CN202533102U

CN202533102U - 一种多传输方式的近海可变层次拉格朗日环流观测装置

Info

Publication number: CN202533102U
Application number: CN2012201632005U
Authority: CN
Inventors: 赵亮; 吴则举; 毛新燕
Original assignee: Ocean University of China
Current assignee: Ocean University of China
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2022-04-17

Abstract

一种多传输方式的近海可变层次拉格朗日环流观测装置，包括经由通讯电缆相互连接的水下尼龙帆和水面上的天线盒；天线盒内部有GPS定位天线、GPRS移动通信天线及海事卫星通讯天线；尼龙帆上带有水密控制仓，其内设有微控制器、电池模块、数据存储模块、海事卫星通讯模块、GPRS移动通信模块、GPS定位模块、及水质参数传感器。本实用新型具有GPS全球定位系统、GPRS移动通讯网络、海事卫星通讯网络进行定位监测及数据传输，技术灵活、可靠、价格低廉，便于大面积推广；尼龙十字帆结构简单、结实耐用、易摆放运输，具有良好的随水性；可在海面以下任意水层随水移动监测，获取的水质数据真实、可靠。

Description

一种多传输方式的近海可变层次拉格朗日环流观测装置

技术领域

本实用新型涉及一种多传输方式的近海可变层次拉格朗日环流观测装置，属于近海环流观测技术领域。

背景技术

在近海环境、水质的研究中，现场环流尤其是拉格朗日环流的影响是至关重要的。环境监测需要研制一种能实时快速进行拉格朗日环流观测，并及时传输到数据服务器上，同时进行实时动态显示的系统。

目前尚没有特别成熟的针对拉格朗日环流观测的系统。现有的海上移动监测平台，利用海事卫星网络或移动通信网络进行GPS定位信息传输，也可以进行环流计算。前者通讯费用较高，后者覆盖范围有限，因此仅靠单一数据传输方式，很大程度上制约了监测平台的普及使用。

此外，现有的水质观测平台，多为表层漂流性质，仅能计算表层拉格朗日环流，无法进行更深的拉格朗日环流观测，因此亟需一种具有多传输方式的近海可变层次拉格朗日环流观测系统。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种多传输方式的近海可变层次拉格朗日环流观测装置，该装置能够适用于近海观测不同层次拉格朗日环流、可进行移动通信网络数据传输和海事卫星数据传输自动切换，以解决上述背景技术中存在的问题。

一种多传输方式的近海可变层次拉格朗日环流观测装置，其特征在于该装置包括经由通讯电缆相互连接的水面以下的尼龙帆和水面以上的水密天线盒；所述的水密天线盒内部有GPS定位天线、GPRS移动通信天线及海事卫星通讯天线；所述的尼龙帆上带有水密控制仓，该水密控制仓内设有微控制器、电池模块、数据存储模块、海事卫星通讯模块、GPRS移动通信模块、GPS定位模块、及水质参数传感器。

上述水质参数传感器包括温度传感器、压力传感器、电导率传感器（可测量盐度），以及溶解氧、叶绿素和混浊度探头。

上述尼龙帆包括一个由连接在同一点、且相互垂直的三根直杆组成的立体十字形支架，且相邻两根直杆之间固定有尼龙帆布，而形成尼龙十字帆。为了便于制作且满足浮力的需求，上述直杆采用木质的直杆，尼龙十字帆体上可增减配重，以保证帆体密度为近中性。

上述水密天线盒漂浮在海面，主要作用是在水面进行各类数据的接收和发送，并为近中性的十字帆体提供浮力，以保持帆体中心维持在指定的深度。

上述水密控制仓的主要作用是在固定层次随流运动，获得该层水体的压力、温度、电导等参数，实时地将观测数据和位置信息发回数据监控处理中心，并响应监控中心指令。水密控制仓与漂浮在水面的水密天线盒通过通讯电缆进行挂扣连接，通过调节电缆长度控制观测深度，从而有效地实现了可变层次的拉格朗日环流观测。

与本实用新型配套的远程的信息数据处理监控中心（上位机）负责接受数据、发送指令、对接收数据进行处理获得拉格朗日环流；所述的信息数据监控处理中心包括监控终端、主控服务器、后台运算模块和前台可视化显示模块。

装置运行时，通过调整水密天线盒和水密控制仓间电缆长度，控制尼龙十字帆在水下固定深度处随水运动，微控制器将传感器采集到的瞬时温度、盐度等水质参数缓存于数据存储模块，GPS定位模块同步采集位置信息也送往数据存储模块，微控制器命令GPRS模块拨号与主控服务器建立连接，并经由数据电缆及天线装置传送定位及水质数据，若利用GPRS移动通信网络无法建立连接，则切换至海事卫星通讯模块进行拨号建立连接，将数据发回主控服务器，因此较现有技术而言具有多传输方式，增加了传输的稳定性与成功率。主控服务器支持多线程访问，便于同时接收、解包多个数据，并将水质参数、定位信息分类存放于数据库中。后台运算模块负责处理数据，得到拉格朗日环流数据，用户可由监控终端登录主控服务器以可视化形式查看数据及水质监测浮标的实时状态数据。主控服务器通过GPRS网络或卫星通讯网络将控制指令送往随流移动监测终端，进行缓存数据包删除、采样频率设定、传感器校准等工作。

1．本实用新型的移动水质监测终端结合成熟而先进的GPS全球定位系统（Global Positioning System）、GPRS移动通讯网络、海事卫星通讯网络进行定位监测及数据传输，技术灵活、可靠、价格低廉，便于大面积推广。

