專利名稱：一種錨泊自升降剖面監(jiān)測浮標(biāo)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于水下無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于感應(yīng)耦合的錨泊自升
降剖面監(jiān)測浮標(biāo)。
背景技術(shù)：
錨泊自升降剖面監(jiān)測浮標(biāo)同時(shí)具備錨泊浮標(biāo)的長期定點(diǎn)特性和漂流式剖面監(jiān)測 浮標(biāo)的可自動(dòng)升降特性，可以獲取特定研究海域的定點(diǎn)的、長期的、高垂直分辨率的序列垂 直剖面監(jiān)測數(shù)據(jù)，是近些年來發(fā)展起來的一種先進(jìn)的海洋監(jiān)測浮標(biāo)。該類浮標(biāo)通常采用兩 點(diǎn)系留式設(shè)計(jì)，即上端浮標(biāo)牽拉，下端錨碇，剖面儀在浮標(biāo)與錨碇間往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)以采集剖 面監(jiān)測數(shù)據(jù)，剖面儀獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)借助某種通信方式傳輸至浮標(biāo)體后，再由浮標(biāo)體利用 數(shù)傳電臺或通訊衛(wèi)星發(fā)送至岸基數(shù)據(jù)中心。剖面儀與浮標(biāo)體之間的通信方式若采用有線方 式，則由于剖面儀的往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致通信距離不斷變化，不僅使得傳輸線路設(shè)計(jì)困難，同 時(shí)通信的可靠性、剖面儀的安全性也難以保障。若采用無線方式，則在水下無線通信方式 中，水聲通信具有傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸率高等一系列優(yōu)點(diǎn)，但其成本過高，同時(shí)功耗較高，考慮 到剖面儀的自容式供電特性，無法滿足長期觀測要求；水下激光通訊通信距離遠(yuǎn)、傳輸率較 高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高，同時(shí)通信的方向性要求高；水下LED光學(xué)通訊造價(jià)低、功耗低、傳 輸距離較遠(yuǎn)、但同樣存在方向性要求過高問題，若無相應(yīng)裝置保證其探頭在較小的范圍內(nèi) 對準(zhǔn)，則通訊性能將大幅下降甚至通訊中斷。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提拱一種基于感應(yīng)耦合的錨泊自升 降剖面監(jiān)測浮標(biāo)。 本實(shí)用新型包括天線、浮標(biāo)體、浮標(biāo)體儀器倉、通訊收發(fā)模塊、水下剖面儀、單向鎖 定開關(guān)、剖面儀傳感器、系留纜和配重塊。 浮標(biāo)體的頂部設(shè)置有天線，浮標(biāo)體底部設(shè)置有下支架，下支架的底部與系留纜的 一端連接，系留纜的另一端與配重塊連接，系留纜上設(shè)置有單向鎖定裝置，單向鎖定裝置與 水下剖面儀的側(cè)壁固定設(shè)置，剖面儀傳感器設(shè)置在水下剖面儀內(nèi)腔；浮標(biāo)體儀器倉設(shè)置在 浮標(biāo)體內(nèi)，通訊收發(fā)模塊設(shè)置在浮標(biāo)體儀器倉內(nèi)。浮標(biāo)體儀器倉內(nèi)還設(shè)置有浮標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā) 模塊和耦合信號接收模塊，通訊收發(fā)模塊通過串口與浮標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊信號連接，耦合信 號接收模塊通過串口與浮標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊信號連接。 系留纜上套接有耦合信號接收線圈和耦合信號發(fā)送線圈，耦合信號接收線圈設(shè)置 在下支架上并與耦合信號接收模塊信號連接；耦合信號發(fā)送線圈與剖面儀內(nèi)腔中的耦合信 號發(fā)送模塊信號連接，耦合信號發(fā)送模塊與水下數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)模塊信號連接，水下數(shù)據(jù) 采集與存儲(chǔ)模塊與剖面儀傳感器信號連接。 所述的水下數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)模塊包括核心板和底板，核心板和底板之間通過核心 板總線連接；所述的底板包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、剖面儀傳感器數(shù)據(jù)接口模塊、監(jiān)測數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)遠(yuǎn)程傳輸接口模塊、控制量接口模塊以及調(diào)試接口模塊。 本實(shí)用新型提出的錨泊自升降剖面監(jiān)測浮標(biāo)，其剖面監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸過程具有非 接觸特性，使得錨泊自升降監(jiān)測浮標(biāo)的剖面儀與浮標(biāo)體可采用分離式設(shè)計(jì)，二者之間除系 留纜外，無需添加額外的通信線路，既保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性，同時(shí)也保障了監(jiān)測浮標(biāo)的 安全性。