CN113126180A - 一种无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统 - Google Patents
一种无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113126180A CN113126180A CN202110424971.9A CN202110424971A CN113126180A CN 113126180 A CN113126180 A CN 113126180A CN 202110424971 A CN202110424971 A CN 202110424971A CN 113126180 A CN113126180 A CN 113126180A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- meteorological
- module
- measuring
- ocean
- cabin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 57
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000006854 communication Effects 0.000 claims description 38
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 38
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 8
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 3
- 230000005888 antibody-dependent cellular phagocytosis Effects 0.000 claims description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000007175 bidirectional communication Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
- G01W1/02—Instruments for indicating weather conditions by measuring two or more variables, e.g. humidity, pressure, temperature, cloud cover or wind speed
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C13/00—Surveying specially adapted to open water, e.g. sea, lake, river or canal
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
- G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Ecology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统。该系统包括：无人船以及搭载在无人船上的气象要素测量模块、海表水文要素测量模块、投弃式海洋温盐深剖面测量单元以及气象水文要素处理模块。投弃式海洋温盐深剖面测量单元包括：测量仪自动释放装置和海洋温盐深测量仪；测量仪自动释放装置包括弹夹舱、驱动电机和锁止释放支架，海洋温盐深测量仪装载在弹夹舱中，锁止释放支架可进行海洋温盐深测量仪的锁止与释放。实现了海气界面层内气象水文要素的大范围、长时间、一体化、自主可控测量，为海洋环境安全保障、海洋自然资源保护、海洋科考研究等提供了创新观测手段，在海洋环境要素观测领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及海洋环境观测技术领域，特别是涉及一种无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统。
背景技术
海洋自然资源保护利用、海气相互作用和全球气候变化研究、军事海洋环境保障等领域均需要海气界面气象水文要素的实时观测数据。海气界面气象水文要素获取设备的研究，直接关系到国家海洋经济发展和国家海洋权益维护。
目前海表气象要素、海面水文要素和海洋温盐深剖面要素尚无可行的一体化观测手段。传统上海表气象水文环境要素主要通过锚系浮标、漂流浮标和调查船载测量仪器获取，海洋温盐深剖面主要利用船载有缆温盐深仪、投弃式温盐深仪或Argo浮标进行测量获取。锚系浮标空间分辨率低、维护不便，船载设备测量方法使用成本高且受限于调查航线和天气海况等，无法满足复杂状况下海气界面观测需求，漂流浮标和Argo浮标航迹不可控，无法满足对同一地点或同一海洋现象的主动观测。总体上，现有测量方式无法满足海洋保护利用、海洋科考和海上军事活动对高时空分辨率海气界面气象水文要素一体化观测需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统，其测量要素齐全、测量航迹可控且不受天气海况的限制。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统，包括：无人船以及搭载在所述无人船上的气象要素测量模块、海表水文要素测量模块、投弃式海洋温盐深剖面测量单元以及气象水文要素处理模块，所述气象水文要素处理模块用于对所述气象要素测量模块、海表水文要素测量模块以及投弃式海洋温盐深剖面测量单元的测量数据进行处理；
