CN211791511U - 一种适用于深海原位测量系统的定时通信装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种适用于深海原位测量系统的定时通信装置，定时通信装置通过安装架安装在深海原位测量系统上，所述定时通信装置还包括浮球以及释放机构，浮球包括底座、玻璃罩以及保护外壳，玻璃罩设置在底座上，保护外壳设置在玻璃罩外侧；所述释放机构设置在底座下方，用以分离浮球和深海原位测量系统，使定时通信装置在指定时间内浮出水面，实现对数据的传输；本方案所设计的定时通信装置，能够更好的实现采集系统数据的定时传输、定时释放以及卫星通信，通过释放机构与整体结构的配合，结合红外传输方式的数据交互，可保证释放的有效性，定时通信装置释放后携带着采集的数据浮出水面，通过铱星通信系统将数据传送至用户端。

Description

一种适用于深海原位测量系统的定时通信装置

技术领域

本实用新型属于海洋监测技术领域，具体涉及一种适用于深海原位测量系统的定时通信装置。

背景技术

深海原位测量系统是对海洋水下环境进行长期、定点、多参数剖面观测的设备系统，是海洋环境立体检测系统的重要组成部分，主要包括深海潜标、深海着陆器等。深海原位测量系统具有观测时间长、隐蔽、测量不易受海面气象条件影响等优点，随着我国对海洋环境监测的力度不断加强，对海洋水下环境检测仪器设备的需求日益增加，深海原位测量系统在我国也逐渐得到了较广泛的应用。

传统深海原位测量系统因流场和海洋地理环境复杂容易丢失或不能正常回收，一旦回收失败将造成重大的经济损失，同时丢失宝贵的海洋科学数据；现有技术中，为了实现对数据的实时传输，国外通过水下绞车方式进行水下观测数据实时传输，但目前多数处于摸索阶段，缺少长期应用实例；国内也有研究单位通过浮标为潜标进行中继传输，但系统成本高、受海况及人为影响大、缺少隐蔽性。实时传输深海原位测量系统与传统深海原位测量系统相比具有更强的应变能力，能够通过水上通信浮标经卫星将水下测量信息实时传输给岸站，但实时传输系统依赖于水面信号中继端，使用成本高且信号采集质量波动较大，且布放期间有较大的安全隐患(实时潜标水面会有一个浮标用来发射信号，该浮标和水下部分用缆连接，浮标部分易被来往船只破坏或渔民打捞)。

限于水下观测及其通信技术发展的局限性，目前水下信息基本是来自一次性调查数据，极少有业务化的实时观测数据。完备的水下观测信息系统应是实时闭环控制系统，即由现场实时观测的反馈数据对预报(现报)结果进行修正，来提高信息系统输出的准确性，但现有技术中目前没有成熟的可长期在水下进行观测与数据实时传输的海洋装备，对信息产品的准确性、分辨率等都有负面影响，制约了我国海洋观测信息数据产业在科研、军用等领域应用的普及。

实用新型内容

本实用新型提出一种适用于深海原位测量系统的定时通信装置，可有效解决传统深海原位测量系统数据回传实时性差、风险高等问题，兼具作业实效、数据安全和使用成本等优势。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种适用于深海原位测量系统的定时通信装置，定时通信装置通过安装架安装在深海原位测量系统上，所述定时通信装置包括控制器以及与控制器相连的红外传输模块、存储模块、时钟模块和电池组，通过红外数据传输方式与深海原位测量系统实现信息交互；

所述定时通信装置包括浮球以及释放机构，浮球包括底座、玻璃罩以及保护外壳，玻璃罩设置在底座上，保护外壳设置在玻璃罩外侧；所述释放机构设置在底座下方，用以分离浮球和深海原位测量系统，使定时通信装置在指定时间内浮出水面，实现对数据的传输；

所述释放机构包括上盖、下底座、阴极金属丝、阳极金属丝以及连接环，上盖和下底座之间形成执行腔体，阴极金属丝和阳极金属丝设置在执行腔体内，在执行腔体的下方还设置有一空腔，空腔内设置有承重销；

阴极金属丝和阳极金属丝从下底座的一侧穿过执行腔体延伸至下底座的对侧，阳极金属丝与承重销的一端挂接，且在下底座上阳极金属丝与承重销的连接处设置有一凹槽，连接环挂设在承重销的另一端，以使承重销保持固定和平衡，连接环的下方与深海原位测量系统通过挂钩相连；

释放机构工作时，由外部电池组通过阴极金属丝输入触发信号，阳极金属丝腐蚀熔断，此时承重销断开与阳极金属丝的连接，承重销失去平衡，连接环从承重销上脱落，进而使定时通信装置得到释放。

进一步的，所述释放机构的上盖和下底座采用聚甲醛材料的轻质壳体制作，轻便、耐腐蚀。

进一步的，所述执行腔体和空腔之间还设置有隔离垫片，以减少海水对金属丝的影响。

进一步的，所述玻璃罩采用深海(VITROVEX)玻璃浮球，无需额外的浮力材料，能够提供更大的浮力。

进一步的，所述浮球的底座通过一安装板安装在安装架上，且底座与安装板之间通过导向套筒相连，导向套筒内设置有压缩缓冲弹簧，保证浮球可靠固定的同时由压缩缓冲弹簧提供一定的预弹力，确保定时通信装置能够顺利释放。

