CN113328778A - 一种海洋海事监控通信浮空器系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋海事监控通信浮空器系统，所述系统包括浮空器本体装置和地面保障箱装置，浮空器本体装置包括：浮空器飞行结构、第一供电系统、通信系统、多光谱光电监控系统、以及宽窄带通信载荷，地面保障箱装置包括：变频系留缆绳回放系统、工控系统、第二供电系统、浮空器通信系统、以及对外通信系统。多光谱光电监控系统通过探测海水反射光谱，判定海水成分变化，从而发现废油排放和预测赤潮发生；通过可见光和热成像直接监控违法船只。宽窄带通信载荷为安置距离较远的监测浮漂提供通信回传数据，为巡逻船只提供远距离宽带通信，提高了海洋海事监控的实时性、扩大了监控范围。

Description

一种海洋海事监控通信浮空器系统

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其是涉及一种海洋海事监控通信浮空器系统。

背景技术

目前应对赤潮监控、船只排废以及走私等海洋海事监控，主要通过浮漂传感器监控、巡逻船只以及遥感卫星手段，难以满足监测实时性和有效性，且成本高昂。此外，浮漂覆盖范围有限，只能通过岸基基站通信，通信距离仅15公里以内，而且仅单点取样，导致对大区域海域覆盖成本高，监测点布放分散；并且巡逻船只无法做到实时监控，无法抓住船只排废等的违法现场证据，在离岸边较远时无法与岸上控制台通信，限制作业范围；如果采用遥感卫星进行监测，遥感卫星回访周期久，数周、甚至数月根本无法满足监测需求。综上，目前亟须解决现有海洋监控领域中无法实时监测、监控范围小、以及监测周期长的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋海事监控通信浮空器系统，以解决现有技术中的上述问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明实施例提供了一种海洋海事监控通信浮空器系统，包括浮空器本体装置和地面保障箱装置；浮空器本体装置具体包括：浮空器飞行结构、第一供电系统、通信系统、多光谱光电监控系统、以及宽窄带通信载荷。浮空器飞行结构用于通过风筝氦气球混合结构为浮空器本体装置提供净浮力，第一供电系统用于为浮空器本体装置提供电能；通信系统用于与地面保障箱装置进行通信；多光谱光电监控系统用于探测海水反射光谱通过光谱演算分辨海水成分变化来预测赤潮发生及监测船只排废油，通过可见光和热成像直接监控违法船只；宽窄带通信载荷用于作为通信基站进行数据通信。地面保障箱装置具体包括：变频系留缆绳回放系统、工控系统、第二供电系统、浮空器通信系统、以及对外通信系统，其中，变频系留缆绳回放系统用于收放连接浮空器本体装置的系留缆绳；工控系统用于检测浮空器本体装置的当前状态；第二供电系统用于为地面保障箱装置进行供电和储能，浮空器通信系统用于与浮空器本体装置进行通信；对外通信系统，用于进行对外通信。

进一步地，第一供电系统具体用于：通过太阳能、风力或系留缆绳作为供电源进行供电，经过整流和特种低温电池为浮空器本体装置的其他部件供电。

进一步地，多光谱光电监控系统配备三轴或两轴稳定云台，覆盖最大40km监控半径，具备长焦距，可见光及近红外多光谱视频的图像采集能力，通过多光谱传感器探测海水反射光谱，判定海水成分变化，发现废油排放和预测赤潮发生，并根据可见光和热成像直接监控违法船只。

进一步地，通信系统具体用于：提供浮空器本体装置与地面保障箱装置的通信链路，将浮空器本体装置的控制参数、相机图像和通信载荷数据下传至地面保障箱装置。

进一步地，宽窄带通信载荷具体用于：作为通信基站，为远距离浮漂提供通信支持，与地面保障箱装置进行通信回传浮漂数据、多光谱光电监控系统的视频及图片数据；作为船只扩展通信范围的通信方式；通过多台海洋海事监控通信浮空器系统组成自组网通信系统，进一步扩大通信范围。

进一步地，变频系留缆绳回放系统具体用于：在不同风力、拉力情况下，以1m/s–5m/s速度稳定收放系留缆绳和浮空器本体装置，并设置有应急手动收放系统。

进一步地，工控系统具体用于：监测浮空器本体装置的当前状态，若发生异常则进行报警，在特殊情况下发送指令使浮空器本体装置远程放气下降，接收浮空器通信系统转发的多光谱光电监控系统的数据，进行压缩转发，通过图像/视频处理模块，实时对接收到的数据进行分析运算，判定异常后进行报警。

