CN209321187U - 一种自动巡视海洋漂浮平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种自动巡视海洋漂浮平台，包括浮体、发射换能器、舷侧水听器阵、电子罗盘、信号采集处理模块、信号接收装置，发射换能器被安装在浮体的侧面，用以发射定位信号，舷侧水听器阵被安装在浮体的侧面，用以测算声信号线与浮体纵轴线的夹角，电子罗盘被安装在浮体的平台上，用以测量浮体的纵轴线与地磁线的夹角，信号接收装置被安装在浮体的侧面上，用以收集信号，信号采集处理模块被安装在浮体的平台上，用以计算出浮体与其他海洋漂浮平台之间的相对方向和距离。解决海洋漂浮平台的自动位置巡视问题，大大减少了海洋漂浮平台工作人员的劳动强度，减少了海洋漂浮平台维护的成本。

Description

一种自动巡视海洋漂浮平台

技术领域

本实用新型涉及水上探测领域，具体涉及一种自动巡视海洋漂浮平台。

背景技术

从20世纪80年代以来，许多发达国家着手建立的近岸海洋立体观测系统由沿岸水文气象台站、海上漂浮平台、潜标以及遥感卫星等多种平台组成。到目前为止，随着各种先进的传感器和观测仪器的使用，国际先进区域观测系统均已成熟，形成了“实时观测-模式模拟-数据同化-业务应用”的一个完整链接，通过互联网为社会科研、经济发展、人们日常生活以及海洋军事提供信息服务。

目前，海洋漂浮平台按照应用形式可以分为通用型和专用型漂浮平台。通用型漂浮平台是指传感器种类多、测量参数多、功能齐全，能够对海洋水文、气象、生态等参数进行监测的综合性漂浮平台；专用型漂浮平台是指针对某一种或某几种海洋环境参数进行观测的漂浮平台。此外，按照锚定方式可以分为锚泊漂浮平台和漂流漂浮平台；按照结构形式可分为圆盘型、圆柱形、船型、球型、环形等。

遇到水位变化快，尤其是短时间内水位变化快的航道，传统固定式锚链漂浮平台易出现问题，水位低时锚链不及时收放会出现堆积造成锚链打结，水位上升后出现无法正常浮起或被水流冲走现象，无法正常标示航道，造成船舶航行危险。传统固定式锚链漂浮平台锚链位于漂浮平台下侧，每次维修保养时，需要将漂浮平台吊起，需要起重设备，维护保养不方便。且每年汛期，都有漂浮平台漂移现象，各航道站为了将漂移的漂浮平台复位，需要动用船舶和人员，漂浮平台复位耗时耗力。

因此，针对以上的现有问题，提出一种具有自动巡视功能法人海洋漂浮平台是非常具有意义的。

实用新型内容

为解决海洋漂浮平台在有些环境下无法正常标示航道，并出现漂移现象等问题，本实用新型提出了一种自动巡视海洋漂浮平台，包括浮体、发射换能器、舷侧水听器阵、电子罗盘、信号采集处理模块、信号接收装置，发射换能器被安装在浮体的侧面，用以发射定位信号，舷侧水听器阵被安装在浮体的侧面，用以测算声信号线与浮体纵轴线的夹角，电子罗盘被安装在浮体的平台上，用以测量浮体的纵轴线与地磁线的夹角，信号接收装置被安装在浮体的侧面上，用以收集信号，信号采集处理模块被安装在浮体的平台上，用以计算出浮体与其他海洋漂浮平台之间的相对方向和距离。

优选的，信号采集处理模块通过声信号线与浮体纵轴线的夹角和浮体的纵轴线与地磁线的夹角以及距离参数计算出浮体与其他海洋漂浮平台之间的相对方向和距离。再获取浮体或其他海洋漂浮平台中任一一个的绝对方位信息，就可通过坐标变换算出另一个的绝对位置，从而实现自动巡视。

