CN115447714A - 一种漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，包括浮标主体，还包括位置监测模块，以及当监测到浮标主体搁浅或距离海岸线的距离小于设定值时用于驱动浮标主体离开搁浅位置或向远离海岸线的方向航行的控制系统，控制系统包括在下中空半球上周向对称开设的相互连通的第一、第二、第三、第四进水排水口，以及分别设置有用于启闭各进水排水口的密封部件，在控制舱内设有一开启密封部件的同时控制海水分别从球形壳体底部及第一、第三或第二、第四进水排水口进水或排水并驱动球形壳体移动的同步驱动装置。实现了海洋表层漂流浮标的漂移路径自动可控，避免出现搁浅、靠岸以及越界等问题。

Description

一种漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标

技术领域

本发明涉及海洋监测设备技术领域，尤其涉及一种漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标。

背景技术

海洋表面漂流浮标是一种利用卫星系统定位、随流漂移和具有数据实时传输功能的一次性海洋观测装备，是根据海洋调查、环境监测和科学实验的需要而发展起来的一种小型海洋资料浮标，其主要的功能是使用拉格郎日法测量海水表层流，是一种随流漂移、利用Argos卫星系统定位、具有数据实时传输功能的海洋仪器，浮标装载温度传感器来获取表层水温，用拉格朗日法大尺度测量表层流速和跟踪海流走向，并由此分析观测海域海流及水体表层温度的分布特征，进一步认识和了解对观测海域的表层海流及其流路等。其体积小，便于投放，根据不同的使用目的(搭载载荷)可连续在海上工作几个月到两年。在发达国家，表层漂流浮标早在二十世纪八十年代就已广泛应用，产品也已是多种形式，多种用途，如：SVP浮标(测表层温度和拉格朗日测流)、SVP-BP浮标(除了测表层温度和拉格朗日测流外，还可测气压)、WSD浮标(测风速、风向)、CODE浮标(适用于近岸观测，测表层温度和拉格朗日测流)、ADOS浮标(拉格朗日测流、带温度链)等。

国内表层漂流浮标的使用已开始逐年增多，2000年以前主要依靠进口。2000年以后，在我国部分科研工作者的努力下，适合我国国情的海洋监测设备逐步投入使用，近年来，海洋观测呈现“精确化、多元化、实时化”的发展趋势。表面漂流浮标一般由水帆、水上浮球和连接缆绳构成，水上浮球安装有通讯设备(ARGOS、铱星等)、天线、电池和传感器，可实时监测气温、气压、风速、风向、600m以内的温度剖面分布、海表面温度及全向环境噪声，同时通过拉格朗日法大尺度测量海表层流速和跟踪海流走向，并由此分析观测海域海流及水体表层温度的分布特征。表面漂流浮标早期是使用ARGOS系统进行定位，后发展到使用GPS系统、铱星或北斗系统。目前，上述几种定位系统均在使用。目前表面漂流浮标广泛应用于海洋洋流研究、污染物追踪、海洋气象观测、海气作用研究、溢油监测、渔业监测、海上救援等领域。下面公开了几种海面表层漂流浮标专利技术：

CN114459485A涉及一种基于微弱动力的海面表层漂流浮标自主导航方法，包括：表层漂流浮标根据自带的定位模块，以固定频率向所在海域中心站上报当前实时位置信息；中心站判断表层漂流浮标位于导致搁浅的警戒区域内时执行下一步，获取ECMWF模式流场流速数据矢量场和表层漂流浮标的微弱动力矢量场并进行叠加，得到表层漂流浮标的运动矢量场；结合运动矢量场和地图障碍物信息，根据流场寻路算法规划得到最优航行路径并发送给表层漂流浮标，表层漂流浮标通过微弱动力完成最优航行路径的导航。

CN206317979U一种基于北斗通信的漂流浮标，属于海洋监测技术领域。技术要点是，包括：半球形壳体、圆角长方形回转体内胆形壳体、法兰、通用传感器接口、可拆卸悬钩、塔架、北斗通信模块、主控模块、重心调节模块、电源和配重模块，漂流浮标主体由半球形壳体和圆角长方形回转体内胆形壳体通过法兰密封连接，漂流浮标主体内部设塔架，塔架与圆角长方形回转体内胆形壳体固定连接，塔架为自上而下的四层结构，其中第一层塔架设有调节支架，调节支架安装北斗通信模块，第二层塔架安装主控模块，第三层塔架安装中心调节模块，第四层塔架安装电源和配重模块。

