RU214317U1 - NAVIGATION BUOY - Google Patents

NAVIGATION BUOY Download PDF

Info

Publication number
RU214317U1
RU214317U1 RU2022124912U RU2022124912U RU214317U1 RU 214317 U1 RU214317 U1 RU 214317U1 RU 2022124912 U RU2022124912 U RU 2022124912U RU 2022124912 U RU2022124912 U RU 2022124912U RU 214317 U1 RU214317 U1 RU 214317U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
navigation
buoy
microcontroller
integrated
water
Prior art date
Application number
RU2022124912U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Олегович Ольховик
Артем Александрович Буцанец
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова"
Application granted granted Critical
Publication of RU214317U1 publication Critical patent/RU214317U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к плавучим средствам навигационного ограждения судоходных акваторий и может быть использована для обеспечения безопасности плавания, в т.ч. автономных и безэкипажных надводных судов. Заявляемое техническое решение позволяет расширить функциональные возможности навигационного буя, а именно обеспечить возможность выявления навигационных опасностей мореплавания, связанных с изменениями направления и скорости течения воды в районе плавания судов, и передачи информации на приближающиеся суда или береговой центр сбора и обработки навигационно-гидрографической информации. Для решения проблемы используется следующая совокупность существенных признаков: в навигационном буе, состоящем из корпуса, надводная часть которого выполнена в виде сигнальной (силуэтной) фигуры с надводным рымом для перемещения и установки навигационного буя, подводным рымом для крепления навигационного буя с помощью цепей и якоря к дну акватории, навигационного устройства, блока аккумуляторных батарей, светодиодного излучателя и драйвера для его включения/выключения, ГНСС (GPS/ГЛОНАСС) приемника, LTE-модема сотовой связи, фотодатчика, интегрированного 9-ти осевого датчика 3D положения, датчика температуры воды и микроконтроллера с интегрированной Wi-Fi связью, входы/выходы которого связаны с электронными интерфейсами всех указанных устройств в отличие от прототипа, на донном якоре установлен акустический доплеровский профилограф течений, выход которого соединен с входом микроконтроллера. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Figure 00000001
The utility model relates to floating aids for navigational protection of navigable waters and can be used to ensure the safety of navigation, incl. autonomous and unmanned surface vessels. The claimed technical solution makes it possible to expand the functionality of the navigation buoy, namely, to provide the ability to identify navigational hazards of navigation associated with changes in the direction and speed of the flow of water in the navigation area of ships, and transmit information to approaching ships or a coastal center for collecting and processing navigational and hydrographic information. To solve the problem, the following set of essential features is used: in a navigation buoy, consisting of a body, the surface part of which is made in the form of a signal (silhouette) figure with a surface eye for moving and installing a navigation buoy, an underwater eye for attaching a navigation buoy using chains and an anchor to the bottom of the water area, a navigation device, a battery pack, an LED emitter and a driver for turning it on / off, a GNSS (GPS / GLONASS) receiver, an LTE cellular modem, a photo sensor, an integrated 9-axis 3D position sensor, a water temperature sensor and a microcontroller with an integrated Wi-Fi connection, the inputs/outputs of which are connected to the electronic interfaces of all these devices, unlike the prototype, an acoustic Doppler current profiler is installed on the bottom anchor, the output of which is connected to the microcontroller input. 1 w.p. f-ly, 2 ill.
Figure 00000001

Description

Полезная модель относится к плавучим средствам навигационного ограждения судоходных акваторий и может быть использована для обеспечения безопасности плавания судов, в т.ч. автономных и безэкипажных и для районов со сложными гидрометеоусловиями, районов подхода к портам, стесненных акваторий и т.п.The utility model relates to floating aids for navigational protection of navigable waters and can be used to ensure the safety of navigation of ships, incl. autonomous and unmanned and for areas with difficult hydrometeorological conditions, areas of approach to ports, cramped water areas, etc.