此外，本實(shí)用新型提出的水下無線數(shù)據(jù)傳輸裝置基于電磁感應(yīng)原理，對于收、發(fā)線 圈相對位置的方向性要求較低，可以在較大的空間角度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)近距離非接觸式無線傳 輸，除此之外，該裝置還具有成本低、功耗小等一系列優(yōu)點(diǎn)，與水聲通訊、水下光學(xué)通訊等背 景技術(shù)相比，更加適合實(shí)現(xiàn)剖面儀與浮標(biāo)體之間的近距離非接觸式無線數(shù)據(jù)傳輸。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型中數(shù)據(jù)傳輸示意圖。
具體實(shí)施方式如圖1所示(圖中曲線為水面)，一種錨泊自升降剖面監(jiān)測浮標(biāo)，包括天線1、浮標(biāo) 體2、浮標(biāo)體儀器倉3、通訊收發(fā)模塊4、水下剖面儀9、單向鎖定開關(guān)10、剖面儀傳感器13、 系留纜14和配重塊15。 浮標(biāo)體2的頂部設(shè)置有天線l，浮標(biāo)體2底部設(shè)置有下支架，下支架的底部與系留 纜14的一端連接，系留纜14的另一端與配重塊15連接，系留纜14上設(shè)置有單向鎖定裝置 IO，單向鎖定裝置10與水下剖面儀9的側(cè)壁固定設(shè)置，剖面儀傳感器13設(shè)置在水下剖面儀 9內(nèi)腔； 浮標(biāo)體儀器倉3設(shè)置在浮標(biāo)體2內(nèi)，通訊收發(fā)模塊4設(shè)置在浮標(biāo)體儀器倉3內(nèi)。浮 標(biāo)體儀器倉3內(nèi)還設(shè)置有浮標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊5和耦合信號接收模塊6，通訊收發(fā)模塊4通過 串口與浮標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊5信號連接，耦合信號接收模塊6通過串口與浮標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊 5信號連接； 系留纜14上還套接有耦合信號接收線圈7和耦合信號發(fā)送線圈8，耦合信號接收 線圈7設(shè)置在下支架上并與耦合信號接收模塊6信號連接；耦合信號發(fā)送線圈8與剖面儀 9內(nèi)腔中的耦合信號發(fā)送模塊11信號連接，耦合信號發(fā)送模塊11與水下數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)模 塊12信號連接，水下數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)模塊12與剖面儀傳感器13信號連接。 天線1可以選用數(shù)傳電臺天線或衛(wèi)星通訊天線，耦合信號接收模塊6與耦合信號 接收線圈7采用雙芯水密電纜連接；耦合信號發(fā)送模塊11與耦合信號發(fā)送線圈8也采用雙 芯水密電纜連接；水下數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)模塊12與耦合信號發(fā)送模塊11采用RS232串口連 接。 如圖2所示，數(shù)據(jù)傳輸主要依靠水下數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)模塊12、耦合信號發(fā)送模塊 11、耦合信號發(fā)送線圈8、耦合信號接收線圈7、耦合信號接收模塊6以及浮標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊 5。其中，水下數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)模塊12與耦合信號發(fā)送模塊11之間采用RS232串口相連接； 耦合信號發(fā)送模塊11與耦合信號發(fā)送線圈8之間可直接采用普通導(dǎo)線連接，耦合信號發(fā)送 線圈8置于水下時(shí)需采用雙芯水密導(dǎo)線；耦合信號接收線圈7與耦合信號接收模塊6之間 的連接方式與發(fā)送模塊11、線圈8之間的連接方式類似；耦合信號接收模塊6與浮標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊5之間采用RS232串口相連接。 本實(shí)用新型的工作過程為剖面儀在下降或升浮過程中其內(nèi)部搭載的傳感器通過 傳感器數(shù)據(jù)接口將剖面監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至水下數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)模塊進(jìn)行自容存儲(chǔ)；當(dāng)剖面儀 上浮至浮標(biāo)體底部一定距離范圍內(nèi)，耦合信號收發(fā)模塊可以建立穩(wěn)定的通訊連接時(shí)，水下 數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)模塊發(fā)送指令關(guān)閉單向鎖定裝置，剖面儀停止上浮，水下數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ) 