所述无人船上搭载有主控模块、导航与定位模块、第一通信模块和能源模块，所述第一通信模块用于无人船与远程控制端之间的双向通信，所述主控模块用于基于远程控制端的指令对所述无人船的运动进行控制，所述导航与定位模块用于对所述无人船进行定位和导航，所述能源模块用于提供电能；
所述投弃式海洋温盐深剖面测量单元包括：测量仪自动释放装置和海洋温盐深测量仪；所述测量仪自动释放装置包括弹夹舱、驱动电机和锁止释放支架，所述海洋温盐深测量仪装载在所述弹夹舱中，所述弹夹舱底部开设有第一窗口，所述锁止释放支架包括勺形结构，所述勺形结构的勺柄为一挡板，所述勺形结构的勺体底部开设有供所述海洋温盐深测量仪漏出的第二窗口，所述驱动电机驱动所述勺形结构往复移动，所述勺形结构在往复移动的一行程中，所述勺柄位于所述弹夹舱底部下方挡住所述第一窗口，所述勺形结构在往复移动的一行程中，所述勺体位于所述弹夹舱底部下方，且由所述无人船提供一挡住所述第二窗口的挡板；所述海洋温盐深测量仪包括：温盐深数据处理模块、温盐深探头、天线、第二通信模块以及浮体外壳，所述第二通信模块用于所述海洋温盐深测量仪与所述无人船的通信，所述浮体外壳内部包括密封舱以及位于所述密封舱下方的探头舱，所述探头舱底部为敞口式结构，所述天线设置在所述浮体外壳上，所述温盐深数据处理模块以及所述第二通信模块设置于所述密封舱中，所述温盐深探头设置在所述探头舱中，所述温盐深探头通过导线与所述温盐深数据处理模块连接。
可选的，所述第二通信模块包括：ZigBee模块和兆赫兹无线通信模块；所述ZigBee模块用于在所述海洋温盐深测量仪未入水时，所述海洋温盐深测量仪与所述无人船的通信；所述兆赫兹无线通信模块用于在所述海洋温盐深测量仪入水后，所述海洋温盐深测量仪与所述无人船的通信。
可选的，所述驱动电机为丝杆步进电机。
可选的，所述无人船上端设置有太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述电源模块连接。
可选的，所述气象要素测量模块包括自动气象站和支撑杆，所述自动气象站固定于支撑杆的顶端，所述自动气象站集成有气象测量传感器，所述支撑杆包括内空圆柱状结构，所述气象测量传感器通过所述支撑杆内部线缆与所述无人船的气象水文要素处理模块连接。
可选的，所述气象测量传感器包括气温传感器、湿度传感器、气压传感器、风速传感器以及风向传感器。
可选的，所述海表水文要素测量模块包含波浪测量单元、测流单元以及表层温盐测量单元。
可选的，所述波浪测量传感器，包括加速度传感器，安装于无人船的仪器舱内。
可选的，所述测流单元，包括ADCP测量设备，装载于所述无人船的底部，用于海洋流速的测量。
可选的，所述温盐测量单元，安装于所述无人船的底部，通过水密接插件与无人船仪器舱内的气象水文要素处理模块连接，用于海表温度和盐度的测量。
可选的，所述气象水文要素处理模块，包括数据生产单元，对实测数据进行格式检验、质量控制和分类编辑，利用海面气象参数(风速、风向、气温、气压、湿度)、海表水文参数(温度、盐度、波浪、流速)和海洋温盐深剖面要素，估算海气界面层内海气通量，绘制海洋温、盐、密、声速剖面，生成气象水文数据产品。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统，由无人船搭载气象要素测量模块、海表水文要素测量模块、投弃式海洋温盐深剖面测量单元以及气象水文要素处理模块，无人船基于远程用户指令进行自主航行与气象水文环境要素的测量，其测量要素齐全、测量路径可控，相较于船载设备测量方法，本发明无人自主测量的方式节省了人力、物力，具有成本低的优势，而且不受天气海况的限制。弥补现有漂流浮标、锚系浮标以及船基等观测方式的缺点，能以主动追踪的观测方式追踪各类气象海洋动力现象，提升大面积海域海气界面参数的实时观测能力，为海气相互作用观测研究提供新型观测手段和数据支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中基于波浪滑翔器的海洋气象水文要素一体化观测系统系统结构示意图；
图2为本发明实施例中基于波浪滑翔器的海洋气象水文要素一体化观测系统组成框图；
图3为本发明实施例中测量仪锁止与释放装置结构示意图；
图4为本发明实施例中一体式海洋温盐深测量仪结构示意图。
1、气象要素测量模块，2、第一通信模块，3、投弃式海洋温盐深剖面测量单元，4、母船，5、表层温盐测量单元，6、水下牵引机，7、波浪测量单元，8、测流单元，9、定位天线，10、主控模块，11、定位与导航模块，12、气象水文要素处理模块，13、温盐深探头，14、能源模块，15、太阳能电池板，16、通信天线，17、转向尾舵，18、天线，19、密封舱，20、探头舱，21、弹夹舱，22、温盐深测量仪，23、驱动电机，24、锁止释放支架。
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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统，其测量要素齐全、测量航迹可控且不受天气海况的限制。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统，包括无人船以及搭载在所述无人船上的气象要素测量模块1、海表水文要素测量模块、投弃式海洋温盐深剖面测量单元3以及气象水文要素处理模块12，所述气象水文要素处理模块12用于对所述气象要素测量模块1、海表水文要素测量模块以及投弃式海洋温盐深剖面测量单元3的测量数据进行处理。
