设有上甲板、二甲板和三甲板；所述上甲板上载有所述无人机；所述二甲板上载有所述无人舰；所述三甲板上载有所述无人潜器和所述无人海底设备。
3.根据权利要求1或2任意一项所述的用于大量无人设备协同集群作业的海上平台，其特征在于，所述无人机包括固定翼无人机、旋翼无人机或地效飞行器中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2任意一项所述的用于大量无人设备协同集群作业的海上平台，其特征在于，所述无人舰包括水上无人舰或水上无人艇中的一种或两种。
5.根据权利要求1或2任意一项所述的用于大量无人设备协同集群作业的海上平台，其特征在于，所述无人潜器包括水下滑翔机或无人水下潜航器中的一种或两种。
6.根据权利要求2所述的用于大量无人设备协同集群作业的海上平台，其特征在于，在所述母舰的船壳板顶部设有平行覆盖在所述上甲板上方的无人机发射和回收平台，所述无人机发射和回收平台设有若干发射和回收位；
每个所述发射和回收位都设有可开闭的发射口，所述上甲板上正对所述发射口的位置设有升降台；
所述升降台用于在所述发射口打开时，搭载无人机从所述上甲板通过所述发射口升高至所述发射和回收位的高度，完成无人机的发射升空。
7.根据权利要求6所述的用于大量无人设备协同集群作业的海上平台，其特征在于，所述上甲板上设有多个运载机器人，用于将所述无人机运载至所述的升降台。
8.根据权利要求6所述的用于大量无人设备协同集群作业的海上平台，其特征在于，所述无人机发射和回收平台设有一个或多个太阳能电池板，用于将太阳能转化为电能供给所述母舰。
9.根据权利要求2所述的用于大量无人设备协同集群作业的海上平台，其特征在于，所述二甲板的尾部位置设有可开闭的无人舰投放和回收门；
所述三甲板的两侧位置设有可开闭的无人潜器投放和回收舱门；
所述二甲板和所述三甲板均设有多个运载机器人，用于将所述无人舰运载至所述无人舰投放和回收门，或将所述无人潜器或所述无人海底设备运载至所述无人潜器投放和回收舱门。
10.根据权利要求1所述的用于大量无人设备协同集群作业的海上平台，其特征在于，所述母舰的船首位置还设有驾驶室、无人设备维修室、探测数据分析和实验室、用于与卫星通信的天线系统中的一种或多种。
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- 2020-08-17 CN CN202010826794.2A patent/CN111959729A/zh active Pending
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