一種海洋油污層運動位置模擬跟蹤器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種海洋油污層運動位置模擬跟蹤器，空氣測量模塊內(nèi)有兩個風力傳感器互成90°安裝，在模塊頂端安裝有溫度傳感器和電磁信號器；海水測量模塊內(nèi)有兩個水流傳感器互成90°安裝，在模塊底端安裝有溫度傳感器；漂浮模塊通過氟膠層連接空氣測量模塊和海水測量模塊，漂浮模塊內(nèi)裝有電池和單片機控制系統(tǒng)，系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線和電源線連接模塊內(nèi)的傳感器、電池和電磁信號器。本發(fā)明的優(yōu)點是：空氣測量模塊監(jiān)測空氣中的風速和溫度；海水測量模塊監(jiān)測海水中的洋流流速和溫度，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C；單片機通過電磁信號器接收到控制信號和控制參數(shù)，由電池發(fā)射器將模擬信號傳回控制中心。
【專利說明】
一種海洋油污層運動位置模擬跟蹤器
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種海洋油污層運動的探測技術領域，具體涉及到一種海洋油污層運動位置模擬跟蹤器。
【背景技術】
[0002]海洋面積占地球總面積的71%，其中蘊含的自然資源非常豐富。據(jù)科學家探測，海洋中的石油資源占全世界石油資源的60%。隨著海洋石油開采技術的發(fā)展和應用，越來越多的海洋石油得到開發(fā)利用。但是在海洋石油開采和運輸過程中，造成了非常嚴重的海洋石油污染，其中比較典型的便是墨西哥灣石油污染和渤海灣石油污染。海洋石油污染會在海面形成大面積的油污層，在空氣風速和海洋洋流的作用下漂移和擴散，同時受到溫度的影響不斷運動，在特定時間會對相關海岸的經(jīng)濟和生產(chǎn)帶來毀滅性的打擊，同時還有油污層對海洋生物的生存和生活也帶來致命打擊。
[0003]通過對海洋污染處理的研究后，使用不同的方法對海洋油污層進行性收集和降解可以對其進行治理。但是海洋油污層在海洋洋流和空氣的作用下不斷移動和擴散，對于污染處理也帶來了巨大困難。本發(fā)明通過對海洋洋流和空氣風速以及溫度的監(jiān)測，通過單片機系統(tǒng)對各種參數(shù)的數(shù)據(jù)進行模擬和仿真，可以判斷海洋油污層在相關海域的擴散與漂移運動狀態(tài)，通過判斷油污層的運動位置既可以涉及更好的污染處理計劃和方法，達到最佳的海洋油污處理效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述海洋石油污染油污層處理技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種海洋油污層運動位置模擬跟蹤器，空氣測量模塊監(jiān)測空氣中的風速和溫度，將數(shù)據(jù)參數(shù)傳輸?shù)絾纹瑱C;海水測量模塊監(jiān)測海水中的洋流流速和溫度，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C;單片機通過電磁信號器接收到控制信號和控制參數(shù)，通過單片機對各項參數(shù)的模擬和仿真，由電池發(fā)射器將模擬信號傳回控制中心。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種海洋油污層運動位置模擬跟蹤器，包括:空氣測量模塊、海水測量模塊和漂浮模塊;其特征在于空氣測量模塊外形為半球形球體，具體頂端中心安裝有電磁信號器，空氣測量模塊內(nèi)部主要安裝傳感器測量裝置，通過溶膠密封連接在漂浮模塊的上表面中心處;漂浮模塊外形為圓餅盤體，邊緣為斜錐型聚合邊，漂浮模塊內(nèi)部主要安裝單片機處理系統(tǒng)和信號控制系統(tǒng)以及電池，通過溶膠密封連接空氣測量模塊和海水測量模塊;海水測量模塊外形為半球體和圓柱體結合形狀，底端為半球體結合中斷圓柱體連接在漂浮模塊上，內(nèi)部安裝傳感器測量裝置。
