[发明专利]一种深远海全自主海洋环境监测浮标

说明书

技术领域

本发明涉及海洋环境监测技术领域，具体涉及一种能自主控制的适用于深海远海的海洋环境监测浮标。

背景技术

随着海洋技术的发展和人们对海洋资源的不断开发，对海浪参数的监测就显得尤为重要。目前，对近海岸、中远程海浪的监测多采用测波浮标，测波浮标由锚系系统固定于海底，在海上通过传感器采集数据，然后把采集到的数据传送到岸上，在岸上用计算机对数据进行处理，反演海洋参数。这种测波浮标存在的缺陷是：一是由于以锚定方式固定，使得其在深海远海的测量受到很大的限制，不适用于深海和距离海岸太远的区域，二是由于受到波浪力作用，很难做到高精度的定点观测；三是安装运输困难，可利用率低，回收困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的深远海全自主海洋环境监测浮标，该浮标可适用于深海远海的定点海洋环境监测，能高精度的定点观测，实现高效、自主、全天候作业的功能。 

本发明通过以下技术方案予以实现：包括浮体、潜体和连接浮体与潜体的垂直的支柱，浮体位于海面之上且靠近海面，潜体位于海面之下且远离海面，浮体上部布置有风速传感器、风向传感器、卫星天线及太阳能电池板；潜体为一个中空的密封腔体，潜体内腔中布置有发电机、一对啮合齿轮、集控中心、蓄电池、GPS模块、配电板、主机和集线器；支柱为中空柱体，支柱的中腔中是垂直的齿轮轴，齿轮轴上部分的旁侧固定连接位于海面位置的测量面板，测量面板表面分布有波浪测量传感器，测量面板的运动与支柱不干涉，齿轮轴下端伸进潜体内连接一对啮合齿轮，一对啮合齿轮连接发电机；潜体外的四周均匀布置个螺旋桨，每个螺旋桨均通过一个主机轴连接一个主机，太阳能电池板和发电机分别电连接蓄电池，蓄电池通过配电板分别电连接集控中心、GPS模块、主机、风向传感器、风速传感器以供电；波浪测量传感器、GPS模块、主机、风向传感器、风速传感器分别通过集线器连接集控中心，集控中心通过卫星天线将数据发送到岸基控制中心。

本发明与现有测波浮标相比，具有以下优点：

1、本发明不仅可以利用浮体上面的太阳能电池板采集太阳能，而且还可以利用测量面板与发电机采集波浪能，从而实现了全天候作业，克服现有测波浮标工作区域受限和工作效率低的缺点。

2、基于波浪理论相关知识，波浪的强度是随着水深成快速下降，基本在0.5倍波长的深度区域波浪强度基本为零，本发明中支柱的长度为当地平均波长的0.5倍，此时潜体处于平静的水域，能够有效地减小其受波浪的影响。 

3、本发明中潜体上布置的四个螺旋桨可根据实时的GPS坐标与岸基控制中心提供的需要测量海区的经纬度信息对比，当出现位置偏移时，控制中心向四个电机发送控制信号，通过控制四个螺旋桨的旋转从而使浮标恢复到预定位置，以实现浮标的高精度定点测量。

4、本发明由于大部分的重量集中在潜体，因此重心低，具有优良的稳性和耐波性，可实现高海况下的作业，具有自扶正功能。

附图说明

图1本发明的主视图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是图3的B-B剖视图；

图5是本发明的电路示意图；

1—浮体，2—支柱，3—潜体，4—螺旋桨，5—测量面板，6—齿轮轴，7—轴承，8—啮合齿轮，9—主机轴，10—主机，11—蓄电池，12—发电机，13—GPS模块，14—集控中心，15—配电板,16—卫星天线，17—风向传感器，18—风速传感器，19—波浪测量传感器，20—集线器，21—太阳能电池板，22—海面。

具体实施方式

参见图1、图2、图3和图4，本发明包括浮体1和潜体3、连接浮体1和潜体3的支柱2，浮体1位于海面22之上且靠近海面22，浮体1采用纵剖面为弓形或者改良弓形的柱体；潜体3位于海面22之下，远离海面22，潜体3为一个中空的密封腔体，纵截面为扁平状，横截面为圆形。浮体1和潜体3之间垂直连接支柱2，支柱2为中空柱体，在支柱2的中腔中是垂直的齿轮轴6，齿轮轴6上部分的旁侧固定连接测量面板5，测量面板5为一平板，位于海面22的位置，在测量面板5表面分布波浪测量传感器19，可测量各种波浪，海流等信息。可在靠近浮体1处的支柱2侧面设有开口，将测量面板5通过开口与支柱2内部的齿轮轴6连接在一起，使测量面板5的运动不受支柱2干涉，测量面板5的运动角度大小为60°-180°。

在支柱2的内部高压加注黄油等固体润滑剂，并在支柱2的上部分和下端均安装轴承7，用橡胶环等密封装置密封。