CN116176803A - 一种海底监测设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种海底监测设备，涉及海洋监测设备技术领域。海底监测设备包括：设备主体，抛载组件、发射组件和第二电池组，其中设备主体利用监测传感器根据目标监测任务采集目标数据，抛载组件中包含第一电池组为设备主体供电，当设备需要上浮时，抛载组件连同第一电池组与设备主体分离。当在第一电池组脱离设备主体，且设备上浮到发射组件的发射距离后，第二电池组作为备选小容量电池，为发射组件供电，使得发射组件能够将设备主体采集的目标数据发送至处理中心进行监测分析。无需作业船回到投放地点对该海底监测设备进行回收，降低作业成本，提高监测安全。同时在上浮时降低设备重量，减少上浮阻力，降低海底监测设备结构复杂度。

Description

一种海底监测设备

技术领域

本发明涉及海洋监测设备技术领域，尤其涉及一种海底监测设备。

背景技术

海洋监测是指利用各种现代化技术及传感器对海洋环境进行侦查与监测。海洋监测装备是进行海洋开发、控制、综合管理的基础。如今随着海底观测平台的不断发展，其工作区域由浅海向深海不断深入，海洋研究已步入了深海时代，对深海的监测意义重大。

相关技术中用于深海海底工作的监测设备，通常是由作业船投放到指定区域，工作期满作业船回收设备从而得到监测数据。但是这种方式作业船需要经过两次往返(投放过程和回收过程)，作业成本较高，同时海底的监测设备需要携带大量电源以满足监测和通信需求，由于电池自重导致上浮所需的浮力装置较为复杂，设备系统结构复杂，生产设计成本高。

发明内容

本发明实施例提供了一种海底监测设备，降低海底监测设备的结构复杂度。

第一方面，本发明实施例提供了一种海底监测设备，包括：

设备主体，包括位于所述设备主体上的监测传感器，所述设备主体用于利用所述监测传感器根据目标监测任务采集目标数据；

抛载组件，通过电磁连接组件与所述设备主体连接，所述抛载组件包括第一电池组，所述第一电池组用于为所述设备主体供电；当所述海底监测设备需要上浮时，所述电磁连接组件与所述设备主体之间的连接断开，所述抛载组件与所述设备主体分离；

发射组件，与所述设备主体连接，用于在所述海底监测设备上浮至预设位置后，将所述设备主体采集的所述目标数据发送至处理中心，以使得所述处理中心对所述目标数据进行监测分析；

第二电池组，用于在所述抛载组件与所述设备主体分离后，为所述发射组件供电。

在本申请一种实施方式中，所述电磁连接组件包括磁铁，所述电磁连接组件和所述第一电池组电连接；

所述设备主体包括电磁吸盘；当所述电磁连接组件中不通电时，所述电磁连接组件利用所述磁铁与所述电磁吸盘吸附连接；

当所述电磁连接组件中通电时，所述电磁连接组件产生与所述磁铁磁性相反的磁场，所述电磁连接组件与所述电磁吸盘连接断开，所述抛载组件与所述设备主体分离。

在本申请一种实施方式中，所述抛载组件包括无线充电发送端，所述第一电池组与所述无线充电发送端连接；所述设备主体还包括无线充电接收端，所述无线充电接收端与所述无线充电发送端无线连接，用于利用所述第一电池组进行无线供电。

