專利名稱：海洋臺站自動觀測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海洋觀測系統(tǒng)，特別是涉及設(shè)置在沿海岸基的海洋臺站觀測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
海洋蘊藏著極其豐富的自然資源，在全球陸地資源日趨緊張和環(huán)境不斷惡化的今天，世界各國紛紛將目光轉(zhuǎn)向海洋，開發(fā)利用海洋、發(fā)展海洋經(jīng)濟成為各個海洋國家的重要戰(zhàn)略部署，也是全球經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要保證。開發(fā)利用海洋需要有更多長時間序列、連續(xù)的海洋環(huán)境觀測資料，發(fā)展海洋觀測技術(shù)對提高海洋環(huán)境監(jiān)測能力、促進海洋災(zāi)害預(yù)報和海洋環(huán)境保護工作的開展以及發(fā)展海洋經(jīng)濟起著重要的作用。海洋臺站是建在沿海、島嶼等的海洋觀測站的統(tǒng)稱，其主要任務(wù)是在人們經(jīng)濟活動最集中的濱海區(qū)域進行水文氣象要素的觀測和資料處理，以便獲取能反映出觀測海區(qū)海洋環(huán)境基本特征和變化規(guī)律的基礎(chǔ)資料，為沿岸和陸架水域的科學研究、環(huán)境預(yù)報、資源開發(fā)、工程建設(shè)和環(huán)境保護提供可靠的依據(jù)。海洋臺站的測量裝置單獨設(shè)置在海邊，或者利用海邊設(shè)備組合設(shè)置，一般要在有人值守狀況下進行海洋觀測。目前，海洋臺站的海洋觀測裝置通過有線通信網(wǎng)傳輸觀測數(shù)據(jù)，所需電能是由電網(wǎng)向觀測站提供。對于設(shè)置在海邊、遠離電網(wǎng)和有線通信網(wǎng)的海洋臺站，架設(shè)專用線路距離長、投資大，施工周期較長，效益差，因此，設(shè)在近海海域用于海洋監(jiān)測的海洋臺站的設(shè)置數(shù)量明顯偏少。海洋臺站數(shù)量少，觀測站點密度低，不能適應(yīng)海洋環(huán)境監(jiān)測和海洋經(jīng)濟發(fā)展的需要。而且，現(xiàn)有觀測站點缺乏監(jiān)測監(jiān)視的可視設(shè)備，不能及時提供現(xiàn)場風浪、增水情況等直觀信息，不能適應(yīng)海洋防災(zāi)和海洋環(huán)境保護對海洋環(huán)境監(jiān)測信息日益增進的全面需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有海洋臺站及其觀測裝置所存在的問題，本發(fā)明推出一種海洋臺站自動觀測系統(tǒng)，采用風光互補發(fā)電系統(tǒng)供電和無線方式的數(shù)據(jù)通信和視頻監(jiān)控，及時向岸上數(shù)據(jù)中心傳送實時海洋觀測數(shù)據(jù)和存儲的觀測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)不依賴電網(wǎng)供電、能提供可視化實時監(jiān)控的無人值守的海洋觀測臺站的建設(shè)。本發(fā)明涉及的海洋臺站自動觀測系統(tǒng)呈立式結(jié)構(gòu)，由固定支撐裝置和測量控制裝置組成。固定支撐裝置包括混凝土基礎(chǔ)和測量支撐桿，測量支撐桿為空心的圓柱桿，測量支撐桿通過法蘭盤連接并固定在混凝土基礎(chǔ)上。測量控制裝置的部件設(shè)置在測量支撐桿上和混凝土基礎(chǔ)內(nèi)。測量控制裝置包括風光互補發(fā)電裝置、測量傳感器、照明裝置、采集控制裝置、無線視頻監(jiān)控裝置、無線數(shù)據(jù)通信裝置。風光互補發(fā)電裝置包括風力發(fā)電機、太陽能轉(zhuǎn)換裝置、蓄電池、風光互補控制器， 風力發(fā)電機安裝在測量支撐桿的頂部，太陽能轉(zhuǎn)換裝置安裝在測量支撐桿的中部，風光互補控制器安裝在測量支撐桿下部設(shè)置的采集控制箱內(nèi)，蓄電池安裝在固定支撐裝置的混凝土基礎(chǔ)內(nèi)。風光互補控制器分別與風力發(fā)電機、太陽能轉(zhuǎn)換裝置、采集控制裝置和蓄電池連接，以控制風力發(fā)電機和太陽能轉(zhuǎn)換裝置對蓄電池進行充電，同時控制風力發(fā)電機和太陽能轉(zhuǎn)換裝置對整個系統(tǒng)供電。風光互補發(fā)電裝置為整個系統(tǒng)供電，包括為測量傳感器、照明裝置、采集控制裝置、無線視頻監(jiān)控裝置、無線數(shù)據(jù)通信裝置供電。