CN114520934A - 一种水下信号无线级联方式远程传输方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下信号无线级联方式远程传输方法及装置，属于水下信息交互技术领域，包括信号检测机构、信号收集机构和上位机，所有的信号收集机构之间通过级联的方式先后连接，信号检测机构检测到水下的各种信号并通过无线方式将信息传输到信号收集机构中，信号收集机构再将信号全部收纳并传输到上位机中；本发明通过多级结构激光通信、无线级联的方式，可以解决传统水下通信不可靠、易受漂浮物影响、体积大、成本高、传输效率低、可扩展性差等缺点。

Description

一种水下信号无线级联方式远程传输方法及装置

技术领域

本发明涉及水下信息交互技术领域，具体涉及一种水下信号无线级联方式远程传输方法及装置。

背景技术

目前，河道流量的监测方法普遍采用缆道和水文仪器相结合的方法，其中缆道运载铅鱼，铅鱼上固定入水信号传感器、流速仪、测深仪、河底信号传感器等。这些水下信号一般采用有线电缆、双音频通信、缆索调制、声纳通信方式进行传输。

水下信号传输主要存在以下问题:水下信号先通过有线电缆传输到水面再通过无线射频远传到上位机，这种方式下有线电缆容易被水草等漂浮物挂断，电缆随着铅鱼的上下移动在水流的冲击下往往与悬索缠绕；采用双音频信号无线网络传输，信号容易受到干扰，尤其是恶劣天气影响更大，造成监测数据不准确；声纳通信技术传输速度慢、成本高、受水中漂浮物以及杂质影响、接收装置安装难度大，不能广泛应用于水下信号传输。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种水下信号无线级联方式远程传输方法及装置，解决传统水下通信不可靠、易受漂浮物影响、体积大、成本高、传输效率低、可扩展性差等缺点。

为实现上述目的，本发明提供一种水下信号无线级联方式远程传输方法，包括信号检测机构、信号收集机构和上位机，所有的所述信号收集机构之间通过级联的方式先后连接，所述信号检测机构检测到水下的各种信号并通过无线方式将信息传输到所述信号收集机构中，所述信号收集机构再将信号全部收纳并传输到所述上位机中。

并提供了一种水下信号无线级联方式远程传输装置，包括设置在水下的信号检测机构和设置在水面的信号收集机构，所述信号检测机构和所述信号收集机构之间通过垂直钢丝绳进行固定；所述信号检测机构包括铅鱼，所述铅鱼上侧设置有水面开关和流速仪，所述铅鱼的底部设置有触底开关，所述铅鱼的底部设置有测深仪和激光发射器；所述信号收集机构包括浮筒，所述浮筒上设置有与所述激光发射器相配合的激光收集器，所述浮筒内置有采集传输设备，且所述浮筒的上表面上设置有太阳能板。

进一步的，所述铅鱼为鱼形，且所述激光发射器固定设置在所述铅鱼的头部上方，所述激光发射器内置蓝色激光LED，所述激光发射器的尾部设置有控制电路。

进一步的，所述铅鱼上设置有水滴形护罩，所述水滴形护罩上设置有防水透明窗，所述激光发射器固定设置在所述水滴形护罩内。

进一步的，所述浮筒为PVC管，且所述浮筒的底部密封设置有胶底。

进一步的，还包括有上位机，且所述上位机上通过无线级联连接有多组采集传输设备。

进一步的，所述采集传输设备内置有无线透传适配器。

进一步的，所述浮筒上的太阳能板的下部设置有锂聚合物电池和充电控制器，且与所述太阳能板之间为电连接。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明一种水下信号无线级联方式远程传输方法，通过级联的方式将信号检测收集机构和上位机之间进行传输，可以降低每个信号检测机构的传输强度，对于较大的水面一样可以通过该方式进行信号传输，当出现漂浮物或者距离过远时，依然可以通过排布好的近距离信号收集方式进行传输，不同的信号收集机构之间通过级联方式进行连接，可以保证同一条线路中的所有信息完全为累加信息，防止出现信息丢失，同时可以提高信息传输效率；