在本申请一种实施方式中，所述设备主体还包括电子密封舱和安装在所述电子密封舱内部的控制电路；

所述电子密封舱的底部或顶部与所述无线充电接收端连接；

所述电子密封舱的顶部通过水密连接组件和所述监测传感器连接，所述无线充电接收端为所述监测传感器和所述控制电路供电。

在本申请一种实施方式中，所述设备主体还包括浮力模块，所述浮力模块中包含容置腔，所述电子密封舱设置于所述容置腔内。

在本申请一种实施方式中，所述第二电池组位于所述发射组件内，所述发射组件还包括：天线和发射电路；所述天线与所述发射电路连接，所述发射电路与所述第二电池组连接。

在本申请一种实施方式中，所述电磁吸盘为凸起结构，所述抛载组件中包括凹槽结构，所述凸起结构与所述凹槽结构相匹配。

在本申请一种实施方式中，所述无线充电发送端位于所述电磁连接组件上，所述电磁连接组件位于所述凹槽结构内。

在本申请一种实施方式中，所述抛载组件还包括抛载结构件，所述第一电池组、所述电磁连接组件和所述无线充电发送端位于所述抛载结构件上，并与所述抛载结构件构成一体结构。

在本申请一种实施方式中，所述电子密封舱为塑胶材质，所述电子密封舱的内部填充油性液体。

在本申请一种实施方式中，所述油性液体为硅油。

本发明实施例提供的海底监测设备包括：设备主体，抛载组件、发射组件和第二电池组，其中设备主体利用监测传感器根据目标监测任务采集目标数据，抛载组件中包含第一电池组为设备主体供电，当设备需要上浮时，抛载组件连同第一电池组与设备主体分离。当在第一电池组脱离设备主体，且设备上浮到发射组件的发射距离后，第二电池组作为备选小容量电池，为发射组件供电，使得发射组件能够将设备主体采集的目标数据发送至处理中心进行监测分析。本申请实施例中发射组件能够发送目标数据，因此无需作业船回到投放地点对该海底监测设备进行回收，降低作业成本，提高监测安全。另外，该海底监测设备将电源分为两部分，在需要上浮时，分离容量大的第一电池组，仅携带小容量的第二电池组，降低设备重量，减少上浮阻力，从而无需结构复杂的上浮装置，同时能够设计更紧凑的设备结构，降低海底监测设备的结构复杂度。

本发明实施例的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。

附图说明

图1a-图1e是本发明实施例提供的海底监测设备的不同视角的示意图。

图2是本发明实施例提供的海底监测设备的另一视角示意图。

图3是本发明实施例提供的海底监测设备的抛载组件的结构示意图。

图4是本发明零一实施例提供的海底监测设备的抛载组件的结构示意图。

图5是本发明实施例提供的海底监测设备的设备主体的示意图。

图6是本发明实施例提供的海底监测设备的发射组件示意图。

图7是本发明实施例提供的海底监测设备的工作流程图。

附图标识：

海底监测设备100包括：

设备主体200、监测传感器210、电磁吸盘220、无线充电接收端230、电子密封舱240、浮力模块250、安装架260、水密连接组件241；

抛载组件300、电磁连接组件310、第一电池组320、无线充电发送端330、抛载结构件340；

发射组件400、第二电池组410、天线420、发射电路430。

具体实施方式

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实施例和简化描述，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实施例的限制。

应了解，在本发明实施例的描述中，如干个的含义为一个以上，多个(或多项)的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到“第一”、“第二”等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明实施例的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明实施例中的具体含义。

本发明实施例的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

海洋监测是指利用各种现代化技术及传感器对海洋环境进行侦查与监测。海洋监测装备是进行海洋开发、控制、综合管理的基础。如今随着海底观测平台的不断发展，其工作区域由浅海向深海不断深入，海洋研究已步入了深海时代，对深海的监测意义重大。

相关技术中用于深海海底工作的监测设备，通常是由作业船投放到指定区域，工作期满作业船回收设备从而得到监测数据。但是这种方式作业船需要经过两次往返(投放过程和回收过程)，作业成本较高。另一方面，很多海底监测设备需要通过水声通讯装置，将数据发送到海面的中继的水声通讯接收端，再通过无线网络(例如：卫星通信或近岸的移动蜂窝网络)发送到服务器进行分析，这种方式需配备复杂的声学通讯的设备，并且需要携带大量电源以满足监测和通信需求，但是由于电池自重导致上浮所需的浮力装置较为复杂，设备系统结构复杂，生产设计成本高。

