[發明專利]水下動物搭載式水下信息長時監測裝置

在審

• 申請號: 202110673353.8
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113447076A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 蔣佳佳;姚慶旺;李春月;孫中波;崔錦東;姚志廣;段發階;傅驍
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01S19/14;G01C21/20;G05B19/042;H02J7/14;F03B17/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種水下動物搭載式水下信息長時監測裝置，連接在水下動物上，包括傳感器、微處理及控制器和水下發電模塊，所述的水下發電模塊，包括旋轉部件，傳動模塊、發電機、充電電路模塊和蓄電池；水下動物與海水發生的相對運動驅動旋轉部件轉動，旋轉部件的轉動通過傳動模塊將能量傳遞到發電機，發電機將機械能轉化為電能，再通過充電電路模塊將電能存儲在蓄電池中。

技術領域

本發明涉及水下監測技術領域，尤其涉及一種水下動物搭載式水下信息長時監測方法與裝置。

背景技術

水下信息監測涉及海洋環境保護、自然災害監測、海洋工業及軍事安全等諸多領域，水下信息監測裝備(如無人水下航行器、水下滑翔機等)得到了廣泛的應用。

當前水下信息監測裝備主要依靠自身所搭載的蓄電池進行能量供給，結構復雜、體型較為龐大、能源消耗高，同時由于沒有外部能源補給，致使其工作時長受到很大制約。

發明內容

針對上述傳統水下信息監測裝備能量供給受限的問題，本發明提出了一種水下動物搭載式水下信息長時監測方法與裝置，本發明通過搭載在水下鯨魚、海龜、海豚等動物身體上，借助其游動、滑翔等活動與水體所產生的相對運動驅動搭載在動物身上的水下信息長時監測裝置中的發電模塊進行發電，為水下水下信息長時監測裝置中的其它模塊提供電能，從而實現水下信息的長時不間斷監測。技術方案如下：

一種水下動物搭載式水下信息長時監測裝置，連接在水下動物上，包括傳感器、微處理及控制器和水下發電模塊，其特征在于，水下發電模塊，包括旋轉部件，傳動模塊、發電機、充電電路模塊和蓄電池；水下動物與海水發生的相對運動驅動旋轉部件轉動，旋轉部件的轉動通過傳動模塊將能量傳遞到發電機，發電機將機械能轉化為電能，再通過充電電路模塊將電能存儲在蓄電池中。

進一步地，所述裝置還包括外殼和水流流道，在外殼上開設有連通水流流道與外部水域的開口，所述的旋轉部件設置在水流流道內；所述的水流流道最好為對稱分布的兩條，在每個水流流道上各設置一個旋轉部件。

進一步地，所述的裝置還包括衛星定位模塊和慣性導航模塊，衛星定位模塊用于動物浮到水面時動物位置的定位，慣性導航模塊用于解算所述裝置的位置信息，兩者采集的信號被送入微處理及控制器。

進一步地，在水下動物浮到水面時由衛星定位模塊對其定位；當水下動物在水下活動時，通過慣性導航模塊，基于慣導原理，計算所述裝置的活動軌跡，同時，結合所述裝置入水時的初始位置計算其位置；在水下動物浮到水面時再根據衛星定位模塊獲得的定位信息，對水下動物的位置信息進行更新校正。

進一步地，所述的傳感器包括聲音傳感器，聲音傳感器用于感知水下聲信號，所述的微處理及控制器對聲音傳感器傳送來的聲信號進行能量閾值判別、頻譜分析、線譜標記、特征提取分析，實現水下重要關注聲信息的標記。

進一步地，所述的傳感器包括磁場傳感器，磁場傳感器用于感知周圍的磁場信息，微處理及控制器對磁場傳感器傳送來的磁場信號進行能量閾值判別、特征提取分析，實現水下重要關注磁場信息的標記。

進一步地，所述的傳感器包括溫度傳感器、水深傳感器、光強傳感器、溫度傳感器用于感知水溫，水深傳感器用于感知所述裝置的深度，光強傳感器用于感知光強強度，各個傳感器采集的信號送入微處理及控制器。

進一步地，所述的微處理及控制器根據需要對所接收的傳感器信號進行融合處理，通過事件或閾值判斷，實現水下重要關注信息的標記。

進一步地，所述的裝置還包括無線通信接口或數據接口，從而將微處理及控制器所接收的傳感器信號或所獲取的水下重要關注信息傳送至其它數據接收設備。

本發明具有如下特點：