[0006]進一步;所述空氣測量模塊半球體的半徑為40厘米，殼體材料為PVC聚乙烯，殼體內(nèi)部填充硅膠作為殼芯，吸收水分與固定傳感器位置以及保持溫度；電磁信號器安裝在半球體頂端殼體外部，外層包裹塑膠;空氣測量模塊包含3個敏感元件測量位置，其中兩個敏感元件位置在水平方向互相垂直，豎直方向處于半球體20厘米處的同一高度位置，在半球體殼體頂端安裝一個敏感元件位置;傳感器安裝在半球體殼體上的三個敏感元件測量位置，通過數(shù)據(jù)線和電源線與單片機和電池連接；電池發(fā)射器通過數(shù)據(jù)線和電源線穿過半球體殼層與單片機和電池連接。
[0007]進一步;所述漂浮模塊的圓盤中心半徑為100厘米，上下邊緣半徑為90厘米，圓盤厚度為10厘米，圓盤材料為HDPE塑膠，圓盤中心填充EPS塑膠泡沫增加浮力和保持溫度;漂浮模塊圓盤中心處安裝電池，電池容量為10000ΜΑΗ，輸出電壓為12 V，輸出電流為20mA;在電池上網(wǎng)通過機械臂安裝單片機控制系統(tǒng)，單片機通過數(shù)據(jù)線和電源線連接空氣測量模塊的傳感器和電磁信號器，通過數(shù)據(jù)線和電源線連接海水測量模塊的傳感器，通過電源線連接電池。
[0008]進一步;所述海水測量模塊的半球體半徑為50厘米，圓柱體半徑為50厘米，長度為1厘米，半球體殼體材料為HDPE塑膠，殼體內(nèi)部填充EPS塑膠泡沫作為殼芯，用來增加浮力和保持溫度，殼體包含3個敏感原件測量位置，其中兩個敏感原件在水平方向垂直，豎直方向以漂浮模塊為基準向下20厘米，方向和空氣測量模塊上的敏感測量位置方向相同；海水測量模塊半球體底端安裝一個敏感原件測量位置，傳感器分別安裝在三個敏感元件處，通過數(shù)據(jù)線和電源線與單片機和電池連接。
[0009]進一步;所述空氣測量模塊在半球體頂端敏感元件測量位置安裝一個溫度傳感器測量空氣溫度，其型號為PT50鉑熱電阻溫度傳感器，測量精度為0.3°C，測量范圍為-2000C一一+420°C;在兩個水平方向互相垂直的敏感元件測量位置安裝兩個相同的風速傳感器測量空氣中的風速，其型號為TF-Al-PT皮托管型風速變送傳感器，測量精度為3%F.S，測量范圍為0-30M/S。
[0010]進一步;所述海水測量模塊在半球體底端敏感測量原件測量位置安裝一個溫度傳感器，其型號為DS18B20溫度傳感器，測量精度為0.2°C，測量范圍為_55°C——+125°C;在兩個水平方向互相垂直的敏感元件測量位置安裝兩個流速傳感器測量海水流速，其型號為TCF1M-20T/R1超聲波流速傳感器，測量精度為-35dB/min。
[0011]進一步;所述單片機外部安裝一個散熱系統(tǒng)，散熱系統(tǒng)由散熱片和風扇組成，散熱片的型號為AAVID散熱片，風扇的型號為ymst輪流風機，功率為0.384W，通過電源線連接電池。
[0012]進一步;所述單片機系統(tǒng)接收的信號為空氣風速，空氣溫度，海水流速和海水溫度的電信號，通過電磁信號器接收外部參數(shù)電信號，經(jīng)過單片機系統(tǒng)計算和模擬，將模擬信號通過電磁信號器發(fā)送到控制中心。