另外，相关技术中还有一种用于在水体中实现沉浮监测的浮标，通过设计一个可变体积的橡胶油囊，来控制设备的沉降，即向油囊注入油液，油囊体积增大，系统浮力增加，实现上升，从油囊中抽取油液，油囊体积减少，浮力减少，设备下沉，但是这种方案主要适用于浅表水体中的监测，不适用于海底。

因此，本申请实施例提供一种海底监测设备，利用发射组件发送目标数据，无需作业船回到投放地点对该海底监测设备进行回收，降低作业成本，提高监测安全。另外，该海底监测设备将电源分为两部分，由于电池的容量和电池重量相关，因此上浮时，分离容量大的第一电池组，仅携带小容量的第二电池组，降低设备重量，减少上浮阻力，从而无需结构复杂的上浮装置，同时能够设计更紧凑的设备结构，降低海底监测设备的结构复杂度。

下面对本申请实施例的海底监测设备进行详细描述。

图1a至图1e为本申请实施例的海底监测设备的不同视角的示意图，其中图1a为海底检测设备的主视图，图1b是图1a的正视图，图1c是图1a的剖面图，图1d是图1a的俯视图，图1e是图1a的分解图。

参照图1a至图1e，海底监测设备100包括：

设备主体200，设备主体200是执行海洋监测任务的主体结构，设备主体200上有监测传感器210，设备主体200根据目标监测任务利用监测传感器210采集目标数据。

在一实施例中，监测传感器210可以根据具体的目标监测任务选取适合的传感器，例如适用于监测深海水压的压力计或水听器等，本实施例对监测传感器210的类型和功能不做具体限定。

可以理解的是，设备主体200中还包括实现监测功能必不可少的控制电路等，本实施例对控制电路的具体内容不做限定。

海底监测设备100还包括：抛载组件300，其中抛载组件300通过电磁连接组件310与设备主体200连接，其中，抛载组件300中包括第一电池组320，第一电池组320用于为设备主体200供电。该实施例中，当海底监测设备100完成监测任务后需要上浮时，电磁连接组件310与设备主体200之间的连接断开，抛载组件300与设备主体200分离。

海底监测设备100还包括：发射组件400，与设备主体200连接，用于在海底监测设备100上浮至预设位置后，将设备主体200采集的目标数据发送至处理中心(图中未示出)，以使得处理中心对目标数据进行监测分析。可以理解的是，预设位置可以是海面，也可以是发射组件400的发射最大距离，即在预设位置发射目标数据时，确保处理中心能够接收到。另外，处理中心可以是地面控制站也可以是监测船等，本实施例对此不做具体限定。

海底监测设备100还包括：第二电池组410，第二电池组可以位于发射组件400内，也可以位于设备主体200中，其目的是在抛载组件300与设备主体200分离后，为发射组件400供电，以确保发射组件400有足够的发射功率将目标数据发送至处理中心。

在一实施例中，参照图2，为海底监测设备的另一视角示意图。图中可见，设备主体200还包括位于设备主体200的与抛载装置相对的底部的电磁吸盘220，其中，电磁吸盘220可以是金属材质。

在一实施例中，如图2所示，电磁吸盘220可以是凸起结构，即依照电磁吸盘220的形状在设备主体200的底部形成一个凸台。

在一实施例中，参照图3，为抛载组件的结构示意图。

图3中，抛载组件300包括第一电池组320，其中第一电池组320与电磁连接组件310电连接，其目的之一是为设备主体200(包括其中零部件)进行供电，因此第一电池组320的容量比第二电池组容量稍大，重量也更重。可以理解的是，图3中以两个第一电池组320进行示例，不代表本申请实施例中第一电池组320的数量只能是两个。

参照图3，抛载组件300中包括凹槽结构，电磁连接组件310位于凹槽结构中，结合图2，可见电磁吸盘220的凸起结构与抛载组件300的凹槽结构相匹配，即电磁吸盘220的凸起结构可以嵌入凹槽结构中与电磁连接组件310接触连接。

