一種水下傳感器網絡及其節(jié)點裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種水下傳感器網絡及其節(jié)點裝置，所述節(jié)點裝置包括節(jié)點頭和多個傳感模塊，所述多個傳感模塊相互連接，并連接于節(jié)點頭上；所述節(jié)點頭包括節(jié)點頭支架以及安裝于節(jié)點頭支架上的驅動引擎模塊；所述驅動引擎模塊通過一中心軸連接于節(jié)點頭支架的底部，且能夠繞中心軸旋轉，驅動引擎模塊的側面安裝有推進裝置。本發(fā)明提供的一種水下傳感器網絡及其節(jié)點裝置擁有自治能力，并能通過太陽能補充能量，能夠長時間水下部署，并能適應復雜的水域環(huán)境；解決了水下傳感器網絡部署和維護困難以及能量獲取難的問題。
【專利說明】一種水下傳感器網絡及其節(jié)點裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水下傳感器領域，具體涉及一種水下傳感器網絡及其節(jié)點裝置。
【背景技術】
[0002]水下傳感器網絡工作在水下環(huán)境，由多個節(jié)點裝置組成。節(jié)點裝置最主要的任務就是采集和傳遞目標數據，除此之外，節(jié)點裝置還必須具備密封性來適應水下環(huán)境。
[0003]節(jié)點裝置一般包括水面節(jié)點和水下節(jié)點。水面節(jié)點通常充當基站節(jié)點，用于接收水下節(jié)點采集回來的數據，同時通過多個節(jié)點裝置的水面節(jié)點間的相互通信，將數據傳遞到陸地基站。水下節(jié)點則主要負責采集監(jiān)控區(qū)域的敏感數據，并通過與相鄰節(jié)點裝置的協作將數據傳遞到水面基站節(jié)點。
[0004]在目前的應用中，水下節(jié)點一般通過錨鏈或者浮標來控制自身的位置，節(jié)點裝置的位置隨水流流動而改變，各節(jié)點裝置間的相對位置是完全隨機的，整個網絡一旦部署便很難進行人工干預，不便于安裝和維護。另一方面，目前節(jié)點裝置幾乎都是依賴電池供電，電池攜帶的電量有限，無法滿足長期部署和重復使用。一旦節(jié)點失去電量供應，很難對節(jié)點進行回收和再利用。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種擁有自治及能量自獲取能力的水下傳感器網絡及其節(jié)點裝置，解決水下傳感器網絡部署和維護困難以及能量獲取難的問題。
[0006]為實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0007]—種水下傳感器網絡的節(jié)點裝置，包括節(jié)點頭和多個傳感模塊，所述多個傳感模塊相互連接，并連接于節(jié)點頭上；所述節(jié)點頭包括節(jié)點頭支架以及安裝于節(jié)點頭支架上的驅動引擎模塊；所述驅動引擎模塊通過一中心軸連接于節(jié)點頭支架的底部，且能夠繞中心軸旋轉，驅動引擎模塊的側面安裝有推進裝置。
[0008]所述推進裝置為螺旋槳。
[0009]所述多個傳感模塊通過通信電纜相互連接實現通信，并通過通信電纜連接到節(jié)點頭。
[0010]所述節(jié)點頭還包括安裝于節(jié)點頭支架上的垂直位置控制模塊，所述垂直位置控制模塊包括相互連接的水泵和氣囊，所述氣囊中充有氣體，所述水泵用于向氣囊中充入水或從氣囊中抽出水。
[0011]所述節(jié)點頭還包括安裝于節(jié)點頭支架上的供電模塊，所述供電模塊包括相互連接的主供電模塊和輔助供電模塊，所述主供電模塊包括至少一塊蓄電池，所述輔助供電模塊包括至少一塊太陽能電池板。
[0012]所述主供電模塊包括兩塊蓄電池，所述兩塊蓄電池的充放電回路彼此獨立，輪流進行放電與充電。
