CN201228074Y - 无线传感器网络节点水中搭载设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于海洋监测技术领域，涉及一种无线传感器网络节点水中搭载设备。它由空心不锈钢管、穿心浮筒、配重金属块、螺钉与铁栓、空心连接柱、RS－485标准数据线、水上传感器、透明塑料器皿、密封舱、水下传感器和水听器组成。穿心浮筒穿于空心不锈钢管中间位置，上下两端用螺钉与铁栓固定，空心不锈钢管下端穿过配重金属块焊接在装有水下传感器和水听器的密封舱上，上端焊接空心连接柱搭载装有水上传感器的透明塑料器皿。RS－485标准数据线置于空心不锈钢管内连接水上传感器和水下传感器。此设计用于解决海上海下传感器的装载问题，实现海上海下传感器节点间的相互通信，并能保证实时监测海上海下环境。

Description

无线传感器网络节点水中搭载设备

技术领域

本实用新型涉及一种传感器搭载设备，特别是涉及一种无线传感器网络节点水中搭载设备。

背景技术

21世纪是海洋的世纪，海洋监测用传感器搭载技术是伴随着海洋科学的发展，在传统技术的基础上发展起来的海洋监测新技术。传感器水中搭载设备是一种现代化的海洋观测设施，它具有全天候、全天时稳定可靠的收集海洋环境资料的能力，并能实现数据的自动采集、自动标示和自动发送。为了进行海洋环境监测，各种各样的搭载设备应运而生。现阶段对海洋进行监测所采用的主要手段为浮标和潜标系统，这两类系统都涉及对传感器的搭载问题。但是由于大多数浮标系统技术复杂，设计制作难度高，成本高，且仅仅用于海面监测，不涉及海下监测。而剩下的少数应用于海下作业的潜标系统又难以收集系统采集到的数据，而且设计难度更高。例如，间隔数天，需要将潜标拉于海面，进行相关处理获取数据，这些都不适用于日常对近海区域相关水文海洋环境的监测，尤其是对于水下环境的监测。节点水中搭载设备工作周期长、仪器操作困难、安装步骤复杂、抗腐蚀性弱等也成为海洋监测技术瓶颈。中国专利CN 101108649A提出了一种海洋要素传感器搭载设备，它由导流保护罩、装夹压套、缆绳夹具、支撑架、浮力部件和密封舱构成。整个搭载设备以支撑架为框架，其右外侧固定着装夹压套，它可以夹装固定各种海洋要素传感器，支撑架的左外侧固定着缆绳夹具，它用来夹持钢缆从而固定整个设备，支撑架内部中上部固定着浮力部件，支撑架内部下侧固定着密封舱，密封舱内置电源和存储系统。但是该设备制作复杂、制作材料要求严格且成本很高、只适用于水下传感器的搭载，收集系统采集到的数据不方便。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有传感器搭载设备中存在的海下监测困难、设计难度高、收集系统采集的数据不便等不足，提供一种无线传感器网络节点水中搭载设备，以解决海上海下传感器节点的搭载问题，保证传感器节点正常工作，实现水上传感器与水下传感器之间的相互通信，实现水上水下同时作业，有效地采集处理多种海洋要素数据，实时监测海面海底环境。

本实用新型提供了一种无线传感器网络节点水中搭载设备，解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型主要由三部分组成：水上传感器部分、水下传感器部分和浮力装置。水上传感器部分由透明塑料器皿和水上传感器组成，位于整个装置的顶部；水下传感器部分由水下传感器、水听器和密封舱三部分组成，位于整个装置的底部；浮力装置由空心不锈钢管、穿心浮筒、配重金属块、螺钉与铁栓、RS-485标准数据线和空心连接柱构成。

空心不锈钢管上端焊接有空心连接柱以搭载装有水上传感器的透明塑料器皿，水上传感器焊接在透明塑料器皿的盖子上；空心不锈钢管下端焊接密封舱，水下传感器和水听器置于密封舱中，水听器固定于密封舱底部，水下传感器固定在水听器上方。RS-485标准数据线置于空心不锈钢管内连接水上传感器和水下传感器，RS-485标准数据线两端的接口分别与水上传感器的接口和水下传感器的接口相连接。穿心浮筒有三个，均采用高密度塑料泡沫制成，穿于空心不锈钢管中间位置，上下两端使用螺钉与铁栓把三个浮筒固定在一起；配重金属块中心穿有圆孔，圆孔大小正好可使空心不锈钢管穿过，配重金属块经过其圆孔穿过空心不锈钢管固定于密封舱上方，配合穿心浮筒保持整个设备平稳浮于海面上。

水下传感器部分集成有声学信号采集、分析与处理模块，负责与其他水下传感器实现数据采集、数据转发和控制命令传送等任务。水下传感器将收集到数据通过RS-485标准数据线转发给水上传感器，同时接受水上传感器传达的控制命令，控制水下传感器作业。水上传感器部分负责水上传感器节点间无线电通信，并接收水下传感器传送来的数据，对数据经分析处理后发送至地面接收基站，同时接受基站控制命令，控制水下传感器相关作业。

本实用新型具有以下特点：

(1)声学通信和无线电数字通信技术相结合，水下各传感器节点间通过声波来进行数据传送、命令控制的通信，水下节点将收集到的信息经处理后转发至水上传感器，经分析处理后发送至地面接收基站；水上传感器部分负责水上传感器节点间无线电通信，并接收水下传感器部分传送来的数据，对数据经分析处理后发送至地面接收基站，同时接受基站控制命令，控制水下传感器相关作业，从而可以实时监测海上海下环境。