另外，电磁连接组件310中还包括磁铁(图3中未示出)，该实施例中为了节省电量，选取断电有磁型的电磁铁，即该电磁铁在不通电的情况下存在磁性，能产生磁场。

上述实施例中，当电磁连接组件310中不通电时，电磁连接组件310利用磁铁的吸力与金属的电磁吸盘220吸附连接，如果监测过程结束或者到设定的工作时间，海底监测设备需要上浮至预设位置，此时设备主体200中控制电路发送通电的控制指令，使得第一电池组320向电磁连接组件310通电，电磁连接组件310中线圈在电流作用下产生与磁铁磁性相反的磁场，抵消磁铁对电磁吸盘220的吸力，电磁连接组件310与电磁吸盘220之间的连接断开，确保抛载组件300与设备主体200实现分离。由于抛载组件300中包含较重的第一电池组320，因此能够降低设备的整体重量，减少上浮阻力，从而无需结构复杂的上浮装置，同时能够设计更紧凑的设备结构，降低海底监测设备的结构复杂度。

参照图3，抛载组件300还包括无线充电发送端330，其中第一电池组320与无线充电发送端330连接，无线充电发送端330位于电磁连接组件310上，电磁连接组件310位于凹槽结构内。

对应地，在一实施例中，设备主体200还包括：无线充电接收端230，其中，无线充电接收端230与无线充电发送端330无线连接，即第一电池组320利用无线充电的方式为设备主体200进行无线供电。

可以理解的是，无线供电的方式使得抛载组件300与设备主体200之间实现无线连接，仅通过设备主体200底部的电磁吸盘220与抛载组件300的电磁连接组件310吸附在一起，同时凸起结构和凹槽结构配合使得工作过程中不发生转动，在进行两者分离时，不会受到有线连接带来的干扰。

在一实施例中，参照图4，抛载组件300还包括作为主体的抛载结构件340，具体的电磁连接组件310、第一电池组320、和无线充电发送端330均设置在抛载结构件340上。可以理解的是抛载结构件340中设置用于容纳电磁连接组件310的凹槽结构，以及用于容纳第一电池组320的空间。该实施例中，由于需要在深海中使用，处于防水和抗压的考虑，通过灌封嵌入或安装在内部的方式使得电磁连接组件310、第一电池组320、无线充电发送端330和抛载结构件340构成一体结构。

在一实施例中，参照图5和图1c，为设备主体的示意图。

图中设备主体200还包括：电子密封舱240，其中控制电路等电路相关部件安装在电子密封舱240的内部，可以理解的是，电子密封舱能实现密封防水效果。

设备主体200还包括：浮力模块250，浮力模块250用于为设备主体200提供上升的正浮力，由于去掉抛载组件300后，设备主体200的重量大大减轻，因此浮力模块250无需提供较大的浮力，因此浮力模块250的结构可以在相关技术浮力装置的基础上简化。例如利用耐压的密度较小的环氧树脂基玻璃微珠浮力材料作为浮力模块250，所使用的浮力材料的体积更小。

在一实施例中，电子密封舱240可设计成塑胶材质，将电子密封舱240内充满硅油。这么做的目的是因为电子密封舱240的内部仅安装控制电路、数据采集、无线发射模块等电子元器件，可以利用具有一定粘性系数的硅油排除电子密封舱240内部的所有空气，无其他密闭空间，大大减少电子密封舱240的体积，其可承受深海巨大的压力。并且利用塑胶材质会减少电子密封舱240的重量，使其更轻，如需上浮时，所需要的浮力越小，因此对应的浮力模块250的体积可以更小，整个海底监测设备100的设备主体200不包含大质量的电池和排在组件，可以设计的更加紧凑，仅需要少量浮力模块提供正浮力即可实现上浮。

可以理解的是，如果电子密封舱240为重量大的金属材质，则一方面会导致成本上升，另一方面会导致需要更多能够提供正浮力的材料(例如玻璃浮球、耐压低密度的环氧树脂基玻璃微珠浮力材料等)。