[0013]所述輔助供電模塊的太陽能電池板可折疊或可伸縮地安裝在節(jié)點頭支架上。[0014]所述節(jié)點頭還包括安裝于節(jié)點頭支架上的通信模塊和數據處理模塊。
[0015]所述中心軸是中空的，通信電纜將多個傳感模塊依次串聯，并穿過中心軸，連接到節(jié)點頭支架內的數據處理模塊。
[0016]一種水下傳感器網絡，包括多個以上所述的節(jié)點裝置。
[0017]本發(fā)明提供的一種水下傳感器網絡及其節(jié)點裝置，能夠通過驅動引擎模塊在水下移動，并能夠通過垂直位置控制模塊上下浮動，在控制節(jié)點裝置成本的前提下，有效提高了節(jié)點裝置的水下工作性能和實際環(huán)境下的應用能力。與現有技術相比，本發(fā)明提供的一種水下傳感器網絡及其節(jié)點裝置擁有自治能力，并能通過太陽能補充能量，能夠長時間水下部署，并能適應復雜的水域環(huán)境；解決了水下傳感器網絡部署和維護困難以及能量獲取難的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實施例提供的水下傳感器網絡的節(jié)點裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面將結合附圖和具體的實施例對本發(fā)明的內容進行詳細的說明。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種水下傳感器網絡的節(jié)點裝置，其包括節(jié)點頭和多個傳感模塊，所述多個傳感模塊通過高強度的通信電纜相互連接實現通信，并連接于節(jié)點頭上。
[0021]節(jié)點頭是節(jié)點裝置的主要功能部分。具體的，所述節(jié)點頭包括節(jié)點頭支架以及安裝于節(jié)點頭支架上的驅動引擎模塊、供電模塊、垂直位置控制模塊、數據處理模塊和通信模塊。
[0022]所述驅動引擎模塊通過一中心軸連接于節(jié)點頭支架的底部，且驅動引擎模塊能夠繞中心軸旋轉。驅動引擎模塊上安裝有螺旋槳，通過驅動引擎模塊上的螺旋槳能夠推動節(jié)點裝置在水中移動；通過驅動引擎模塊在中心軸上的旋轉，能夠調整螺旋槳的方位，進而調整節(jié)點裝置的移動方向。
[0023]所述垂直位置控制模塊安裝于節(jié)點頭支架頂部，由一個橡膠氣囊和一個微型水泵組成。所述橡膠氣囊和微型水泵相互連接，橡膠氣囊中充有氣體，所述微型水泵用于向橡膠氣囊中充入水或從橡膠氣囊中抽出水。通過微型水泵控制橡膠氣囊內的水量來調整橡膠氣囊的浮力，進而調整節(jié)點裝置在水域中的垂直方向的位置。
[0024]驅動引擎模塊和垂直位置控制模塊使得節(jié)點裝置擁有更高的自治性能，并使得節(jié)點裝置可以回收重復利用，大大節(jié)約了成本。
[0025]所述供電模塊包括相互連接的主供電模塊和輔助供電模塊。所述主供電模塊包括至少一塊蓄電池，所述輔助供電模塊包括至少一塊太陽能電池板。所述太陽能電池板與蓄電池連接，用于向蓄電池充電。
[0026]本發(fā)明實施例中，所述輔助供電模塊包括兩塊太陽能電池板，所述兩塊太陽能電池板可折疊或可伸縮地對稱安裝于節(jié)點頭支架的兩側；當節(jié)點頭支架浮在水面上時，太陽能電池板展開進行充電；當節(jié)點頭支架潛入水中時，太陽能電池板折疊或收縮于節(jié)點頭支架內，以減小節(jié)點裝置的移動阻力。[0027]本發(fā)明實施例中，所述主供電模塊包括第一蓄電池板和第二蓄電池板，所述第一蓄電池板和第二蓄電池板分別固定于節(jié)點頭支架的上方和下方，兩塊蓄電池板的充放電回路彼此獨立，輪流進行放電與充電。與現有技術相比，本發(fā)明實施例擁有更加持久的電源供應，更適合長時間部署。
