CN117622434B - 基于海上固定平台的水下观测设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于海上固定平台的水下观测设备，包括：母座，具有支撑台，支撑台上具有锥形定位孔，支撑台上还具有信号接受单元；收卷机构，具有收卷盘、电缆以及收卷电机；移动式观测装置，具有机架以及安装在机架上的动力机构、锥形定位块、观测传感器组件以及信号传送单元，电缆的第二端与锥形定位块固定。本申请的水下观测设备依托于海上固定平台，能够长期给母座提供电力，母座通过能够收卷的电缆给移动式观测装置供电，移动式观测装置通过动力机构能够在海底上转移位置，在较大范围内进行观测，且在观测完成后，通过收卷机构能够收卷至母座上，并通过锥形定位孔和锥形定位块进行自定位，最终通过信号接受单元和信号传送单元来传输信息。

Description

基于海上固定平台的水下观测设备

技术领域

本发明涉及海洋勘测领域，具体涉及基于海上固定平台的水下观测设备。

背景技术

石油平台附近海底，在需要打钻井位置处，需要勘测相关的数据，比如温度、水流流速等，还有通过生物化学传感器等对因打井相关的液体泄露进行观测。

现有石油平台下方的水下观测设备多为固定式结构，投放后位置很难更改，不能够大范围的进行观测，使用受限。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种基于海上固定平台的水下观测设备。

本发明采取的技术方案如下：

一种基于海上固定平台的水下观测设备，包括：

母座，设于海底，所述母座通过缆线与海上固定平台连接，海上固定平台通过所述缆线与母座传送信息并为母座供电，所述母座具有支撑台，所述支撑台上具有锥形定位孔，支撑台上还具有信号接受单元；

收卷机构，安装在所述母座中，所述收卷机构具有收卷盘、绕设在所述收卷盘上的电缆以及驱动收卷盘转动的收卷电机，所述电缆的第一端与母座电连接，所述电缆的第二端穿过所述锥形定位孔；

移动式观测装置，具有机架以及安装在机架上的动力机构、锥形定位块、观测传感器组件以及信号传送单元，移动式观测装置通过所述动力机构能够在海底上转移位置，所述电缆的第二端与所述锥形定位块固定，并为移动式观测装置供电；

移动式观测装置能够定期将采集的数据输送至母座或海上固定平台，每次数据输送包括以下操作：动力机构驱动移动式观测装置上移，同时收卷机构的收卷电机工作收卷电缆，使移动式观测装置向母座一侧移动，直至锥形定位块嵌入支撑台的锥形定位孔上，移动式观测装置的信号传送单元将观测传感器组件采集的数据传送至母座的信号接受单元。

本申请的水下观测设备依托于海上固定平台，能够长期给母座提供电力，母座通过能够收卷的电缆给移动式观测装置供电，移动式观测装置通过动力机构能够在海底上转移位置，在较大范围内进行观测，且在观测完成后，通过收卷机构能够收卷至母座上，并通过锥形定位孔和锥形定位块进行自定位，最终通过信号接受单元和信号传送单元来传输观测传感器组件采集的数据信息；本申请通过动力机构驱动移动式观测装置上移的方式，结合收卷电机收卷动作，能够防止海底物体阻碍移动式观测装置的移动，能够使移动式观测装置快速可靠的向母座一侧移动，且最终通过锥形定位孔和锥形定位块的配合，可靠定位住。

实际运用时，为了降低电缆的外径，提高移动式观测装置的移动范围，电缆可以为细的绳索，此时绳索不再具有供电功能，移动式观测装置自带电源，此时，支撑台上具有无线充电单元，在锥形定位块嵌入支撑台的锥形定位孔后，无线充电单元能够给移动式观测装置进行无线充电。

实际运用时，观测传感器组件可以具有多种不同类型的传感器，比如用于探测海底热流的探针，比如观测打井相关的液体泄露的生物化学传感器，比如温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器、浊度传感器、水质仪、海流计、摄像头等等。

于本发明其中一实施例中，所述锥形定位块转动安装在机架上，移动式观测装置还包括驱动锥形定位块转动的切换电机，所述锥形定位块具有自有状态和竖直状态，所述切换电机用于在收卷电机驱动移动式观测装置移动至支撑台时，使所述锥形定位块处于竖直状态，竖直状态下，所述锥形定位块与锥形定位孔相适配。

竖直状态锥形定位块与锥形定位孔相适配，能够实现可靠的自定位；在移动式观测装置向周边移动时，此时锥形定位块处于自由状态，锥形定位块能够自适应的转动，保证电缆与锥形定位块处于合适的角度。

