CN218662274U - 基于北斗三代的航标遥测遥控灯器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于北斗三代的航标遥测遥控灯器，航标灯器包括底盘、底座、透明罩和控制系统；底座为筒状构造，密封地套接于底盘的上方，其内部安装有蓄电池；透明罩密封地安装于底座的上端面，其内部安装有LED光源；控制系统包括光源控制板、核心电路板和北斗三通信芯片，且光源控制板安装于底座的上端，核心电路板和北斗三通信芯片安装在底座的内部；北斗三通信芯片上设置有北斗三通信模块，实现北斗三短报文通信以及定位功能。本实用新型控制系统集成有北斗三通信模块，大大提升了传输水平；且控制系统默认使用物联网进行通信，通过采用北斗及物联网双通信，相互弥补各自的缺点，航标灯器能够切换通信方式，确保航标灯器通信的可靠性。

Description

基于北斗三代的航标遥测遥控灯器

技术领域

本实用新型属于航标技术领域，尤其涉及一种基于北斗三代的航标遥测遥控灯器。

背景技术

北斗卫星导航系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，2018年12月27日，北斗三号开始提供全球服务，这标志着北斗系统正式迈入全球时代。相比于其他卫星导航系统，BDS的独特之处在于它除了可以定位、导航和授时以外，还具有短报文通信功能，相当于它整合了通信卫星系统和定位导航卫星系统的功能。

航标灯器用于海域、流域上，标示着航道方向、界限、碍航物和危险警告，帮助引导船舶航行及定位。

现有技术的航标，其控制系统大多设置在漂浮件内部，尽管漂浮件是具有密封性的，但由于需要导线至少连接控制系统和航标灯，漂浮件无法保证绝对的密封，这使得漂浮件内部的电子元件不可避免地遭到海水或河水的侵蚀。而且，传统使用北斗二代的航标，受限于通信能力，大多只能收集水文、气象等基础信息的传输。

因此，如何提供一种能够使控制系统避免被水侵蚀、且能够利用北斗三代获取各种信息的航标遥测遥控灯器，成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本实用新型为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。

本实用新型提供了一种基于北斗三代的航标遥测遥控灯器，包括：

漂浮件，通过其底部的锚链固定到水底；

支撑组件，固定安装于漂浮件的上端，且其上端设置有安装台；

航标灯器，固定安装于支撑组件的上方；

航标灯器包括底盘、底座、透明罩和控制系统；

其中，底盘的下端可拆卸地安装于安装台的上端面；

底座为筒状构造，密封地套接于底盘的上方，其内部安装有蓄电池；

透明罩密封地安装于底座的上端面，其内部安装有LED光源；

控制系统包括光源控制板、核心电路板和北斗三通信芯片，且光源控制板安装于底座的上端，核心电路板和北斗三通信芯片安装在底座的内部；

其中，北斗三通信芯片上设置有北斗三通信模块，实现北斗三短报文通信以及定位功能。

进一步的，底座内可拆卸安装有安装底座和安装板，光源控制板安装在安装底座上，核心电路板和北斗三通信芯片固定设置于安装板上；

其中，安装底座为阶梯状，其下部为圆盘部，且圆盘部的尺寸与底座匹配；圆盘部的外周阵列设置有若干弹珠，底座的内侧壁开设有若干球形凹坑，且球形凹坑的数量及尺寸与弹珠相匹配。