CN107288808A公开了一种波浪能和太阳能互补的漂流浮标自供电装置，装置中的漂流浮标主体包括太阳能电池板发电部分、波浪能发电部分以及控制器部分，每个部分之间用导线进行连接。太阳能电池板发电部分位于漂流浮标主体的顶部，此部分露出海面，便于将太阳能转换为电能；波浪能发电部分主要由波浪能捕获机构和圆筒型永磁直线发电机构成，位于漂流浮标的中部，此部分与海面相交，便于波浪能捕获机构捕获波浪能；控制器部分位于漂流浮标的底部，此部分主要包括CPU、AC/DC转换模块、电源管理模块以及蓄电池，主要用于将太阳能电池板输出的电压和圆筒型永磁直线发电机输出的电压经过处理后存储至电池中，以供漂流浮标数据采集系统以及通讯系统等使用。

CN213008632U公开了一种漂流浮标，包括浮体，所述浮体内套设有仪器舱，所述仪器舱的顶部设置有气象观测组件，所述气象观测组件包括支撑杆，所述气象观测模块安装于所述支撑杆的顶端，所述支撑杆通过所述第一连接结构与所述仪器舱连接，并且所述仪器舱底部安装有平衡组件，从而使所述漂流浮标在海面上保持竖立状态。

根据上述漂流浮标专利技术以及常规的海洋表层漂流浮标可知，如今已经解决了目前漂流浮标存在的蓄电池供电续航时间短、监测效率低、气象数据测量精度差、卫星通讯效率低以及数据传输速度慢等问题。但是通过实践发现，现有海上表层漂流浮标设备仍然存在一个缺陷。由于表层漂流浮标主要用来分析观测海域的表层海流特征及其漂移路径上的温度变化，工作状态是随海流漂移，考虑到海边地形复杂，海岸线与岛屿地形地貌很容易导致浮标被洋流推向海岸或岛礁上搁浅、漂流过程中海岸线越界等一系列问题，一直尚未得到有效解决。因此，如何实现海洋表层漂流浮标的漂移路径自动可控，避免出现搁浅、靠岸以及越界等问题，成为了该领域技术人员目前亟待解决的一个难题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种不易搁浅、容易回收，能够根据设定信息实现自动移动的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，包括一浮标主体，该浮标主体是由上中空半球和下中空半球组成的球形壳体，所述球形壳体内形成用于容纳海洋监测仪器的仪器舱，在仪器舱内设有一控制器，以及分别与控制器电性连接的：

一用于获取气温、风速、风向、水温、波浪、海流数据及设备状态信息的信息采集模块，

一用于将获取的信息实时传输至通信卫星的信息传输模块；

一用于实时监测浮标主体漂移过程经纬度信息的通信定位模块；

一用于分别向海洋监测仪器、控制器、信息采集模块、信息传输模块及通信定位模块供电的供电模块；

还包括一用于实施监测浮标主体坐标位置、漂移方向及漂移速率的位置监测模块，以及当监测到浮标主体搁浅或距离海岸线的距离小于设定值时用于驱动浮标主体离开搁浅位置或向远离海岸线的方向航行的控制系统，其特征在于：所述球形壳体底部设置有与仪器舱密封分隔的的控制舱，控制系统设于控制舱内，所述控制系统包括在下中空半球上周向对称开设的相互连通的第一、第二、第三、第四进水排水口，以及分别设置有用于启闭各进水排水口的密封部件，在控制舱内设有一开启密封部件的同时控制海水分别从球形壳体底部及第一、第三或第二、第四进水排水口进水或排水并驱动球形壳体移动的同步驱动装置。

上述的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，所述密封部件包括分别在第一、第二、第三、第四进水排水口的上部及下部的下中空半球内壁上周向连续开设的两环形滑轨，在两环形滑轨之间分别设置有与所述第一、第二、第三、第四进水排水口相对应的柔性折叠密封条，各柔性折叠密封条的上、下两端均设有与两环形滑轨滑动配合用于启闭各进水排水口的球形滑动部件。

上述的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，所述同步驱动装置包括一用于同时驱动第一、第三进水排水口或同时驱动第二、第四进水排水口的密封部件启闭的第一驱动装置，以及用于同步驱动球形壳体底部进水及第一、第三进水排水口或第二、第四进水排水口进水或排水的第二驱动装置。