参见图1和图2，无人船可以为波浪能滑翔器，波浪能滑翔器由水面母船4和水下牵引机6组成，水面母船4与水下牵引机6通过长3m-4m的的柔性铠装缆连接，上述双体结构可将海洋波浪能源转化为波浪滑翔器前进动力。水面母船4为长约4m、宽约0.5m的舟形浮体，尾端装有固定尾舵，上表面覆盖有太阳能电池板15，水面母船4舱内有密封的仪器舱。仪器舱内部集成有主控模块10、定位与导航模块11、第一通信模块2、能源模块14、海表水文要素测量模块和气象水文要素处理模块12。主控模块10与定位与导航模块11、第一通信模块2、能源模块14和气象水文要素处理模块12相连，主控模块10基于远程控制端的指令对波浪滑翔器的运动进行控制。各模块相互配合可实现波浪滑翔器导航控制、路径规划、数据传输、用户指令传达和气象水文要素测量控制。定位与导航模块11由电子罗盘和北斗定位装置组成，定位天线9安装于水面母船4上端面，用于获取波浪滑翔器当前方位信息。第一通信模块2由铱星通讯/北斗通信装置组成，通信天线16安装于水面母船4上端面，用于实现用户和波浪滑翔器间的双向通信。能源模块14包括能源控制器和聚合物锂电池，与水面母船4上端太阳能电池板15相连，可为波浪滑翔器所搭载各模块和设备供电。所述水下牵引机6包括主体框架、横梁、水翼和转向尾舵17，转向尾舵17在主控模块10的控制下，实现波浪能滑翔器的运动控制和航路规划。
参见图3，海洋温盐深剖面测量单元3包括多枚一体式海洋温盐深测量仪22和测量仪自动释放装置，用于海洋温盐深剖面的快速测量。一体式海洋温盐深测量仪22包括温盐深数据处理模块、温盐深探头13、天线18、第二通信模块以及浮体外壳，其中浮体外壳为塑料材质圆筒，分为密封舱19和探头舱20，其中密封舱19上端安装用于无线通信的天线18，下端与测量仪探头舱20相连。密封舱19保护其内部电子设备并提供浮力，其内部安装有温盐深数据处理模块、第二通信模块和电源模块。其中，优选的，第二通信模块包括：ZigBee模块和兆赫兹无线通信模块；测量仪释放前，测量仪温盐深数据处理模块通过ZigBee模块与波浪滑翔器仪器舱内的气象水文要素处理模块12保持常连；测量仪释放后，测量仪温盐深数据处理模块通过兆赫兹无线通信模块与波浪滑翔器保持通信，优选的，兆赫兹无线通信模块可以采用工业级433M赫兹无线通信模块。测量仪探头舱20顶部安装有绕线线轴，其上绕有铜质漆包线，漆包线上端与浮体舱内的温盐深数据处理模块相连，漆包线下端与温盐深探头13相连。探头舱20底部为敞口式结构，温盐深探头13装载于探头舱20内，测量仪入水后，温盐深探头13在重力作用下由探头舱20底部落入海中，实现海洋温盐深剖面的快速测量。
参见图4，测量仪自动释放装置由弹夹舱21、驱动电机23和锁止释放支架24组成。所述装载测量仪的弹夹舱21为镂空长方体箱体，共两个，用于装载一体式海洋温盐深测量仪22，根据测量任务不同，每个弹夹舱21装载4至8枚一体式海洋温盐深测量仪22。两个弹夹舱21对称安装于波浪滑翔器水面母船4中部，上端与气象测量模块支撑杆固定连接，下端与波浪滑翔器水面母船4边缘固定连接。弹夹舱21下层开有窗口，通过驱动电机23带动下的锁止释放支架24实现一体式海洋温盐深测量仪22的锁止与释放。其中，驱动电机23优选为丝杆步进电机，对称安装于波浪滑翔器母船4中部，通过水密电缆与波浪滑翔器母船4仪器舱内的气象水文要素处理模块12相连。锁止释放支架24为勺形、塑料材质壳体，与丝杆步进电机相连，位于波浪滑翔器母船4上表面，由丝杆步进电机带动，配合实现测量仪的锁止与释放。具体可以为：弹夹舱21底部开设有第一窗口，锁止释放支架24包括勺形结构，勺形结构的勺柄为一挡板，勺形结构的勺体底部开设有供海洋温盐深测量仪22漏出的第二窗口，丝杆步进电机驱动勺形结构往复移动，勺形结构在往复移动的一行程中，勺柄位于弹夹舱21底部下方挡住第一窗口，勺形结构在往复移动的一行程中，勺体位于弹夹舱21底部下方，且由母船4提供挡住第二窗口的挡板，比如，可由母船4船面挡住第二窗口。
气象要素测量模包括自动气象站和支撑杆，能够长时间、连续、实时获取海表面大气温度、湿度、压力、风速、风向环境要素。所述自动气象站固定于支撑杆的顶端，集成气温、湿度、气压、风速、风向传感器；所述支撑杆为内空圆柱状结构，长度为1m-2m，其与波浪滑翔器水面母船4上端面垂直刚性连接；自动气象站通过支撑杆内线缆与波浪滑翔器水面母船4仪器舱内的气象水文要素处理模块12连接。
海表水文要素测量模块包含波浪测量单元7、测流单元8、表层温盐测量单元5，用于测量波浪、海流和海表温盐水文参数。所述波浪测量单元7由加速度传感器和外围信号处理电路集成而成，安装于波浪滑翔器水面母船4仪器舱内，通过感受波浪滑翔器随波浪的起伏运动测量波高、波周期、波向等波浪要素；值得注意的是波浪传感器应安装于波浪滑翔器水面母船4中心位置，以减少波浪滑翔器自身摇摆对波浪测量精度的影响。测流单元8可以是ADCP测流设备，装载于波浪滑翔器水面母船4底部，用于海洋流速测量。表层温盐测量单元5(表层温盐测量传感器)安装于波浪滑翔器水面母船4底部，通过水密接插件与水面母船4仪器舱内的气象水文要素处理模块12连接，用于海表温度和盐度要素的长期连续测量。
