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一种洋面流轨迹追踪系统及其追踪方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种洋面流轨迹追踪系统及其追踪方法，该系统包括热气艇、信号接收浮球和追踪器，所述追踪器漂浮在洋面流中，信号接收浮球浮漂在非洋面流上，热气艇飞行于远离洋面流区域的上空；追踪器随着洋面流移动，给信号接收浮球发送实时定位，信号接收浮球接收追踪器的定位信号，且将定位信息发送给热气艇。该方法为洋面流的轨迹监测提供了科学方法，对于海洋环境相关科研和管理具有重要意义。本发明通过两次信号接收放大，传递发送出去，提高数据的准确性，为研究洋面流提供重要的原始数据，为科研进展提供强大的推动力。

Description

一种洋面流轨迹追踪系统及其追踪方法
技术领域
本发明涉及一种洋面流轨迹追踪系统及其追踪方法，属于洋面流研究的技术领域。
背景技术
洋流对海洋中多种化学过程、物理过程、生物过程及地质过程，还有海洋上空气候形成变化都有制约和影响作用。暖流对沿岸气候具有增湿和增温的作用，寒流具有减湿和减温作用。在寒流和暖流交汇区营养盐由底层带至表层利于鱼类繁殖，提供饵料。海洋轮船顺着洋流航行可以节省燃料，也可以加快航行速度。暖寒流相遇形成海雾，洋流将北极冰山带至南下，均对航行安全造成不利影响。洋流还可能将近海岸的污染物携带至其他海域，增加污染物的扩散，但是使得其他海域污染物得到污染，使得范围更加扩大。因此，掌握洋面流的轨迹和流动规律，对于渔业、航运、排污及发电具有重要意义。
但是目前对于洋流的轨迹研究极少，因为洋流波及洋面大，且海洋中无着陆点，研究难度大，可见寻求一种能够追踪洋面流轨迹的方法也是个行业难题。
洋面流，是指海水沿着一定方向有规律的具有相对稳定速度的水平流动，是从一个海区水平或垂直地向另一个海区大规模的非周期性的运动，是海水的主要运动形式。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种洋面流轨迹追踪系统及其追踪方法，其具体技术方案如下：
一种洋面流轨迹追踪系统，包括热气艇、信号接收浮球和追踪器，所述追踪器漂浮在洋面流中，信号接收浮球浮漂在非洋面流上，热气艇飞行于远离洋面流区域的上空；
所述追踪器随着洋面流移动，给信号接收浮球发送实时定位，信号接收浮球接收追踪器的定位信号，且将定位信息发送给热气艇。
进一步的，所述信号接收浮球有多个，每个信号接收浮球单独编号，任意相邻的信号接收浮球之间预留距离，且每个信号接收浮球均辐射多个追踪器，每个所述追踪器均分别编号；
所述热气艇有一个或多个，当为一个时，热气艇与所有的信号接收浮球通讯连接，当有多个时，热气艇分开，各自辐射对应区域的信号接收浮球。
进一步的，所述追踪器包括浮子、电路系统和洋流驱动叶板，所述浮子内部设置有将其支撑呈环/球状的支架，所述支架的中心设置有密封壳体，所述电路系统设置于密封壳体中；
所述浮子通过连接绳连接洋流驱动叶板，所述洋流驱动叶板包括若干个矩形板，所述矩形板的一个竖边对齐固定，呈圆周发散形状。
进一步的，所述洋流驱动叶板由两个等规格的矩形板组成，两个矩形板的相同边的中线上开缝，开缝长度为中线长度的1/2，两个矩形板的开缝相对插接，在插接位置固定两个以上合叶。
进一步的，所述浮子为浮力环或者浮力球，当为浮力环时，支架呈固定在密封壳体四周一个平面上的支杆，
当为浮力球时，支架呈固定在密封壳体圆周上的支杆；
所述支杆的两端分别与密封壳体和浮子固定，支杆材质与浮子相同。
进一步的，所述电路系统内连接有GPS定位系统、陀螺发电系统、锂电池和信号发射系统，陀螺发电系统在洋面流上下起伏和平面移动，使得内部陀螺发生转动，从而发电，电能存储到锂电池中，锂电池给GPS定位系统和信号发射系统供电。
洋面流轨迹追踪方法，包括以下步骤：
