[發明專利]基于光伏發電的剖面觀測與水下接駁系統

有效

• 申請號: 201610962200.4
• 申請日: 2016-10-28
• 公開（公告）號: CN106564573B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 楊燦軍;張濤;李德駿;林鳴威;張夢輝
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B63B35/44
• 分類號: B63B35/44;B63C11/52;H02J7/35
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 萬尾甜,韓介梅

技術領域

本發明涉及海洋技術工程領域，尤其是一種用于基于光伏發電的剖面觀測與水下接駁系統。

背景技術

21世紀是海洋的世紀，開發、利用海洋的前提是認識海洋本身，而對海洋的立體觀測則是認識海洋的第一步。然而，構建海洋立體觀測網絡卻是一項綜合性很強、復雜性很高的技術，該技術在海底觀測網絡、水下運載器等方面都有較高的要求。

我國在海洋技術工程領域的研究工作起步較晚，而構建海洋立體觀測網絡的技術上在近幾年才剛剛興起。專利CN201110178669.6公開了一套自主水下航行器與海底觀測網對接裝置，自主水下航行器經過喇叭狀導口導引可以可靠地停靠在接駁站主體，實現自主水下航行器與海底觀測網絡之間電能和信號的傳輸。專利CN201410246265.X公開了一套深海AUV接駁平臺的無線電能與信號傳輸系統，該對接平臺能夠對完成接駁任務后的深海AUV進行無線電能與信號的傳輸，增強了深海AUV續航能力和數據傳輸實時性。專利CN201310597708.5公開了一種水下便攜插針式坐底剖面儀，該類型剖面儀可用于對海洋的縱剖面進行長時間監測。

然而由于海洋的廣闊范圍和水下運載器有限的續航能力，要實現對海洋環境長時間、大范圍的立體監測，還存在較大的技術、工程等方面的挑戰。雖然基于海底觀測網的水下對接裝置在很大程度上能夠解決水下運載器續航能力薄弱的問題，但該裝置、方法還是極大地受制于海底觀測網的布放范圍。而考慮到帶有光伏發電功能的水面浮標具有布放成本較低，布放地點不受限，且能夠為用于立體觀測的水下運載器提供電能與信號的傳輸通路，因此本發明將具有光伏發電功能的水面浮標與剖面觀測和水下接駁裝置結合，提出了基于光伏發電的剖面觀測與水下接駁系統。此系統適用于長期置于海洋環境且布放地點不受限，對于提升水下運載器的綜合能力，充分光伏發電、浮標和水下運載器各自優勢，構建立體觀測系統具有重要意義。目前尚未見有關基于光伏發電的剖面觀測與水下接駁系統的報道。

發明內容

本發明的目的在于針對現有構建立體觀測網絡存在的問題，提供一種基于光伏發電的剖面觀測與水下接駁系統，充分利用光伏發電、浮標和水下運載器的各自優勢，實現布放范圍不受限的立體觀測系統。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案為：一種基于光伏發電的剖面觀測與水下接駁系統，它包括光伏發電浮臺單元、剖面觀測單元和水下接駁單元；

其中光伏發電浮臺單元包括衛星通訊與定位模塊、風向風速測量模塊、太陽能電池方陣、浮臺、信息處理主控模塊、電能傳輸控制模塊、穩壓模塊、太陽能充電控制器、浮臺蓄電池組，所述的太陽能電池方陣將太陽能轉換為電能并經過穩壓模塊穩壓處理后通過太陽能充電控制器對浮臺蓄電池組進行充電儲能；衛星通訊與定位模塊、風向風速測量模塊、電能傳輸控制模塊均與信息處理主控模塊連接；光伏發電浮臺單元主要用于基于光伏發電并給整個系統分配供電，且作為整個系統與外界信息交互的終端；

剖面觀測單元包括浮力球、與浮臺和浮力球連接的電能與信號復合鎧裝纜、與接駁站耐壓密封腔體和浮力球連接的電能與信號復合零浮力纜、沿電能與信號復合零浮力纜運動的纜系剖面儀、固定于纜系剖面儀的剖面儀側非接觸電能與信號傳輸模塊，其中浮力球用于轉接電能與信號復合鎧裝纜和電能與信號復合零浮力纜，并在浮力作用下保持電能與信號復合零浮力纜保持豎直拉伸狀態；剖面觀測單元用于連接光伏發電浮臺單元和水下接駁單元，并提供電能與信號傳輸的通路，且剖面觀測單元的纜系剖面儀可對水質進行剖面監測；

水下接駁單元包括接駁站底座及接駁站導筒，固定于接駁站導筒的接駁站側非接觸電能與信號傳輸模塊、電子羅盤和超短基線，水下自主航行器，固定于接駁站導筒一端的接駁站喇叭口，設置于接駁站底座上的深度計及接駁站耐壓密封腔體，接駁站耐壓密封腔體內設有接駁站主控模塊、接駁站充電控制器和接駁站蓄電池組；水下接駁單元用于從光伏發電浮臺單元獲取電能并與光伏發電浮臺單元進行信息交互、完成水下自主航行器與接駁站的接駁任務、實現接駁站與纜系剖面儀的非接觸電能與信號的傳輸。

本發明的基于光伏發電的剖面觀測與水下接駁系統，工作過程有如下部分：