CN220809721U - 一种深海浮标观测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种深海浮标观测系统，包括位于水面的浮标和浮筒，浮标和浮筒之间连接有锚链；浮筒的底部连接有系泊线，系泊线的底部连接有锚；悬挂观测系统，悬挂观测系统包括水下观测设备和动力装置，水下观测设备通过所述动力装置悬挂于浮标内，动力装置用于实现水下观测设备的上下移动。本实用新型的深海浮标观测系统通过动力装置实现水下观测设备的升降，从而可以实现水下悬挂观测功能。通过本实用新型的深海浮标观测系统的控制方法可以简化锚系部署的难度，优化深海浮标的单点系泊方式，可以控制悬挂观测系统的升降，避免锚系与悬挂观测系统缠绕，保证悬挂观测系统实现稳定有效的水下悬挂观测。

Description

一种深海浮标观测系统

技术领域

本实用新型涉及海洋观测技术领域，具体来说涉及一种深海浮标观测系统。

背景技术

海洋浮标作为海洋观测领域的重要装备，具有连续观测、多参数采集、无人值守等诸多优势。按系泊线的数量划分，海洋资料浮标的系泊有单点系泊和多点系泊两种方式。

目前，海洋资料浮标大多采用单点系泊的方式，系泊点在浮标底部的中央位置，如附图5所示。对于有水下悬挂观测需求的海洋资料浮标，为防止水下悬挂仪器与系泊线发生缠绕，通常采用三点系泊的方式，系泊点呈120°均布于浮标底部外侧。

随着我国海洋战略向深远海的推进，浮标的部署水深越来越大，深远海浮标的单点系泊已有成熟方案。但是，现有单点系泊锚系容易与水下悬挂观测系统发生缠绕，导致水下悬挂观测系统损坏或者系泊锚系断裂。因此，现有单点系泊锚系不能满足浮标水下悬挂观测的需求。三点系泊的浮标在深远海部署时，无法保证抛锚后的海底落点与计算点位一致，且在风、浪、流的作用下，超长的系泊线难以与浮标系泊点进行现场对接，作业难度非常大，且作业成本成倍增加。因此，三点系泊方式不适应于浮标的深远海部署，带有水下悬挂观测的浮标尚无可行的系泊方案。

因此，迫切需要一种新的深海浮标观测系统，以避免锚系与水下悬挂观测系统发生缠绕。

发明内容

本实用新型针的目的在于提供一种深海浮标观测系统，可以控制悬挂观测系统的升降，避免锚链与悬挂观测系统缠绕，保证悬挂观测系统实现稳定有效的水下悬挂观测。

为此，本实用新型提供了一种深海浮标观测系统，包括位于水面的浮标和浮筒，所述浮标和所述浮筒之间连接有锚链；所述浮筒的底部连接有系泊线，所述系泊线的底部连接有锚；悬挂观测系统，所述悬挂观测系统包括水下观测设备和动力装置，所述水下观测设备通过所述动力装置悬挂于所述浮标内，所述动力装置用于实现所述水下观测设备的上下移动。

优选的，所述浮标包括浮标本体，所述动力装置安装在所述浮标本体内；所述浮标本体内设有开口朝下的月池，所述水下观测设备容纳在所述月池内。

优选的，所述动力装置包括绞车、线缆和滑轮组，所述水下观测设备与所述线缆相连；

通过所述线缆的释放实现所述水下观测设备的下移，通过所述线缆的回收实现所述水下观测设备的上移。

优选的，所述浮标本体的顶部设有安装架，所述安装架上设有第一卫星定位模块、第一卫星通信模块、第一短距通信模块、第一数据采集控制模块、第一太阳能发电设备和第一观测设备。