模塊將存儲(chǔ)在SD卡或U盤中的剖面監(jiān)測數(shù)據(jù)通過耦合信號發(fā)送和接收模塊耦合傳輸至浮 標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊；浮標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊獲得剖面監(jiān)測數(shù)據(jù)后，將其存儲(chǔ)在自身的SD卡或U盤 中，然后開啟數(shù)傳電臺或者通訊衛(wèi)星的通信功能，完成剖面監(jiān)測數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)發(fā)；之后，水 下數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)模塊發(fā)送指令打開單向鎖定裝置，剖面儀將再次下降，開始新的數(shù)據(jù)采 集周期。
權(quán)利要求一種錨泊自升降剖面監(jiān)測浮標(biāo)，包括天線、浮標(biāo)體、浮標(biāo)體儀器倉、通訊收發(fā)模塊、水下剖面儀、單向鎖定開關(guān)、剖面儀傳感器、系留纜和配重塊，其特征在于浮標(biāo)體的頂部設(shè)置有天線，浮標(biāo)體底部設(shè)置有下支架，下支架的底部與系留纜的一端連接，系留纜的另一端與配重塊連接，系留纜上設(shè)置有單向鎖定裝置，單向鎖定裝置與水下剖面儀的側(cè)壁固定設(shè)置，剖面儀傳感器設(shè)置在水下剖面儀內(nèi)腔；浮標(biāo)體儀器倉設(shè)置在浮標(biāo)體內(nèi)，通訊收發(fā)模塊設(shè)置在浮標(biāo)體儀器倉內(nèi)；浮標(biāo)體儀器倉內(nèi)還設(shè)置有浮標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊和耦合信號接收模塊，通訊收發(fā)模塊通過串口與浮標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊信號連接，耦合信號接收模塊通過串口與浮標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊信號連接；系留纜上套接有耦合信號接收線圈和耦合信號發(fā)送線圈，耦合信號接收線圈設(shè)置在下支架上并與耦合信號接收模塊信號連接；耦合信號發(fā)送線圈與剖面儀內(nèi)腔中的耦合信號發(fā)送模塊信號連接，耦合信號發(fā)送模塊與水下數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)模塊信號連接，水下數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)模塊與剖面儀傳感器信號連接；所述的水下數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)模塊包括核心板和底板，核心板和底板之間通過核心板總線連接；所述的底板包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、剖面儀傳感器數(shù)據(jù)接口模塊、監(jiān)測數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)遠(yuǎn)程傳輸接口模塊、控制量接口模塊以及調(diào)試接口模塊。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種錨泊自升降剖面監(jiān)測浮標(biāo)。現(xiàn)有監(jiān)測浮標(biāo)通訊存在各種不足。本實(shí)用新型浮標(biāo)體的頂部設(shè)置有天線，底部通過下支架和系留纜與配重塊連接。浮標(biāo)體儀器倉設(shè)置在浮標(biāo)體內(nèi)，浮標(biāo)體儀器倉內(nèi)設(shè)置有通訊收發(fā)模塊、浮標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊和耦合信號接收模塊，通訊收發(fā)模塊與浮標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊信號連接，耦合信號接收模塊與浮標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊信號連接。系留纜上套接有耦合信號接收線圈和耦合信號發(fā)送線圈，耦合信號發(fā)送線圈與耦合信號發(fā)送模塊信號連接，耦合信號發(fā)送模塊與水下數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)模塊信號連接，水下數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)模塊與剖面儀傳感器信號連接。本實(shí)用新型可以在較大的空間角度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)近距離非接觸式無線傳輸，并且成本低、功耗小。
文檔編號H04B17/00GK201523387SQ20092020039
公開日2010年7月7日 申請日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者于海濱, 劉敬彪, 孔慶鵬, 翁杰, 蔡文郁, 顧梅園 申請人:杭州電子科技大學(xué)