基于本发明提供的无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统，自主海气界面气象水文要素测量方法如下：
在波浪滑翔器走航过程中，气象要素测量模块实时采集记录大气温度、湿度、压力、风速、风向参数，海表水文要素测量模块实时采集海表面温盐参数、海面波浪参数和海表流速参数，气象水文测量数据、位置信息和时间信息实时传输至气象水文要素处理模块。
根据用户指令或程序设定，气象水文要素处理模块通过水密电缆向测量仪自动释放装置发送投放指令，测量仪自动释放装置开始启动，丝杆步进电机带动锁止释放支架将测量仪从弹夹舱中推出，测量仪落入海中。与此同时，气象水文要素处理模块通过ZigBee模块向测量仪发送投放指令，测量仪上电，并改由无线通信方式与波浪滑翔器保持通信。
一体化海洋温盐深测量仪入水后，密封舱部分位于海面以上，探头舱位于海面以下，温盐深探头在重力的作用下离开探头舱，并在海中自由下落，在下落过程中完成对海洋0-1850m以浅的温盐深剖面要素测量。温盐深剖面测量数据实时通过漆包线传输至浮体舱内温盐深数据处理模块，并经无线传输模块将测量数据传输至波浪滑翔器仪器舱内的气象水文要素处理模块。投弃式温盐深测量探头为一次性测量装置，待海洋温盐深剖面要素测量完成后漆包线在探头重力作用下自动断裂，温盐深探头沉入海底。与传统投弃式海洋温盐深剖面测量仪器和船载拖曳式海洋温盐深剖面测量方式不同，采用整体抛投方式，不会对无人运载平台自身运动造成影响，同时也避免了运载平台对温盐深探头漆包线的干扰，提高了温盐深的成活率和测量深度。
海气界面气象水文测量数据经气象水文要素处理模块格式检验、质量控制和分类编辑后，由北斗通信模块实时回传至用户终端，实现海气界面环境要素的实时采集与传输。
用户终端根据实测的气象参数(风速、风向、气温、气压、湿度)和海表面水文参数(温度、盐度)计算海气热通量，通过波浪参数估算波浪对海气热通量的影响，利用海表面流速来估算海气界面动量通量，利用测量得到的海洋温盐深剖面参数计算海洋温、盐、密、声速剖面，实现海气界面层内海气通量的计算，为研究蒸发波导、海洋跃层、台风与海洋相互作用、海洋内波、海洋中尺度涡、海洋锋、洋流等气象、海洋动力现象提供数据支撑。
本发明提供的无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统，依托波浪滑翔器路径可控、航程范围大、工作时间长的特点，弥补现有漂流浮标、锚系浮标以及船基等观测方式所获取数据时空分辨率不足的缺点，能以主动追踪的观测方式追踪各类气象海洋动力现象，提升大面积海域海气界面参数的实时观测能力，为海气相互作用观测研究提供新型观测手段和数据支撑。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统，其特征在于，包括：无人船以及搭载在所述无人船上的气象要素测量模块、海表水文要素测量模块、投弃式海洋温盐深剖面测量单元以及气象水文要素处理模块，所述气象水文要素处理模块用于对所述气象要素测量模块、海表水文要素测量模块以及投弃式海洋温盐深剖面测量单元的测量数据进行处理；
所述无人船上搭载有主控模块、导航与定位模块、第一通信模块和能源模块，所述第一通信模块用于无人船与远程控制端之间的双向通信，所述主控模块用于基于远程控制端的指令对所述无人船的运动进行控制，所述导航与定位模块用于对所述无人船进行定位和导航，所述能源模块用于提供电能；
所述投弃式海洋温盐深剖面测量单元包括：测量仪自动释放装置和海洋温盐深测量仪；所述测量仪自动释放装置包括弹夹舱、驱动电机和锁止释放支架，所述海洋温盐深测量仪装载在所述弹夹舱中，所述弹夹舱底部开设有第一窗口，所述锁止释放支架包括勺形结构，所述勺形结构的勺柄为一挡板，所述勺形结构的勺体底部开设有供所述海洋温盐深测量仪漏出的第二窗口，所述驱动电机驱动所述勺形结构往复移动，所述勺形结构在往复移动的一行程中，所述勺柄位于所述弹夹舱底部下方挡住所述第一窗口，所述勺形结构在往复移动的一行程中，所述勺体位于所述弹夹舱底部下方，且由所述无人船提供一挡住所述第二窗口的挡板；所述海洋温盐深测量仪包括：温盐深数据处理模块、温盐深探头、天线、第二通信模块以及浮体外壳，所述第二通信模块用于所述海洋温盐深测量仪与所述无人船的通信，所述浮体外壳内部包括密封舱以及位于所述密封舱下方的探头舱，所述探头舱底部为敞口式结构，所述天线设置在所述浮体外壳上，所述温盐深数据处理模块以及所述第二通信模块设置于所述密封舱中，所述温盐深探头设置在所述探头舱中，所述温盐深探头通过导线与所述温盐深数据处理模块连接。
2.根据权利要求1所述的无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统，其特征在于，所述第二通信模块包括：ZigBee模块和兆赫兹无线通信模块；所述ZigBee模块用于在所述海洋温盐深测量仪未入水时，所述海洋温盐深测量仪与所述无人船的通信；所述兆赫兹无线通信模块用于在所述海洋温盐深测量仪入水后，所述海洋温盐深测量仪与所述无人船的通信。
3.根据权利要求1所述的无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统，其特征在于，所述驱动电机为丝杆步进电机。
4.根据权利要求1所述的无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统，其特征在于，所述无人船上端设置有太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述电源模块连接。