进一步的，所述红外传输模块采用TFDU4101红外收发模块。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

本方案所设计的定时通信装置，能够更好的实现采集系统数据的定时传输、定时释放以及卫星通信，通过释放机构与整体结构的配合，结合红外传输方式的数据交互，可保证释放的有效性，定时通信装置释放后携带着采集的数据浮出水面，通过铱星通信系统将数据传送至用户端；

浮球采用非金属的球型外壳，无需额外的浮力材料，其内部空间布局更加合理，能提供更大的浮力；且释放机构整体结构采用非金属材料，更轻便，耐腐蚀，仅将熔断丝作为触发机制，使释放时间可控性更高，有效避免误触，更为稳定可靠，另外，采用耐腐蚀的承重销，结构更稳定，可满足海底长期驻留过程中承载能力的稳定可靠，通过锁链式的连接方式，与各种海底原位测量系统的连接匹配性更好；

另外，通讯采集装置采用红外无线传输，传输稳定性好、改装成本低、结构简单，并配备铱星卫星通信系统，实现远程数据回传与卫星定位功能，工作时能实现陆地数据采集处理和海上装备回收同时进行，提高工作效率；能根据设定的时间或者触发条件启动运行，能在海底长期驻留；可多次回收重复利用，实现与释放机构的良好交互。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述定时通信装置在深海原位测量系统上的安装位置示意图；

图2为本实用新型实施例定时通信装置的原理框图；

图3为本实用新型实施例所述定时通信装置的结构示意图；

图4为图3中的A-A向剖视结构示意图；

图5为本实用新型实施例所述释放机构的整体结构示意图；

图6为本实用新型实施例所述释放机构的侧视结构示意图；

图7为图6中B-B向剖视结构示意图；

图8为本实用新型实施例定时通信装置与安装架的连接示意图。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例。

一种适用于深海原位测量系统的定时通信装置，如图1所示，为定时通信装置1在深海原位测量系统2上的安装位置示意图，定时通信装置1通过安装架3设置在深海原位测量系统2上，定时通信装置1通过红外数据传输方式与深海原位测量系统2实现信息交互，如图 2所示，为其原理框图(具体模块为可购买的成熟模块，本实施例仅用于说明原理)，定时通信装置1用以为深海原位测量系统2定期采集的ADCP、CTD等各类海洋环境参数数据，按照指定的时间规划从载体上释放，待定时通信装置浮出水面后，通过卫星通信系统将采集到的海洋数据发送给指定用户，完成海底设备数据回传的功能。

本实施例通对定时通信装置的结构进行设计以提高回传的实时性，如图3和4所示，所述定时通信装置1包括浮球、释放机构5以及设置在浮球内的数据传输模块6，所述数据传输模块6包括控制器，与控制器相连的红外传输模块、存储模块、时钟模块和电池组等(如前文所述，数据传输模块的原理框图如图2所示，在此不做详述)，电池组用于为整个定时通信装置供电，且电池组与释放机构电连接。

继续参考图3和图4，所述浮球包括底座13、玻璃罩11以及保护外壳12，玻璃罩11设置在底座13上，保护外壳12设置在玻璃罩11外侧，以对其进行保护。玻璃罩11采用深海玻璃浮球，最大工作深度为6000米，可有效的为内部电路模块提供可靠的运行环境，所述释放机构5设置在底座13下方，用以分离浮球和深海原位测量系统，定时通信装置1通过红外舱4与深海原位测量系统2进行通信，使定时通信装置在指定时间内浮出水面，实现对数据的传输。

如图5-7所示，为所述释放机构5的结构示意图，采用熔断释放机构，所述释放机构5 包括上盖51、下底座52、阴极金属丝53、阳极金属丝54以及连接环56，上盖51和下底座 52之间形成执行腔体58，阴极金属丝53和阳极金属丝54设置在执行腔体58内，在执行腔体58的下方还设置有一空腔59，空腔59内设置有承重销57，执行腔体58和空腔59之间还设置有隔离垫片55，以减少海水对金属丝的影响，阴极金属丝53和阳极金属丝54一端与电源相连，另一端穿过执行腔体58延伸至下底座52的对侧，阳极金属丝54与承重销57的一端挂接，连接环56挂设在承重销57的另一端，以使承重销57保持固定和平衡，(图7中标号50位置为在下底座上设置有凹槽，方便承重销脱落)，如图8所示，连接环56的下方与深海原位测量系统通过挂钩8相连，释放机构工作时，由外部电池组通过阴极金属丝53输入触发信号，阳极金属丝54腐蚀熔断，此时承重销57断开与阳极金属丝54的连接，承重销 57失去平衡，连接环56从承重销57上脱落，进而使定时通信装置1得到释放，释放机构主体随回收部分上浮到达水面。