优选的，所述第一观测设备包括多个传感器，多个所述传感器用于检测所述浮标周围海域的风浪流数据，包括但不限于所述浮标周围海域的风向、风速、浪高、浪向、流速、流向。

优选的，所述浮筒上安装有第二卫星定位模块、第二短距通信模块、第二数据采集控制模块、第二太阳能发电设备和第二观测设备。

优选的，所述浮标本体的外侧固定有水帆板，所述浮标本体的外侧固定有用于连接所述锚链的连接板，所述水帆板与所述连接板对称设置在所述浮标本体上，且所述水帆板与所述连接板位于同一平面上。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型提供了一种深海浮标观测系统，包括位于水面的浮标和浮筒，所述浮标和所述浮筒之间连接有锚链；所述浮筒的底部连接有系泊线，所述系泊线的底部连接有锚；悬挂观测系统，所述悬挂观测系统包括水下观测设备和动力装置，所述水下观测设备通过所述动力装置悬挂于所述浮标内，所述动力装置用于实现所述水下观测设备的上下移动。本实用新型的深海浮标观测系统通过动力装置实现水下观测设备的升降，从而可以实现水下悬挂观测功能。通过本实用新型的深海浮标观测系统可以简化锚系部署的难度，优化深海浮标的单点系泊方式，可以控制悬挂观测系统的升降，避免锚链与悬挂观测系统缠绕，保证悬挂观测系统实现稳定有效的水下悬挂观测。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型深海浮标观测系统的一种实施例的结构示意图；

图2是本实用新型深海浮标观测系统的一种实施例的结构示意图；

图3是本实用新型深海浮标观测系统的浮标的一种实施例的结构示意图；

图4是本实用新型深海浮标观测系统的浮筒的一种实施例的结构示意图；

图５是现有的深海浮标观测系统（单点系泊）的结构示意图。

实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

如图1-图4所示，本实用新型的深海浮标观测系统包括深海浮标观测系统包括位于水面的浮标10和浮筒20，浮标10和浮筒20之间连接有锚链31；浮筒20的底部连接有系泊线32，系泊线32的底部连接有锚33；悬挂观测系统，悬挂观测系统包括水下观测设备41和动力装置，水下观测设备41通过动力装置悬挂于浮标10内，动力装置用于实现水下观测设备41的上下移动。

系泊线32可以为本技术领域通用的缆绳和锚链相组合的复合锚系，在此不做具体限制。

浮标10包括浮标本体11，浮标10包括浮标本体11，浮标本体11可以为圆盘形、圆柱形、船形等形状，本实施例的浮标本体11可以为圆盘形。

浮标本体11的顶部设有安装架12，安装架12上设有第一数据采集控制模块13、第一卫星定位模块14、第一短距通信模块15、第一卫星通信模块16、第一太阳能发电设备和第一观测设备。第一卫星定位模块14可以为GPS或北斗等，第一短距通信模块15可以为LoRa电台或WiFi等，第一卫星通信模块16可以为北斗、天通或铱星等，第一太阳能发电设备可以为本技术领域通用的太阳能发电设备，可以对浮标10进行供电。

第一观测设备包括多个传感器，多个传感器用于检测浮标10周围海域的风浪流数据，风浪流数据包括但不限于浮标10周围海域的风向、风速、海浪高度、海浪流速、海浪流向等。

浮标本体11内部为水密舱室，动力装置安装在浮标本体11内。浮标本体11内部设有开口朝下的月池17，水下观测设备41容纳在月池17内，水下观测设备41用于执行观测任务，并用于实现观测数据的传输。

动力装置包括绞车42、线缆43和滑轮组44，线缆43的一端缠绕在绞车42上，线缆43与滑轮组44滑动接触，线缆43的另一端与水下观测设备41相连。通过线缆43的释放实现水下观测设备41的下移，通过线缆43的回收实现水下观测设备41的上移。悬挂观测系统还包括控制单元，控制单元用于接收远程命令，并传输至动力装置，控制线缆43的释放和回收。同时，控制单元可以接收水下观测设备41采集的观测数据，并将观测数据通过卫星通讯系统传输至岸上接收系统。此外，控制单元还可为水下观测设备41传输操作指令。