上述的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，所述第一驱动装置包括用于同时驱动第一、第三进水排水口处密封部件的第一旋转启闭机构，以及用于同时驱动第二、第四进水排水口处密封部件的第二旋转启闭机构，在控制舱内设置有分别驱动所述第一、二旋转启闭机构转动的旋转动力机构，所述第二驱动装置包括设于控制舱内的用于驱动海水从球形壳体底部进水以及第一进水排水口进水、第三进水排水口排水，第一进水排水口排水、第三进水排水口进水，或第二进水排水口进水、第四进水排水口排水，第二进水排水口排水、第四进水排水口进水的动力推进机构，以及分别与所述第一驱动机构相连的当第一、第三进水排水口或第二、第四进水排水口启闭时同步驱动动力推进机构转动与第一、三或第二、四进水排水口对应的同步转动部件。

上述的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，所述第一旋转启闭机构包括对称设置的分别与第一、第三进水排水口处的球形滑动部件固定连接的第一旋转架，以及驱动所述第一旋转架转动第一从动齿轮、第一主动齿轮，第二旋转启闭机构包括对称设置的分别与第二、第四进水排水口处的球形滑动部件固定连接的第二旋转架，以及驱动所述第二旋转架转动第二从动齿轮、第二主动齿轮，所述旋转动力机构包括分别与第一主动齿轮及第二主动齿轮相连的第一伺服电机及第二伺服电机，所述第一、二伺服电机分别与控制器信号连接。

上述的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，所述动力推进机构包括一穿过球形壳体底部向下延伸设置与外部海水连通的进水管，以及与所述进水管连通的分别向第一、第三进水排水口或第二、第四进水排水口方向水平同时延伸同轴设置的两个进水排水管，在两进水排水管内分别设置有用于驱动海水从一侧进水排水管进水从另一侧进水排水管排水的伺服电机及转子叶轮，所述伺服电机与控制器信号连接。

上述的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，所述同步转动部件包括与第二从动齿轮固定连接并向下延伸设置的第二转动筒体，以及与第一从动齿轮固定连接并向下穿过第二转动筒体延伸设置的第一转动筒体，在第一、二转动筒体的延伸端分别设有当第一、二从动齿轮转动时，同步驱动进水排水管向第一、第三进水排水口及第二、第四进水排水口方向转动的旋转部件。

上述的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，所述旋转部件包括一设于进水排水管上的旋转盘体，在旋转盘体上开设有与所述第一、二转动筒体的曲率半径一致的第一导向槽及第二导向槽，所述第一、二转动筒体的延伸端分别与第一、二导向槽滑动连接，该旋转盘体的中心与进水管及第一、二转动筒体同轴线设置。

上述的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，所述球形壳体底部开设有进水口，进水管设于进水口内并向下延伸设置，在球形壳体内自进水口向上分别设置有第一隔水层及第二隔水层，两隔水层之间形成一允许第一、第三或第二、第四进水排水口进水及排水的海水循环腔，所述进水排水管设于海水循环腔内，进水管通过轴承与第一隔水层转动连接。

上述的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，所述柔性折叠密封条的一端固定在环形滑轨上，另一端与球形滑动部件连接。

本发明漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标的优点是：采用内置式的动力推进机构，设置在球形壳体的底部，即使在搁浅状态下也不会影响浮标主体的移动，当该浮标主体靠近海岸线时，控制器控制驱动单元工作，使浮标主体运动至安全位置，防止浮标主体搁浅而不能正常工作。底部进水管与水平方向的两个进水排水管的结构，能够使得浮标主体在移动时利用底部进水管的进水实现部分下潜，降低了海浪、风的影响，同时底部进水与第一或第三进水排水口同时进水的方式大大提高了对浮标主体的反作用力，提高了移动速度，且抵抗风、浪、流的能力大大提高。在两进水排水管内设置两组伺服电机及转子叶轮，通过信号控制能够使得两转子叶轮分别正反向旋转，大大提高了进水排水管内的的水流速度。当该漂流浮标靠近海岸线时，控制器控制驱动单元工作，使漂流浮标运动至安全位置，防止漂流浮标搁浅而不能正常工作。本发明能够适应海上天气、海流等复杂因素的变化，并且具有成本低廉、通讯费用低、尺寸小巧以及投放方便等特点，适合应用于近岸港湾和陆架浅海等应用场景，该结构能够用于各种型号的海上漂流浮标。在海上漂流浮标领域属于一个创新性技术，适合推广应用。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的全剖结构示意图；