优选的，还包括传感器组件，传感器组件通过支撑杆被固定安装在浮体平台上或水下，对观测数据进行采集。传感器组件用以对水下的海洋数据和水面海洋环境数据进行采集。

优选的，传感器组件包括气压、速度、温度、振动、水质、气象、营养盐、光学和/或水深传感器。涉及到大气压、风速、海水流速、水面温度、水下温度、水面振动、水深、pH、盐度、溶解氧、营养盐(磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐)、氨氮等参数，还可以加测浊度、叶绿素和蓝绿藻等参数。

优选的，信号采集处理模块对观测数据进行存储和处理。存储后以便于被提取以及对原始观测数据进行处理，以获得更多有用的数据。

优选的，还包括GPS系统，GPS系统被安装在浮体上，用以对浮体的位置进行定位。这样可获取浮体的绝对地理位置。

优选的，还包括控制装置与多个推动器，多个推动器安装在浮体的一端，控制装置被安装在浮体内部，通过控制装置控制多个推动器的启动或关闭。通过控制装置控制不同推动器的开启或关闭，以控制浮体的前进方向与速度。

优选的，多个推动器包括螺旋桨、明轮、喷水推进器、喷气推进器、导管推进器或平旋推进器中的一种或多种。推动器的选择根据实际需要进行选择。

优选的，还包括被安装在浮体平台上的支撑杆的测风仪和测方位仪，用以实时监测风速以及浮体所在的方位。

优选的，还包括电源系统，电源系统包括电池组与太阳能板。为浮体、发射换能器、舷侧水听器阵、电子罗盘、信号采集处理模块、信号接收装置、传感器组件、GPS系统、控制装置、多个推动器、测风仪和测方位仪等设备提供电源供应。

本实用新型提出了一种自动巡视海洋漂浮平台，包括浮体、发射换能器、舷侧水听器阵、电子罗盘、信号采集处理模块、信号接收装置，解决海洋漂浮平台的自动位置巡视问题，大大减少了海洋漂浮平台工作人员的劳动强度，减少了海洋漂浮平台维护的成本，避免锚链因系泊长度固定而造成自身的断裂或打结，同时减小浮体与锚链连接处的拉力，保证海洋漂浮平台回旋半径在允许范围内。从而保证了海洋漂浮平台不发生淹没或浮体飘走等情况。还包括传感器组件、测风仪和测方位仪、控制装置、多个推动器，用以对浮体航行进行控制，对水面或水下海洋数据进行采集，集合程度高。

附图说明

包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本实用新型的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。

图1为本实用新型的实施例的自动巡视海洋漂浮平台的主视图；

图2为本实用新型的实施例的自动巡视海洋漂浮平台的俯视图；

图3为本实用新型的实施例的的剖面图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在以下详细描述中，参考附图，该附图形成详细描述的一部分，并且通过其中可实践本实用新型的说明性具体实施例来示出。对此，参考描述的图的取向来使用方向术语，例如“顶”、“底”、“左”、“右”、“上”、“下”等。因为实施例的部件可被定位于若干不同取向中，为了图示的目的使用方向术语并且方向术语绝非限制。应当理解的是，可以利用其他实施例或可以做出逻辑改变，而不背离本实用新型的范围。因此以下详细描述不应当在限制的意义上被采用，并且本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

本实用新型提出了一种自动巡视海洋漂浮平台，如图1和图2所示，包括浮体1、发射换能器2、舷侧水听器阵3、电子罗盘4、信号采集处理模块5、信号接收装置6、传感器组件7、GPS系统8、控制装置9与多个推动器10，发射换能器2被安装在浮体1的侧面，用于水中发射声波的换能器，用以发射定位信号。发射换能器2需能承受足够的功率，具有较高的电声转换效率和机械强度，发射换能器2通常工作在谐振频率附近的一个适当宽的频率范围内。主要性能参数有：工作频率、带宽、发射功率、电声效率谐振频率段的阻抗和指向性等。舷侧水听器阵3被安装在浮体的侧面，用以测算声信号线与浮体1纵轴线的夹角。在优选的实施例中，舷侧水听器阵3被安装在浮体1平台的两侧。电子罗盘4被安装在浮体1的平台上，用以测量浮体1的纵轴线与地磁线的夹角。信号接收装置6被安装在浮体1的侧面上，用以收集信号，优选的，信号包括声信号、电磁波信号等。信号采集处理模块5被安装在浮体1的平台上，用以计算出浮体1与其他海洋漂浮平台之间的相对方向和距离。信号采集处理模块5通过声信号线与浮体1纵轴线的夹角和浮体1的纵轴线与地磁线的夹角以及距离参数计算出浮体1与其他海洋漂浮平台之间的相对方向和距离。