(2)解决海上海下传感器的装载问题，保证传感器节点能够正常工作。

(3)制作简单，易操作，成本低，实用性强。同现有其他节点水中搭载设备相比，本实用新型各组成部件简易，价格低，相关制作工艺及安装过程简单化，便于设备的运输、组装和船上操作，可适用于多种情况下近海范围内试验、监测用，且在较短时间内采用常规安装方法即可完成设备的装配。

(4)精选各个组成部件。空心不锈钢管和穿心浮筒以及密封舱采用优质抗腐蚀材料，增强了设备的耐腐蚀性，穿心浮筒和配重金属块保证了设备稳定性好，延长其使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型结构主视图；

图2为本实用新型结构剖视图。

其中1为空心连接柱，2为螺钉与铁栓，3为穿心浮筒，4为空心不锈钢管，5为配重金属块，6为密封舱，7为水下传感器，8为水上传感器，9为透明塑料器皿，9-1为透明塑料器皿盖子，10为水听器，11为RS-485标准数据线。

具体实施方式

在图1、2中所示的实施例为本实用新型结构图，一种无线传感器网络节点水中搭载设备主要由浮力装置、水下传感器部分和水上传感器部分组成。其中浮力装置主要由空心不锈钢管4，三个穿心浮筒3，配重金属块5，螺钉与铁栓2，空心连接柱1和RS-485标准数据线11构成；水上传感器部分用透明塑料器皿9封装水上传感器8；水上传感器部分由透明塑料器皿9和水上传感器8组成，位于整个装置的顶部；水下传感器部分由水下传感器7、水听器10和密封舱6三部分组成，位于整个装置的底部。

空心不锈钢管4上端通过空心连接柱1焊接封装水上传感器8的透明塑料器皿9，水上传感器8焊接在透明塑料器皿盖子9-1上；空心不锈钢管4下端焊接有密封舱6，水下传感器7和水听器10置于密封舱6中，水听器10固定于密封舱6底部，水下传感器7固定在水听器10上方；三个穿心浮筒3采用高密度塑料泡沫制成，穿于空心不锈钢管4的中间位置，上下位置使用螺钉与铁栓2把三个穿心浮筒3固定在一起；上下传感器部分通过空心不锈钢管内置的RS-485标准数据线11相连，RS-485标准数据线两端的接口分别与水上传感器8的接口和水下传感器7的接口相连接。配重金属块5中心穿有圆孔，圆孔大小正好可使空心不锈钢管4穿过，配重金属块5经过其圆孔焊接于空心不锈钢管4底部，配合三个穿心浮筒3保持整个设备平稳浮于海面。

具体实施效果：(1)实现水上水下同时作业和相互通信，采集处理多种海洋要素数据；(2)保证采集数据的准确性，能够实时监测海上海下环境；(3)该设备的水中稳定性好，使用寿命长；(4)制作简单，易操作，成本低，实用性强，有利于该实用新型的普及。

Claims (8)

1、一种无线传感器网络节点水中搭载设备，其特征在于：该搭载设备设有水上传感器部分、水下传感器部分和浮力装置；水上传感器部分由透明塑料器皿(9)和水上传感器(8)组成，位于整个装置的顶部；水下传感器部分由水下传感器(7)、水听器(10)和密封舱(6)三部分组成，位于整个装置的底部；浮力装置由空心不锈钢管(4)、穿心浮筒(3)、配重金属块(5)、螺钉与铁栓(2)、RS-485标准数据线(11)和空心连接柱(1)构成。

2、根据权利要求1所述的节点水中搭载设备，其特征在于：水上传感器部分用透明塑料器皿(9)封装水上传感器(8)于其中，水上传感器(8)焊接在透明塑料器皿的盖子(9-1)上。

3、根据权利要求1所述的节点水中搭载设备，其特征在于：水下传感器部分用密封舱(6)封装水下传感器(7)和水听器(10)于其中，水听器(7)固定于密封舱(6)底部，水下传感器(7)固定在水听器(10)上方。

4、根据权利要求1所述的节点水中搭载设备的浮力装置，其特征在于：穿心浮筒(3)有三个，穿于空心不锈钢管(4)的中间位置，上下位置使用螺钉与铁栓(2)固定在一起；配重金属块(5)中心穿有圆孔，圆孔大小正好可使空心不锈钢管(4)穿过，配重金属块(5)经过其圆孔焊接于空心不锈钢管(4)底部；空心不锈钢管(4)内部置有RS-485标准数据线(11)，上端焊接有空心连接柱(1)。

5、根据权利要求4所述的节点水中搭载设备的浮力装置，其特征在于：三个穿心浮筒(3)均采用高密度塑料泡沫制成，上下使用螺钉与铁栓(2)把三个穿心浮筒(3)固定在一起，配合配重金属块(5)保持整个设备平稳浮于海面上。

6、根据权利要求1所述的节点水中搭载设备，其特征在于：空心不锈钢管(4)上端焊接有空心连接柱(1)以搭载装有水上传感器(8)的透明塑料器皿(9)；空心不锈钢管(4)下端焊接装有水下传感器(7)和水听器(10)的密封舱(6)。

7、根据权利要求2或3或4所述的节点水中搭载设备，其特征在于：RS-485标准数据线(11)置于空心不锈钢管(4)内部通过空心连接柱(1)连接水上传感器(8)和水下传感器(7)；将RS-485标准数据线(11)两端的接口分别与水上传感器(8)的接口和水下传感器(7)的接口相连接。

8、根据权利要求7所述的节点水中搭载设备，其特征在于：水下传感器(7)将收集到数据通过RS-485标准数据线(11)转发给水上传感器(8)，同时接收水上传感器(7)传达的控制命令，控制水下传感器(8)作业。

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