图3为图2中A部分的局部结构放大图；

图4为图1中A-A局部剖视图；

图5为第一驱动装置与环形滑轨之间的连接结构原理图；

图6为动力推进机构的放大结构示意图；

图7为旋转部件的放大结构示意图；

图8为第一、三进水排水口进水排水时的使用状态图；

图9为第一、三进水排水口开启时旋转盘体的转动结构图；

图10为第二、四进水排水口进水排水时的使用状态图；

图11为第二、四进水排水口开启时旋转盘体的转动结构图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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。

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”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。

如图1、2、3所示，一种漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，包括一浮标主体1，该浮标主体1是由上中空半球2和下中空半球3组成的球形壳体，在球形壳体的顶部安装有与通信卫星信号连接的天线4，上中空半球2的表面安装有太阳能发电板5。在球形壳体内形成用于容纳海洋监测仪器的仪器舱6，在仪器舱6内设有一控制器，以及分别与控制器电性连接的：一用于获取气温、风速、风向、水温、波浪、海流数据及设备状态信息的信息采集模块，一用于将获取的信息实时传输至通信卫星的信息传输模块；一用于实时监测浮标主体1漂移过程经纬度信息的通信定位模块；一用于分别向海洋监测仪器、控制器、信息采集模块、信息传输模块及通信定位模块供电的供电模块；还包括一用于实施监测浮标主体1的坐标位置、漂移方向及漂移速率的位置监测模块，以及当监测到浮标主体1搁浅或距离海岸线的距离小于设定值时用于驱动浮标主体1离开搁浅位置或向远离海岸线的方向航行的控制系统，控制系统与控制器信号连接。上述仪器舱6内的各种模块以及控制器均为现有技术通过信号及传感器等部件结合所需效果能够合理做出的，故在附图中并未标记。

在球形壳体的底部设置有与仪器舱6密封分隔的的控制舱7，控制系统设于控制舱7内，控制系统包括在下中空半球3上周向对称开设的相互连通的第一进水排水口8、第二进水排水口9、第三进水排水口10、第四进水排水口11，以及分别设置有用于启闭各进水排水口的密封部件12，本实施例中，第一进水排水口8与第三进水排水口10相对设置，第二进水排水口9与第四进水排水口11相对设置。

如图4、5、6所示，在控制舱7内设有一开启密封部件12的同时，控制海水分别从球形壳体底部13及第一进水排水口8与第三进水排水口10或第二进水排水口9与第四进水排水口11进水或排水并驱动球形壳体移动的同步驱动装置14。密封部件12包括分别在第一进水排水口8、第二进水排水口9、第三进水排水口10、第四进水排水口11的上部及下部的下中空半球3内壁上周向连续开设的两环形滑轨15，在两环形滑轨15之间分别设置有与第一进水排水口8与第三进水排水口10或第二进水排水口9与第四进水排水口11相对应的柔性折叠密封条16，各柔性折叠密封条16的上、下两端均设有与两环形滑轨15滑动配合用于启闭各进水排水口的球形滑动部件17。柔性折叠密封条16的一端固定在环形滑轨15上，另一端与球形滑动部件17连接。同步驱动装置14包括一用于同时驱动第一进水排水口8与第三进水排水口10或同时驱动第二进水排水口9与第四进水排水口11的密封部件12启闭的第一驱动装置18，以及用于同步驱动球形壳体底部13进水及第一进水排水口8与第三进水排水口10或第二进水排水口9与第四进水排水口11进水或排水的第二驱动装置19。本发明柔性折叠密封条16可以采用目前伸缩密封的柔性材料制成，例如较薄的橡胶层。结构与手风琴风箱或者折叠推拉门结构类似，可实现自身在环形滑轨15上滑动时实现折叠收放，且具有一定的密封性能即可。