于本发明其中一实施例中，所述机架具有多个绕所述锥形定位块设置的支撑脚，所述支撑脚具有倾斜的杆部和固定在杆部下端的支撑部，各杆部形成上窄下宽的导向结构，所述导向结构的上端内径大于等于所述支撑台的外径，在移动式观测装置刚落至支撑台时，所述导向结构的下端外套在支撑台上，在机架进一步下移时，导向结构通过各杆部限定机架的位置，最终使锥形定位块嵌入支撑台的锥形定位孔上。

本申请的支撑脚除了起支撑作用，其还能形成导向结构。支撑脚形成的导向结构用于在移动式观测装置移动至母座时起最初的导向作用，防止机架偏移支撑台，通过导向结构和锥形定位孔的双限位结构能够有效保证机架收卷回母座时能够可靠定位住。

于本发明其中一实施例中，所述动力机构包括：

至少一个升降电动叶轮组件，设置在机架上，用于带动机架上下移动；

两个并排设置的水平电动叶轮组件，设置在机架上，用于带动机架前后左右移动。

于本发明其中一实施例中，所述支撑台具有霍尔传感器，所述机架具有磁铁，所述霍尔传感器用于感应所述磁铁；

收卷电机工作收卷电缆，使移动式观测装置向母座一侧移动直至锥形定位块嵌入支撑台的锥形定位孔后，两个水平电动叶轮组件工作，产生相反方向的推力，使机架绕锥形定位块的轴线转动，直至磁铁与霍尔传感器的位置相对应，此时信号传送单元与信号接受单元相对应。

当信号传送单元与信号接受单元相对应时（距离最近），此时信号传输的速度最高，但每次移动式观测装置收卷至母座时并不能保证信号传送单元与信号接受单元相对应，通过设置磁铁和有霍尔传感器能够进行定位，结合两个水平电动叶轮组件的作用能够实现机架的绕轴线转动，最终在磁铁与霍尔传感器相对应的位置停住，此时能够保证信号传送单元与信号接受单元相对应。

于本发明其中一实施例中，信号传送单元与信号接受单元采用无线信号进行通讯。

于本发明其中一实施例中，所述支撑台上具有行程开关，所述行程开关用于控制收卷电机的收卷动作，收卷电机工作收卷电缆的过程中，当机架与支撑台接触时，机架触发所述行程开关，所述收卷电机停止工作。

于本发明其中一实施例中，所述母座上也具有观测传感器组件，母座上的观测传感器组件用于采集母座所在区域的数据。

于本发明其中一实施例中，所述海上固定平台为石油平台。

本发明的有益效果是：本申请的水下观测设备依托于海上固定平台，能够长期给母座提供电力，母座通过能够收卷的电缆给移动式观测装置供电，移动式观测装置通过动力机构能够在海底上转移位置，在较大范围内进行观测，且在观测完成后，通过收卷机构能够收卷至母座上，并通过锥形定位孔和锥形定位块进行自定位，最终通过信号接受单元和信号传送单元来传输观测传感器组件采集的数据信息；本申请通过动力机构驱动移动式观测装置上移的方式，结合收卷电机收卷动作，能够防止海底物体阻碍移动式观测装置的移动，能够使移动式观测装置快速可靠的向母座一侧移动，且最终通过锥形定位孔和锥形定位块的配合，可靠定位住。

附图说明

图1是基于海上固定平台的水下观测设备的示意图；

图2是母座和移动式观测装置的示意图；

图3是移动式观测装置准备收卷至母座时的示意图；

图4是移动式观测装置在母座上方时的示意图；

图5是移动式观测装置移动至母座的支撑台上的示意图；

图6是移动式观测装置在母座上方时的剖视图。

图中各附图标记为：

1、海上固定平台；2、母座；21、支撑台；211、锥形定位孔；212、信号接受单元；213、行程开关；3、缆线；4、收卷机构；41、收卷盘；42、电缆；43、收卷电机；5、移动式观测装置；51、机架；511、磁铁；52、动力机构；521、升降电动叶轮组件；522、水平电动叶轮组件；53、锥形定位块；54、观测传感器组件；55、信号传送单元；56、切换电机；57、支撑脚；571、支撑部；572、杆部；573、导向结构。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，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申请中的具体含义。

下面结合各附图，对本发明做详细描述。

如图1、图2、图3、图4、图5以及图6所示，一种基于海上固定平台的水下观测设备，包括：

母座2，设于海底，母座2通过缆线3与海上固定平台1连接，海上固定平台1通过缆线3与母座2传送信息并为母座2供电，母座2具有支撑台21，支撑台21上具有锥形定位孔211，支撑台21上还具有信号接受单元212；

收卷机构4，安装在母座2中，收卷机构4具有收卷盘41、绕设在收卷盘41上的电缆42以及驱动收卷盘41转动的收卷电机43，电缆42的第一端与母座2电连接，电缆42的第二端穿过锥形定位孔211；

