[發明專利]一種無人駕駛自主導航海洋觀測平臺

有效

• 申請號: 201310043693.8
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103147903A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 鄭貴林;王麗娟;梁健
• 申請（專利權）人: 鄭貴林
• 主分類號: F03B13/22
• 分類號: F03B13/22;F03B3/00;H02J9/00;G01C13/00;B63B38/00
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 宣國華;侯莉

技術領域

本發明屬于海洋觀測技術領域，特別涉及一種無人駕駛自主導航海洋觀測平臺，能夠提供充足電能作為動力源，實現海洋觀測平臺持續程序和遙控自主動力行動和完成設計或命令的觀測任務，觀測平臺可以受監控中心的的遙控或程序既定觀測線路的自主巡測，通過大功率電臺、衛星短信互動平臺或其他如短波通道等多種通訊方式實現可視化遠程在線監控觀測平臺，完成各類海洋動力環境參數觀測等傳感器、儀器、取樣器等設備的數據采集和數據、圖像洲際互動。

背景技術

海洋觀測是人類研究和認知海洋、海洋氣象、海洋動力環境的重要手段，但是浩瀚的海洋，給海洋的觀測帶來巨大的挑戰。海洋觀測平臺是實現海洋觀測的常用工具之一，無人駕駛移動海洋觀測平臺（即SelfPower?Ocean?Observation?Platform以下將簡稱為SPOOP）是海洋動力環境等各種觀測的一個基礎智能觀測裝備。相對于普通的海洋觀測、考察船模式和無動力觀測固定站點而言，無人駕駛充足動力和電能的自主移動海洋觀測平臺，可以承載大功率海面雷達、海面下多聲納水下空間定位、地形觀測系統和大功率在線衛星通訊或大功率海事專用通訊平臺，因此它具有及其重要的現實意義和歷史意義，是人類探索海洋、了解站地球71%表面積的家園的必須發展的基礎裝備。

目前，在世界范圍內，對于浩瀚海洋的觀測，時空差巨大，受自然的制約，無法通過電纜向其供電，現有海洋觀測平臺一般依靠有限容量的蓄電池提供的電能作為動力源，遠遠不能滿足海洋觀測所需的基本條件，極大限制了對海洋動力環境觀測的能力。主要的海洋觀測手段還是依賴成本昂貴但是觀測時間和周期不能保障的觀測船和固定短期的固定觀測站。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠供給充足電能、功能強大、運行安全可靠、優質經濟、可實現持續行動和工作的無人駕駛自主導航海洋觀測平臺，該無人駕駛自主導航海洋觀測平臺是一種新的自主動力基于衛星短信互動和兼顧各種海事電臺通訊的海洋觀測平臺，可以滿足海洋觀測所需要的長期、遠程、自主動力和無人駕駛的需求。

本發明的上述目的通過如下的技術方案來實現：一種無人駕駛自主導航海洋觀測平臺，包括海面浮動平臺、設置在海面浮動平臺上的電力系統、推進系統和用于海洋觀測、導航及通信的智能控制系統，所述電力系統包括海洋波浪能發電機組、傳動機構和水輪機，其特征在于：所述水輪機包括筒形機殼、設于機殼內上、下部的兩組導流葉片和設于兩組導流葉片之間的單向旋轉轉子，通過置于海面下水輪機受波浪驅動海面浮動平臺所拉動的上下運動，使進入水輪機殼的水流受上、下部導流葉片導引作用于單向旋轉轉子，實現將起伏運動轉化為單向旋轉轉子的單向旋轉，單向旋轉轉子通過傳動機構將轉動動能傳遞至經過變速機構提速的發電機組轉子，從而使海洋波浪能轉換成電能；所述電力系統還包括設于海面浮動平臺上的太陽能光伏系統，所述太陽能光伏系統產生的電能為觀測平臺的輔助電源，由海洋波浪能轉換的電能為各種系統的主電源，以主電源與輔電源互補方式提供推進系統、智能控制系統的動力源，所述海洋觀測平臺能依據智能控制系統預設的海洋觀測軌跡和嵌入GPS導航運動或者根據遠程路基中心命令遙控運動，并向遠程路基中心傳送觀測數據和接收指令。

本發明采用太陽能光伏系統產生的電能為輔電源，由海洋波浪能轉換的電能為主電源，以主電源與輔電源互補方式提供動力源，因此可以提供充足電能，使得海洋觀測平臺能夠承載大功率海面雷達，海面下多聲納水下空間定位、地形觀測系統和大功率在線衛星通訊或專用通訊平臺，實現智能化的自動海面空間定位和自動依照遠程設定的衛星定位軌跡進行長時間的海洋觀測，成為觀測平臺的遙控、多種方式通訊、可視化遠程在線監控觀測平臺等，使透明監管遍布我國境內的全部海洋觀測站點將成為可能，為我國海洋觀測技術達到國際領先水平奠定了堅實基礎。

本發明所述的太陽能光伏系統由薄膜太陽能電池和用于安裝薄膜太陽能電池的承載體組成，所述承載體固定在所述海面浮動平臺的臺面上，所述薄膜太陽能電池鋪設在承載體上。

作為本發明的優選實施方式，所述承載體是正置的空心正方棱錐體并罩括在所述海面浮動平臺上，所述發電機組位于所述承載體內，所述薄膜太陽能電池均勻分布在所述承載體的各個外表面上，太陽光線以任何角度照射在薄膜太陽能電池上使得承載體的一半面積能夠接受太陽光能。

本發明所述的電力系統還包括設置在承載體內用于儲蓄電能的高能電池組和控制電箱，所述薄膜太陽能電池和發電機組分別電連接至高能電池組進行電能儲蓄，所述高能電池組還與控制電箱連接，通過控制電箱向推進系統、智能控制系統輸出電能。