第一驱动装置18包括用于同时驱动第一进水排水口8与第三进水排水口10处密封部件12的第一旋转启闭机构20，以及用于同时驱动第二进水排水口9与第四进水排水口11处密封部件12的第二旋转启闭机构21，在控制舱7内设置有分别驱动所述第一旋转启闭机构20、第二旋转启闭机构21转动的旋转动力机构，第一旋转启闭机构20包括对称设置的分别与第一进水排水口8与第三进水排水口10处的球形滑动部件17固定连接的第一旋转架22，以及驱动第一旋转架22转动第一从动齿轮23、第一主动齿轮24，第二旋转启闭机构21包括对称设置的分别与第二进水排水口9与第四进水排水口11处的球形滑动部件17固定连接的第二旋转架25，以及驱动第二旋转架25转动第二从动齿轮26、第二主动齿轮27，旋转动力机构包括分别与第一主动齿轮24及第二主动齿轮27相连的第一伺服电机28及第二伺服电机29，第一伺服电机28及第二伺服电机29分别与控制器信号连接。

第二驱动装置19包括设于控制舱7内的用于驱动海水从球形壳体底部13进水以及第一进水排水口8进水、第三进水排水口10排水，第一进水排水口8排水、第三进水排水口10进水，或第二进水排水口9进水、第四进水排水口11排水，第二进水排水口9排水、第四进水排水口11进水的动力推进机构30，以及分别与第一驱动机构18相连的当第一进水排水口8、第三进水排水口10或第二进水排水口9、第四进水排水口11启闭时同步驱动动力推进机构30转动与第一进水排水口8、第三进水排水口10或第二进水排水口9、第四进水排水口11对应的同步转动部件31。

如图6、7所示，动力推进机构30包括一穿过球形壳体底部13向下延伸设置与外部海水连通的进水管32，以及与进水管32连通的分别向第一进水排水口8、第三进水排水口10或第二进水排水口9、第四进水排水口11的方向水平同时延伸同轴设置的两个进水排水管33，在两进水排水管33内分别设置有用于驱动海水从一侧进水排水管进水从另一侧进水排水管排水的伺服电机及转子叶轮34，伺服电机与控制器信号连接。球形壳体底部13开设有进水口，进水管32设于进水口内并向下延伸设置，在球形壳体内自进水口向上分别设置有第一隔水层35及第二隔水层36，在第一隔水层35与第二隔水层36之间形成一允许第一进水排水口8与第三进水排水口10或第二进水排水口9与第四进水排水口11进水及排水的海水循环腔37，两个进水排水管33设于海水循环腔37内，进水管32通过轴承38与第一隔水层35转动连接。

如图2、6所示，海水循环腔37的设置能够最大程度上缩小海水进出的范围，提高海水进入及排出的压力，增强海水对浮标主体1产生的推力。本发明动力推进机构30为本发明的主要动力来源，那么为了尽可能大的增强动力，本发明同轴设置的两个进水排水管33中，在进水管32与两个进水排水管33的连接处，其内腔直径略大于两进水排水管33的出口处的直径以及进水管32的直径，这样能够使得转子叶轮34将海水吸入至连接处位置的水量集中，在排出的过程中增大排水的压力，进而提高海水产生的反向动力。

同步转动部件31包括与第二从动齿轮26固定连接并向下延伸设置的第二转动筒体39，以及与第一从动齿轮23固定连接并向下穿过第二转动筒体39延伸设置的第一转动筒体40，在第一转动筒体40以及第二转动筒体39的延伸端分别设有当第一从动齿轮23或第二从动齿轮26转动时，同步驱动进水排水管33向第一进水排水口8或第三进水排水口10及第二进水排水口9或第四进水排水口11的方向转动的旋转部件41。旋转部件41包括一设于进水排水管33上的旋转盘体42，在旋转盘体42上开设有与第一转动筒体40以及第二转动筒体39的曲率半径一致的第一导向槽43及第二导向槽44。在第一转动筒体40以及第二转动筒体39的延伸端45分别设有与第一导向槽43及第二导向槽44滑动连接的球形部件46，该旋转盘体42的中心与进水管32、第一转动筒体40、第二转动筒体39均同轴线设置。旋转盘体42可与进水排水管33的顶部焊接或者螺纹连接固定。

