專利名稱：非機(jī)械式浮潛標(biāo)浮沉控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海洋觀測設(shè)施領(lǐng)域，它具有全天候、全天時(shí)穩(wěn)定可靠的收集海洋環(huán)境資料的能力，并能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、自動(dòng)標(biāo)示和自動(dòng)發(fā)送。屬于ー種新的海洋信息收集
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背景技術(shù)：
海洋浮標(biāo)是ー種現(xiàn)代化的海洋觀測設(shè)施。它具有全天候、全天時(shí)穩(wěn)定可靠的收集海洋環(huán)境資料的能力，井能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自非機(jī)械式浮潛標(biāo)浮沉控制系統(tǒng)動(dòng)采集、自動(dòng)標(biāo)示和自動(dòng)發(fā)送。海洋浮標(biāo)與衛(wèi)星、飛機(jī)、調(diào)查船、潛水器及聲波探測設(shè)備一起，組成了探測海洋奧秘的主體監(jiān)測系統(tǒng)。海洋浮標(biāo)技術(shù)是在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的海洋監(jiān)測新技木。海洋浮標(biāo)，一般分為水上和水下兩部分。水上部分裝有多種氣象要素傳感器，分別測量風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓和溫度等氣象要素；水下部分有多種水文要素傳感器，分別測量波浪、海流、潮位、海溫和鹽度等海洋水文要素。各種傳感器將采集到的信號(hào)，通過儀器自動(dòng)處理，由發(fā)射機(jī)定時(shí)發(fā)出。地面接收站將收到的信號(hào)經(jīng)過處理后，就得到了人們所需要的資料。通過對這些資料的掌握，會(huì)給人們的生產(chǎn)和生活帶來極大的便利。如知道了海流流向，航海時(shí)便盡可能順流而行；知道了風(fēng)暴區(qū)域，航海時(shí)則可避開繞行；知道了潮位的異常升高，便可及時(shí)防備突發(fā)事件……海洋浮標(biāo)的種類比較多，有錨定類型浮標(biāo)和漂流類型浮標(biāo)。其中前者包括氣象資料浮標(biāo)、海水水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)、波浪浮標(biāo)等；后者有表面漂流浮標(biāo)、中性浮標(biāo)、各種小型漂流器寸。海岸浮標(biāo)是ー種比較常用的錨定浮標(biāo)，適合于短期科學(xué)實(shí)驗(yàn)及環(huán)境監(jiān)控計(jì)算，也適全于某些海底的測量工作。浮標(biāo)的底部如鐘擺式長臂，固定于附加裝置上。海岸浮標(biāo)能將測得的數(shù)據(jù)傳給衛(wèi)星，再由衛(wèi)星將信號(hào)傳送到地面接收站和海洋環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)。海洋資料浮標(biāo)是岸基監(jiān)測系統(tǒng)向海洋方面的延伸，處于海氣交換界面上，對海洋環(huán)境進(jìn)行長期測量，所采集的數(shù)據(jù)能更直接、更迅速反映海洋環(huán)境的變化。因此，浮標(biāo)資料對海洋環(huán)境監(jiān)測和災(zāi)害預(yù)警報(bào)的作用是巨大的和不可缺少的。錨泊海洋資料浮標(biāo)有大型圓盤浮標(biāo)，主要用于惡劣條件下的海洋科學(xué)試驗(yàn)；中型浮標(biāo)主要用于幾百米水深的海域；小型圓盤型浮標(biāo)，主要用于近?；蚝醇昂涌诘谋O(jiān)測。這些資料浮標(biāo)系統(tǒng)普遍采用了高可靠性的低功耗微處理機(jī)作為數(shù)據(jù)采集控制的核心，應(yīng)用衛(wèi)星傳輸測量數(shù)據(jù)。其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在能夠增加傳感器，擴(kuò)大浮標(biāo)的功能；采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集和通訊系統(tǒng)；浮標(biāo)采用鋼、鋁、泡沫塑料或玻璃鋼混合結(jié)構(gòu)，重量輕、布放回收方便；均采用太陽能電池和蓄電池組合供電；關(guān)鍵部件采取備份，提高浮標(biāo)的可靠等級。所有這些浮標(biāo)都可以應(yīng)用本發(fā)明的非機(jī)械式浮沉控制系統(tǒng)，本發(fā)明的浮潛標(biāo)與傳統(tǒng)的浮標(biāo)或潛標(biāo)相比有以下優(yōu)點(diǎn)功能上同時(shí)結(jié)合了浮標(biāo)和潛標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)，成本低，用途廣泛；如無錨定裝置，可隨洋流漂移浮沉，可以動(dòng)態(tài)監(jiān)測某海域的表層海水流動(dòng)情況和養(yǎng)殖區(qū)或檢測區(qū)水面下的環(huán)境指標(biāo)；如錨定于某一區(qū)域，仍可在錨系繩的許可范圍內(nèi)浮沉，由自帶的單片機(jī)浮沉控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該浮潛標(biāo)的自動(dòng)上浮和下潛，回收變得更為容易。