进一步的，底座的内侧设置有承载阶梯环，所述安装板设置于承载阶梯环上；

其中，圆盘部下端面上延伸而出若干长支脚，且长支脚的高度等于圆盘部的下端面与安装板的上端面之间的距离差。

进一步的，底座的上端具有圆形凹槽，透明罩为半球状，且边缘的一周向外侧延伸有弯折部，且所述弯折部安装于圆形凹槽内；

所述圆形凹槽内还设置有环形压板，且环形压板位于所述弯折部的上方；

其中，环形压板的内径大于透明罩的半球部分的外径，小于透明罩的弯折部的外径。

进一步的，圆形凹槽的上端面上开设有环形安装槽，且其内部设置有第一密封圈；

环形压板上在圆周方向阵列设置有若干螺纹孔，且螺纹孔的位置与环形安装槽相对应。

进一步的，底盘上设置有环形凸起，底座与环形凸起的对应位置处开设有环形槽，其内部设置有第二密封圈；

底盘的边缘处圆周阵列设置有若干第二螺纹孔，底座的下端面上开设有若干螺纹盲孔，且螺纹盲孔的数量以及位置与第二螺纹孔相匹配。

进一步的，底座上设置电缆进线孔，且电缆进线孔内壁设置为螺纹密封面。

进一步的，核心电路板上设置有控制器以及与控制器连接的物联网通信模块、外部数据接口、电源输入模块和模拟量采集单元；

其中，模拟量采集单元采集多功能航标灯器的工作状态信息；

物联网通信模块，实现航标灯器与岸基控制系统定位信息及辅助信息的传输；

外部数据接口用于控制器与水文、气象及碰撞信息采集系统之间的信息传输；

电源输入模块提供电源；

控制器将采集到的各项信息进行处理，并将航标灯器的当前信息发送至航标运行信息监控系统；

其中，控制系统默认使用物联网进行通信，且航标灯器能够切换通信方式。

进一步的，北斗三通信芯片和光源控制板分别通过一个串口与核心电路板连接，实现信息交互及控制；

核心电路板预留三个串口，作为外部数据接口，用于与水文传感器、气象传感器及加速度传感器连接。

进一步的，北斗三通信芯片的基带芯片采用BM3005，其BD/GPS双模接收机为ATGM332D。

本实用新型采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

控制系统集成在航标灯器内，具有航标遥测遥控功能，能实现多航标灯器上各传感器的工作状态，实现对多功能航标器上装载的传感器状态监控；并且，航标灯器高于漂浮件，有利于对电子元件的保护。

控制系统集成有北斗三通信模块，大大提升了传输水平；并且，控制系统默认使用物联网进行通信，通过采用北斗及物联网双通信，相互弥补各自的缺点，航标灯器能够切换通信方式，确保航标灯器通信的可靠性。

本实用新型航标灯器，结合北斗三代的优势，为控制系统集成了碰撞传感器，可实现在没有公网信号的地方，也可将船舶与航标碰撞的信息传输至陆上的控制中心，实现了航标的碰撞监控。

本实用新型航标灯器，密封性好，能够保护灯器内部的电子元件免遭海水或河水的侵蚀。并且，控制系统的硬件均可拆卸地安装在航标灯器内，便于航标灯器内部元件的维修及更换。

附图说明

附图说明书

图1为基于北斗三代的航标遥测遥控灯器结构图；

图2为航标灯器结构图；

图3为航标灯器剖视图；

图4为图3中A处局部放大图；

图5为图3中B处局部放大图；

图6为基于北斗三代的航标遥测遥控灯器的控制系统功能框图；

图7为核心电路板的具体连接示意图。

具体实施方式

以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-7所示，本实施方式提供了一种基于北斗三代的航标遥测遥控灯器，包括漂浮件200，漂浮件200的上端固定安装有支撑组件300，支撑组件300的上端固定安装有航标灯器100。

作为现有技术，漂浮件200、支撑组件300以及航标灯器100构成了航标的主体结构；本实施方式的漂浮件200为锚泊浮标，漂浮件200通过其底部的锚链固定到水底。

可以理解的是，支撑组件300作为航标灯器100等组件的承载部件。支撑组件300包括三个以上的支撑腿301，且三个以上的支撑腿301与水平面的交点构成的多边形为正多边形，以保证航标整体的牢固性以及平衡性。具体的，本实施方式与现有技术中大多航标相同，支撑腿301的数量为三或四个。