本发明的工作过程如下：

如图8、9所示，设定浮标主体1需要向第一进水排水口8的方向移动。为第一进水排水口8与第三进水排水口10同时开启的工作过程，当卫星信号检测到浮标主体1偏移设定路线，并且控制系统监测到浮标主体搁浅或距离海岸线的距离小于设定值时，控制器发送驱动浮标主体1远离搁浅区域或海岸线的信号至第一伺服电机28，第一伺服电机28转动并驱动第一旋转架22向逆时针方向旋转，同时带动球形滑动部件17在环形滑轨15内滑动，将第一进水排水口8与第三进水排水口10处的柔性折叠密封条16沿第一旋转架22的转动方向在环形滑轨15内依次折叠，第一进水排水口8与第三进水排水口10逐渐打开。在第一旋转架22转动的同时，第一从动齿轮23带动第一转动筒体40也发生相同方向的同步转动，利用第一转动筒体40延伸端的球形部件46在旋转盘体42上的第一导向槽43内滑动，推动进水排水管33上的旋转盘体42发生转动，带动进水排水管33发生转动，使得两进水排水管33的两个进出水口分别与第一进水排水口8与第三进水排水口10对准。

在第一进水排水口8与第三进水排水口10完全打开后，控制器发送驱动海水47从进水管32以及第一进水排水口8进水，并从第三进水排水口10排水的信号至动力推进机构30内的两个伺服电机，通过信号识别浮标主体1的移动方向，控制器分别发送驱动两个进水排水管33内的转子叶轮34分别正转及反转的信号至两个伺服电机，增强进水排水管33对海水47的进水及排水力，浮标主体1开始移动。当浮标主体1根据卫星信号的实时控制到达所需位置后，控制器发送信号依次停止动力推进机构30工作，并发送信号驱动第一旋转架22旋转关闭柔性折叠密封条16，动力推进机构30回转到如图4所示的初始位置，浮标主体1自动调节过程结束。当然，浮标主体1也能够向第三进水排水口10的方向移动，只需控制器发送驱动两个进水排水管33内的转子叶轮34分别反转及正转即可实现，即从第三进水排水口10进水，从第一进水排水口8排水即可。

如图10、11所示，设定浮标主体1需要向第二进水排水口9的方向移动。为第二进水排水口9与第四进水排水口11同时开启的工作过程，其具体工作过程可参考浮标主体1需要向第一进水排水口8的方向移动的过程。在此不做赘述。

本申请的巧妙之处在于，第一、各进水排水口的启闭与动力推进机构30的对应是同步进行的，即：第一、二旋转启闭机构转动90度打开密封部件，同时驱动动力推进机构30转动45度，使得动力推进机构30的进水排水管两端正好与第一、第三进水排水口的中心准确对应。第二，设置四个进水排水口结构，每个进水排水口均可根据实际需要进水或排水，具有进水和排水两个功能，可实现四个方向的灵活移动，满足各种方向的移动需要。第三，双头结构的动力推进机构30可实现正反转辅助进水与排水，增强移动的动力。第四、四个进水排水口靠近浮标主体1的底部设置，并且在移动时部分海水从浮标主体1的底部进水，能够使得浮标主体1部分下沉，使得移动过程更加平稳。第五、在实际的移动过程中，控制器可根据实时监测的海流的流向、海流的流速、波浪数据、温度数据及设备状态信息，对移动过程中的进水、排水以及控制哪个进水排水口工作，均可以根据实际情况自动检测并信号控制调节。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的保护范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，包括一浮标主体，该浮标主体是由上中空半球和下中空半球组成的球形壳体，所述球形壳体内形成用于容纳海洋监测仪器的仪器舱，在仪器舱内设有一控制器，以及分别与控制器电性连接的：

一用于获取气温、风速、风向、水温、波浪、海流数据及设备状态信息的信息采集模块，

一用于将获取的信息实时传输至通信卫星的信息传输模块；

一用于实时监测浮标主体漂移过程经纬度信息的通信定位模块；

一用于分别向海洋监测仪器、控制器、信息采集模块、信息传输模块及通信定位模块供电的供电模块；

还包括一用于实施监测浮标主体坐标位置、漂移方向及漂移速率的位置监测模块，以及当监测到浮标主体搁浅或距离海岸线的距离小于设定值时用于驱动浮标主体离开搁浅位置或向远离海岸线的方向航行的控制系统，其特征在于：所述球形壳体底部设置有与仪器舱密封分隔的的控制舱，控制系统设于控制舱内，所述控制系统包括在下中空半球上周向对称开设的相互连通的第一、第二、第三、第四进水排水口，以及分别设置有用于启闭各进水排水口的密封部件，在控制舱内设有一开启密封部件的同时控制海水分别从球形壳体底部及第一、第三或第二、第四进水排水口进水或排水并驱动球形壳体移动的同步驱动装置。