5.根据权利要求1所述的无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统，其特征在于，所述气象要素测量模块包括自动气象站和支撑杆，所述自动气象站固定于支撑杆的顶端，所述自动气象站集成有气象测量传感器，所述支撑杆包括内空圆柱状结构，所述气象测量传感器通过所述支撑杆内部线缆与所述无人船的气象水文要素处理模块连接。
6.根据权利要求5所述的无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统，其特征在于，所述气象测量传感器包括气温传感器、湿度传感器、气压传感器、风速传感器以及风向传感器。
7.根据权利要求1所述的无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统，其特征在于，所述海表水文要素测量模块包含波浪测量单元、测流单元以及表层温盐测量单元。
8.根据权利要求7所述的无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统，其特征在于，所述波浪测量传感器，包括加速度传感器，安装于无人船的仪器舱内。
9.根据权利要求7所述的无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统，其特征在于，所述测流单元，包括ADCP测量设备，装载于所述无人船的底部，用于海洋流速的测量。
10.根据权利要求7所述的无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统，其特征在于，所述温盐测量单元，安装于所述无人船的底部，通过水密接插件与无人船仪器舱内的气象水文要素处理模块连接，用于海表温度和盐度的测量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110424971.9A CN113126180A (zh) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | 一种无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110424971.9A CN113126180A (zh) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | 一种无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113126180A true CN113126180A (zh) | 2021-07-16 |
Family
ID=76777988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110424971.9A Pending CN113126180A (zh) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | 一种无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113126180A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114235039A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-25 | 航天新气象科技有限公司 | 一种温盐深仪及具有温盐深仪和搭载平台的配合装置 |
| CN114355479A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-04-15 | 国家海洋技术中心 | 一种空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置 |
| CN114394201A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-04-26 | 鹏城实验室 | 波浪滑翔机 |
| CN114417601A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-04-29 | 中国人民解放军国防科技大学 | 基于卫星高度计数据的中尺度涡水下声速场快速估计方法 |
| CN115061223A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-09-16 | 郑州航空工业管理学院 | 一种关于西边界流的智能预报系统 |
| CN114235039B (zh) * | 2021-12-06 | 2024-06-07 | 航天新气象科技有限公司 | 一种温盐深仪及具有温盐深仪和搭载平台的配合装置 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202166418U (zh) * | 2011-07-14 | 2012-03-14 | 中国人民解放军理工大学气象学院 | 用于空投的海洋探测器壳体结构 |
| CN202420487U (zh) * | 2012-01-18 | 2012-09-05 | 中国人民解放军理工大学气象学院 | 一种小型机载投掷式探头 |