如图8所示，为了使定时通信装置释放时能够更好的上浮，浮球的底座13通过一安装板安装在安装架3上，且底座13与安装板之间通过导向套筒7相连，导向套筒7内设置有压缩缓冲弹簧，保证浮球可靠固定的同时由压缩缓冲弹簧提供一定的预弹力，确保定时通信装置能够顺利释放。

本实施例中，所述红外舱4用来与深海原位测量系统的红外传输模块进行通信，定时通信装置1与深海原位测量系统2均采用TFDU4101红外收发模块，其最高数据传输速率115.2Kbit/s，最大传输距离为1米，其接口采用UART接口，可与单片机或其它扩展芯片直接相连，其传输方式为透明传输，可根据数据量大小，采用串口的协议形式来制定通信协议。取代了定时通信装置与原位测量系统的通信电缆，而且采用红外通信的方式进行数据传输，作为一种短距离无线连接技术，其具有性价比高、实现简单、抗电磁干扰能力强、空间接入灵活等特点，在实时传输装置中，其完美替代了原位测量系统与通信浮标之间的点对点线缆连接，同时保证了释放过程的可靠性。

本方案提出的应用于海底原位测量系统的定时通信装置，相比较于传统的海底设备自容的数据传输方式，通过释放机构的设计与应用，数据传输更加快捷，能定时监控水下系统运行状态，而且，采集数据时无需回收整个海底测量系统，效率更高；另外，该装置受环境因素影响较小，回收时可通过卫星定位，数据安全性高，且不受限于水面的通讯中继设备，可实现远程数据采集，数据质量高、使用成本低。

另外，本方案可用于水下设备的运行数据采集及异常报警，对于深远海的水下油气生产设备，传统的有线监控成本和故障率都很高，采用此种定时通讯方式，能长时间监控设备运行状态，并在设备运行异常时报警并回传异常数据，对于海底监测网的建设、环境监测、异常目标监测等探测仪器的报警信息与数据回传等领域具有重要应用价值和市场前景。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种适用于深海原位测量系统的定时通信装置，定时通信装置(1)通过安装架(3)安装在深海原位测量系统(2)上，所述定时通信装置(1)包括控制器以及与控制器相连的红外传输模块、存储模块、时钟模块和电池组，通过红外数据传输方式与深海原位测量系统(2)实现信息交互；其特征在于：

所述定时通信装置(1)包括浮球以及释放机构(5)，浮球包括底座(13)、玻璃罩(11)以及保护外壳(12)，玻璃罩(11)设置在底座(13)上，保护外壳(12)设置在玻璃罩(11)外侧；所述释放机构(5)设置在底座(13)下方，用以分离浮球和深海原位测量系统(2)，使定时通信装置(1)在指定时间内浮出水面，实现对数据的传输；

所述释放机构(5)包括上盖(51)、下底座(52)、阴极金属丝(53)、阳极金属丝(54)以及连接环(56)，上盖(51)和下底座(52)之间形成执行腔体(58)，阴极金属丝(53)和阳极金属丝(54)设置在执行腔体(58)内，在执行腔体(58)的下方还设置有一空腔(59)，空腔(59)内设置有承重销(57)；

阴极金属丝(53)和阳极金属丝(54)从下底座(52)的一侧穿过执行腔体(58)延伸至下底座(52)的对侧，阳极金属丝(54)与承重销(57)的一端挂接，且在下底座(52)上阳极金属丝(54)与承重销(57)的连接处设置有一凹槽(50)，连接环(56)挂设在承重销(57)的另一端，以使承重销(57)保持固定和平衡，连接环(56)的下方与深海原位测量系统(2)通过挂钩(8)相连；

释放机构(5)工作时，由外部电池组通过阴极金属丝(53)输入触发信号，阳极金属丝(54)腐蚀熔断，此时承重销(57)断开与阳极金属丝(54)的连接，承重销(57)失去平衡，连接环(56)从承重销(57)上脱落，进而使定时通信装置(1)得到释放。

2.根据权利要求1所述的适用于深海原位测量系统的定时通信装置，其特征在于：所述释放机构的上盖(51)和下底座(52)采用聚甲醛材料的轻质壳体制作。

3.根据权利要求1所述的适用于深海原位测量系统的定时通信装置，其特征在于：所述执行腔体(58)和空腔(59)之间还设置有隔离垫片(55)。

4.根据权利要求1所述的适用于深海原位测量系统的定时通信装置，其特征在于：所述玻璃罩(11)采用深海玻璃浮球。

5.根据权利要求1所述的适用于深海原位测量系统的定时通信装置，其特征在于：所述浮球的底座(13)通过一安装板安装在安装架(3)上，且底座(13)与安装板之间通过导向套筒(7)相连，导向套筒(7)内设置有压缩缓冲弹簧。

6.根据权利要求1所述的适用于深海原位测量系统的定时通信装置，其特征在于：所述红外传输模块采用TFDU4101红外收发模块。

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