步骤1：在预测将要形成洋面的流海域上，通过直升机抛洒或轮船人工放置追踪器，追踪器分散在海面上；
步骤2：在追踪器的发射行程范围内、且预测没有洋面流的海面抛洒信号接收浮球；
步骤3：在预测没有洋面流的海域上空放行热气艇，热气艇位于信号接收浮球的信号行程范围内；
步骤4：洋面流推着追踪器在漂流，信号接收器内录入各自监控的所有追踪器的编号，以及实时接收其位置定位；
步骤5：信号接收器将接收到的追踪器编号和位置信息，一起放大到发送给热气艇；
步骤6：热气艇将接收到的信号接收器的编号，以及其传送过来的追踪器编号和位置信息发送给总站；
步骤7：当洋面流平静后，根据定位信息，将各个追器踪打捞。
进一步的，所述位置信息包括经度、维度、海拔高度和承受的压强。
本发明的有益效果是：
本发明通过将浮子置于洋面流中，跟随洋面流漂移，通过信号接收浮球与浮子实时通讯，定位到浮子的漂流轨迹，计算浮子的漂流速度，为研究洋面流提供重要的原始数据，为科研进展提供强大的推动力。
附图说明
图1是本发明的示意图，
图中：A. 追踪器；1.浮力环；2.支架；3.电路系统；4.连接绳；5.洋流驱动叶板；6.信号接收浮球；7.热气艇。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，本发明系统主要包括三大块，追踪器A、信号接收浮球6和热气艇7，下面逐一说明各个部分的功能。
追踪器A有很多个，使用时，分散投掷于洋面流，每个追踪器A有各自的编号，通过GPS定位系统确定自己的位置，通过信号发射系统将定位信息发送给信号接收浮球6，信号接收浮球6收到追踪器A的编号和其位置，并将信号发送给热气艇7，热气艇7将信号发射给卫星，然后由卫星发送到总站，得到追踪器A的位置信息，由总站根据原始数据汇总、分析，得到洋面流的运动移动规律。
下面具体介绍下追踪器A的结构，追踪器A包括浮子、电路系统3和洋流驱动叶板5，所述浮子内部设置有将其支撑呈环/球状的支架2，支架2的中心设置有密封壳体，所述电路系统3设置于密封壳体中；浮子通过连接绳4连接洋流驱动叶板5。连接绳4为软连接，主要连接浮力环系统和洋流驱动叶板，具有一定的弯曲能力，正常使用耐腐蚀和一定刚度的金属材料制成，使得在波浪作用下能够自由发生一定的弯曲。洋流驱动叶板5的安装形式为：洋流驱动叶板5由两个等规格的矩形板组成，两个矩形板的相同边的中线上开缝，开缝长度为中线长度的1/2，两个矩形板的开缝相对插接，在插接位置固定两个以上合叶。洋流驱动叶板5主要驱动上层系统的移动，由于其受力面积大，在洋流驱动下，其能够与洋流保持一致的运动轨迹。
浮子主要用于上浮支撑整个设备并且兼具发射信号作用，使得刚好浮力环1位于水面，而其他部分位于水下，浮子主要使用轻质绝水材料，并有耐腐蚀和高强度结构，在其内部还有一根信号发射金属丝，使得信号能传递100km作用。浮子为浮力环1或者浮力球，当为浮力环1时，支架2呈固定在密封壳体四周一个平面上的支杆，当为浮力球时，支架2呈固定在密封壳体圆周上的支杆；图示为浮力球的示意图。支杆的两端分别与密封壳体和浮子固定，支杆材质与浮子相同。
电路系统3内含GPS定位系统，陀螺发电系统、锂电池、信号发射系统，锂电池能够持续供电2天的，信号发射系统通过浮力环1内金属丝使得信号传递至100km以内，陀螺发电系统主要是通过洋流上下起伏和平面移动，使得内部陀螺发生转动，从而起到发电作用。GPS定位系统每5秒钟记录一次位置并且通过信号发射器传递出去，从而得到了流向和流速。
信号接收浮球6通常也为多个，信号浮球分散投掷在距离洋面流一定距离的洋面上，用于接收追踪器A的信息，将信号放大后再次发给热气艇7，起到信号中转和放大增强的作用。
在100km内设置2个信号接收球，接收范围范围内的洋流轨迹追踪器A发射出来的信号，其内部也是陀螺发电系统、锂电池、信号发射和接收系统，将信号加强后发射至热气艇7。
热气艇7飞行在距离洋面流更远的地方，避免受到强气流的干扰，同时接收信号接收浮球6发送的信息，将信息加强后发送到卫星，再由卫星发送到总台，追踪器A的信息经过两次增强传递最终发送出去，保留数据的准确性，将数据采集并传递出去。
