[發明專利]一種遠程控制的海洋波浪浮標

在審

• 申請號: 201711174652.7
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107878681A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 劉云平;晏醒醒;劉佳;嚴飛;王皖東;郭強強
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: B63B22/00
• 分類號: B63B22/00;G01C13/00;G05B19/042
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司32252
• 代理人: 戴朝榮

技術領域

本發明涉及對海洋波浪浮標的控制與通信技術領域，具體地說是一種遠程控制的海洋波浪浮標。

背景技術

目前，隨著經濟的發展，海上人類活動越來越頻繁的同時，海洋環境問題也日益凸顯。除了受到海洋污染、海洋赤潮等多種海洋環境災害的影響外，我國沿海地區還受臺風、海浪、風暴潮、海冰等多種動力現象形成的災害影響，是世界上海洋災害最嚴重的國家之一。而海洋監測技術作為國家863計劃中與海洋有關的三個主題之一，在維護海洋權益、開發海洋資源、預警海洋災害、保護海洋環境、加強國防建設、謀求新的發展空間等方面起著十分重要的作用，也是展示一個國家綜合國力的重要標志。大力發展海洋波浪浮標的前沿技術，不僅可以提高國家海洋波浪監測技術原始創新能力，同時還可以為其它海洋技術的持續發展奠定堅實的技術基礎。

海洋波浪浮標是目前海洋波浪檢測的主要手段，是海洋環境立體監測網的重要組成部分，具有抗惡劣環境強、容量大、在位時間和壽命長、抗人為破壞能力強等特點，尤其能在一些如風暴潮、臺風等災害性天氣過程中，獲取寶貴的海洋波浪數據資料，已成為國家海洋監測、港灣建筑、漁業捕撈、海水養殖工程等重要載體，這是其他海洋觀測手段所無法替代的。

常規海洋波浪浮標檢測波浪要素數據是通過人工現場取回波浪要素數據資料，且只能現場進行海洋波浪浮標的檢修和維護。針對海洋波浪浮標系統軟件和檢測系統問題，只能現場進行系統的維護和升級。因此常規的海洋波浪浮標集中主要存在以下技術缺陷：

1、人工現場取回海洋波浪數據資料費事費力，周期長，且臺風、暴雨等惡劣天氣難以操作；

2、海洋波浪浮標出現故障，難以預測、檢查是系統軟件問題還是硬件問題，難以進行波浪浮標運行狀況的遠程訪問檢查和維護，并且不能進行波浪要素數據的選擇。

3、常規海洋波浪浮標采用移動網絡通信或無線電通信(CDMA、GPRS、4G)。由于受到通信距離的限制，不能用于深遠海的數據通信。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術現狀，而提供能通過北斗衛星與波浪監測平臺主機建立通信，并由波浪監測平臺主機實現遠程訪問和操作進行波浪要素數據存儲、傳輸、維護和檢修的一種遠程控制的海洋波浪浮標。

為實現上述技術目的，本發明采取的技術方案為：

一種遠程控制的海洋波浪浮標,包括波浪浮標框架以及配合該波浪浮標框架安裝的波浪浮標控制系統，波浪浮標控制系統由用于檢測海洋波浪特征值的波浪數據檢測系統、用于使海洋波浪浮標在復雜的海洋環境下保持穩定工作狀態的波浪浮標穩定系統和利用波浪能及太陽能發電為海洋波浪浮標內所有用電單位提供電力所需的波浪浮標供電系統組成；波浪浮標控制系統連接有波浪浮標控制系統分機，該波浪浮標控制系統分機采用有起系統程序運算處理功能的浮標姿態解算處理器，波浪浮標控制系統分機連接有利用北斗衛星與波浪監測平臺主機實現雙向網絡通信的遠程控制系統，遠程控制系統將經浮標姿態解算處理器處理后輸出的海洋波浪特征值以及海洋波浪浮標的工作狀態和海洋波浪浮標所處的坐標位置上傳報告給波浪監測平臺主機，波浪監測平臺主機通過遠程控制系統發送指令信號給浮標姿態解算處理器實現對海洋波浪浮標的遠程控制，對海洋波浪浮標的遠程控制至少包括對波浪浮標控制系統的維護和升級以及指令波浪浮標控制系統進行海洋波浪特征值檢測、海洋波浪要素數據的存儲和傳輸。海洋波浪特征值也就是海洋波浪要素數據，它包含波浪的高度、周期和頻率等數據。

為優化上述技術方案，采取的具體措施還包括：

上述的波浪數據檢測系統包括整合9軸的浮標姿態傳感器；浮標姿態傳感器包括用于檢測三個方向角速度參數的三軸陀螺儀、用于檢測三個方向加速度參數的三軸加速度計和用于檢測三軸磁感應強度參數的三軸磁力計；三軸陀螺儀和三軸加速度計均經A/D轉換模塊將采集到的參數反饋至浮標姿態解算處理器，三軸磁力計直接將采集的三軸磁感應強度參數反饋至浮標姿態解算處理器；上述的波浪浮標控制系統分機安裝有與浮標姿態解算處理器相連的數據存儲模塊；浮標姿態解算處理器將三軸陀螺儀、三軸加速度計和三軸磁力計反饋的參數經內部姿態解算處理后得到海洋波浪特征值，并且浮標姿態解算處理器能將得到海洋波浪特征值寫入到數據存儲模塊中保存，并按波浪監測平臺主機的指令信號要求按設定時間將保存的海洋波浪特征值通過遠程控制系統上傳至波浪監測平臺主機。