本实施方式中，所述支撑组件300的上端设置有安装台302，所述航标灯器100可拆卸地安装于安装台302的上端面，以便于航标灯器100的维护与更换。

可以理解的是，现有的航标，其灯器大多可拆卸地安装于支撑组件300上端，本实施方式也不例外。航标灯器100与安装台302之间的可拆卸连接方式，采用现有技术即可。

本实施方式中，所述支撑组件300的侧面还安装有太阳能电池板600，且太阳能电池板600安装于相邻的支撑腿301之间。设置太阳能电池板600，以便于为蓄电池102补充部分电力。优选的，太阳能电池板600的数量为多个，且其数量与支撑腿301的数量相同，以便于太阳能电池板600分布在多个方向，以更多地吸收太阳能。

本实施方式中，航标灯器100包括底座110、透明罩120、底盘130以及控制系统；底盘130作为航标灯器100与支撑组件300的连接部件，其下端可拆卸地安装于安装台302的上端面；底座110密封地套接于底盘130的上方；LED光源的控制板101安装于底座110的上端，底座110为筒状构造，其内部作为安装电路板以及蓄电池102的空间；透明罩120密封地安装于底座110的上端面，透明罩120内安装有LED光源。

控制系统包括安装在透明罩120和底盘130之间的电路板400和通信电路板500，电路板400负责处理、运算、协调各外部接口，完成航标遥测遥感灯器的软件功能；通信电路板500为北斗三通信芯片，北斗三通信芯片上设置有北斗三通信模块，实现北斗三短报文通信以及定位功能。

可以理解的是，北斗三代区域通信能力达到每次14000比特(1000汉字)，既能传输文字，还可传输语音和图片，并支持每次560比特(40个汉字)的全球通信能力。本实施方式的航标，集成有北斗三通信模块，大大提升了传输水平。

具体的，底座110内可拆卸安装有安装底座150和安装板160，光源控制板101安装在安装底座150上，电路板400和通信电路板500固定设置于安装板160上。容易理解，安装底座150和安装板160可拆卸地安装在航标灯器100，目的是便于航标灯器100内部元件的维修及更换。

可以理解的是，底座110以及底盘130的材质采用工程塑料，以便保证其耐候性，并且，还能在保证强度和刚度的同时，实现复杂成型。透明罩120的材质也采用工程塑料，并且除了保证该工程塑料的强度及耐候性，还需保证其透光性，例如聚碳酸酯材料。

作为本实施方式的具体方案，底座110的上端具有圆形凹槽111，透明罩120为半球状，且边缘的一周向外侧延伸有弯折部121，且所述弯折部121安装于圆形凹槽111内；所述圆形凹槽111内还设置有环形压板140，且环形压板140位于所述弯折部121的上方。

其中，环形压板140的内径大于透明罩120的半球部分的外径，小于透明罩120的弯折部121的外径，以便环形压板140能够套过透明罩120的主体部分，并压设在弯折部121的上方；并且，环形压板140的外径略大于圆形凹槽111的内径，即，环形压板140与圆形凹槽111过盈配合，以便环形压板140能够安装在圆形凹槽111内，覆盖并限制透明罩120的运动。

作为本实施方式具体方案的进一步方案，圆形凹槽111的上端面上开设有环形凹槽112，且其内部设置有第一密封圈113；环形压板140上在圆周方向阵列设置有若干螺纹孔141，且螺纹孔141的位置与环形凹槽112相对应。

通过以上设置，安装时，向螺纹孔141内旋进挤压螺栓142，挤压螺栓142穿过环形压板140后，对弯折部121进行挤压，从而配合第一密封圈113，实现了透明罩120与底座110之间的密封连接，使得航标灯器100适应水上工作环境。