2.本实用新型随流移动监测终端部分的尼龙十字帆结构简单、结实耐用、易摆放运输，具有良好的随水性。

3.本实用新型可在海面以下任意水层随水移动监测，获取的水质数据真实、可靠，数据传送至服务器后，经数据处理模块计算可得到拉格朗日余流数据。

4.本实用新型的所有传感器均配备单片机，并通过微处理器与监控处理中心通讯，监控中心能实时了解各单元的工作状态，系统智能化程度高。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构示意图。

图2是本实用新型的水密控制仓的结构示意图。

图3是本实用新型的数据与指令的传输模式示意图（图中实心箭头为数据流方向，空心箭头为控制命令）。

其中，1.尼龙帆，2.水密仓，3.天线盒，4.通讯电缆，5.连接挂扣，6.海事卫星通讯天线，7.GPRS移动通信天线，8.GPS定位天线，9.微控制器，10.电池模块，11.数据存储模块，12.海事卫星模块，13.GPRS模块，14.GPS定位模块，15.传感器探头。

具体实施方式

如图1～3所示，一种多传输方式的近海可变层次拉格朗日环流观测装置，其特征在于包括经由通讯电缆4相互连接的水面以下的尼龙帆1和水面以上的水密天线盒3；所述的水密天线盒3内部有GPS定位天线8、GPRS移动通信天线7及海事卫星通讯天线6；所述的尼龙帆1上带有水密控制仓2，该水密控制仓2内设有微控制器9、电池模块10、数据存储模块11、海事卫星通讯模块12、GPRS移动通信模块13、GPS定位模块14、及水质参数传感器。

如图3所示，在水密控制仓2中，微控制器9接收GPS定位模块14及水质参数传感器获得的数据，将数据存储于数据存储模块11中，并通过海事卫星通讯模块12或GPRS移动通信模块13将数据传输至远程的主控服务器，最后通过监控终端实现对数据的显示，以上功能可通过现有技术实现。

上述尼龙帆1包括一个由连接在同一点、且相互垂直的三根直杆组成的立体十字形支架，且相邻两根直杆之间固定有尼龙帆布，而形成尼龙十字帆。为了便于制作且满足浮力的需求，上述直杆采用木质的直杆，尼龙十字帆体上可增减配重，以保证帆体密度为近中性。

实施例

本实用新型包括尼龙十字帆1、水密控制仓2、水密天线盒3、通讯电缆4、水密接头、连接挂扣5、海事卫星通讯天线6、GPRS移动通信天线7、GPS定位天线8、微控制器9、电池模块10、数据存储模块11、海事卫星模块12、GPRS模块13、GPS模块14、传感器探头15。

水密天线盒3壳底部中央留有电缆通道，通过水密接头5和水密控制仓2相连。水密天线盒3漂浮在海面，主要作用是在水面进行各类数据的接收和发送，并为近中性的十字帆体1提供浮力，以保持十字帆体1中心维持在指定的深度。尼龙十字帆1具有木质支架，十字帆体上可增减配重，以保证帆体密度为近中性。在支架中部固定水密控制仓，内有微控制器、定位模块、移动通信模块、海事卫星通讯模块、温度和盐度传感器、数据存储模块及大容量铅酸蓄电池。

尼龙帆1以木质骨架将三张边长80cm方形尼龙面交叉组成中心对称的十字帆，所用材质以中性见长，因此具有良好的随水移动性，可通过配重调整浮力；天线盒采用ABS 塑料材质，防水性好，上面为玻璃天窗，内有支架及配重，确保壳中通讯天线高于水面且保持直立姿态；通讯电缆4护套采用防水、抗拉性能好的聚氨酯材质，内含GPS天线馈线、GPRS天线馈线、卫星天线馈线、抗拉元件，每对馈线用镀锡线编织，防止馈线间高频电磁干扰，抗拉元件主要是高强度纤维和钢丝，能负担水下帆体和密封仓的重量，抗拉50kg；微控制器9采用ARM32位的CortexTM-M3 CPU单片机STM32f103；电池模块10采用大容量6V铅酸蓄电池；水质参数传感器15均采用配备有微型计算机的智能传感器，具有远程诊断功能。

在本实用新型中，为保证天线盒的直立漂浮状态，在盒体底部配重，并安装支架，以确保定位和数据传输模块的天线高于水面。

在本实用新型中，GPRS移动通讯和海事卫星通讯网络作为数据传输系统，所述的GPS模块、GPRS模块和海事卫星传输模块均采用市场上通用的OEM模块。

Claims

1.一种多传输方式的近海可变层次拉格朗日环流观测装置，其特征在于该装置包括经由通讯电缆(4)相互连接的水面以下的尼龙帆(1)和水面以上的水密天线盒(3)；所述的水密天线盒(3)内部有GPS定位天线(8)、GPRS移动通信天线(7)及海事卫星通讯天线(6)；所述的尼龙帆(1)上带有水密控制仓(2)，该水密控制仓(2)内设有微控制器(9)、电池模块(10)、数据存储模块(11)、海事卫星通讯模块(12)、GPRS移动通信模块(13)、GPS定位模块(14)、及水质参数传感器。

2.如权利要求1所述的观测装置，其特征在于上述水质参数传感器包括温度传感器、压力传感器、电导率传感器，以及溶解氧、叶绿素和混浊度探头。

3.如权利要求1所述的观测装置，其特征在于上述尼龙帆(1)包括一个由连接在同一点、且相互垂直的三根直杆组成的立体十字形支架，且相邻两根直杆之间固定有尼龙帆布，而形成尼龙十字帆。