参照图5，由于电子密封舱240为软性材质，因此设备主体200还包括：安装架260，将电子密封舱240设置在安装架260内，安装架260提供结构支撑。同时在浮力模块250中包含容置腔，用于放置安装架260，也就是将电子密封舱240设置于容置腔内。

在一实施例中，由于电子密封舱240的内部安装相关控制电路，因此为了进行供电，将电子密封舱240的底部与无线充电接收端230连接，用于接收第一电池组320的无线供电。

在另一实施例中，电子密封舱240的顶部通过水密连接组件241与监测传感器210连接，通过无线充电接收端230为监测传感器210供电，使得监测传感器210能够正常工作，采集到目标数据。可以理解的是，水密连接组件241能够保证连接位置的防水。

在一实施例中，参照图6，为发射组件示意图。

图中所示可知，第二电池组410位于发射组件400内，这样做的目的是减少供电连线，减少供电线的传输损耗。另外，该实施例中，发射组件400还包括：天线420和发射电路430，其中，发射电路430为射频电路，与第二电池组410连接，用于根据目标数据生成射频传输信号，天线420与发射电路430连接，用于将目标数据发送至处理中心。

可以理解的是，为了获得目标数据，结合图5，发射组件400也包括连接组件440，利用连接组件440与电子密封舱240之间通过线缆电连接，具体地，连接组件440通过连接在浮力模块250中，进而实现与电子密封舱240的连接。可以理解的是，连接组件440也是相应的水密连接组件。

在一实施例中，该海底监测设备将电源分为两部分，第一电池组为整个海底监测工作提供电能，在需要上浮时，分离容量大的第一电池组，仅携带小容量的第二电池组，当设备主体浮到海面时，激活发射组件的发射电路，发射电路利用天线将设备主体中电子密封舱内控制电路存储的监测传感器监测到的目标数据发射到处理中心，由于第二电池组独立于第一电池组，其能够在第一电池组与海底监测设备分离后，为发射组件进行供电，从而实现设备主体浮出水面后的通信数据发送。

在一实施例中，参照图7，是本发明实施例提供的海底监测设备的一个可选的工作流程图，图7中的方法可以包括但不限于包括步骤S110至步骤S170。

步骤S110：在目标地点投放海底监测设备。

步骤S120：海底监测设备的抛载组件吸附在设备主体沉入海底。

步骤S130：抛载组件通过无线供能的方式利用第一电池组为设备主体供电，以使设备主体执行目标检测任务。

步骤S140：任务完成或达到触发时间，控制抛载组件断开与设备主体的连接，两者分离。

步骤S150：设备主体上浮至海面。

步骤S160：发射组件被激活，利用第二电池组供电将控制电路存储的目标数据发送至处理中心。

步骤S170：数据传输完成后，执行任务终止程序。

在一实施例中，任务终止程序会擦除海底监测设备中的数据信息，以保护数据安全。

本申请实施例的海底监测设备包括：设备主体，抛载组件、发射组件和第二电池组，其中设备主体利用监测传感器根据目标监测任务采集目标数据，抛载组件中包含第一电池组为设备主体供电，当设备需要上浮时，抛载组件连同第一电池组与设备主体分离。当在第一电池组脱离设备主体，且设备上浮到发射组件的发射距离后，第二电池组作为备选小容量电池，为发射组件供电，使得发射组件能够将设备主体采集的目标数据发送至处理中心进行监测分析。

可以理解的是，本申请实施例的海底监测设备能够实现自主沉浮，同时可以不对其进行回收，属于可抛弃设备。其舍弃常规沉浮式海底监测设备使用的声学通讯系统等复杂的结构，能够实现投放在海底后，自主完成工作，经过条件触发或者定时触发的方式释放抛载组件，使得设备主体上浮至海面通过发射组件将采集的目标数据传送至处理中心，由于将较重的主电池作为抛载组件，在设备主体上浮时抛载掉，因此减轻了上浮时设备主体的重量，减少了需要提供正浮力的浮力模块的体积。另一方面，仅需要通过作业船或空中将海底监测设备投放在目标点，自由下沉至海底进行监测工作，完成数据采集工作后自主上浮并发送数据，无需再次回到投放点回收设备，有效的解决了深海观测获取数据难度高、成本高的问题，便于规模与隐蔽式投放设备。