作为本实施方式的具体方案，底盘130上设置有环形凸起131，以便底座110套设在环形凸起131上；底座110与环形凸起131的对应位置处开设有环形槽114，其内部设置有第二密封圈，以增强底盘130与底座110的密封性，使得航标灯器100适应水上工作环境；底盘130的边缘处圆周阵列设置有若干第二螺纹孔132，底座110的下端面上开设有若干螺纹盲孔115，且螺纹盲孔115的数量以及位置与第二螺纹孔132相匹配，使得底座110与底盘130通过安装螺栓116连接，进一步提高了二者之间的牢固性。

本实施方式中，安装底座150和安装板160可拆卸地安装在航标灯器100，目的是便于航标灯器100内部元件的维修及更换。

具体的，安装底座150为阶梯状，且其下部设置有圆盘部151，且圆盘部151的尺寸与底座110匹配；圆盘部151的外周阵列设置有若干弹珠152，底座110的内侧壁开设有若干球形凹坑117，且球形凹坑117的数量及尺寸与弹珠152相匹配。

可以理解的是，圆盘部151的尺寸与底座110匹配是指，圆盘部151的尺寸略小于底座110的内径，使得圆盘部151可以相对底座110上下滑动以及转动，以便于弹珠152进入球形凹坑117。通过弹珠152以及球形凹坑117的配合作用，实现安装底座150的可拆卸安装。

优选的，圆盘部151的外周阵列设置有若干盲孔153，且弹珠152可滑动地位于盲孔153内；盲孔153内还设置有弹簧154，且弹簧154的一端固定连接盲孔153的底面，另一端固定连接弹珠152。

本实施方式中，底座110的内侧设置有承载阶梯环119，所述安装板160设置于承载阶梯环119上，以实现安装板160的安装；

其中，圆盘部151下端面上延伸而出若干长支脚155，且长支脚155的高度等于圆盘部151的下端面与安装板160的上端面之间的距离差。

通过上述设置，航标灯器100安装时，先将安装板160放置在承载阶梯环119上，再将安装底座150安装到位，这时长支脚155刚好压住安装板160，提高了安装板160的牢固性。同时，装配安装底座150时，若弹珠152未能对准球形凹坑117，当长支脚155接触安装板160时，即代表弹珠152与球形凹坑117的高度是匹配的，此时转动安装底座150即可确保其安装到位，从而提高了安装底座150安装的便捷性。

可以理解的是，航标灯器100内部需要放置控制系统实现与外部之间的通信与供电，因此，本实施方式在底座110上设置电缆进线孔118，以保证电缆能够进入航标灯器100内部。优选的，电缆进线孔118内壁设置为螺纹密封面，以方便电缆卡安装和密封。

本实施方式中，安装板160上开设有过线孔161，以方便实现蓄电池102与安装板160以上的控制系统之间的电性连接。

本实施方式中，底座110的外侧壁上设置有若干加强肋板170，以提高航标灯器100的牢固性。

本实施方式中，控制系统包括核心电路板400和北斗三通信芯片500。可以理解的是，核心电路板400负责处理、运算、协调各外部接口，完成航标遥测遥感灯器的软件功能；北斗三通信芯片500上设置有北斗三通信模块，实现北斗三短报文通信以及定位功能。核心电路板400采集控制各个外部功能模块实现数据采集和灯光控制等功能，同时各个传感器采集的信息处理后，将信息数据处理打包后，发送至岸基系统。

作为现有技术，北斗三通信模块通过北斗卫星的通信链路，实现航标灯器与岸上运行系统的通信及控制。具体的通信流程为，发送方将包含接收方卡号和要发送的内容加密后提交通信申请，经卫星转发给地面中心站人站；地面中心站接收到通信申请信号后，将信号解密后加密，加入到出站电文中，被指定的接收用户通过卫星广播接收信息；接收方接收到卫星广播的通信信息后，通过解调、解密和提取来获得所需信息，完成一次通信。