本发明提供了一种水下信号无线级联方式远程传输装置，包括设置在浮筒内的采集传输设备，相邻的采集传输设备之间以级联的方式进行信息传输，可以适应上述的水下信号无限级联方式远程传输方法，以实现提高传输效率和传输强度，避免传输时被物体遮挡或者阻断；

浮筒上表面设置有太阳能板，浮筒内设置有相应的锂电池和用电器（采集传输设备和信号接收设备），通过太阳能板可以支持内部的电能消耗，提高装置的使用时限；

信号检测机构设置在铅鱼上，铅鱼密度较大，可以沉在水底，并保证相应的信号检测设备可以沉入一定的深度，从而提高检测的精度；

信号检测机构包括有水面开关和触底开关，通过这两个开关可以保证水面的信号收集机构和水下的信号检测机构之间保持联动，防止单个机构启动而造成能源浪费；

水面的信号收集机构和水下的信号检测机构之间的信息传输通过激光发射器和激光收集器进行传输，可以确保信号顺利传输，其中激光发射器为蓝色激光LED，且有相应的控制电路，可以保证该激光发射器定时发射相应的信号，以表达不同的意义；

铅鱼上设置有水滴形护罩，水滴形护罩上设置有防水透明窗，可以有效对内侧的激光发射器起到好的保护效果；

浮筒本体为PVC材质制成，内部中控且设置有相应的采集传输设备和锂电池，浮筒的底部密封设置胶底，胶材质的密度大于PVC材质，因此可以保证浮筒处于竖直状态，进而保证浮筒上部的太阳能板始终处于竖直状态；

采集传输设备中设置有无线透传适配器，可以保证该信息在一定的范围内做出完整的传输，同时可以避免传输时有鱼类或者垃圾的遮挡；

水面上信号收集机构和水下铅鱼上的信号检测机构之间设置有垂直钢丝绳，通垂直钢丝绳可以对上下部分的结构进行物理位置上的联系，防止位置大量偏移而导致激光发射器和激光接收器不能正常工作；

通过垂直钢丝绳还可以将不同的信号检测机构进行方便的联系，或者保证相邻的信号检测机构之间的间距，进而保证级联效果的存在，防止出现信号丢失；

上位机通过由多组采集传输设备进行信号收集，可以将所有的信息进行汇总，并根据信息传输的先后顺序进行相应的位置显示，从而对水下的信息进行收集和展示。

附图说明

图1为本发明一种水下信号无线级联方式远程传输装置的装配结构示意图；

图2为本发明一种水下信号无线级联方式远程传输装置中垂直钢丝绳分布示意图；

图3为本发明一种水下信号无线级联方式远程传输装置中水滴形护罩的示意图；

图4为本发明一种水下信号无线级联方式远程传输装置中浮筒的剖视图；

图5为本发明一种水下信号无线级联方式远程传输装置中上位机的连接示意图；

附图标记：

1、水面开关；2、流速仪；3、触底开关；4、测深仪；5、激光发射器；6、激光收集器；7、浮筒；8、无线透传适配器；9、太阳能板；10、垂直钢丝绳；11、缠绕物；12、水滴形护罩；13、防水透明窗；14、锂聚合物电池；15、上位机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-5，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示：一种水下信号无线级联方式远程传输方法，包括信号检测机构、信号收集机构和上位机，所有的所述信号收集机构之间通过级联的方式先后连接，所述信号检测机构检测到水下的各种信号并通过无线方式将信息传输到所述信号收集机构中，所述信号收集机构再将信号全部收纳并传输到所述上位机中。

具体而言，如图1-5所示，一种水下信号无线级联方式远程传输方法，为了解决现在的水下信号远程传输收集机构容易受到水下的干扰物干扰导致信息传输不稳定，同时由于所有的信息传输至一个终端，一方面导致在某个固定范围内需设置最少一个终端上位机15，另外一方面所有的终端上位机15之间没有互相联系，信息紊乱，连接方式混乱，容易出现程序漏洞，因此需要一种新的更有条理的连接方式和信息传输方式，包括信号检测机构、信号收集机构和上位机15，所有的所述信号收集机构之间通过级联的方式先后连接，所述信号检测机构检测到水下的各种信号并通过无线方式将信息传输到所述信号收集机构中，所述信号收集机构再将信号全部收纳并传输到所述上位机15中，很显然的，无线级联传输方式为信息累加传输，可以防止信息传输丢失，同时可以降低上位机15的数量，提高其信息传输便捷性，但是这种方式需要设定相应的传输连接数量，并设置相应的位置关系，同时应该控制单个信息传输的频度，防止后方的信息量过大导致系统紊乱。