还应了解，本发明实施例提供的各种实施方式可以任意进行组合，以实现不同的技术效果。

以上是对本发明实施例的较佳实施进行了具体说明，但本发明实施例并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明实施例精神的共享条件下还可作出种种等同的变形或替换，这些等同的变形或替换均包括在本发明实施例权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种海底监测设备，其特征在于，包括：

设备主体，包括位于所述设备主体上的监测传感器，所述设备主体用于利用所述监测传感器根据目标监测任务采集目标数据；

抛载组件，通过电磁连接组件与所述设备主体连接，所述抛载组件包括第一电池组，所述第一电池组用于为所述设备主体供电；当所述海底监测设备需要上浮时，所述电磁连接组件与所述设备主体之间的连接断开，所述抛载组件与所述设备主体分离；

发射组件，与所述设备主体连接，用于在所述海底监测设备上浮至预设位置后，将所述设备主体采集的所述目标数据发送至处理中心，以使得所述处理中心对所述目标数据进行监测分析；

第二电池组，用于在所述抛载组件与所述设备主体分离后，为所述发射组件供电。

2.根据权利要求1所述的海底监测设备，其特征在于，所述电磁连接组件包括磁铁，所述电磁连接组件和所述第一电池组电连接；

所述设备主体包括电磁吸盘；当所述电磁连接组件中不通电时，所述电磁连接组件利用所述磁铁与所述电磁吸盘吸附连接；

当所述电磁连接组件中通电时，所述电磁连接组件产生与所述磁铁的磁性相反的磁场，所述电磁连接组件与所述电磁吸盘连接断开，所述抛载组件与所述设备主体分离。

3.根据权利要求2所述的海底监测设备，其特征在于，所述抛载组件包括无线充电发送端，所述第一电池组与所述无线充电发送端连接；所述设备主体还包括无线充电接收端，所述无线充电接收端与所述无线充电发送端无线连接，用于利用所述第一电池组进行无线供电。

4.根据权利要求3所述的海底监测设备，其特征在于，所述设备主体还包括电子密封舱和安装在所述电子密封舱内部的控制电路；

所述电子密封舱的底部与所述无线充电接收端连接；

所述电子密封舱的顶部通过水密连接组件和所述监测传感器连接，所述无线充电接收端为所述监测传感器和所述控制电路供电。

5.根据权利要求4所述的海底监测设备，其特征在于，所述设备主体还包括浮力模块，所述浮力模块中包含容置腔，所述电子密封舱设置于所述容置腔内。

6.根据权利要求5所述的海底监测设备，其特征在于，所述第二电池组位于所述发射组件内，所述发射组件还包括：天线和发射电路；所述天线与所述发射电路连接，所述发射电路与所述第二电池组连接。

7.根据权利要求3所述的海底监测设备，其特征在于，所述电磁吸盘为凸起结构，所述抛载组件中设有凹槽结构，所述凸起结构与所述凹槽结构相匹配。

8.根据权利要求7所述的海底监测设备，其特征在于，所述无线充电发送端位于所述电磁连接组件上，所述电磁连接组件位于所述凹槽结构内。

9.根据权利要求3所述的海底监测设备，其特征在于，所述抛载组件还包括抛载结构件，所述第一电池组、所述电磁连接组件和所述无线充电发送端位于所述抛载结构件上，并与所述抛载结构件构成一体结构。

10.根据权利要求4所述的海底监测设备，其特征在于，所述电子密封舱为塑胶材质，所述电子密封舱的内部填充油性液体。

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