[0013]工作狀態(tài)時，空氣測量模塊內(nèi)的傳感器測量空氣風速和溫度，將信號傳回單片機；海水測量模塊內(nèi)的傳感器測量海水的洋流流速和溫度，并將信號傳回單片機;單片機將空氣測量模塊和海水測量模塊的信號通過單片機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和計算，將計算結果轉(zhuǎn)換為固定頻率的電磁信號，經(jīng)數(shù)據(jù)線傳輸?shù)诫姶判盘柶?，由電磁信號器發(fā)射測量信號的數(shù)據(jù)結果，通過監(jiān)測基站接收電磁信號，模擬和跟蹤油污層運動位置。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的整體結構圖；
圖2是本發(fā)明的1/4結構剖面圖。
[0015]在圖1中，01，電磁信號器02，空氣溫度傳感器03，側向風速傳感器04，正向風速傳感器05，空氣測量模塊殼體06，漂浮模塊殼體07，側向流速傳感器08，正向流速傳感器09，海水溫度傳感器10，海水測量模塊殼體。
[0016]在圖2中，001，單片機002，散熱器003，正向風速傳感器004，側向風速傳感器005，空氣溫度傳感器006，電磁信號器007，空氣測量模塊殼芯008，空氣測量模塊殼體009，漂浮模塊殼芯010，漂浮模塊殼體011，電池012，側向流速傳感器013，正向流速傳感器014，海水溫度傳感器015，海水測量模塊殼芯016，海水測量模塊殼體。
【具體實施方式】
[0017]在圖1中，一種海洋油污層運動位置模擬跟蹤器，其特征在于:空氣測量模塊上的傳感器安裝在空氣測量模塊殼體05上，海水測量模塊上的傳感器安裝在海水測量模塊殼體10上，空氣測量模塊殼體和海水測量模塊殼體通過漂浮模塊殼體06連接控制中心發(fā)送控制信號，通過電磁信號器01接收控制信號使跟蹤器開始采集信號；其中空氣測量模塊的空氣溫度傳感器02測量空氣中的溫度參數(shù)，正向風速傳感器04和側向風速傳感器03測量空氣中正交方向上的風速;海水測量模塊的海水溫度傳感器09測量海水中的溫度參數(shù)，正向流速傳感器08和側向流速傳感器07測量海水中正交方向上的海洋洋流流速;跟蹤器處理系統(tǒng)通過對各項參數(shù)的計算和模擬，將模擬和仿真數(shù)據(jù)通過電磁信號器01發(fā)送信號傳回控制中心。
[0018]在圖2中，一種海洋油污層運動位置模擬跟蹤器，其特征在于:空氣測量模塊殼體008和敏感元件鑲嵌在一個半球體曲面，傳感器和散熱器002以及單片機001安裝在空氣測量模塊殼芯007內(nèi)部，空氣測量模塊殼體008頂端外部安裝電磁信號器006接收控制信號和發(fā)射電磁信號，空氣測量模塊殼體008頂端內(nèi)部通過敏感元件連接空氣溫度傳感器005，正面風速傳感器003和側面風速傳感器004分別連接兩個高度相同且在水平面互相垂直的敏感元件，測量空氣中正交方向上的風速，空氣溫度傳感器005和正向風速傳感器003以及側向風速傳感器004測量的空氣溫度參數(shù)和空氣風速參數(shù)通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)絾纹瑱C001系統(tǒng)，通過電源線連接電池011獲得電能；漂浮模塊殼體010和空氣測量模塊殼體008固定密封連接，電池011安裝在漂浮模塊殼芯009內(nèi)部，電池011通過電源線向跟蹤器內(nèi)的傳感器、電磁信號器006和單片機001以及散熱器002提供電能;海水測量模塊殼體016與漂浮模塊殼體010固定密封連接，海水測量模塊殼體016