进一步地，第二供电系统具体用于：为地面保障箱装置进行供电和储能，通过系留缆绳为浮空器本体装置进行供电，设置有汽油发电机作为备用电源。

进一步地，对外通信系统通过4G、网桥或卫星通信进行对外通信。

进一步地，该系统部署于岸基或船载。

本发明的有益效果在于：解决了现有海洋监控领域中无法实时监测、监控范围小、以及监测周期长的技术问题，能够通过浮空器本体装置搭载多光谱光电监控系统实时监测海洋污染和违法情况；通过宽窄带通信系统载荷为远距离浮漂提供通信支持，对远海进行覆盖，同时为巡逻船只提供远距离通信能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的海洋海事监控通信浮空器系统的结构示意图；

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

根据本发明实施例，提供了一种海洋海事监控通信浮空器系统，图1是本发明实施例的海洋海事监控通信浮空器系统的示意图，如图1所示，根据本发明实施例的海洋海事监控通信浮空器系统具体包括：

浮空器本体装置10和地面保障箱装置20。

其中，所述浮空器本体装置10具体包括：浮空器飞行结构101、第一供电系统102、通信系统105、多光谱光电监控系统103、以及宽窄带通信载荷104。所述浮空器飞行结构101用于通过风筝氦气球混合结构为所述浮空器本体装置10提供净浮力，具体地，浮空器飞行结构101为风筝氦气球混合结构，氦气气囊提供净浮力，风大的时候风筝结构升力明显增加，提升浮空器的稳定性，在强风环境下具备更好稳定性，有效避免传统飞艇和氦气球抗风性差被吹倒的情况，是目前唯一在高强风环境下可稳定使用的长续航浮空航空器。所述第一供电系统102用于为所述浮空器本体装置10提供电能，为海洋海事监控通信浮空器系统提供电力支持，第一供电系统102中供电源为太阳能、风力或系留缆绳供电，经过整流和特种低温电池为浮空器其他部组建供电。所述通信系统105用于与所述地面保障箱装置20进行通信；多光谱光电监控系统103用于探测海水反射光谱通过光谱演算分辨海水成分变化来预测赤潮发生及监测船只排废油，通过可见光和热成像直接监控违法船只；具体地，海洋海事监控通信浮空器系统通过浮空器本体装置10搭载的多光谱光电监控系统103，具备长焦距，可见光及近红外多光谱视频、图像采集能力，通过光谱演算分辨海水成分变化来预测赤潮发生及监测船只排废油，通过可见光和热成像直接监控违法船只，实现长时效实时监控。光谱光电监控系统配备三轴或两轴稳定云台，从而保证拍摄的稳定性。所述宽窄带通信载荷104用于作为通信基站进行数据通信。具体地，海洋海事监控通信浮空器系统通过浮空器本体装置10搭载的宽窄带通信载荷104可作为通信基站，与浮漂进行通信回传浮漂数据，也可用于传输多光谱光电监控系统的视频、图片数据。此外也可作为船只扩展通信范围的通信方式，扩大其巡查范围。

所述地面保障箱装置20具体包括：变频系留缆绳回放系统201、工控系统205、第二供电系统202、浮空器通信系统204、以及对外通信系统203，其中，所述变频系留缆绳收放系统201用于收放连接所述浮空器本体装置10的系留缆绳；具体地，浮空器本体装置10与地面保障箱装置20通过系留缆绳连接，系留缆绳根据需要能够配置电缆，为浮空器本体装置10上的搭载设备供电。缆绳的收放通过变频系留缆绳收放系统201实现。变频系留缆绳收放系统201在不同风力、拉力情况下，稳定收放系留缆绳/浮空器，收放速度在1m/s–5m/s之间，配备手动收放系统作为应急。

所述工控系统205用于检测所述浮空器本体装置10的当前状态；所述第二供电系统202用于为所述地面保障箱装置20进行供电和储能，从而为海洋海事监控通信浮空器系统提供电力支持，可通过系留缆绳为浮空器上搭载设备供电，在本发明实施例中，可选配备汽油发电机作为备用电源。所述浮空器通信系统204用于与所述浮空器本体装置10进行通信；所述对外通信系统203，用于进行对外通信。

在本发明实施例中，多光谱光电监控系统103获取的图片及视频数据、宽窄带通信载荷104获取的数据、以及浮空器参数通过通信系统105下传至地面保障箱装置20，地面保障箱装置20通过浮空器通信系统204与浮空器本体装置10进行通信，并将数据传输至工控系统205。工控系统205负责接收和处理浮空器本体装置10发来的数据，并进行压缩转发等工作。同时工控系统205可配备图像/视频处理模块，可实时对监测数据进行分析运算，发现异常后进行报警。工控系统205通过对外通信系统将数据传输到控制中心，对外通信系统203包括4G、网桥、以及卫星通信。