Известны навигационные буи по патентам RU 20080, МПК B 63B 22/16, опубл. 20.10.2001; RU 112149, МПК B 63B 22/16, опубл. 10.01.2012; RU 2473449, МПК B 63B 22/16, опубл. 27.01.2013; RU 133503, МПК B 63B 22/16, опубл. 20.10.2013; RU 143250, МПК B 63B 22/16, опубл. 20.07.2014; RU 102588, МПК B 63B 22/16, опубл. 27.06.2016; RU 182649, МПК B 63B 22/16, опубл. 24.08.2018; RU 182325, МПК B 63B 22/16, опубл. 14.08.2018; RU 186495, МПК B 63B 22/16, опубл. 22.01.2019 и др. Приведенные устройства предназначены для визуального обозначения и обеспечения безопасности водных путей и содержат: поплавок, надводную часть в виде сигнальной (силуэтной) фигуры, светящийся фонарь, радиолокационный отражатель, внутренний отсек для размещения источника электропитания, балансировочный груз, стабилизатор или балластную емкость в подводной части, якорные цепи и донный якорь. Navigation buoys are known according to patents RU 20080, IPC B 63B 22/16, publ. October 20, 2001; RU 112149, IPC B 63B 22/16, publ. 01/10/2012; RU 2473449, IPC B 63B 22/16, publ. 01/27/2013; RU 133503, IPC B 63B 22/16, publ. 10/20/2013; RU 143250, IPC B 63B 22/16, publ. 07/20/2014; RU 102588, IPC B 63B 22/16, publ. 06/27/2016; RU 182649, IPC B 63B 22/16, publ. 08/24/2018; RU 182325, IPC B 63B 22/16, publ. 08/14/2018; RU 186495, IPC B 63B 22/16, publ. 01/22/2019, etc. The above devices are designed to visually indicate and ensure the safety of waterways and contain: a float, a surface part in the form of a signal (silhouette) figure, a luminous lantern, a radar reflector, an internal compartment for placing a power source, a balancing weight, a stabilizer or ballast tank in the underwater part, anchor chains and bottom anchor.

Общим недостатком известных аналогов является невозможность удаленного мониторинга изменения местоположения буя под воздействием, например, ветроволновых нагрузок, отсутствие какой-либо обратной связи аналогов с береговыми службами или находящимися рядом судами, что требует обязательной прямой видимости буя для обеспечения безопасности плавания. A common disadvantage of known analogues is the impossibility of remote monitoring of changes in the buoy's location under the influence of, for example, wind wave loads, the absence of any feedback from analogues with coastal services or nearby ships, which requires a mandatory line of sight of the buoy to ensure navigation safety.

Известны навигационные или гидрометеорологические буи, предназначенные для определения характеристик ветровых волнений, содержащие приемник глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) GPS/ГЛОНАСС, соединенный с модулем передачи данных по каналам связи GSM/GPRS/LTE или УКВ (см. патенты RU 2561229, МПК B 63B 22/00, опубл. 27.08.2015; RU 162713, МПК B63B22/16, опубл. 27.06.2016; RU 177210, МПК G01P 13/00, опубл. 13.02.2018; RU 180460, МПК B 63B 51/00, опубл. 14.06.2018; RU 2706882, МПК G01S1/08, опубл. 21.11.2019; RU 202129, МПК B63B22/16, опубл. 03.02.2021; светодиодный навигационный фонарь с функцией удаленного мониторинга Nonius™ AtoN (http://noniusgroup.ru/products/buoys/) и др.Known navigation or hydrometeorological buoys designed to determine the characteristics of wind waves, containing a receiver of global navigation satellite systems (GNSS) GPS/GLONASS, connected to a data transmission module via GSM/GPRS/LTE or VHF communication channels (see patents RU 2561229, IPC B 63B 22/00, published 08/27/2015; RU 162713, IPC B63B22/16, published 06/27/2016; RU 177210, IPC G01P 13/00, publ. 02/13/2018; RU 180460, IPC B 63B 51/00, publ. 06/14/2018; RU 2706882, IPC G01S1/08, publ. 11/21/2019; RU 202129, IPC B63B22/16, publ. 02/03/2021; LED navigation lamp with remote monitoring function Nonius™ AtoN (http://noniusgroup.ru/products/buoys/), etc.