如图3所示，当收到一个海洋漂浮平台的发射换能器2发出的定位信号后，一方面另一个海洋漂浮平台可以测出声信号传播时间，进而测量两者之间的直线距离；另一方面，另一个海洋漂浮平台的舷侧水听器阵列3利用波束形成算法对所接收的信号作处理，计算出一个海洋漂浮平台相对于另一个海洋漂浮平台的方位角α，由于另一个海洋漂浮平台上安装了电子罗盘4，可算出另一个海洋漂浮平台的轴线相对于地磁线的夹角β。利用上述的两个方向角和距离参数，就可以算出另一个海洋漂浮平台相对于一个海洋漂浮平台的方向和距离，再获取一个海洋漂浮平台或另一个海洋漂浮平台中任一一个的绝对方位信息，就可通过坐标变换算出两者的绝对位置，从而实现自动巡视。在优选的实施例中，在浮体1上可以集成水声通信模块或水上无线通信模块，用以实现海洋漂浮平台之间的导航定位信号的互相传输。海洋漂浮平台之间的导航定位的关键是完成测量从一个海洋漂浮平台相对于另一个海洋漂浮平台的距离和方向角度。

传感器组件7通过支撑杆11被固定安装在浮体1平台上或水下，对观测数据进行采集。传感器组件7用以对水下的海洋数据和水面海洋环境数据进行采集。传感器组件7包括气压、速度、温度、振动、水质、气象、营养盐、光学和/或水深传感器。涉及到大气压、风速、海水流速、水面温度、水下温度、水面振动、水深、pH、盐度、溶解氧、营养盐(磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐)、氨氮等参数，还可以加测浊度、叶绿素和蓝绿藻等参数。信号采集处理模块5对观测数据进行存储和处理。存储后以便于被提取以及对原始观测数据进行处理，以获得更多有用的数据。通过一个海洋漂浮平台和另一个海洋漂浮平台之间的位置定位和信息交换，并将实时水下观测数据进行采集、筛选、存储、显示等处理，发送到基岸观测站。

GPS系统8被安装在浮体1上，用以对浮体1的位置进行定位。这样可获取浮体1的绝对地理位置。并将绝对地理位置发送给信号采集处理模块5做进一步计算，即使在水位上升后出现无法正常浮起或被水流冲走现象，无法正常标示航道时，也可以通过一个海洋漂浮平台和另一个海洋漂浮平台之间的自动巡视功能完成位置定位。多个推动器10安装在浮体1的一端，控制装置9被安装在浮体1内部，通过控制装置9控制多个推动器10的启动或关闭。通过控制装置9控制不同推动器10的开启或关闭，以控制浮体1的前进方向与速度。多个推动器10包括螺旋桨、明轮、喷水推进器、喷气推进器、导管推进器或平旋推进器中的一种或多种。在可选的实施例中，推动器10的选择根据实际需要进行选择。

海洋漂浮平台还包括被安装在浮体1平台上的支撑杆11的测风仪12和测方位仪13，用以实时监测风速以及浮体1所在的方位。

还包括电源系统14，所述电源系统14包括电池组15与太阳能板16。为浮体1、发射换能器2、舷侧水听器阵3、电子罗盘4、信号采集处理模块5、信号接收装置6、传感器组件7、GPS系统8、控制装置9、多个推动器10、测风仪12和测方位仪13等设备提供电源供应。