浮筒20可以选择钢制航标、泡沫浮标等形式，本实施例的浮筒20可以为钢制航标。

浮筒20上安装有第二卫星定位模块21、第二数据采集控制模块22、第二短距通信模块23、第二太阳能发电设备和第二观测设备。第二卫星定位模块21可以为GPS或北斗等，第二短距通信模块23可以为LoRa电台或WiFi等，第二太阳能发电设备可以为本技术领域通用的太阳能发电设备，可以对浮筒20进行供电。

锚链31的两端分别与浮标本体11的外侧、以及浮筒20的底部相连，锚链31可以为本技术领域通用的锚链，在此不做具体限制。

浮标本体11的外侧固定连接有水帆板18，浮标本体11的外侧固定有用于连接锚链31的连接板19，水帆板18和连接板19对称设置在浮标本体11的两侧，水帆板18和连接板19可以位于同一平面上，可以防止浮标10产生转动，从而可以防止锚链31与线缆43发生缠绕。

如图3所示，本实施例中，水帆板18可以为直角三角形平板，水帆板18的直角边固定在浮标本体11外侧的倾斜边上，水帆板18的直角边的长度基本上等于浮标本体11外侧倾斜边的倾斜长度，可以使得水帆板18稳固可靠的固定在浮标本体11外侧的倾斜边上。

浮标10与浮筒20之间的锚链31、以及浮筒20与锚33之间的系泊线32在风、浪、流等环境外力的作用下逐渐被展开。根据分析计算，为保证水下悬挂观测系统的线缆43与锚链31不发生缠绕，浮标10与浮筒20之间的水平距离存在一个临界距离L。当浮标10与浮筒20之间的水平距离大于L时，表明锚链31在水中为充分展开状态（如图2所示），水下观测设备41及其线缆43与锚链31的距离较远，线缆43和锚链31发生缠绕的概率很小。当浮标10与浮筒20之间的水平距离小于或等于L时，表明锚链31在水中为不充分展开状态（如图1所示），水下观测设备41及其线缆43与锚链31的距离较近，线缆43和锚链31发生缠绕的概率较大。

本实用新型的深海浮标观测系统通过动力装置实现水下观测设备的升降，从而可以实现水下悬挂观测功能。通过本实用新型的深海浮标观测系统的控制方法可以简化锚系部署的难度，优化深海浮标的单点系泊方式，可以控制悬挂观测系统的升降，避免锚链与悬挂观测系统缠绕，保证悬挂观测系统实现稳定有效的水下悬挂观测。

本实用新型的深海浮标观测系统的控制方法包括如下步骤：

第二卫星定位模块21获取浮筒20当前位置的经纬度并传输至第二数据采集控制模块22，第二数据采集控制模块22将获取的经纬度信息通过第二短距通信模块23传输给第一短距通信模块15，第一短距通信模块15再将经纬度信息传输至第一数据采集控制模块13。

第一卫星定位模块14获取浮标10当前位置的经纬度并传输至第一数据采集控制模块13，第一数据采集控制模块13对浮筒20的经纬度信息和浮标10的经纬度信息进行分析，以获得浮筒20和浮标10在当前海面的水平距离D。

第一数据采集控制模块13判断当前水平距离D与临界距离L的大小：

当水平距离D>临界距离L时，若水下观测设备41处于放出状态，则第一数据采集控制模块13不向水下悬挂观测系统传输命令，水下悬挂观测系统保持原状态；若水下观测设备41处于收回状态，则第一数据采集控制模块13向水下悬挂观测系统传输启动工作命令，水下观测设备41下移至指定深度并开始工作；