Общие недостатки приведенных аналогов заключаются в том, что они передают в береговые центры информации только метеоинформацию или данные о собственном местоположении буя, что является только частью навигационного обеспечения, необходимого для безопасного плавания судов. Особенно это касается автономных или безэкипажных судов, которым для безопасного судоходства требуется дополнительная информация и судов в районе плавания со сложными гидрометеоусловиями, районов подхода к портам, стесненных акваторий и т.п. Также к их недостаткам можно отнести невозможность оперативной передачи информации от навигационного буя непосредственно на судно по радиоканалу (беспроводной связи), минуя береговой центр информации.The general disadvantages of the above analogs are that they transmit only meteorological information or data on the buoy's own position to coastal information centers, which is only part of the navigation support necessary for the safe navigation of ships. This is especially true for autonomous or unmanned vessels, which require additional information for safe navigation and vessels in the navigation area with difficult hydrometeorological conditions, areas of approach to ports, cramped water areas, etc. Also, their disadvantages include the impossibility of prompt transmission of information from the navigation buoy directly to the vessel via a radio channel (wireless communication), bypassing the coastal information center.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к заявляемой полезной модели является навигационный буй по патенту RU 212158, МПК B63B 22/16, опубл.08.07.2022, выбранный в качестве прототипа.The closest in technical essence and purpose to the claimed utility model is a navigation buoy according to patent RU 212158, IPC B63B 22/16, publ.07.08.2022, selected as a prototype.

Прототип содержит: корпус, надводная часть которого выполнена в виде сигнальной (силуэтной) фигуры с надводным рымом для перемещения и установки навигационного буя, подводным рымом для крепления навигационного буя с помощью цепей и якоря к дну акватории, навигационное устройство, блок аккумуляторных батарей, светодиодный излучатель и драйвер для его включения/выключения, ГНСС (GPS/ГЛОНАСС) приемник, термодатчик, микроконтроллер с интегрированной Wi-Fi связью, LTE-модем сотовой связи, фотодатчик, интегрированный 9-ти осевой датчик 3D положения, датчик температуры воды и эхолот. The prototype contains: a body, the surface part of which is made in the form of a signal (silhouette) figure with a surface eye for moving and installing a navigation buoy, an underwater eye for attaching a navigation buoy with chains and an anchor to the bottom of the water area, a navigation device, a battery pack, an LED emitter and a driver for turning it on / off, a GNSS (GPS / GLONASS) receiver, a thermal sensor, a microcontroller with integrated Wi-Fi communication, an LTE cellular modem, a photo sensor, an integrated 9-axis 3D position sensor, a water temperature sensor and an echo sounder.

Недостатком выбранного прототипа является невозможность точного определения и постоянного контроля направления и скорости течения воды в районе плавания, что является важной навигационной характеристикой судоходной акватории, существенно влияющей на безопасность судоходства. Различные физические и естественные явления, такие как ветро-волновые и сгонно-нагонные явления и др. могут приводить к существенному изменению направления и скорости течения воды в районе плавания, что представляет собой реальную навигационную опасность, особенно в районах подхода к портам, стесненных и ограниченных акваторий, где скорость судна является малой и течение оказывает значительное влияние на маневренные характеристики судов.The disadvantage of the selected prototype is the impossibility of accurately determining and constantly monitoring the direction and speed of the flow of water in the navigation area, which is an important navigational characteristic of the navigable water area, which significantly affects the safety of navigation. Various physical and natural phenomena, such as wind and wave and surge phenomena, etc., can lead to a significant change in the direction and speed of the water flow in the navigation area, which is a real navigational hazard, especially in areas of approach to ports, cramped and limited water areas where the speed of the ship is low and the current has a significant impact on the maneuvering characteristics of ships.

Заявляемое в качестве полезной модели техническое решение для навигационного буя позволяет расширить его функциональные возможности и достичь нового технического результата – появляется возможность постоянного измерения и контроля направления и скорости течения воды в районе установки навигационного буя.The technical solution for the navigation buoy claimed as a utility model allows expanding its functionality and achieving a new technical result - it becomes possible to constantly measure and control the direction and speed of the water flow in the area of the navigation buoy installation.

