專利名稱：一種多傳輸方式的近?？勺儗哟卫窭嗜窄h(huán)流觀測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多傳輸方式的近?？勺儗哟卫窭嗜窄h(huán)流觀測(cè)裝置，屬于近海環(huán)流觀測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在近海環(huán)境、水質(zhì)的研究中，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)流尤其是拉格朗日環(huán)流的影響是至關(guān)重要的。環(huán)境監(jiān)測(cè)需要研制一種能實(shí)時(shí)快速進(jìn)行拉格朗日環(huán)流觀測(cè)，并及時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)器上，同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示的系統(tǒng)。目前尚沒有特別成熟的針對(duì)拉格朗日環(huán)流觀測(cè)的系統(tǒng)?，F(xiàn)有的海上移動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，利用海事衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行GPS定位信息傳輸，也可以進(jìn)行環(huán)流計(jì)算。前者通訊費(fèi)用較高，后者覆蓋范圍有限，因此僅靠單一數(shù)據(jù)傳輸方式，很大程度上制約了監(jiān)測(cè)平臺(tái)的普及使用。此外，現(xiàn)有的水質(zhì)觀測(cè)平臺(tái)，多為表層漂流性質(zhì)，僅能計(jì)算表層拉格朗日環(huán)流，無(wú)法進(jìn)行更深的拉格朗日環(huán)流觀測(cè)，因此亟需一種具有多傳輸方式的近?？勺儗哟卫窭嗜窄h(huán)流觀測(cè)系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種多傳輸方式的近海可變層次拉格朗日環(huán)流觀測(cè)裝置，該裝置能夠適用于近海觀測(cè)不同層次拉格朗日環(huán)流、可進(jìn)行移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸和海事衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸自動(dòng)切換，以解決上述背景技術(shù)中存在的問(wèn)題。一種多傳輸方式的近?？勺儗哟卫窭嗜窄h(huán)流觀測(cè)裝置，其特征在于該裝置包括經(jīng)由通訊電纜相互連接的水面以下的尼龍帆和水面以上的水密天線盒；所述的水密天線盒內(nèi)部有GPS定位天線、GPRS移動(dòng)通信天線及海事衛(wèi)星通訊天線；所述的尼龍帆上帶有水密控制倉(cāng)，該水密控制倉(cāng)內(nèi)設(shè)有微控制器、電池模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、海事衛(wèi)星通訊模塊、GPRS移動(dòng)通信模塊、GPS定位模塊、及水質(zhì)參數(shù)傳感器。上述水質(zhì)參數(shù)傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器、電導(dǎo)率傳感器(可測(cè)量鹽度)，以及溶解氧、葉綠素和混濁度探頭。上述尼龍帆包括一個(gè)由連接在同一點(diǎn)、且相互垂直的三根直桿組成的立體十字形支架，且相鄰兩根直桿之間固定有尼龍帆布，而形成尼龍十字帆。為了便于制作且滿足浮力的需求，上述直桿采用木質(zhì)的直桿，尼龍十字帆體上可增減配重，以保證帆體密度為近中性。上述水密天線盒漂浮在海面，主要作用是在水面進(jìn)行各類數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，并為近中性的十字帆體提供浮力，以保持帆體中心維持在指定的深度。上述水密控制倉(cāng)的主要作用是在固定層次隨流運(yùn)動(dòng)，獲得該層水體的壓力、溫度、電導(dǎo)等參數(shù)，實(shí)時(shí)地將觀測(cè)數(shù)據(jù)和位置信息發(fā)回?cái)?shù)據(jù)監(jiān)控處理中心，并響應(yīng)監(jiān)控中心指令。水密控制倉(cāng)與漂浮在水面的水密天線盒通過(guò)通訊電纜進(jìn)行掛扣連接，通過(guò)調(diào)節(jié)電纜長(zhǎng)度控制觀測(cè)深度，從而有效地實(shí)現(xiàn)了可變層次的拉格朗日環(huán)流觀測(cè)。與本實(shí)用新型配套的遠(yuǎn)程的信息數(shù)據(jù)處理監(jiān)控中心(上位機(jī))負(fù)責(zé)接受數(shù)據(jù)、發(fā)送指令、對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得拉格朗日環(huán)流；所述的信息數(shù)據(jù)監(jiān)控處理中心包括監(jiān)控終端、主控服務(wù)器、后臺(tái)運(yùn)算模塊和前臺(tái)可視化顯示模塊。裝置運(yùn)行時(shí)，通過(guò)調(diào)整水密天線盒和水密控制倉(cāng)間電纜長(zhǎng)度，控制尼龍十字帆在水下固定深度處隨水運(yùn)動(dòng)，微控制器將傳感器采集到的瞬時(shí)溫度、鹽度等水質(zhì)參數(shù)緩存于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，GPS定位模塊同步采集位置信息也送往數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，微控制器命令GPRS模塊撥號(hào)與主控服務(wù)器建立連接，并經(jīng)由數(shù)據(jù)電纜及天線裝置傳送定位及水質(zhì)數(shù)據(jù)，若利用GPRS移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)法建立連接，則切換至海事衛(wèi)星通訊模塊進(jìn)行撥號(hào)建立連接，將數(shù)據(jù)發(fā)回主控服務(wù)器，因此較現(xiàn)有技術(shù)而言具有多傳輸方式，增加了傳輸?shù)姆€(wěn)定性與成功率。