[0028]所述數據處理模塊和通信模塊密封安裝于節(jié)點頭支架內。所述數據處理模塊用于收集并處理傳感模塊通過通信電纜傳輸來的數據。所述通信模塊包括水聲通信模塊和無線電磁波通信模塊，用于實現與其他節(jié)點裝置或與通信基站間的數據通信。
[0029]作為改進，所述中心軸是中空的，連接于傳感模塊上的通信電纜穿過中心軸，連接到節(jié)點頭支架內的數據處理模塊。傳感模塊采集到的數據直接傳遞到數據處理模塊完成水下數據的采集。與已有的設計方案中將節(jié)點裝置的傳感模塊與其他核心模塊整合為一體的設計不同，本發(fā)明實施例通過高強度通信電纜連接多個傳感模塊到節(jié)點頭，使一個節(jié)點裝置可以攜帶多個傳感模塊，并展開到較大的監(jiān)控區(qū)域中，擴大了單個節(jié)點裝置的監(jiān)控區(qū)域。
[0030]本發(fā)明提供的一種水下傳感器網絡及其節(jié)點裝置，能夠通過驅動引擎模塊在水下移動，并能夠通過垂直位置控制模塊上下浮動，在控制節(jié)點裝置成本的前提下，有效提高了節(jié)點裝置的水下工作性能和實際環(huán)境下的應用能力。與現有技術相比，本發(fā)明提供的一種水下傳感器網絡及其節(jié)點裝置擁有自治能力，并能通過太陽能補充能量，能夠長時間水下部署，并能適應復雜的水域環(huán)境；解決了水下傳感器網絡部署和維護困難以及能量獲取難的問題。
[0031]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種水下傳感器網絡的節(jié)點裝置，其特征在于，包括節(jié)點頭和多個傳感模塊，所述多個傳感模塊相互連接，并連接于節(jié)點頭上；所述節(jié)點頭包括節(jié)點頭支架以及安裝于節(jié)點頭支架上的驅動引擎模塊；所述驅動引擎模塊通過一中心軸連接于節(jié)點頭支架的底部，且能夠繞中心軸旋轉，驅動引擎模塊的側面安裝有推進裝置。
2.根據權利要求1所述的節(jié)點裝置，其特征在于，所述推進裝置為螺旋槳。
3.根據權利要求1所述的節(jié)點裝置，其特征在于，所述多個傳感模塊通過通信電纜相互連接實現通信，并通過通信電纜連接到節(jié)點頭。
4.根據權利要求1所述的節(jié)點裝置，其特征在于，所述節(jié)點頭還包括安裝于節(jié)點頭支架上的垂直位置控制模塊，所述垂直位置控制模塊包括相互連接的水泵和氣囊，所述氣囊中充有氣體，所述水泵用于向氣囊中充入水或從氣囊中抽出水。
5.根據權利要求1所述的節(jié)點裝置，其特征在于，所述節(jié)點頭還包括安裝于節(jié)點頭支架上的供電模塊，所述供電模塊包括相互連接的主供電模塊和輔助供電模塊，所述主供電模塊包括至少一塊蓄電池，所述輔助供電模塊包括至少一塊太陽能電池板。
6.根據權利要求5所述的節(jié)點裝置，其特征在于，所述主供電模塊包括兩塊蓄電池，所述兩塊蓄電池的充放電回路彼此獨立，輪流進行放電與充電。
7.根據權利要求5所述的節(jié)點裝置，其特征在于，所述輔助供電模塊的太陽能電池板可折疊或可伸縮地安裝在節(jié)點頭支架上。
8.根據權利要求1所述的節(jié)點裝置，其特征在于，所述節(jié)點頭還包括安裝于節(jié)點頭支架上的通信模塊和數據處理模塊。
9.根據權利要求8所述的節(jié)點裝置，其特征在于，所述中心軸是中空的，通信電纜將多個傳感模塊依次串聯，并穿過中心軸，連接到節(jié)點頭支架內的數據處理模塊。
10.一種水下傳感器網絡，其特征在于，包括多個權利要求1至9任一所述的節(jié)點裝置。
【文檔編號】H04B1/38GK103546182SQ201310445528
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權日:2013年9月26日
【發(fā)明者】吳曉鸰, 陳海南, 曾德文, 李漢, 王硯文 申請人:廣州中國科學院先進技術研究所