| CN103345257A (zh) * | 2013-06-29 | 2013-10-09 | 西北工业大学 | 一种水下航行器的自动驾驶仪控制系统 |
| CN107843241A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-03-27 | 湖州升谱电子科技有限公司 | 一种无人机载投掷式浮标 |
| CN108287018A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-07-17 | 国家海洋技术中心 | 基于波浪滑翔器的海洋环境噪声测量装置 |
| CN109059876A (zh) * | 2018-08-30 | 2018-12-21 | 中国人民解放军国防科技大学 | 空投式海气界面一体化探测装置及其方法 |
| CN110207673A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-09-06 | 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 | 一种基于数字信号传输的消耗性海底底质特性探测及温度测量传感系统 |
| CN110286422A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-09-27 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种xctd探头自动投放装置用转动底座 |
| CN110294072A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-10-01 | 中国科学院深海科学与工程研究所 | 一种抛弃式传感器的投放装置及使用方法 |
| CN212110122U (zh) * | 2020-06-17 | 2020-12-08 | 青岛海研电子有限公司 | 一种抛弃式温盐深仪 |
-
2021
- 2021-04-20 CN CN202110424971.9A patent/CN113126180A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202166418U (zh) * | 2011-07-14 | 2012-03-14 | 中国人民解放军理工大学气象学院 | 用于空投的海洋探测器壳体结构 |
| CN202420487U (zh) * | 2012-01-18 | 2012-09-05 | 中国人民解放军理工大学气象学院 | 一种小型机载投掷式探头 |
| CN103345257A (zh) * | 2013-06-29 | 2013-10-09 | 西北工业大学 | 一种水下航行器的自动驾驶仪控制系统 |
| CN107843241A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-03-27 | 湖州升谱电子科技有限公司 | 一种无人机载投掷式浮标 |
| CN108287018A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-07-17 | 国家海洋技术中心 | 基于波浪滑翔器的海洋环境噪声测量装置 |
| CN109059876A (zh) * | 2018-08-30 | 2018-12-21 | 中国人民解放军国防科技大学 | 空投式海气界面一体化探测装置及其方法 |
| CN110207673A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-09-06 | 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 | 一种基于数字信号传输的消耗性海底底质特性探测及温度测量传感系统 |
| CN110294072A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-10-01 | 中国科学院深海科学与工程研究所 | 一种抛弃式传感器的投放装置及使用方法 |
| CN110286422A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-09-27 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种xctd探头自动投放装置用转动底座 |
| CN212110122U (zh) * | 2020-06-17 | 2020-12-08 | 青岛海研电子有限公司 | 一种抛弃式温盐深仪 |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| 刘起等: "温盐深测量平台发展现状与趋势", 《海洋信息》, no. 04, 15 November 2019 (2019-11-15) * |
| 卢庆熊 等: "《机械加工自动化》", 30 September 1990, pages: 21 * |
| 强锡富: "《几何量电测量仪》", 31 July 1981, pages: 224 * |
| 李亚文等: "集成式船载气象水文实时数据获取系统设计方法研究", 《海洋技术学报》, no. 03, 15 June 2016 (2016-06-15) * |