2.根据权利要求1所述的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，其特征是：所述密封部件包括分别在第一、第二、第三、第四进水排水口的上部及下部的下中空半球内壁上周向连续开设的两环形滑轨，在两环形滑轨之间分别设置有与所述第一、第二、第三、第四进水排水口相对应的柔性折叠密封条，各柔性折叠密封条的上、下两端均设有与两环形滑轨滑动配合用于启闭各进水排水口的球形滑动部件。

3.根据权利要求2所述的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，其特征是：所述同步驱动装置包括一用于同时驱动第一、第三进水排水口或同时驱动第二、第四进水排水口的密封部件启闭的第一驱动装置，以及用于同步驱动球形壳体底部进水及第一、第三进水排水口或第二、第四进水排水口进水或排水的第二驱动装置。

4.根据权利要求3所述的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，其特征是：所述第一驱动装置包括用于同时驱动第一、第三进水排水口处密封部件的第一旋转启闭机构，以及用于同时驱动第二、第四进水排水口处密封部件的第二旋转启闭机构，在控制舱内设置有分别驱动所述第一、二旋转启闭机构转动的旋转动力机构，所述第二驱动装置包括设于控制舱内的用于驱动海水从球形壳体底部进水以及第一进水排水口进水、第三进水排水口排水，第一进水排水口排水、第三进水排水口进水，或第二进水排水口进水、第四进水排水口排水，第二进水排水口排水、第四进水排水口进水的动力推进机构，以及分别与所述第一驱动机构相连的当第一、第三进水排水口或第二、第四进水排水口启闭时同步驱动动力推进机构转动与第一、三或第二、四进水排水口对应的同步转动部件。

5.根据权利要求4所述的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，其特征是：所述第一旋转启闭机构包括对称设置的分别与第一、第三进水排水口处的球形滑动部件固定连接的第一旋转架，以及驱动所述第一旋转架转动第一从动齿轮、第一主动齿轮，第二旋转启闭机构包括对称设置的分别与第二、第四进水排水口处的球形滑动部件固定连接的第二旋转架，以及驱动所述第二旋转架转动第二从动齿轮、第二主动齿轮，所述旋转动力机构包括分别与第一主动齿轮及第二主动齿轮相连的第一伺服电机及第二伺服电机，所述第一、二伺服电机分别与控制器信号连接。

6.根据权利要求4所述的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，其特征是：所述动力推进机构包括一穿过球形壳体底部向下延伸设置与外部海水连通的进水管，以及与所述进水管连通的分别向第一、第三进水排水口或第二、第四进水排水口方向水平同时延伸同轴设置的两个进水排水管，在两进水排水管内分别设置有用于驱动海水从一侧进水排水管进水从另一侧进水排水管排水的伺服电机及转子叶轮，所述伺服电机与控制器信号连接。

7.根据权利要求6所述的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，其特征是：所述同步转动部件包括与第二从动齿轮固定连接并向下延伸设置的第二转动筒体，以及与第一从动齿轮固定连接并向下穿过第二转动筒体延伸设置的第一转动筒体，在第一、二转动筒体的延伸端分别设有当第一、二从动齿轮转动时，同步驱动进水排水管向第一、第三进水排水口及第二、第四进水排水口方向转动的旋转部件。

8.根据权利要求7所述的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，其特征是：所述旋转部件包括一设于进水排水管上的旋转盘体，在旋转盘体上开设有与所述第一、二转动筒体的曲率半径一致的第一导向槽及第二导向槽，所述第一、二转动筒体的延伸端分别与第一、二导向槽滑动连接，该旋转盘体的中心与进水管及第一、二转动筒体同轴线设置。

9.根据权利要求6所述的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，其特征是：所述球形壳体底部开设有进水口，进水管设于进水口内并向下延伸设置，在球形壳体内自进水口向上分别设置有第一隔水层及第二隔水层，两隔水层之间形成一允许第一、第三或第二、第四进水排水口进水及排水的海水循环腔，所述进水排水管设于海水循环腔内，进水管通过轴承与第一隔水层转动连接。

10.根据权利要求2所述的漂移路径可控的全自动海洋表层漂流浮标，其特征是：所述柔性折叠密封条的一端固定在环形滑轨上，另一端与球形滑动部件连接。

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