系統(tǒng)技術(shù)及產(chǎn)品在性能價(jià)格比、操作使用和技術(shù)維護(hù)上更具優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明研制的海洋浮潛標(biāo)系統(tǒng)包括浮潛標(biāo)體和接收機(jī)部分，接收機(jī)部分可以設(shè)立在近海岸的基站或者考察船上。1-有機(jī)玻璃球形外層殼和不銹鋼外殼的內(nèi)層殼組成的復(fù)合殼(圖1)，2_太陽能/鋰電池混合供電系統(tǒng)，3-GPRS通信間歇式系統(tǒng)，4-單片機(jī)浮沉控制系統(tǒng)，5-控制原理模塊圖(見圖2)，6_浮沉控腔體與電池表面的結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)清潔機(jī)制(見圖3)，其中同側(cè)相鄰的黒色節(jié)點(diǎn)為家電電極；7-水壓采集和深度換算模塊。本發(fā)明1、利用有機(jī)玻璃(或玻璃鋼)與某種不銹鋼的熱膨脹系數(shù)相似的特點(diǎn)， 形成防撞防腐的標(biāo)體外形結(jié)構(gòu)；2-太陽能/鋰電池混合供電系統(tǒng)，由單片機(jī)根據(jù)太陽能電池板的輸入電壓和電池的電壓決定系統(tǒng)的電源輸入和無損切換；3-每天在指定時(shí)間通過 GPRS進(jìn)行聯(lián)絡(luò)確認(rèn)和數(shù)據(jù)通信間的歇式系統(tǒng)；4-單片機(jī)浮沉控制系統(tǒng)，直接通過電子開關(guān)和小電流供電以及電子點(diǎn)火器等微型裝置，結(jié)合水壓檢測，控制標(biāo)體在水中的位置；7-水壓采集和深度換算模塊通過壓カ傳感器獲得標(biāo)體某一位置的水壓數(shù)據(jù)，根據(jù)海水的比重計(jì)算出標(biāo)體所在位置的深度


圖1浮潛標(biāo)結(jié)構(gòu)原理圖；圖2浮潛標(biāo)控制功能模塊圖；圖3表面清潔電路布置具體實(shí)施例方式1、浮標(biāo)的同收和水下控制需要通過水聽器實(shí)現(xiàn)，該模塊必須與喚醒模塊頻率和性能一致。并且通過GPS記錄布放的準(zhǔn)確位置，以免系統(tǒng)無法取回.2、保證岸上基站在預(yù)定的通信時(shí)間的可用性，以免失去確認(rèn)機(jī)會(huì)。3、水壓數(shù)據(jù)采集裝置是以時(shí)鐘控制，應(yīng)在下水前標(biāo)定。4、另外為了增強(qiáng)浮潛標(biāo)的安全系數(shù)，可以采取以下方法安裝錨燈、水聽器等。5、單片機(jī)浮沉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、GPS系統(tǒng)組合、GPRS通信模塊的設(shè)計(jì)和太陽能供電系統(tǒng)的和電池檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，各個(gè)功能模塊的系統(tǒng)集成都應(yīng)單獨(dú)測試并聯(lián)調(diào)。
權(quán)利要求
1.浮沉控制模塊以及與之配套的深度、照度測定、太陽能板表面清潔電路、浮沉腔清潔電路。
2.結(jié)構(gòu)原理圖(見圖1)。
3.圖3所示的交替放電結(jié)構(gòu)和清潔電路如圖3中，節(jié)點(diǎn)0-2、3-6、5-8、7-10、9-12和 11-14 (節(jié)點(diǎn)數(shù)目可變，根據(jù)面積大小布置)。
4.白天上浮充電，太陽能和電池聯(lián)合供電機(jī)制。
5.進(jìn)行指定深度停留機(jī)制。
6.上浮進(jìn)行短時(shí)間無線通訊，傳送儲(chǔ)存的參數(shù)和位置的機(jī)制。
7.下沉于某一深度潛伏吋，特定頻率的聲波喚醒機(jī)制(用于布放和回收)。
8.水壓檢測與深度換算算法。
9.浮潛標(biāo)控制功能模塊圖(圖2)。
全文摘要
非機(jī)械式浮潛標(biāo)浮沉控制系統(tǒng)。本發(fā)明主要是一種用于海洋的漂流式浮潛標(biāo)電子浮沉控制系統(tǒng)。采用本公司的非機(jī)械式浮沉機(jī)制專利，可以制作體積小，價(jià)格低的海洋浮潛標(biāo)，完成剖面數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和發(fā)送，還可以用做區(qū)域環(huán)境監(jiān)測(如由科學(xué)考察船投放到某海域進(jìn)行監(jiān)測，過一段時(shí)間再回收)。采用該機(jī)制的浮潛標(biāo)體積小、成本低、隱蔽性好、不易被破壞。不像其他的通過水下卷揚(yáng)機(jī)或壓縮機(jī)等機(jī)械裝置來控制標(biāo)體重量，本發(fā)明使用純電子方式可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)體在一定范圍內(nèi)上下移動(dòng)，消耗很微小的功率。同時(shí)提供供電、通訊、自喚醒和自定位功能，可應(yīng)用于全球海岸帶海洋環(huán)境監(jiān)測和水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G05D3/10GK102566586SQ20101059008
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者鄭西濤 申請人:上海海洋大學(xué)