当水平距离D<=临界距离L时，若水下观测设备处于放出状态, 则第一数据采集控制模13块向水下悬挂观测系统传输停止工作命令，水下观测设备41上移回收至月池17内并停止工作；若水下观测设备41处于收回状态，则第一数据采集控制模块13不向水下悬挂观测系统传输命令，水下悬挂观测系统保持原状态。

第一观测设备将检测的数据信息传输至第一数据采集控制模块13，第一数据采集控制模块13判断第一观测设备检测的数据与风浪流限定值的大小；

当第一观测设备检测数据大于风浪流限定值时，若水下观测设备41处于放出状态,由于海况恶劣，水下观测设备41倾斜晃动幅度大，不宜继续工作，则第一数据采集控制模块13向水下悬挂观测系统传输停止工作命令，水下观测设备41上移回收至月池17内并停止工作；若水下观测设备41处于收回状态，则第一数据采集控制模块13不向水下悬挂观测系统传输命令，水下悬挂观测系统保持原状态；

当第一观测设备检测数据小于或等于风浪流限定值、且水平距离D>临界距离L时，第一数据采集控制模块13向水下悬挂观测系统传输启动工作命令，水下观测设备41下沉至指定深度并开始工作。

第一数据采集控制模块13将水平距离D、水下观测设备41的测试数据通过第一卫星通信模块13及时传输至岸上的数据接收终端系统，让技术人员实时掌握深海浮标观测系统的工作状态，并通过传输远程命令的方式，根据实际情况修改临界距离L、风浪流限定值。

风浪流限定值为浮标10周围海域的风浪流数据，风浪流限定值包括但不限于浮标10周围海域的风向、风速和海浪压力等。风浪流限定值可以为浮标10周围海域的海况较为平静（例如风速小，海浪低，海浪流速小等）、水下检测设备41不会发生剧烈的倾斜晃动时检测的数据，可以根据实际情况设定，在此不做具体限制。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种深海浮标观测系统，其特征在于，包括

位于水面的浮标和浮筒，所述浮标和所述浮筒之间连接有锚链；所述浮筒的底部连接有系泊线，所述系泊线的底部连接有锚；

悬挂观测系统，所述悬挂观测系统包括水下观测设备和动力装置，所述水下观测设备通过所述动力装置悬挂于所述浮标内，所述动力装置用于实现所述水下观测设备的上下移动；

所述浮标包括浮标本体，所述动力装置安装在所述浮标本体内；所述浮标本体内设有开口朝下的月池，所述水下观测设备容纳在所述月池内；

所述浮标本体的顶部设有安装架，所述安装架上设有第一卫星定位模块、第一卫星通信模块、第一短距通信模块、第一数据采集控制模块、第一太阳能发电设备和第一观测设备；所述第一观测设备包括多个传感器，多个所述传感器用于检测所述浮标周围海域的风浪流数据，包括但不限于所述浮标周围海域的风向、风速、浪高、浪向、流速；

所述浮筒上安装有第二卫星定位模块、第二短距通信模块、第二数据采集控制模块、第二太阳能发电设备和第二观测设备。

2.如权利要求1所述的深海浮标观测系统，其特征在于，

所述动力装置包括绞车、线缆和滑轮组，所述水下观测设备与所述线缆相连；

通过所述线缆的释放实现所述水下观测设备的下移，通过所述线缆的回收实现所述水下观测设备的上移。

3.如权利要求1所述的深海浮标观测系统，其特征在于，

所述浮标本体的外侧固定有水帆板，所述浮标本体的外侧固定有用于连接所述锚链的连接板，所述水帆板与所述连接板对称设置在所述浮标本体上，且所述水帆板与所述连接板位于同一平面上。

4.如权利要求3所述的深海浮标观测系统，其特征在于，

所述水帆板为直角三角形平板，所述水帆板的直角边固定在所述浮标本体外侧的倾斜边上，所述水帆板的直角边的长度等于所述浮标本体外侧倾斜边的倾斜长度。