海洋海事监控通信浮空器系统分为岸基部署及船载部署，其中岸基部署配置100-200立方浮空器，浮空高度为500-2000米，可提供最大监控通信范围，采用岸基已有的通信设施和供电设备。船载部署配置34-100立方浮空器，浮空高度为300-1000米，能快速释放和回收，通过船上电源为浮空器供电，浮空器的监控和通信数据可以直接通过浮空器本体装置10搭载的通信系统105传回岸基接收站，也可以回传到地面保障箱装置20，再传到船上控制室。

综上所述，借助于本发明实施例的技术方案，浮空器本体装置搭载的多光谱光电系统通过多光谱传感器探测海水反射光谱，判定海水成分变化，从而发现废油排放和预测赤潮发生，通过可见光和热成像直接监控违法船只，实时监测海洋污染和违法情况；浮空器本体装置搭载的宽窄带通信系统载荷为远距离浮漂提供通信支持，对远海进行覆盖，同时为巡逻船只提供远距离通信能力。本发明解决了现有海洋监控领域中浮漂覆盖范围有限、巡逻船只无法实时监控且离岸边较远时无法与岸边通信、以及遥感卫星回访周期久的问题。

以上所述仅为本文件的实施例而已，并不用于限制本文件。对于本领域技术人员来说，本文件可以有各种更改和变化。凡在本文件的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本文件的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种海洋海事监控通信浮空器系统，其特征在于，所述系统包括浮空器本体装置和地面保障箱装置，其中：

所述浮空器本体装置具体包括：浮空器飞行结构、第一供电系统、通信系统、多光谱光电监控系统、以及宽窄带通信载荷，所述浮空器飞行结构用于通过风筝氦气球混合结构为所述浮空器本体装置提供净浮力，所述第一供电系统用于为所述浮空器本体装置提供电能；所述通信系统用于与所述地面保障箱装置进行通信；多光谱光电监控系统用于探测海水反射光谱通过光谱演算分辨海水成分变化来预测赤潮发生及监测船只排废油，通过可见光和热成像直接监控违法船只；所述宽窄带通信载荷用于作为通信基站进行数据通信；

所述地面保障箱装置具体包括：变频系留缆绳回放系统、工控系统、第二供电系统、浮空器通信系统、以及对外通信系统，其中，所述变频系留缆绳回放系统用于收放连接所述浮空器本体装置的系留缆绳；所述工控系统用于检测所述浮空器本体装置的当前状态；所述第二供电系统用于为所述地面保障箱装置进行供电和储能，所述浮空器通信系统用于与所述浮空器本体装置进行通信；所述对外通信系统，用于进行对外通信。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一供电系统具体用于：通过太阳能、风力或系留缆绳作为供电源进行供电，经过整流和特种低温电池为所述浮空器本体装置的其他部件供电。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多光谱光电监控系统配备三轴或两轴稳定云台，覆盖最大40km监控半径，具备长焦距，可见光及近红外多光谱视频的图像采集能力，通过多光谱传感器探测海水反射光谱，判定海水成分变化，发现废油排放和预测赤潮发生，并根据可见光和热成像直接监控违法船只。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信系统具体用于：提供所述浮空器本体装置与所述地面保障箱装置的通信链路，将所述浮空器本体装置的控制参数、相机图像和通信载荷数据下传至所述地面保障箱装置。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述宽窄带通信载荷具体用于：

作为通信基站，为远距离浮漂提供通信支持，与所述地面保障箱装置进行通信回传浮漂数据、多光谱光电监控系统的视频及图片数据；

作为船只扩展通信范围的通信方式。

通过多台海洋海事监控通信浮空器系统组成自组网通信系统，进一步扩大通信范围。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述变频系留缆绳回放系统具体用于：在不同风力、拉力情况下，以1m/s–5m/s速度稳定收放系留缆绳和所述浮空器本体装置，并设置有应急手动收放系统。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工控系统具体用于：

监测所述浮空器本体装置的当前状态，若发生异常则进行报警，在特殊情况下发送指令使所述浮空器本体装置远程放气下降，接收所述浮空器通信系统转发的多光谱光电监控系统的数据，进行压缩转发，通过图像/视频处理模块，实时对接收到的数据进行分析运算，判定异常后进行报警。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二供电系统具体用于：为地面保障箱装置进行供电和储能，通过系留缆绳为所述浮空器本体装置进行供电，设置有汽油发电机作为备用电源。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述对外通信系统通过4G、网桥或卫星通信进行对外通信。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统部署于岸基或船载。

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