如图1-5所示，一种水下信号无线级联方式远程传输装置，为了使上述的水下无线信号级联方式远程传输顺利进行，应该设置有相应的结构，同时应使结构易于安装，同时保证水下均匀排布，使信息收集更加完整，由于水下容易出现生物体或者非生物体产生一定的信号遮挡，因此需要设定相应的结构解决该问题，包括设置在水下的信号检测机构和设置在水面的信号收集机构，所述信号检测机构和所述信号收集机构之间通过垂直钢丝绳10进行固定，所述信号检测机构包括铅鱼，所述铅鱼上侧设置有水面开关1和流速仪2，所述铅鱼的底部设置有触底开关3，所述铅鱼的底部设置有测深仪4和激光发射器5；所述信号收集机构包括浮筒7，所述浮筒7上设置有与所述激光发射器5相配合的激光收集器6，所述浮筒7内置有采集传输设备，且所述浮筒7的上表面上设置有太阳能板9，所述浮筒7为PVC管，且所述浮筒7的底部密封设置有胶底，很显然的，垂直钢丝绳10应该具备一定的防锈结构，因此材质可以选取为不锈钢或者在垂直钢丝绳10的外侧电镀锡铝进行防锈，铅鱼是为了保证信号收集的结构完全处于水下，保证检测时温度等各种数据检测正确，从而保证传输的数据精准，铅鱼的材质也可以使用其他材质，比如使用为不锈钢材质，一样可以满足使用要求，测深仪4可以使用超声波测深仪4，也可以使用其他的结构进行深度测试，铅鱼的底部密度应大于上部密度，从而保证铅鱼在水下的状态，保证测深仪4处于铅鱼的底部，浮筒7可以为圆形筒也可以为方形筒，均可以满足使用要求，胶底的材质应该为橡胶或者其他型号和种类的胶，且密度应大于PVC材料的密度，从而保证浮筒7属于竖直状态，太阳能板9可以设置为一块，也可以设置为多块，太阳能板9的底部应该设置有电线，且电线应穿过浮筒7连接在内部的锂电池内，同时浮筒7的顶部应该设置有相应的密封结构，从而保证浮筒7在水面上使用时不会由于雨水或者浪花而进水，影响内部的原件使用寿命。

根据本发明的一个实施例，如图1-5所示，为了对潜在水下的激光发射器5起到一定的保护作用，防止激光发射器5内部进水，影响其正常使用，应该设置有相应的结构对其起到一定的保护效果，所述铅鱼为鱼形，且所述激光发射器5固定设置在所述铅鱼的头部上方，所述激光发射器5内置蓝色激光LED，所述激光发射器5的尾部设置有控制电路,所述铅鱼上设置有水滴形护罩12，所述水滴形护罩12上设置有防水透明窗13，所述激光发射器5固定设置在所述水滴形护罩12内，很显然的，铅鱼也可以设置为其它形状，比如设置为半球形或者橄榄型，一样可以满足使用要求，激光发射器5的内置激光灯也可以设置为其他颜色，可也可以设置为红外光线或者紫外光线，一样可以满足使用要求，水滴形护罩12也可以设置为其它形状，比如设置为半球形，一样可以满足使用要求，同时半球形和水滴形都可以有效减小水下的水流冲击，提高保护效果，防水透明窗13可以使用玻璃结构，也可以使用水晶结构，均可以满足透光使用要求，防水透明窗13与水滴形护罩12之间应该为固定密封连接，也可以将整个水滴形护罩12均设置为透明结构，一样可以实现功能。