Для решения проблемы используется следующая совокупность существенных признаков: в навигационном буе, состоящем из корпуса, надводная часть которого выполнена в виде сигнальной (силуэтной) фигуры с надводным рымом для перемещения и установки навигационного буя, подводным рымом для крепления навигационного буя с помощью цепей и донного якоря к дну акватории, навигационного устройства, блока аккумуляторных батарей, светодиодного излучателя и драйвера для его включения/выключения, ГНСС (GPS/ГЛОНАСС) приемника, LTE-модема сотовой связи, фотодатчика, интегрированного 9-ти осевого датчика 3D положения, датчика температуры воды, эхолота и микроконтроллера с интегрированной Wi-Fi связью, входы/выходы которого связаны с электронными интерфейсами всех указанных устройств в отличие от прототипа, на донном якоре установлен акустический доплеровский профилограф течений, выход которого соединен с входом микроконтроллера.To solve the problem, the following set of essential features is used: in a navigation buoy, consisting of a body, the surface part of which is made in the form of a signal (silhouette) figure with a surface eye for moving and installing a navigation buoy, an underwater eye for attaching a navigation buoy using chains and a bottom anchor to the bottom of the water area, a navigation device, a battery pack, an LED emitter and a driver for turning it on / off, a GNSS (GPS / GLONASS) receiver, an LTE cellular modem, a photo sensor, an integrated 9-axis 3D position sensor, a water temperature sensor, an echo sounder and a microcontroller with integrated Wi-Fi communication, the inputs/outputs of which are connected to the electronic interfaces of all these devices, unlike the prototype, an acoustic Doppler current profiler is installed on the bottom anchor, the output of which is connected to the input of the microcontroller.

Сущность полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей навигационного буя, в т.ч. возможности выявления навигационных опасностей мореплавания, связанных с изменениями направления и скорости течения воды в районе плавания судов и передаче информации на приближающиеся суда или береговой центр сбора и обработки навигационно-гидрографической информации.The essence of the utility model is to expand the functionality of the navigation buoy, incl. the possibility of identifying navigational hazards of navigation associated with changes in the direction and speed of the flow of water in the navigation area of ships and the transmission of information to approaching ships or a coastal center for collecting and processing navigational and hydrographic information.

Сопоставление предлагаемого устройства с прототипом показало, что поставленная задача – создание навигационного буя с расширенными функциональными возможностями, а именно – постоянного измерения и контроля направления и скорости течения воды в районе установки навигационного буя – решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие заявленной полезной модели критерию патентоспособности «новизна». Comparison of the proposed device with the prototype showed that the task set - the creation of a navigation buoy with enhanced functionality, namely, the constant measurement and control of the direction and speed of the water flow in the area of the installation of the navigation buoy - is solved as a result of a new set of features, which proves compliance with the claimed utility model patentability criterion "novelty".

Возможность получения указанного технического результата осуществляется с помощью устройства, элементы которого находятся в конструктивном и технологическом единстве, а также в функциональной взаимосвязи. The possibility of obtaining the specified technical result is carried out using a device, the elements of which are in a constructive and technological unity, as well as in a functional relationship.

Сущность предлагаемого устройства поясняется графическими материалами, где: The essence of the proposed device is illustrated by graphic materials, where:

на фиг.1 дано схематическое изображение конструкции навигационного буя, figure 1 shows a schematic representation of the design of the navigation buoy,

на фиг. 2 представлена блок-схема навигационного устройства.in fig. 2 is a block diagram of a navigation device.

Навигационный буй (фиг.1) содержит: корпус 1, надводная часть которого выполнена в виде сигнальной (силуэтной) фигуры, надводный рым 2 для перемещения и установки навигационного буя, подводный рым 3 для крепления навигационного буя с помощью цепи 4 и донного якоря 5 к дну акватории 6, навигационное устройство 7, блок-схема которого приведена на фиг.2, блок аккумуляторных батарей 8, вертикальное сквозное отверстие в буе 9 для размещения термодатчика 10 и электрических проводов, соединяющих датчик с микроконтроллером, эхолот 11 и профилограф 12, выходы которых соединены с микроконтроллером 13.Navigation buoy (figure 1) contains: body 1, the surface part of which is made in the form of a signal (silhouette) figure, surface eye 2 for moving and installing a navigation buoy, underwater eye 3 for attaching a navigation buoy using chain 4 and bottom anchor 5 to the bottom of the water area 6, the navigation device 7, the block diagram of which is shown in figure 2, the battery pack 8, a vertical through hole in the buoy 9 to accommodate the thermal sensor 10 and electrical wires connecting the sensor to the microcontroller, the echo sounder 11 and the profiler 12, the outputs of which connected to the microcontroller 13.