本实用新型提出了一种自动巡视海洋漂浮平台，包括浮体1、发射换能器2、舷侧水听器阵3、电子罗盘4、信号采集处理模块5、信号接收装置6，解决海洋漂浮平台的自动位置巡视问题，大大减少了海洋漂浮平台工作人员的劳动强度，减少了海洋漂浮平台维护的成本，避免锚链因系泊长度固定而造成自身的断裂或打结，同时减小浮体1与锚链连接处的拉力，保证海洋漂浮平台回旋半径在允许范围内。从而保证了海洋漂浮平台不发生淹没或浮体1飘走等情况。还包括传感器组件7、测风仪12和测方位仪13、控制装置9、多个推动器10，用以对浮体1航行进行控制，对水面或水下海洋数据进行采集，集合程度高，实现海洋漂浮平台之间的自动巡视。

以上描述了本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

在本申请的描述中，尽管在方法权利要求中以一定顺序列出了各个步骤，但是这些步骤并不一定以所列出的步骤来执行，相反在不背离本实用新型的精神和主旨的情况下可以以相反或并行的方式执行。措词‘包括’并不排除在权利要求未列出的元件或步骤的存在。元件前面的措词‘一’或‘一个’并不排除多个这样的元件的存在。在相互不同从属权利要求中记载某些措施的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于改进。在权利要求中的任何参考符号不应当被解释为限制范围。

本实用新型专利由项目号为JSGG20170414090428464，项目名称为重20170421海洋观测中继平台关键技术研发的项目支持。

Claims (10)

1.一种自动巡视海洋漂浮平台，其特征在于，包括浮体、发射换能器、舷侧水听器阵、电子罗盘、信号采集处理模块、信号接收装置，所述发射换能器被安装在所述浮体的侧面，用以发射定位信号，所述舷侧水听器阵被安装在所述浮体的侧面，用以测算声信号线与所述浮体纵轴线的夹角，所述电子罗盘被安装在所述浮体的平台上，用以测量所述浮体的纵轴线与地磁线的夹角，所述信号接收装置被安装在所述浮体的侧面上，用以收集信号，所述信号采集处理模块被安装在所述浮体的平台上，用以计算出所述浮体与其他海洋漂浮平台之间的相对方向和距离。

2.根据权利要求1所述的自动巡视海洋漂浮平台，其特征在于，所述信号采集处理模块通过所述声信号线与所述浮体纵轴线的夹角和所述浮体的纵轴线与地磁线的夹角以及距离参数计算出所述浮体与其他海洋漂浮平台之间的相对方向和距离。

3.根据权利要求1所述的自动巡视海洋漂浮平台，其特征在于，还包括传感器组件，所述传感器组件通过支撑杆被固定安装在所述浮体平台上或水下，对观测数据进行采集。

4.根据权利要求3所述的自动巡视海洋漂浮平台，其特征在于，所述传感器组件包括气压、速度、温度、振动、水质、气象、营养盐、光学和/或水深传感器。

5.根据权利要求3所述的自动巡视海洋漂浮平台，其特征在于，所述信号采集处理模块对所述观测数据进行存储和处理。

6.根据权利要求1所述的自动巡视海洋漂浮平台，其特征在于，还包括GPS系统，所述GPS系统被安装在所述浮体上，用以对所述浮体的位置进行定位。

7.根据权利要求1所述的自动巡视海洋漂浮平台，其特征在于，还包括控制装置与多个推动器，所述多个推动器安装在所述浮体的一端，所述控制装置被安装在所述浮体内部，通过所述控制装置控制所述多个推动器的启动或关闭。

8.根据权利要求7所述的自动巡视海洋漂浮平台，其特征在于，所述多个推动器包括螺旋桨、明轮、喷水推进器、喷气推进器、导管推进器或平旋推进器中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的自动巡视海洋漂浮平台，其特征在于，还包括被安装在所述浮体平台上的支撑杆的测风仪和测方位仪，用以实时监测风速以及所述浮体所在的方位。

10.根据权利要求1所述的自动巡视海洋漂浮平台，其特征在于，还包括电源系统，所述电源系统包括电池组与太阳能板。