風光互補發(fā)電裝置通過風光互補控制器直接由風力發(fā)電機和太陽能轉(zhuǎn)換裝置為整個系統(tǒng)供電，在風能和太陽能有限時由蓄電池供電。照明裝置設(shè)置在測量支撐桿斜向伸出的支桿上，照明裝置的開關(guān)由采集控制裝置控制。測量傳感器包括風傳感器、氣壓傳感器和水位傳感器。風傳感器測量風速和風向， 安裝在測量支撐桿斜向伸出的支桿上。氣壓傳感器安裝在測量支撐桿下部設(shè)置的采集控制箱內(nèi)。水位傳感器采用雷達水位計，設(shè)置在測量支撐桿橫向伸出的水平支桿上，雷達水位計的電磁波發(fā)射機和接受機的指向與水平支桿垂直。風傳感器、氣壓傳感器和水位傳感器連接采集控制裝置和無線數(shù)據(jù)通信裝置，無線數(shù)據(jù)通信裝置為在線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，將測量傳感器采集的測量數(shù)據(jù)發(fā)送出去。無線視頻監(jiān)控裝置包括視頻攝像裝置、視頻采集控制器、無線路由器，視頻攝像裝置設(shè)置在測量支撐桿的上部，視頻采集控制器、無線路由器設(shè)置在采集控制箱內(nèi)。視頻攝像裝置與視頻采集控制器和無線路由器連接，視頻采集控制器將視頻攝像裝置攝取的可視圖像經(jīng)過無線路由器發(fā)送出去。采集控制裝置設(shè)置在采集控制箱內(nèi)，包括數(shù)據(jù)采集存儲電路板、時鐘控制電路板。 采集控制裝置與風光互補控制器、風傳感器、氣壓傳感器、水位傳感器、照明裝置、視頻攝像裝置、視頻采集控制器、無線路由器、無線數(shù)據(jù)通信裝置連接。采集控制裝置控制自動觀測系統(tǒng)的運作，包括無線視頻監(jiān)控裝置的開關(guān)、照明裝置的開關(guān)，包括數(shù)據(jù)資料的采集、存儲和發(fā)送。混凝土基礎(chǔ)中安裝蓄電池和穿線管，蓄電池的引出線通過穿線管和混凝土基礎(chǔ)上固定的測量支撐桿內(nèi)的中心空與采集控制箱內(nèi)的風光互補控制器連接。海洋臺站自動觀測系統(tǒng)設(shè)置在海邊，固定支撐裝置的混凝土基礎(chǔ)固定設(shè)置在靠近海邊的位置，混凝土基礎(chǔ)的上端面高于最大潮位I. 5米，測量支撐桿通過法蘭盤連接并固定在混凝土基礎(chǔ)上，測量支撐桿橫向伸出的水平支桿伸向海中，水平支桿上安裝的雷達水位計的發(fā)射機和接受機指向海面。海洋臺站自動觀測系統(tǒng)自動采集存儲潮位、氣壓、風速、 風向觀測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全天候觀測，實現(xiàn)對現(xiàn)場風浪、增水的實況可視化監(jiān)視，并響應(yīng)岸上數(shù)據(jù)中心的命令無線傳送實時觀測數(shù)據(jù)和存儲的數(shù)據(jù)，可做到無人值守，可對海洋災(zāi)害預(yù)測預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)發(fā)揮重要作用。本發(fā)明涉及的海洋臺站自動觀測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，采用風光互補發(fā)電系統(tǒng)，充分利用海邊豐富的風能和太陽能資源，使海洋臺站的建設(shè)工期短、一次性投資低，維護管理方便，有利于解決觀測站點密度低的問題。


圖I為海洋臺站自動觀測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為海洋臺站自動觀測系統(tǒng)功能框圖。
圖中標記說明
I、風力發(fā)電機2、視頻攝像裝置
3、風傳感器4、照明裝置
5、水位傳感器6、太陽能轉(zhuǎn)換裝置
7、采集控制箱8、氣壓傳感器
9、測量支撐桿10、混凝土基礎(chǔ)
11、蓄電池12、海面
13、海底14、視頻采集控制器
15、無線路由器16、采集控制裝置
17、無線數(shù)據(jù)通信裝置18、風光互補控制器