根据本发明的一个实施例，如图1-5所示，为了使所有的信息可以顺利接受并处理，应该设置有相应的结构和连接关系，还包括有上位机15，且所述上位机15上通过无线级联连接有多组采集传输设备,所述采集传输设备内置有无线透传适配器8，很显然的，所有的采集传输设备之间应该设置有相应的连接关系，上位机15上可以设置有连接有四组采集传输设备，所有的采集传输设备可以按照一定顺序排布为4组，也可以设置为其他数量，一样可以满足要求，同时为了保证采集传输设备可以顺利，相邻连接关系的采集传输设备之间应该有相应的位置关系，比如设置相应的缠绕物11进行位置限制，以确保处于信号传输的范围内，防止信息传输中断。

根据本发明的一个实施例，如图1-5所示，为了使浮筒7内的采集传输设备可以持续工作，应该设置有相应的结构，对其能量进行添加，所述浮筒7上的太阳能板9的下部设置有锂聚合物电池14和充电控制器，且与所述太阳能板9之间为电连接，很显然的，锂聚合物电池14也可以修改为其他蓄电池，比如使用为石墨烯电池，一样可以满足使用需求，充电控制器可以设置为充满自动断电，电量不满时自动接续的结构，以提高电池的使用寿命，水面上的结构和水面下的结构可以使用为两个电源，也可以使用同一个电源，均可以满足使用要求。

本发明的使用方法：将所有的装置按照一定的范围和顺序分布在水中，然后通过打开所有的开关，铅鱼上的所有检测机构开始工作，开始测量采集水里的各项数据，然后通过激光发射器5将信号传输至激光接收器，激光接收器再将信息发送给采集传输设备，再通过采集传输设备内置的无线透传适配器8将信号传输给下一个采集传输设备，该设备收集该设备所在的信号收集机构中的信号进行收集，同时带着上一个采集传输设备的信号进行传输，直至输送至上位机15。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，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在本发明中的具体含义。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种水下信号无线级联方式远程传输方法，其特征在于：包括信号检测机构、信号收集机构和上位机（15），所有的所述信号收集机构之间通过级联的方式先后连接，所述信号检测机构检测到水下的各种信号并通过无线方式将信息传输到所述信号收集机构中，所述信号收集机构再将信号全部收纳并传输到所述上位机（15）中。

2.一种水下信号无线级联方式远程传输装置，其特征在于：包括设置在水下的信号检测机构和设置在水面的信号收集机构，所述信号检测机构和所述信号收集机构之间通过垂直钢丝绳（10）进行固定；

所述信号检测机构包括铅鱼，所述铅鱼上侧设置有水面开关（1）和流速仪（2），所述铅鱼的底部设置有触底开关（3），所述铅鱼的底部设置有测深仪（4）和激光发射器（5）；

所述信号收集机构包括浮筒（7），所述浮筒（7）上设置有与所述激光发射器（5）相配合的激光收集器（6），所述浮筒（7）内置有采集传输设备，且所述浮筒（7）的上表面上设置有太阳能板（9）。

3.如权利要求2所述的一种水下信号无线级联方式远程传输装置，其特征在于：所述铅鱼为鱼形，且所述激光发射器（5）固定设置在所述铅鱼的头部上方，所述激光发射器（5）内置蓝色激光LED，所述激光发射器（5）的尾部设置有控制电路。

4.如权利要求3所述的一种水下信号无线级联方式远程传输装置，其特征在于：所述铅鱼上设置有水滴形护罩（12），所述水滴形护罩（12）上设置有防水透明窗（13），所述激光发射器（5）固定设置在所述水滴形护罩（12）内。

5.如权利要求2所述的一种水下信号无线级联方式远程传输装置，其特征在于：所述浮筒（7）为PVC管，且所述浮筒（7）的底部密封设置有胶底。

6.如权利要求2所述的一种水下信号无线级联方式远程传输装置，其特征在于：还包括有上位机（15），且所述上位机（15）上通过无线级联连接有多组采集传输设备。

7.如权利要求2所述的一种水下信号无线级联方式远程传输装置，其特征在于：所述采集传输设备内置有无线透传适配器（8）。

8.如权利要求2所述的一种水下信号无线级联方式远程传输装置，其特征在于：所述浮筒（7）上的太阳能板（9）的下部设置有锂聚合物电池（14）和充电控制器，且与所述太阳能板（9）之间为电连接。

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