Навигационное устройство 7 (фиг.1) жестко закреплено в верхней части навигационного буя при помощи болтового соединения. Navigation device 7 (figure 1) is rigidly fixed in the upper part of the navigation buoy by means of a bolted connection.

Представленная на фиг.2 блок-схема навигационного устройства, включает: расположенные в герметичном корпусе 14, светодиодный излучатель 15 (матрица которого выведена наружу), ГНСС (GPS/ГЛОНАСС) приемник 16, микроконтроллер 13 с интегрированным Wi-Fi, LTE-модем сотовой связи 17, соединенный с микроконтроллером 13 двухсторонней связью, фотодатчик 18, интегрированный 9-ти осевой датчик 3D положения 19, в состав которого входят 3-х осевой гироскоп, 3-х осевой акселерометр и магнитометр, датчик температуры воды 20, и драйвер светодиодного излучателя 22, к входу которого подключен микроконтроллер 13, а к выходу - светодиодный излучатель 15, эхолот 11 (фиг.1) находится в подводной части навигационного буя, его выход соединен с микроконтроллером 13, профилограф 12 (фиг.1) жестко закреплен на донном якоре 5, его выход соединен с микроконтроллером 13. Presented in figure 2 block diagram of the navigation device includes: located in a sealed housing 14, LED emitter 15 (the matrix of which is displayed outside), GNSS (GPS / GLONASS) receiver 16, microcontroller 13 with integrated Wi-Fi, LTE-modem cellular communication 17, connected to the microcontroller 13 by two-way communication, a photo sensor 18, an integrated 9-axis 3D position sensor 19, which includes a 3-axis gyroscope, a 3-axis accelerometer and magnetometer, a water temperature sensor 20, and an LED emitter driver 22, to the input of which the microcontroller 13 is connected, and to the output - the LED emitter 15, the echo sounder 11 (Fig.1) is located in the underwater part of the navigation buoy, its output is connected to the microcontroller 13, the profiler 12 (Fig.1) is rigidly fixed to the bottom anchor 5, its output is connected to the microcontroller 13.

Навигационный буй может быть реализован на следующих схемотехнических элементах: корпус 1 буя выполнен из полимерного материала, например, полиэтилена методом ротационного формования, и имеет необходимый силуэт, блок аккумуляторных батарей 8 может быть выполнен в виде кассет литий-ионных или литий-кобальтовых аккумуляторов форм-фактора 18650 или аналогичных изделий.The navigation buoy can be implemented on the following circuit elements: the body 1 of the buoy is made of a polymeric material, for example, polyethylene by rotational molding, and has the necessary silhouette, the battery pack 8 can be made in the form of lithium-ion or lithium-cobalt battery cassettes. factor 18650 or similar products.