曲面上鑲嵌敏感元件，海水測量模塊殼芯015內(nèi)部傳感器通過連接海水測量模塊殼體上016的敏感元件測量海水中的參數(shù)，其中海水溫度傳感器014連接海水測量模塊底端的敏感元件測量海水溫度參數(shù)，正向流速傳感器013和側向流速傳感器012分別安裝在深度相同且在水平面互相垂直的兩個敏感測量元件位置，測量在正交方向上的海洋洋流流速，傳感器的測量參數(shù)通過數(shù)據(jù)線輸入單片機001系統(tǒng)，經(jīng)過單片機001計算和模擬，將模擬和仿真數(shù)據(jù)通過電磁信號器006傳回控制中心。
[0019]動作過程及操作步驟:將本發(fā)明的一種海洋油污層運動位置模擬跟蹤起放置于相關海水污染海域，空氣測量模塊殼體(05，008)上的敏感元件可以感知空氣中的風速和溫度，海水測量模塊殼體(10，016)上的敏感元件可以感知海水中的洋流流速和溫度，空氣測量模塊殼體(05，008)和海水測量模塊殼體(10，016)通過漂浮模塊殼體(06，010)固定密封連接，空氣測量模塊殼芯007和海水測量模塊殼芯015內(nèi)部安裝連接敏感元件的傳感器，空氣測量模塊殼體(05，008)外部頂端安裝電磁信號器(01，006)，漂浮模塊殼芯009內(nèi)部安裝供電電池011，空氣測量模塊殼體(05，008)和漂浮模塊殼體(06，010)連接處安裝單片機001和散熱器002;控制中心發(fā)送控制信號，跟蹤器通過電磁信號器(01，006)接收控制信號，將控制信號傳輸?shù)絾纹瑱C001使跟蹤器啟動工作，空氣溫度傳感器(02，005)測量空氣溫度參數(shù)并通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)絾纹瑱C001，正向風速傳感器(04，003)和側向風速傳感器(03，004)測量正交方向上的風速參數(shù)并通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)絾纹瑱C001，海水溫度傳感器(09，014)測量海水溫度參數(shù)并通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)絾纹瑱C001，正向流速傳感器(08，013)和側向流速傳感器(07，012)測量正交方向上的海水洋流流速參數(shù)并通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)絾纹瑱C001;單片機001通過接收控制信號發(fā)送的參數(shù)和傳感器傳輸?shù)膮?shù)進行模擬和仿真，在處理過程中的熱量通過散熱器002散失，單片機001將模擬和仿真數(shù)據(jù)通過電磁信號器(01，006)傳回控制中心，完成一個工作周期的跟蹤信息。
【主權項】
1.一種海洋油污層運動位置模擬跟蹤器，包括:空氣測量模塊、海水測量模塊和漂浮模塊;其特征在于空氣測量模塊外形為半球形球體，半球形球體頂端中心安裝有電磁信號器，空氣測量模塊內(nèi)部主要安裝傳感器測量裝置，通過溶膠密封連接在漂浮模塊的上表面中心處;漂浮模塊外形為圓餅盤體，邊緣為斜錐型聚合邊，漂浮模塊內(nèi)部主要安裝單片機處理系統(tǒng)和信號控制系統(tǒng)以及電池，通過溶膠密封連接空氣測量模塊和海水測量模塊;海水測量模塊外形為半球體和圓柱體結合形狀，底端為半球體結合中斷圓柱體連接在漂浮模塊上，內(nèi)部安裝傳感器測量裝置。2.