[實用新型]基于六維加速度傳感器的海洋波浪浮標

有效

• 申請號: 201920483419.5
• 申請日: 2019-04-11
• 公開（公告）號: CN209938881U
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 王鑫;劉云平;杜洋濤;劉寶瑩;徐澤
• 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;B63B22/24;G01P15/09;G01W1/02
• 代理公司: 32252 南京鐘山專利代理有限公司
• 代理人: 戴朝榮

本實用新型公開了一種基于六維加速度傳感器的海洋波浪浮標，包括浮標體、傳感器系統、控制系統，內置在浮標體中的控制系統結合波浪加速度信息、風速信息、風向信息、電子羅盤發送的方位角信息，分別對海洋波浪浮標所處位置的波浪特征和氣象數據進行處理，以計算主波向、波高、波周期、實際風向、實際風速，并將計算出的主波向、波高、波周期、實際風向、實際風速通過通訊模塊發送至用戶端監測系統。本實用新型能夠解決對海洋波浪進行觀測的技術難題以及現有技術的局限性，可以定點、定時、連續、準確地對海面波浪的波高、波周期以及波向等波浪特征和風速、風向等氣象要素進行觀測。

技術領域

本實用新型涉及水文、海洋技術領域，具體而言涉及一種基于六維加速度傳感器的海洋波浪浮標。

背景技術

近海波浪的觀測研究對海洋開發、交通運輸、國民經濟建設、國防建設及海上艦船活動都有十分重要的作用。目前，沿海地區正在不斷遭受各種海洋災害，近海海洋災害造成眾多人員受災和巨大經濟損失。

現階段具有代表性的海洋波浪監測設備有SZF型波浪浮標、OSB-W4型波浪浮標、SBF3-1 型測波浮標等。然而由于現有加速度式波浪監測通常采用硬件電路的加速度-位移積分方法，對隨機性很強的波浪加速度信號積分效果不理想，會出現較大的積分誤差。并且研究熱門集中在PC端平臺波浪處理軟件開發，適用于機載嵌入式平臺的波浪數據處理系統尚未見諸報道。對于PC端平臺波浪處理方式來說，一旦海洋波浪監測設備和PC端平臺通訊斷開，海洋波浪監測設備的數據只能暫時存儲，等待通訊恢復，再發送至PC端繼續處理，效率低，且容易發生錯誤。另外，我國大部分海洋觀測站已具備了海浪的預報與監測能力，但海浪觀測設備還主要依賴國外進口，進口不但費用高，而且進口的海洋波浪浮標不便進行售后和維修，國家海洋強國戰略迫使海洋觀測設備國產化進程勢在必行。

實用新型內容

本實用新型目的在于提供一種基于六維加速度傳感器的海洋波浪浮標，能夠解決對海洋波浪進行觀測的技術難題以及現有技術的局限性，可以定點、定時、連續、準確地對海面波浪的波高、波周期以及波向等波浪特征和風速、風向等氣象要素進行觀測，對國防、海洋觀測研究具有重要意義。

為達成上述目的，結合圖1，本實用新型提出一種基于六維加速度傳感器的海洋波浪浮標，所述海洋波浪浮標包括浮標體、傳感器系統、控制系統。

所述浮標體包括支架，固定在支架上的航標燈、GPS定位天線和若干個太陽能電池板，浮體，以及設置在浮體內的控制箱、蓄電池組，支架通過緊固部固定在浮體上表面上。

所述傳感器系統包括并聯壓電式六維加速度傳感器、風速傳感器、風向傳感器、信號處理模塊。

所述風速傳感器、風向傳感器固定在支架頂端，分別用于采集海洋波浪浮標所處位置的風速信息、風向信息。

所述并聯壓電式六維加速度傳感器、信號處理模塊設置在控制箱內部，并聯壓電式六維加速度傳感器、信號處理模塊互相電連接。

所述并聯壓電式六維加速度傳感器用于采集海洋波浪浮標所處位置的波浪加速度信息，加速度傳感器輸出為電荷量信號，信號處理模塊用于將采集的電荷量轉換成對應的電壓信號。

所述控制系統設置在控制箱內部，包括FPGA處理器、A/D轉換器、通訊模塊、電子羅盤、SD存儲卡。

所述太陽能電池板經逆變器降壓模塊與蓄電池組電連接，所述蓄電池組與FPGA處理器、 A/D轉換器、信號處理模塊電連接。

所述太陽能電池板發電提供220V交流電壓，經過逆變器降壓模塊轉為12V直流電源，儲存到蓄電池組，蓄電池組作為海洋波浪浮標的供電系統，為FPGA處理器、A/D轉換器、信號處理模塊等供電。