主控服務(wù)器支持多線程訪問(wèn)，便于同時(shí)接收、解包多個(gè)數(shù)據(jù)，并將水質(zhì)參數(shù)、定位信息分類存放于數(shù)據(jù)庫(kù)中。后臺(tái)運(yùn)算模塊負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)，得到拉格朗日環(huán)流數(shù)據(jù)，用戶可由監(jiān)控終端登錄主控服務(wù)器以可視化形式查看數(shù)據(jù)及水質(zhì)監(jiān)測(cè)浮標(biāo)的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)。主控服務(wù)器通過(guò)
GPRS網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)將控制指令送往隨流移動(dòng)監(jiān)測(cè)終端，進(jìn)行緩存數(shù)據(jù)包刪除、采樣頻率設(shè)定、傳感器校準(zhǔn)等工作。I.本實(shí)用新型的移動(dòng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)終端結(jié)合成熟而先進(jìn)的GPS全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioning System)、GPRS移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)、海事衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行定位監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)傳輸，技術(shù)靈活、可靠、價(jià)格低廉，便于大面積推廣。2.本實(shí)用新型隨流移動(dòng)監(jiān)測(cè)終端部分的尼龍十字帆結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)實(shí)耐用、易擺放運(yùn)輸，具有良好的隨水性。3.本實(shí)用新型可在海面以下任意水層隨水移動(dòng)監(jiān)測(cè)，獲取的水質(zhì)數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠，數(shù)據(jù)傳送至服務(wù)器后，經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算可得到拉格朗日余流數(shù)據(jù)。4.本實(shí)用新型的所有傳感器均配備單片機(jī)，并通過(guò)微處理器與監(jiān)控處理中心通訊，監(jiān)控中心能實(shí)時(shí)了解各單元的工作狀態(tài)，系統(tǒng)智能化程度高。

圖I是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的水密控制倉(cāng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)與指令的傳輸模式示意圖(圖中實(shí)心箭頭為數(shù)據(jù)流方向，全心散頭為控制命令)。其中，I.尼龍帆，2.水密倉(cāng)，3.天線盒，4.通訊電纜，5.連接掛扣，6.海事衛(wèi)星通訊天線，7. GPRS移動(dòng)通信天線，8. GPS定位天線，9.微控制器，10.電池模塊，11.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，12.海事衛(wèi)星模塊，13. GPRS模塊，14. GPS定位模塊，15.傳感器探頭。
具體實(shí)施方式
如圖I 3所示，一種多傳輸方式的近海可變層次拉格朗日環(huán)流觀測(cè)裝置，其特征在于包括經(jīng)由通訊電纜4相互連接的水面以下的尼龍帆I(xiàn)和水面以上的水密天線盒3 ;所述的水密天線盒3內(nèi)部有GPS定位天線8、GPRS移動(dòng)通信天線7及海事衛(wèi)星通訊天線6 ;所述的尼龍帆I(xiàn)上帶有水密控制倉(cāng)2，該水密控制倉(cāng)2內(nèi)設(shè)有微控制器9、電池模塊10、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊11、海事衛(wèi)星通訊模塊12、GPRS移動(dòng)通信模塊13、GPS定位模塊14、及水質(zhì)參數(shù)傳感器。如圖3所示，在水密控制倉(cāng)2中，微控制器9接收GPS定位模塊14及水質(zhì)參數(shù)傳感器獲得的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊11中，并通過(guò)海事衛(wèi)星通訊模塊12或GPRS移動(dòng)通信模塊13將數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程的主控服務(wù)器，最后通過(guò)監(jiān)控終端實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的顯示，以上功能可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。上述水質(zhì)參數(shù)傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器、電導(dǎo)率傳感器(可測(cè)量鹽度)，以及溶解氧、葉綠素和混濁度探頭。上述尼龍帆I(xiàn)包括一個(gè)由連接在同一點(diǎn)、且相互垂直的三根直桿組成的立體十字形支架，且相鄰兩根直桿之間固定有尼龍帆布，而形成尼龍十字帆。