Герметичный корпус 14 представляет собой литой алюминиевый корпус со степенью защиты IP67, светодиодный излучатель 15 - сборку светодиодов различной мощности и светового спектра. В качестве ГНСС (GPS/ГЛОНАСС) приемника 16 может быть использован мультисистемный высокоточный навигационный приемник NV08C-RTK производства ООО «НВС Навигационные Технологии» с поддержкой технологии RTK и обеспечивающий сантиметровую точность, используя фазовые измерения сигналов систем спутниковой навигации, в качестве микроконтроллера 13 с интегрированной беспроводной связью Wi-Fi - микроконтроллер ESP32 производства Espressif Systems, в качестве LTE-модема сотовой связи 17 - устройство MIKROTIK WAP LTE KIT производства MikroTik, в качестве фотодатчика 18 - цифровой датчик BH1750 производства Bosch Sensortec, измеряющий фоновое освещение в люксах, в качестве интегрированного 9-ти осевого датчика 3D положения 20 - устройство MPU-9250 производства InvenSense, в качестве термодатчика 20 - герметичный цифровой датчик Dallas DS18B20 производства Maxim Integrated, в качестве драйвера светодиодного излучателя 21 - устройства производства российской компании «Трион», в качестве эхолота 11 – устройство производства российской компании НПК «Чайка», например эхолот «Кристалл-40В», в качестве акустического доплеровского профилографа течений 12 – устройство Nortek 2D Horizontal Profiler - 400 kHz, 5 – донный якорь в виде бетонного блока или металлической рамы, 4 – цепь, 21 – поверхность воды, 6 – дно. Sealed housing 14 is a cast aluminum housing with IP67 protection, LED emitter 15 is an assembly of LEDs of various power and light spectrum. As a GNSS (GPS / GLONASS) receiver 16, a multi-system high-precision navigation receiver NV08C-RTK manufactured by NVS Navigation Technologies LLC with support for RTK technology and providing centimeter accuracy using phase measurements of signals from satellite navigation systems can be used as a microcontroller 13 with an integrated Wi-Fi wireless communication - ESP32 microcontroller from Espressif Systems, as an LTE cellular modem 17 - MIKROTIK WAP LTE KIT from MikroTik, as a photo sensor 18 - BH1750 digital sensor from Bosch Sensortec, measuring background lighting in lux, as an integrated 9-axis 3D position sensor 20 - MPU-9250 device manufactured by InvenSense, as a thermal sensor 20 - sealed digital sensor Dallas DS18B20 manufactured by Maxim Integrated, as an LED emitter driver 21 - device manufactured by the Russian company Trion, as an echo sounder 11 - device manufactured by the Russian company NPK Chaika, for example, the Kristall-40V echo sounder, as an acoustic Doppler current profiler 12 - Nortek 2D Horizontal Profiler - 400 kHz, 5 - bottom anchor in the form of a concrete block or metal frame, 4 - chain, 21 - water surface, 6 - bottom.

Указанное исполнение навигационного буя позволяет использовать его в качестве средства навигационного ограждения судоходства, в т.ч. для обеспечения безопасности плавания безэкипажных или автономных надводных судов.The specified design of the navigation buoy allows it to be used as a means of navigational fencing for navigation, incl. to ensure the safety of navigation of unmanned or autonomous surface vessels.

Предлагаемый навигационный буй работает следующим образом.The proposed navigation buoy works as follows.

После установки навигационного буя (фиг.1) в заданное место и настройки ГНСС (GPS/ГЛОНАСС) приемника 16 (фиг.2) на прием сигналов от глобальных навигационных спутниковых систем и передачу их в микроконтроллер 13 для определения местоположения буя, посредством LTE-модема сотовой связи 17 принимаются RTK поправки, например, по протоколу RTCM от сети референцных станций SmartNet Russia, которые поступают в микроконтроллер 13, где обрабатываются и передаются по протоколу NMEA в приемник 16. В микроконтроллер 13 также поступают данные от фотодатчика 18, интегрированного 9-ти осевого датчика 3D положения 19, датчика температуры воды 20, где обрабатываются по определенному алгоритму и посредством LTE-модема сотовой связи 17 передаются в береговой центр управления или автоматизированное рабочее место оператора для мониторинга положения навигационного буя и внешних параметров. В микроконтроллер 13 по протоколу NMEA поступают данные от эхолота 11 о глубине под буем, зная точное расположение антенны эхолота 11 в подводной части буя микроконтроллер 13 автоматически рассчитывает уровень воды в районе расположения навигационного буя, данные об уровне воды посредством LTE-модема сотовой связи 17 передаются в береговой центр управления или автоматизированное рабочее место оператора для мониторинга уровня воды в акватории. В микроконтроллер 13 по протоколу RS-232 поступают данные от акустического доплеровского профилографа 12 о направлении и скорости течения воды в районе установки навигационного буя.After installing the navigation buoy (figure 1) in a given location and setting up the GNSS (GPS/GLONASS) receiver 16 (figure 2) to receive signals from global navigation satellite systems and transmit them to the microcontroller 13 to determine the location of the buoy, using an LTE modem cellular communications 17 receive RTK corrections, for example, via the RTCM protocol from the network of reference stations SmartNet Russia, which are received by the microcontroller 13, where they are processed and transmitted via the NMEA protocol to the receiver 16. The microcontroller 13 also receives data from the photosensor 18, integrated 9 an axial 3D position sensor 19, a water temperature sensor 20, where they are processed according to a certain algorithm and transmitted via an LTE cellular modem 17 to a coastal control center or an operator workstation to monitor the position of the navigation buoy and external parameters. The microcontroller 13 receives data from the echo sounder 11 about the depth under the buoy using the NMEA protocol, knowing the exact location of the echo sounder antenna 11 in the underwater part of the buoy, the microcontroller 13 automatically calculates the water level in the area of the navigation buoy, data on the water level are transmitted via the LTE cellular modem 17 to the coastal control center or operator's workstation for monitoring the water level in the water area. The microcontroller 13 receives data from the acoustic Doppler profiler 12 about the direction and speed of the water flow in the area of the navigation buoy installation via the RS-232 protocol.