具體實施例方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步描述。圖I和圖2顯示本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)， 如圖I和圖2所示，本發(fā)明涉及的海洋臺站自動觀測系統(tǒng)呈立式結(jié)構(gòu)，由固定支撐裝置和測量控制裝置組成。固定支撐裝置包括混凝土基礎(chǔ)10和測量支撐桿9，測量支撐桿9為空心的圓柱桿， 測量支撐桿9通過法蘭盤連接并固定在混凝土基礎(chǔ)10上。測量控制裝置的部件設(shè)置在測量支撐桿9上和混凝土基礎(chǔ)10內(nèi)。測量控制裝置包括風光互補發(fā)電裝置、測量傳感器、照明裝置4、采集控制裝置 16、無線視頻監(jiān)控裝置、無線數(shù)據(jù)通信裝置17。風光互補發(fā)電裝置包括風力發(fā)電機I、太陽能轉(zhuǎn)換裝置6、蓄電池11、風光互補控制器18，風力發(fā)電機I安裝在測量支撐桿9的頂部，太陽能轉(zhuǎn)換裝置6安裝在測量支撐桿9 的中部，風光互補控制器18安裝在測量支撐桿9下部設(shè)置的采集控制箱7內(nèi)，蓄電池11安裝在固定支撐裝置的混凝土基礎(chǔ)10內(nèi)。風光互補控制器18分別與風力發(fā)電機I、太陽能轉(zhuǎn)換裝置6、采集控制裝置16和蓄電池11連接，以控制風力發(fā)電機I和太陽能轉(zhuǎn)換裝置6對蓄電池11進行充電，同時控制風力發(fā)電機I和太陽能轉(zhuǎn)換裝置6對整個系統(tǒng)供電。測量傳感器包括風傳感器3、氣壓傳感器8和水位傳感器5。風傳感器3安裝在測量支撐桿9斜向伸出的支桿上。氣壓傳感器8安裝在測量支撐桿9下部設(shè)置的采集控制箱 7內(nèi)。水位傳感器5采用雷達水位計，設(shè)置在測量支撐桿9橫向伸出的水平支桿上，雷達水位計的電磁波發(fā)射機和接受機的指向與水平支桿垂直。風傳感器3、氣壓傳感器8和水位傳感器5連接采集控制裝置16和無線數(shù)據(jù)通信裝置17，無線數(shù)據(jù)通信裝置17為在線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，將測量傳感器采集的測量數(shù)據(jù)發(fā)送出去。照明裝置4設(shè)置在測量支撐桿9斜向伸出的支桿上，照明裝置4的開關(guān)由采集控制裝置16控制。無線視頻監(jiān)控裝置包括視頻攝像裝置2、視頻采集控制器14、無線路由器15，視頻攝像裝置2設(shè)置在測量支撐桿9的上部，視頻采集控制器14、無線路由器15設(shè)置在采集控制箱7內(nèi)。視頻攝像裝置2與視頻采集控制器14和無線路由器15連接，視頻攝像裝置2、視頻采集控制器14、無線路由器15的電源由采集控制裝置16控制，視頻采集控制器14將視頻攝像裝置2攝取的可視圖像經(jīng)過無線路由器15發(fā)送出去。采集控制裝置16設(shè)置在采集控制箱7內(nèi)，包括數(shù)據(jù)采集存儲電路板、時鐘控制電路板。采集控制裝置16與風光互補控制器18、風傳感器3、氣壓傳感器8、水位傳感器5、照明裝置4、視頻攝像裝置2、視頻采集控制器14、無線路由器15、無線數(shù)據(jù)通信裝置17連接。 采集控制裝置16控制自動觀測系統(tǒng)的運作，包括無線視頻監(jiān)控裝置的開關(guān)、照明裝置4的開關(guān)，包括數(shù)據(jù)資料的采集、存儲和發(fā)送。混凝土基礎(chǔ)10中安裝蓄電池11和穿線管，蓄電池11的引出線通過穿線管和混凝土基礎(chǔ)10上固定的測量支撐桿9的中心空與采集控制箱7內(nèi)的風光互補控制器18連接。 風光互補控制器18與采集控制裝置16連接，為采集控制裝置16提供電源，并通過采集控制裝置16為無線視頻監(jiān)控裝置、無線數(shù)據(jù)通信裝置17以及測量傳感器和照明裝置4供電。海洋臺站自動觀測系統(tǒng)設(shè)置在海邊，固定支撐裝置的混凝土基礎(chǔ)10固定設(shè)置在靠近海邊的位置，在低潮時不應(yīng)露出海底13，混凝土基礎(chǔ)10的上端面高于最大潮位I. 5米， 測量支撐桿9通過法蘭盤連接并固定在混凝土基礎(chǔ)10上，測量支撐桿9橫向伸出的水平支桿伸向海中，水平支桿上安裝的水位傳感器5的雷達水位計的發(fā)射機和接受機指向海面 12。
權(quán)利要求
1.一種海洋臺站自動觀測系統(tǒng)，呈立式結(jié)構(gòu)，由固定支撐裝置和測量控制裝置組成，固定支撐裝置包括混凝土基礎(chǔ)和測量支撐桿，測量控制裝置的部件設(shè)置在測量支撐桿上和混凝土基礎(chǔ)內(nèi)，其特征在于測量控制裝置包括風光互補發(fā)電裝置、測量傳感器、照明裝置、采集控制裝置、無線視頻監(jiān)控裝置、無線數(shù)據(jù)通信裝置，風光互補發(fā)電裝置包括風力發(fā)電機、 