為了便于制作且滿足浮力的需求，上述直桿采用木質(zhì)的直桿，尼龍十字帆體上可增減配重，以保證帆體密度為近中性。·實(shí)施例本實(shí)用新型包括尼龍十字帆I(xiàn)、水密控制倉(cāng)2、水密天線盒3、通訊電纜4、水密接頭、連接掛扣5、海事衛(wèi)星通訊天線6、GPRS移動(dòng)通信天線7、GPS定位天線8、微控制器9、電池模塊10、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊11、海事衛(wèi)星模塊12、GPRS模塊13、GPS模塊14、傳感器探頭15。水密天線盒3殼底部中央留有電纜通道，通過(guò)水密接頭5和水密控制倉(cāng)2相連。水密天線盒3漂浮在海面，主要作用是在水面進(jìn)行各類數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，并為近中性的十字帆體I提供浮力，以保持十字帆體I中心維持在指定的深度。尼龍十字帆I(xiàn)具有木質(zhì)支架，十字帆體上可增減配重，以保證帆體密度為近中性。在支架中部固定水密控制倉(cāng)，內(nèi)有微控制器、定位模塊、移動(dòng)通信模塊、海事衛(wèi)星通訊模塊、溫度和鹽度傳感器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊及大容量鉛酸蓄電池。尼龍帆I(xiàn)以木質(zhì)骨架將三張邊長(zhǎng)80cm方形尼龍面交叉組成中心對(duì)稱的十字帆，所用材質(zhì)以中性見長(zhǎng)，因此具有良好的隨水移動(dòng)性，可通過(guò)配重調(diào)整浮力；天線盒采用ABS塑料材質(zhì)，防水性好，上面為玻璃天窗，內(nèi)有支架及配重，確保殼中通訊天線高于水面且保持直立姿態(tài)；通訊電纜4護(hù)套采用防水、抗拉性能好的聚氨酯材質(zhì)，內(nèi)含GPS天線饋線、GPRS天線饋線、衛(wèi)星天線饋線、抗拉元件，每對(duì)饋線用鍍錫線編織，防止饋線間高頻電磁干擾，抗拉元件主要是高強(qiáng)度纖維和鋼絲，能負(fù)擔(dān)水下帆體和密封倉(cāng)的重量，抗拉50kg ;微控制器9采用ARM32位的CortexTM-M3 CPU單片機(jī)STM32H03 ；電池模塊10采用大容量6V鉛酸蓄電池；水質(zhì)參數(shù)傳感器15均采用配備有微型計(jì)算機(jī)的智能傳感器，具有遠(yuǎn)程診斷功能。在本實(shí)用新型中，為保證天線盒的直立漂浮狀態(tài)，在盒體底部配重，并安裝支架，以確保定位和數(shù)據(jù)傳輸模塊的天線高于水面。在本實(shí)用新型中，GPRS移動(dòng)通訊和海事衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，所述的GPS模塊、GPRS模塊和海事衛(wèi)星傳輸模塊均采用市場(chǎng)上通用的OEM模塊。
權(quán)利要求1.一種多傳輸方式的近?？勺儗哟卫窭嗜窄h(huán)流觀測(cè)裝置，其特征在于該裝置包括經(jīng)由通訊電纜(4)相互連接的水面以下的尼龍帆(I)和水面以上的水密天線盒(3);所述的水密天線盒(3)內(nèi)部有GPS定位天線(8)、GPRS移動(dòng)通信天線(7)及海事衛(wèi)星通訊天線(6)；所述的尼龍帆(I)上帶有水密控制倉(cāng)(2)，該水密控制倉(cāng)(2)內(nèi)設(shè)有微控制器(9)、電池模塊(10)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(11)、海事衛(wèi)星通訊模塊(12)、GPRS移動(dòng)通信模塊(13)、GPS定位模塊(14)、及水質(zhì)參數(shù)傳感器。
2.如權(quán)利要求I所述的觀測(cè)裝置，其特征在于上述水質(zhì)參數(shù)傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器、電導(dǎo)率傳感器，以及溶解氧、葉綠素和混濁度探頭。
3.如權(quán)利要求I所述的觀測(cè)裝置，其特征在于上述尼龍帆(I)包括一個(gè)由連接在同一點(diǎn)、且相互垂直的三根直桿組成的立體十字形支架，且相鄰兩根直桿之間固定有尼龍帆布，而形成尼龍十字帆。
專利摘要一種多傳輸方式的近?？勺儗哟卫窭嗜窄h(huán)流觀測(cè)裝置，包括經(jīng)由通訊電纜相互連接的水下尼龍帆和水面上的天線盒；天線盒內(nèi)部有GPS定位天線、GPRS移動(dòng)通信天線及海事衛(wèi)星通訊天線；尼龍帆上帶有水密控制倉(cāng)，其內(nèi)設(shè)有微控制器、電池模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、海事衛(wèi)星通訊模塊、GPRS移動(dòng)通信模塊、GPS定位模塊、及水質(zhì)參數(shù)傳感器。本實(shí)用新型具有GPS全球定位系統(tǒng)、GPRS移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)、海事衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行定位監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)傳輸，技術(shù)靈活、可靠、價(jià)格低廉，便于大面積推廣；尼龍十字帆結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)實(shí)耐用、易擺放運(yùn)輸，具有良好的隨水性；可在海面以下任意水層隨水移動(dòng)監(jiān)測(cè)，獲取的水質(zhì)數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠。
文檔編號(hào)G01D21/02GK202533102SQ201220163200
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者吳則舉, 毛新燕, 趙亮 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋大學(xué)