根據(jù)權利要求1所述的一種海洋油污層運動位置模擬跟蹤器，其特征在于:空氣測量模塊半球體的半徑為40厘米，殼體材料為PVC聚乙烯，殼體內(nèi)部填充硅膠作為殼芯；電磁信號器安裝在半球體頂端殼體外部，外層包裹塑膠；空氣測量模塊包含3個敏感元件測量位置，其中兩個敏感元件位置在水平方向互相垂直，豎直方向處于半球體20厘米處的同一高度位置，在半球體殼體頂端安裝一個敏感元件位置;傳感器安裝在半球體殼體上的三個敏感元件測量位置，通過數(shù)據(jù)線和電源線與單片機和電池連接；電池發(fā)射器通過數(shù)據(jù)線和電源線穿過半球體殼層與單片機和電池連接。3.根據(jù)權利要求1所述的一種海洋油污層運動位置模擬跟蹤器，其特征在于:漂浮模塊的圓盤中心半徑為100厘米，上下邊緣半徑為90厘米，圓盤厚度為10厘米，圓盤材料為HDPE塑膠，圓盤中心填充EPS塑膠泡沫;漂浮模塊圓盤中心處安裝電池，電池容量為10000ΜΑΗ，輸出電壓為12 V，輸出電流為20mA;在電池上網(wǎng)通過機械臂安裝單片機控制系統(tǒng)，單片機通過數(shù)據(jù)線和電源線連接空氣測量模塊的傳感器和電磁信號器，通過數(shù)據(jù)線和電源線連接海水測量模塊的傳感器，通過電源線連接電池。4.根據(jù)權利要求1所述的一種海洋油污層運動位置模擬跟蹤器，其特征在于:海水測量模塊的半球體半徑為50厘米，圓柱體半徑為50厘米，長度為10厘米，半球體殼體材料為HDPE塑膠，殼體內(nèi)部填充EPS塑膠泡沫作為殼芯，殼體包含3個敏感原件測量位置，其中兩個敏感原件在水平方向垂直，豎直方向以漂浮模塊為基準向下20厘米，方向和空氣測量模塊上的敏感測量位置方向相同；海水測量模塊半球體底端安裝一個敏感原件測量位置，傳感器分別安裝在三個敏感元件處，通過數(shù)據(jù)線和電源線與單片機和電池連接。5.根據(jù)權利要求2所述的一種海洋油污層運動位置模擬跟蹤器，其特征在于:空氣測量模塊在半球體頂端敏感元件測量位置安裝一個溫度傳感器測量空氣溫度，其型號為PT50鉑熱電阻溫度傳感器，測量精度為0.3 °C，測量范圍為-200 0C一一+420 V ;在兩個水平方向互相垂直的敏感元件測量位置安裝兩個相同的風速傳感器測量空氣中的風速，其型號為TF-Al-PT皮托管型風速變送傳感器，測量精度為3%F.S，測量范圍為0-30M/S。6.根據(jù)權利要求4所述的一種海洋油污層運動位置模擬跟蹤器，其特征在于:海水測量模塊在半球體底端敏感測量原件測量位置安裝一個溫度傳感器，其型號為DS18B20溫度傳感器，測量精度為0.2°C，測量范圍為_55°C—一+125°C;在兩個水平方向互相垂直的敏感元件測量位置安裝兩個流速傳感器測量海水流速，其型號為TCF1M-20T/R1超聲波流速傳感器，測量精度為_35dB/min。7.根據(jù)權利要求1所述的一種海洋油污層運動位置模擬跟蹤器，其特征在于:單片機外部安裝一個散熱系統(tǒng)，散熱系統(tǒng)由散熱片和風扇組成，散熱片的型號為AAVID散熱片，風扇的型號為ymst輪流風機，功率為0.384W，通過電源線連接電池。8.根據(jù)權利要求1所述的一種海洋油污層運動位置模擬跟蹤器，其特征在于:單片機系統(tǒng)接收的信號為空氣風速，空氣溫度，海水流速和海水溫度的電信號，通過電磁信號器接收外部參數(shù)電信號，經(jīng)過單片機系統(tǒng)計算和模擬，將模擬信號通過電磁信號器發(fā)送到控制中心。
【文檔編號】G01D21/02GK106092199SQ201610516002
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月4日
【發(fā)明人】史久林, 嚴峰, 楊俊杰, 武浩鵬, 何興道
【申請人】南昌航空大學