太陽能轉(zhuǎn)換裝置、蓄電池、風光互補控制器；風光互補控制器安裝在測量支撐桿下部設(shè)置的采集控制箱內(nèi)，分別與風力發(fā)電機、太陽能轉(zhuǎn)換裝置和蓄電池連接，以控制風力發(fā)電機和太陽能轉(zhuǎn)換裝置對蓄電池進行充電；風光互補發(fā)電裝置通過風光互補控制器直接由風力發(fā)電機和太陽能轉(zhuǎn)換裝置為整個系統(tǒng)供電，包括為測量傳感器、照明裝置、采集控制裝置、無線視頻監(jiān)控裝置、無線數(shù)據(jù)通信裝置供電，在風能和太陽能有限時由蓄電池供電；測量傳感器包括風傳感器、氣壓傳感器和水位傳感器，風傳感器、氣壓傳感器和水位傳感器連接采集控制裝置；無線數(shù)據(jù)通信裝置為在線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，將測量傳感器采集的測量數(shù)據(jù)發(fā)送出去； 無線視頻監(jiān)控裝置包括視頻攝像裝置、視頻采集控制器、無線路由器，視頻攝像裝置設(shè)置在測量支撐桿的上部，視頻采集控制器、無線路由器設(shè)置在采集控制箱內(nèi)，視頻攝像裝置與視頻采集控制器和無線路由器連接，視頻采集控制器將視頻攝像裝置攝取的可視圖像經(jīng)過無線路由器發(fā)送出去；采集控制裝置設(shè)置在采集控制箱內(nèi)，包括數(shù)據(jù)采集存儲電路板、時鐘控制電路板，采集控制裝置與風光互補控制器、風傳感器、氣壓傳感器、水位傳感器、照明裝置、視頻攝像裝置、視頻采集控制器、無線路由器、無線數(shù)據(jù)通信裝置連接，采集控制裝置控制自動觀測系統(tǒng)的運作，包括無線視頻監(jiān)控裝置的開關(guān)、照明裝置的開關(guān)，包括數(shù)據(jù)資料的采集、存儲和發(fā)送。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的海洋臺站自動觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述測量支撐桿通過法蘭盤連接并固定在混凝土基礎(chǔ)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的海洋臺站自動觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述風傳感器安裝在測量支撐桿斜向伸出的支桿上，所述氣壓傳感器安裝在測量支撐桿下部設(shè)置的采集控制箱內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的海洋臺站自動觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述所述水位傳感器采用雷達水位計，設(shè)置在測量支撐桿橫向伸出的水平支桿上，雷達水位計的電磁波發(fā)射機和接受機的指向與水平支桿垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的海洋臺站自動觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述風力發(fā)電機安裝在測量支撐桿的頂部，太陽能轉(zhuǎn)換裝置安裝在測量支撐桿的中部，蓄電池安裝在固定支撐裝置的混凝土基礎(chǔ)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開的海洋臺站自動觀測系統(tǒng)呈立式結(jié)構(gòu)，由固定支撐裝置和測量控制裝置組成。測量控制裝置包括風光互補發(fā)電裝置、測量傳感器、采集控制裝置、無線視頻監(jiān)控裝置、無線數(shù)據(jù)通信裝置。風光互補發(fā)電裝置的風力發(fā)電機和太陽能轉(zhuǎn)換裝置結(jié)合一起對系統(tǒng)供電。測量傳感器包括風傳感器、氣壓傳感器和水位傳感器，自動采集潮位、氣壓、風速、風向觀測數(shù)據(jù)，通過無線數(shù)據(jù)通信裝置傳送實時觀測數(shù)據(jù)和存儲的數(shù)據(jù)。無線視頻監(jiān)控裝置將視頻攝像裝置攝取的可視圖像經(jīng)過無線路由器發(fā)送出去，實現(xiàn)對現(xiàn)場風浪、增水的實況可視化監(jiān)視。本發(fā)明涉及的海洋臺站自動觀測系統(tǒng)實現(xiàn)無人值守、全天候觀測，可對海洋災(zāi)害預(yù)測預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)發(fā)揮重要作用。
文檔編號G01C13/00GK102589532SQ20121004018
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者劉頡, 呂九紅, 李揚華, 楊逍, 梁捷, 趙宏彬, 路亞娟, 鄭國芝 申請人:國家海洋技術(shù)中心