移动式观测装置5，具有机架51以及安装在机架51上的动力机构52、锥形定位块53、观测传感器组件54以及信号传送单元55，移动式观测装置5通过动力机构52能够在海底上转移位置，电缆42的第二端与锥形定位块53固定，并为移动式观测装置5供电；

移动式观测装置5能够定期将采集的数据输送至母座2或海上固定平台1，每次数据输送包括以下操作：动力机构52驱动移动式观测装置5上移，同时收卷机构4的收卷电机43工作收卷电缆42，使移动式观测装置5向母座2一侧移动，直至锥形定位块53嵌入支撑台21的锥形定位孔211上，移动式观测装置5的信号传送单元55将观测传感器组件54采集的数据传送至母座2的信号接受单元212。

本申请的水下观测设备依托于海上固定平台1，能够长期给母座2提供电力，母座2通过能够收卷的电缆42给移动式观测装置5供电，移动式观测装置5通过动力机构52能够在海底上转移位置，在较大范围内进行观测，且在观测完成后，通过收卷机构4能够收卷至母座2上，并通过锥形定位孔211和锥形定位块53进行自定位，最终通过信号接受单元212和信号传送单元55来传输观测传感器组件54采集的数据信息；本申请通过动力机构52驱动移动式观测装置5上移的方式，结合收卷电机43收卷动作，能够防止海底物体阻碍移动式观测装置5的移动，能够使移动式观测装置5快速可靠的向母座2一侧移动，且最终通过锥形定位孔211和锥形定位块53的配合，可靠定位住。

实际运用时，为了降低电缆42的外径，提高移动式观测装置5的移动范围，电缆42可以为细的绳索，此时绳索不再具有供电功能，移动式观测装置5自带电源，此时，支撑台21上具有无线充电单元，在锥形定位块53嵌入支撑台21的锥形定位孔211后，无线充电单元能够给移动式观测装置5进行无线充电。

实际运用时，观测传感器组件54可以具有多种不同类型的传感器，比如用于探测海底热流的探针，比如观测打井相关的液体泄露的生物化学传感器，比如温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器、浊度传感器、水质仪、海流计、摄像头等等。

如图2、图3和图4所示，于本实施例中，锥形定位块53转动安装在机架51上，移动式观测装置5还包括驱动锥形定位块53转动的切换电机56，锥形定位块53具有自有状态和竖直状态，切换电机56用于在收卷电机43驱动移动式观测装置5移动至支撑台21时，使锥形定位块53处于竖直状态，竖直状态下，锥形定位块53与锥形定位孔211相适配。

竖直状态锥形定位块53与锥形定位孔211相适配，能够实现可靠的自定位；在移动式观测装置5向周边移动时，此时锥形定位块53处于自由状态，锥形定位块53能够自适应的转动，保证电缆42与锥形定位块53处于合适的角度。

如图4和图5所示，于本实施例中，机架51具有多个绕锥形定位块53设置的支撑脚57，支撑脚57具有倾斜的杆部572和固定在杆部572下端的支撑部571，各杆部572形成上窄下宽的导向结构573，导向结构573的上端内径大于等于支撑台21的外径，在移动式观测装置5刚落至支撑台21时，导向结构573的下端外套在支撑台21上，在机架51进一步下移时，导向结构573通过各杆部572限定机架51的位置，最终使锥形定位块53嵌入支撑台21的锥形定位孔211上。

本申请的支撑脚57除了起支撑作用，其还能形成导向结构573。支撑脚57形成的导向结构573用于在移动式观测装置5移动至母座2时起最初的导向作用，防止机架51偏移支撑台21，通过导向结构573和锥形定位孔211的双限位结构能够有效保证机架51收卷回母座2时能够可靠定位住。

如图2和图4所示，于本实施例中，动力机构52包括：

至少一个升降电动叶轮组件521，设置在机架51上，用于带动机架51上下移动；

两个并排设置的水平电动叶轮组件522，设置在机架51上，用于带动机架51前后左右移动。

如图4所示，于本实施例中，支撑台21具有霍尔传感器（图中省略未示出），机架51具有磁铁511，霍尔传感器用于感应磁铁511；

收卷电机43工作收卷电缆42，使移动式观测装置5向母座2一侧移动直至锥形定位块53嵌入支撑台21的锥形定位孔211后，两个水平电动叶轮组件522工作，产生相反方向的推力，使机架51绕锥形定位块53的轴线转动，直至磁铁511与霍尔传感器的位置相对应，此时信号传送单元55与信号接受单元212相对应。

当信号传送单元55与信号接受单元212相对应时（距离最近），此时信号传输的速度最高，但每次移动式观测装置5收卷至母座2时并不能保证信号传送单元55与信号接受单元212相对应，通过设置磁铁511和有霍尔传感器能够进行定位，结合两个水平电动叶轮组件522的作用能够实现机架51的绕轴线转动，最终在磁铁511与霍尔传感器相对应的位置停住，此时能够保证信号传送单元55与信号接受单元212相对应。