| 邹世春 等: "《海洋仪器分析》", 30 April 2019, pages: 515 - 517 * |
| 金久才等: "一种海洋环境监测无人船系统及其海洋应用", 《海岸工程》, no. 03, 15 September 2015 (2015-09-15) * |
| 高敏 等: "《工业设计工程基础II创意机构与控制基础》", 31 July 2004, pages: 113 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114394201A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-04-26 | 鹏城实验室 | 波浪滑翔机 |
| CN114235039A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-25 | 航天新气象科技有限公司 | 一种温盐深仪及具有温盐深仪和搭载平台的配合装置 |
| CN114235039B (zh) * | 2021-12-06 | 2024-06-07 | 航天新气象科技有限公司 | 一种温盐深仪及具有温盐深仪和搭载平台的配合装置 |
| CN114417601A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-04-29 | 中国人民解放军国防科技大学 | 基于卫星高度计数据的中尺度涡水下声速场快速估计方法 |
| CN114417601B (zh) * | 2022-01-18 | 2022-07-19 | 中国人民解放军国防科技大学 | 基于卫星高度计数据的中尺度涡水下声速场快速估计方法 |
| CN114355479A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-04-15 | 国家海洋技术中心 | 一种空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置 |
| CN115061223A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-09-16 | 郑州航空工业管理学院 | 一种关于西边界流的智能预报系统 |
| CN115061223B (zh) * | 2022-07-14 | 2023-09-29 | 郑州航空工业管理学院 | 一种关于西边界流的智能预报系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113126180A (zh) | 一种无人自主海气界面气象水文环境要素一体化观测系统 | |
| CN103310610B (zh) | 基于智能浮标和智能潜水器的移动海洋观测网 | |
| US10589829B2 (en) | Gliding robotic fish navigation and propulsion | |
| CN203593143U (zh) | 一种风光互补型无人海洋监测艇 | |
| CN108287018B (zh) | 基于波浪滑翔器的海洋环境噪声测量装置 | |
| CN109059876B (zh) | 空投式海气界面一体化探测装置及其方法 | |
| CN201907635U (zh) | 一种可着底的海洋环境自升沉探测浮标 | |
| CN111717359A (zh) | 一种具有蒸发波导监测系统的波浪滑翔器 | |
| CN101477104A (zh) | 可水上定位或巡航的智能监控检测系统 | |
| CN201444154U (zh) | 可水上定位或巡航的智能监控检测系统 | |
| CN111381293A (zh) | 一种海洋气象与水文观测系统 | |
| CN109374922A (zh) | 一种用于波浪滑翔器拖曳式垂向稳定流速剖面测量浮标 | |
| CN106394836B (zh) | 微小型潜艇 | |
| CN202256722U (zh) | 多参数表层漂流浮标 | |
| CN206177295U (zh) | 一种大气海洋观测平台、系统 | |
| CN203864985U (zh) | 无人测控船及无人测控系统 | |
| CN113485331B (zh) | 一种自回归式海洋浮标及回归方法 | |
| CN105752299B (zh) | 一种海洋剖面监测滑缆水下机器人 | |
| CN209014598U (zh) | 一种用于波浪滑翔器拖曳式垂向稳定流速剖面测量浮标 | |
| CN206218176U (zh) | 微小型潜艇 | |
| CN115965220A (zh) | 一种海洋牧场养殖用大型装备型网箱选址方法 | |
| Haji et al. | Design of a Prototype Renewably-Powered Offshore AUV Servicing Platform | |
| CN111038647A (zh) | 一种投弃式大气波导浮标 | |
| Kodaira et al. | Development of MEMS IMU based and solar powered wave buoy FZ | |
| CN202533102U (zh) | 一种多传输方式的近海可变层次拉格朗日环流观测装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210716 |