具体的，如图6所示，核心电路板400上设置有控制器以及与控制器连接的物联网通信模块、外部数据接口、电源输入模块和模拟量采集单元，模拟量采集单元采集多功能航标灯器的工作状态信息，物联网通信模块，实现航标灯器与岸基控制系统定位信息及辅助信息的传输，外部数据接口用于控制器与水文、气象及碰撞信息采集系统之间的信息传输，电源输入模块提供电源，控制器将采集到的各项信息进行处理，并将航标灯器的当前信息发送至航标运行信息监控系统。

作为现有技术，物联网通信模块通过物联网，实现航标灯器与航标运行信息系统的通信及控制等。物联网可以使众多航标灯器实现互联互通，且覆盖广、速率低、成本低、功耗少、架构优，而北斗三代通信适合位置较为偏远的航标灯器通信使用，不适合作为航标灯器的主要通信方式。

由此，本实施方式控制系统默认使用物联网进行通信，通过采用北斗及物联网双通信，相互弥补各自的缺点，航标灯器能够切换通信方式，确保航标灯器通信的可靠性。

本实施方式中，如图7所示，核心电路板400上设有五个串口以及电源输入口。北斗三通信芯片500和LED光源的控制板101分别采用独立PCB设计，核心电路板400控制LED光源的控制板101驱动LED灯。核心电路板400集成控制器及外部连接串口。

具体的，北斗三通信芯片500和LED光源的控制板101分别通过一个串口与核心电路板400连接，实现信息交互及控制，由此，通过北斗三通信芯片500采独立式PCB设计，使航标灯器可以根据需求选择是否通过一个串口接入北斗三通信芯片500；控制板101采独立式PCB设计，则方便LED灯及其组件的维修更换。

优选的，北斗三通信芯片500的基带芯片采用BM3005，其BD/GPS双模接收机为ATGM332D。该模块可以实现RDSS、GPS/RNSS同时工作，支持北斗信号频段和GPS信号L1频段，可实现短报文通信功能、BD/GPS双模定位功能。

核心电路板400预留三个串口，作为外部数据接口，用于与水文传感器、气象传感器及碰撞传感器连接。航标灯器具有水文气象信息采集能力，水文传感器和气象传感器将采集的水文信息以及气象信息通过数据串口传送至控制器。

通过以上设置，本实施方式结合北斗三代的优势，为控制系统集成了碰撞传感器，可实现在没有公网信号的地方，也可将船舶与航标碰撞的信息传输至陆上的控制中心，实现了航标的碰撞监控。

可以理解的是，气象传感器装设于漂浮件200的水上部分，水文传感器装设于漂浮件200的水下部分。碰撞传感器为加速度传感器，其也装设于漂浮件200的水上部分。

水文气象信息通过水文、气象传感器采集系统采集，水文、气象传感器采集系统主要包括风速仪、能见度分析仪、水质剖面仪、多普勒流速计、信息处理系统及供电系统等。水文、气象传感器采集系统将处理后的水文气象信息通过外部数据接口发送给航标灯器的控制系统，控制系统将数据打包处理后，经通信模块发送至岸基系统。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (10)

1.一种基于北斗三代的航标遥测遥控灯器，包括：

漂浮件(200)，通过其底部的锚链固定到水底；

支撑组件(300)，固定安装于漂浮件(200)的上端，且其上端设置有安装台(302)；

航标灯器(100)，固定安装于支撑组件(300)的上方；

其特征在于，航标灯器(100)包括底盘(130)、底座(110)、透明罩(120)和控制系统；

其中，底盘(130)的下端可拆卸地安装于安装台(302)的上端面；

底座(110)为筒状构造，密封地套接于底盘(130)的上方，其内部安装有蓄电池(102)；

透明罩(120)密封地安装于底座(110)的上端面，其内部安装有LED光源；

控制系统包括光源控制板(101)、核心电路板(400)和北斗三通信芯片(500)，且光源控制板(101)安装于底座(110)的上端，核心电路板(400)和北斗三通信芯片(500)安装在底座(110)的内部；