В зависимости от времени суток, освещенности и параметров волнения воды, микроконтроллер 13 формирует управляющие сигналы на драйвер светодиодного излучателя 22, который в свою очередь управляет режимом работы светодиодного излучателя 15. При необходимости дополнительного информационного обеспечения плавания автономных или безэкипажных надводных судов, и при их нахождении в зоне действия беспроводной связи навигационного устройства буя, они имеют возможность подключения по широкополосной Wi-Fi сети непосредственно к микроконтроллеру 13 для получения необходимых данных, поступающих от измерительных датчиков, эхолота и профилографа течений.Depending on the time of day, illumination and water disturbance parameters, the microcontroller 13 generates control signals to the driver of the LED emitter 22, which in turn controls the mode of operation of the LED emitter 15. If necessary, additional information support for navigation of autonomous or unmanned surface vessels, and when they are found within the range of the wireless communication of the navigation device of the buoy, they have the ability to connect via a broadband Wi-Fi network directly to the microcontroller 13 to obtain the necessary data from the measuring sensors, the echo sounder and the current profiler.

По сравнению с прототипом предлагаемый навигационный буй имеет новую возможность оперативной постоянной передачи данных измерений и контроля направления и скорости течения воды в районе установки навигационного буя посредством LTE-модема сотовой связи в береговой информационный центр или непосредственно на суда, находящиеся в зоне действия беспроводной связи Wi-Fi буя, что позволяет предоставлять приближающимся судам дополнительную информацию о навигационно-гидрографической обстановке в цифровом виде. Compared with the prototype, the proposed navigation buoy has a new possibility of operational continuous transmission of measurement data and control of the direction and speed of the water flow in the area of installation of the navigation buoy via an LTE cellular modem to the coastal information center or directly to ships located in the Wi-Fi wireless coverage area. Fi buoy, which allows you to provide approaching ships with additional information about the navigational and hydrographic situation in digital form.

В дальнейшем, навигационный буй предполагается использовать как средство навигационного ограждения в реальных условиях, в т.ч. для безэкипажных или автономных надводных судов.In the future, the navigation buoy is supposed to be used as a means of navigation fencing in real conditions, incl. for unmanned or autonomous surface vessels.

Предлагаемая полезная модель была разработана специалистами ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» в составе научно-исследовательских работ. Было произведено моделирование устройства с необходимыми расчетами и изготовлен его физический макет, который был испытан в реальных условиях на реке Нева в зоне тестовой акватории «Беспилотник» и дал хорошие результаты. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию «промышленная применимость».The proposed utility model was developed by specialists of the State University of the Sea and River Fleet named after Admiral S.O. Makarov” as a part of research works. The device was simulated with the necessary calculations and its physical layout was made, which was tested in real conditions on the Neva River in the UAV test area and gave good results. This allows us to conclude that the claimed utility model meets the criterion of "industrial applicability".