于本实施例中，信号传送单元55与信号接受单元212采用无线信号进行通讯。

如图2所示，于本实施例中，支撑台21上具有行程开关213，行程开关213用于控制收卷电机43的收卷动作，收卷电机43工作收卷电缆42的过程中，当机架51与支撑台21接触时，机架51触发行程开关213，收卷电机43停止工作。

于本实施例中，母座2上具有观测用的传感器组件，母座2上的传感器组件用于采集母座2所在区域的数据。

本实施例中，海上固定平台1为石油平台。于其他实施例中，还可以为海上发电平台等。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于海上固定平台的水下观测设备，其特征在于，包括：

母座，设于海底，所述母座通过缆线与海上固定平台连接，海上固定平台通过所述缆线与母座传送信息并为母座供电，所述母座具有支撑台，所述支撑台上具有锥形定位孔，支撑台上还具有信号接受单元；

收卷机构，安装在所述母座中，所述收卷机构具有收卷盘、绕设在所述收卷盘上的电缆以及驱动收卷盘转动的收卷电机，所述电缆的第一端与母座电连接，所述电缆的第二端穿过所述锥形定位孔；

移动式观测装置，具有机架以及安装在机架上的动力机构、锥形定位块、观测传感器组件以及信号传送单元，移动式观测装置通过所述动力机构能够在海底上转移位置，所述电缆的第二端与所述锥形定位块固定，并为移动式观测装置供电；

移动式观测装置能够定期将采集的数据输送至母座或海上固定平台，每次数据输送包括以下操作：动力机构驱动移动式观测装置上移，同时收卷机构的收卷电机工作收卷电缆，使移动式观测装置向母座一侧移动，直至锥形定位块嵌入支撑台的锥形定位孔上，移动式观测装置的信号传送单元将观测传感器组件采集的数据传送至母座的信号接受单元。

2.如权利要求1所述的基于海上固定平台的水下观测设备，其特征在于，所述锥形定位块转动安装在机架上，移动式观测装置还包括驱动锥形定位块转动的切换电机，所述锥形定位块具有自有状态和竖直状态，所述切换电机用于在收卷电机驱动移动式观测装置移动至支撑台时，使所述锥形定位块处于竖直状态，竖直状态下，所述锥形定位块与锥形定位孔相适配。

3.如权利要求2所述的基于海上固定平台的水下观测设备，其特征在于，所述机架具有多个绕所述锥形定位块设置的支撑脚，所述支撑脚具有倾斜的杆部和固定在杆部下端的支撑部，各杆部形成上窄下宽的导向结构，所述导向结构的上端内径大于等于所述支撑台的外径，在移动式观测装置刚落至支撑台时，所述导向结构的下端外套在支撑台上，在机架进一步下移时，导向结构通过各杆部限定机架的位置，最终使锥形定位块嵌入支撑台的锥形定位孔上。

4.如权利要求2所述的基于海上固定平台的水下观测设备，其特征在于，所述动力机构包括：

至少一个升降电动叶轮组件，设置在机架上，用于带动机架上下移动；

两个并排设置的水平电动叶轮组件，设置在机架上，用于带动机架前后左右移动。

5.如权利要求4所述的基于海上固定平台的水下观测设备，其特征在于，所述支撑台具有霍尔传感器，所述机架具有磁铁，所述霍尔传感器用于感应所述磁铁；

收卷电机工作收卷电缆，使移动式观测装置向母座一侧移动直至锥形定位块嵌入支撑台的锥形定位孔后，两个水平电动叶轮组件工作，产生相反方向的推力，使机架绕锥形定位块的轴线转动，直至磁铁与霍尔传感器的位置相对应，此时信号传送单元与信号接受单元相对应。

6.如权利要求5所述的基于海上固定平台的水下观测设备，其特征在于，信号传送单元与信号接受单元采用无线信号进行通讯。

7.如权利要求1所述的基于海上固定平台的水下观测设备，其特征在于，所述支撑台上具有行程开关，所述行程开关用于控制收卷电机的收卷动作，收卷电机工作收卷电缆的过程中，当机架与支撑台接触时，机架触发所述行程开关，所述收卷电机停止工作。

8.如权利要求1所述的基于海上固定平台的水下观测设备，其特征在于，所述观测传感器组件包括生物化学传感器、温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器、浊度传感器、水质仪、海流计、摄像头以及热流探针中的至少两个。

9.如权利要求1所述的基于海上固定平台的水下观测设备，其特征在于，所述母座上也具有观测传感器组件，母座上的观测传感器组件用于采集母座所在区域的数据。

10.如权利要求1所述的基于海上固定平台的水下观测设备，其特征在于，所述海上固定平台为石油平台。