热气艇7可通过太阳能发电或者风力发电持续供电，若电量不足时，及时使用另外一个充满电量的热气艇7将其替换，从而能够持续保持接收信号。待地面接收信号后及时处理后即可得到洋流轨迹数据。
在非紧急情况下可通过轮船逐个人工放置轨迹追踪系统，若在紧急情况下可通过飞机抛撒的方式开展洋流轨迹记录。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.洋面流轨迹追踪方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：在预测将要形成洋面的流海域上，通过直升机抛洒或轮船人工放置追踪器，追踪器分散在海面上；
步骤2：在追踪器的发射行程范围内、且预测没有洋面流的海面抛洒信号接收浮球；
步骤3：在预测没有洋面流的海域上空放行热气艇，热气艇位于信号接收浮球的信号行程范围内；
步骤4：洋面流推着追踪器在漂流，信号接收器内录入各自监控的所有追踪器的编号，以及实时接收其位置定位；
步骤5：信号接收器将接收到的追踪器编号和位置信息，一起放大到发送给热气艇；
步骤6：热气艇将接收到的信号接收器的编号，以及其传送过来的追踪器编号和位置信息发送给总站；
步骤7：将采集到的数据汇总，每个编号的追踪器的数据为一个数组，将每个数组内部换算成时间与速度的关系，再将邻近数据的数组逐步扩散到所有数组，模拟得到洋面流的波动；
步骤8：当洋面流平静后，根据定位信息，将各个追器踪打捞。
2.根据权利要求1所述的洋面流轨迹追踪方法，其特征在于：所述位置信息包括经度、维度、海拔高度和承受的压强。
3.实现权利要求1所述的洋面流轨迹追踪方法的洋面流轨迹追踪系统，其特征在于：包括热气艇、信号接收浮球和追踪器，所述追踪器漂浮在洋面流中，信号接收浮球浮漂在非洋面流上，热气艇飞行于远离洋面流区域的上空；
所述追踪器随着洋面流漂移，同时定时刷新位置，并将实时定位信息发送给信号接收浮球，信号接收浮球接收追踪器的定位信号后，将定位信息方法后发送给热气艇，热气艇将定位信息放大后发射到卫星，由卫星将定位信发送到总站。
4.根据权利要求3所述的洋面流轨迹追踪系统，其特征在于：所述信号接收浮球有多个，每个信号接收浮球单独编号，任意相邻的信号接收浮球之间预留距离，且每个信号接收浮球均辐射多个追踪器，每个所述追踪器均分别编号；
所述热气艇有一个或多个，当为一个时，热气艇与所有的信号接收浮球通讯连接，当有多个时，热气艇分开，各自辐射对应区域的信号接收浮球。
5.根据权利要求3所述的洋面流轨迹追踪系统，其特征在于：所述追踪器包括浮子、电路系统和洋流驱动叶板，所述浮子内部设置有将其支撑呈环/球状的支架，所述支架的中心设置有密封壳体，所述电路系统设置于密封壳体中；
所述浮子通过连接绳连接洋流驱动叶板，所述洋流驱动叶板包括若干个矩形板，所述矩形板的一个竖边对齐固定，呈圆周发散形状。
6.根据权利要求5所述的洋面流轨迹追踪系统，其特征在于：所述洋流驱动叶板由两个等规格的矩形板组成，两个矩形板的相同边的中线上开缝，开缝长度为中线长度的1/2，两个矩形板的开缝相对插接，在插接位置固定两个以上合叶。
7.根据权利要求5所述的洋面流轨迹追踪系统，其特征在于：所述浮子为浮力环或者浮力球，当为浮力环时，支架呈固定在密封壳体四周一个平面上的支杆，
当为浮力球时，支架呈固定在密封壳体圆周上的支杆；
所述支杆的两端分别与密封壳体和浮子固定，支杆材质与浮子相同。
8.根据权利要求5所述的洋面流轨迹追踪系统，其特征在于：所述电路系统内连接有GPS定位系统、陀螺发电系统、锂电池和信号发射系统，陀螺发电系统在洋面流上下起伏和平面移动，使得内部陀螺发生转动，从而发电，电能存储到锂电池中，锂电池给GPS定位系统和信号发射系统供电。
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