Claims (1)

Навигационный буй, состоящий из корпуса, надводная часть которого выполнена в виде сигнальной/силуэтной фигуры с надводным рымом для перемещения и установки навигационного буя, подводным рымом для крепления навигационного буя с помощью цепей и якоря к дну акватории, навигационного устройства, блока аккумуляторных батарей, светодиодного излучателя и драйвера для его включения/выключения, GPS/ГЛОНАСС приемника ГНСС, LTE-модема сотовой связи, фотодатчика, интегрированного 9-ти осевого датчика 3D положения, датчика температуры воды и микроконтроллера с интегрированной Wi-Fi связью, входы/выходы которого связаны с электронными интерфейсами всех указанных устройств, отличающийся тем, что на донном якоре установлен акустический доплеровский профилограф течений, выход которого соединен с входом микроконтроллера.Navigation buoy, consisting of a body, the surface part of which is made in the form of a signal/silhouette figure with a surface eye for moving and installing a navigation buoy, an underwater eye for attaching a navigation buoy to the bottom of the water area using chains and an anchor, a navigation device, a battery pack, an LED an emitter and a driver for turning it on/off, a GPS/GLONASS GNSS receiver, an LTE cellular modem, a photo sensor, an integrated 9-axis 3D position sensor, a water temperature sensor and a microcontroller with an integrated Wi-Fi connection, the inputs/outputs of which are connected to electronic interfaces of all these devices, characterized in that an acoustic Doppler current profiler is installed on the bottom anchor, the output of which is connected to the input of the microcontroller.
RU2022124912U 2022-09-22 NAVIGATION BUOY RU214317U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU214317U1 true RU214317U1 (en) 2022-10-21

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU216193U1 (en) * 2022-12-16 2023-01-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" NAVIGATION BUOY

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4220044A (en) * 1979-05-02 1980-09-02 Environmental Devices Corporation Wave measuring buoy
US4515013A (en) * 1982-10-14 1985-05-07 501 Etablissement Public dit "Centre National d'Exploitation des Oceans" (CNEXO) Apparatus for measuring the vertical acceleration due to the swell
RU202129U1 (en) * 2020-10-30 2021-02-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» NAVIGATION BUOY
RU212158U1 (en) * 2022-05-19 2022-07-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" NAVIGATION BUOY

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4220044A (en) * 1979-05-02 1980-09-02 Environmental Devices Corporation Wave measuring buoy
US4515013A (en) * 1982-10-14 1985-05-07 501 Etablissement Public dit "Centre National d'Exploitation des Oceans" (CNEXO) Apparatus for measuring the vertical acceleration due to the swell
RU202129U1 (en) * 2020-10-30 2021-02-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» NAVIGATION BUOY
RU212158U1 (en) * 2022-05-19 2022-07-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" NAVIGATION BUOY

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU216193U1 (en) * 2022-12-16 2023-01-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" NAVIGATION BUOY

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6847326B2 (en) GPS device for measuring wave height and current direction and speed and GPS system for measuring wave height and current direction and speed
US6558216B2 (en) Land and water based flash flood detection and warning system
US11899104B2 (en) Navigation system for underwater vehicles
CN208110051U (en) A kind of underwater measurement system based on unmanned boat
CN110562391A (en) Deep sea data buoy system
KR102048796B1 (en) Devices for sensing remote water quality based on drones
RU2294000C1 (en) Marine self-contained bottom station for seismic surveying and seismological monitoring
CN111959689A (en) Multifunctional marine water area environment monitoring device
US20060215494A1 (en) Autolocating underwater beacon and method for deployment thereof
KR20160047225A (en) A floating device for measuring water-environment and real-time water-environment monitering methods using the same
CN103940466A (en) Tracking monitoring system for oil spillage on water
CN114013572A (en) Multi-sensor intelligent sea air interface parameter observation continuous operation workstation
RU214317U1 (en) NAVIGATION BUOY
RU216193U1 (en) NAVIGATION BUOY
RU212158U1 (en) NAVIGATION BUOY
CN206348047U (en) A kind of water depth detection device
CN210426679U (en) Water level monitoring terminal and system
RU202129U1 (en) NAVIGATION BUOY
KR20150122446A (en) Coastal seafloor topography surveying apparatus using the jet ski
RU162713U1 (en) NAVIGATION DEVICE
RU2572046C1 (en) Marine self-contained bottom station for seismic survey and seismological monitoring
CN215436849U (en) Ship emergency navigation position-indicating search and rescue and environment monitoring anti-pollution integrated intelligent platform
KR102352856B1 (en) Apparatus for measuring ocean current
RU2282217C1 (en) Method of determining comprehensive data on ocean condition
CN215475614U (en) Buoy type wireless remote depth measurement and positioning device