其中，北斗三通信芯片(500)上设置有北斗三通信模块，实现北斗三短报文通信以及定位功能。

2.根据权利要求1所述的航标遥测遥控灯器，其特征在于：底座(110)内可拆卸安装有安装底座(150)和安装板(160)，光源控制板(101)安装在安装底座(150)上，核心电路板(400)和北斗三通信芯片(500)固定设置于安装板(160)上；

其中，安装底座(150)为阶梯状，其下部为圆盘部(151)，且圆盘部(151)的尺寸与底座(110)匹配；圆盘部(151)的外周阵列设置有若干弹珠(152)，底座(110)的内侧壁开设有若干球形凹坑(117)，且球形凹坑(117)的数量及尺寸与弹珠(152)相匹配。

3.根据权利要求2所述的航标遥测遥控灯器，其特征在于：底座(110)的内侧设置有承载阶梯环(119)，所述安装板(160)设置于承载阶梯环(119)上；

其中，圆盘部(151)下端面上延伸而出若干长支脚(155)，且长支脚(155)的高度等于圆盘部(151)的下端面与安装板(160)的上端面之间的距离差。

4.根据权利要求1或3所述的航标遥测遥控灯器，其特征在于：底座(110)的上端具有圆形凹槽(111)，透明罩(120)为半球状，且边缘的一周向外侧延伸有弯折部(121)，且所述弯折部(121)安装于圆形凹槽(111)内；

所述圆形凹槽(111)内还设置有环形压板(140)，且环形压板(140)位于所述弯折部(121)的上方；

其中，环形压板(140)的内径大于透明罩(120)的半球部分的外径，小于透明罩(120)的弯折部(121)的外径。

5.根据权利要求4所述的航标遥测遥控灯器，其特征在于：圆形凹槽(111)的上端面上开设有环形安装槽(112)，且其内部设置有第一密封圈(113)；

环形压板(140)上在圆周方向阵列设置有若干螺纹孔(141)，且螺纹孔(141)的位置与环形安装槽(112)相对应。

6.根据权利要求5所述的航标遥测遥控灯器，其特征在于：底盘(130)上设置有环形凸起(131)，底座(110)与环形凸起(131)的对应位置处开设有环形槽(114)，其内部设置有第二密封圈；

底盘(130)的边缘处圆周阵列设置有若干第二螺纹孔(132)，底座(110)的下端面上开设有若干螺纹盲孔(115)，且螺纹盲孔(115)的数量以及位置与第二螺纹孔(132)相匹配。

7.根据权利要求6所述的航标遥测遥控灯器，其特征在于：底座(110)上设置电缆进线孔(118)，且电缆进线孔(118)内壁设置为螺纹密封面。

8.根据权利要求1所述的航标遥测遥控灯器，其特征在于：核心电路板(400)上设置有控制器以及与控制器连接的物联网通信模块、外部数据接口、电源输入模块和模拟量采集单元；

其中，模拟量采集单元采集多功能航标灯器的工作状态信息；

物联网通信模块，实现航标灯器与岸基控制系统定位信息及辅助信息的传输；

外部数据接口用于控制器与水文、气象及碰撞信息采集系统之间的信息传输；

电源输入模块提供电源；

控制器将采集到的各项信息进行处理，并将航标灯器的当前信息发送至航标运行信息监控系统；

其中，控制系统默认使用物联网进行通信，且航标灯器能够切换通信方式。

9.根据权利要求8所述的航标遥测遥控灯器，其特征在于：北斗三通信芯片(500)和光源控制板(101)分别通过一个串口与核心电路板(400)连接，实现信息交互及控制；

核心电路板(400)预留三个串口，作为外部数据接口，用于与水文传感器、气象传感器及加速度传感器连接。

10.根据权利要求1所述的航标遥测遥控灯器，其特征在于：北斗三通信芯片(500)的基带芯片采用BM3005，其BD/GPS双模接收机为ATGM332D。

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