低功耗海洋仪器的投放回收装置及其方法

1.本发明是关于海洋仪器投放回收技术领域，特别是关于一种低功耗海洋仪器的投放回收装置及其方法。


背景技术：

2.海洋电磁法作为一种新兴的海洋地球物理方法，广泛应用于海底油气勘探、水合物调查等矿产资源的地球物理勘探领域。
3.海底电磁接收机是海洋电磁法的海上装备。中国地质大学(北京)于上世纪末在国内率先开展海底大地电磁方法研究，研制了国内第一台海底电磁接收机，在后续的项目持续支持下，完成了可控源电磁接收机、拖曳式电磁接收机等装备的批量研制，已经成功应用于油气勘探、水合物调查、水下目标检测等领域。国内同行中石油东方地球物理公司、中国海洋大学等单位近年来也相继开展了海底电磁接收机的研制工作。
4.以接收机的投放与回收过程为例，现代海洋仪器的投放大多采用如下方式：
5.达到工区目标点位附近后，由作业船投放接收机，接收机自由下沉，到底后启动数据采集，采集结束后，由作业船通过水陆通讯装置发送命令至海底的接收机，接收机收到释放命令后释放水泥块，自由上浮至水面，作业船等待接收机浮上水面后，回收打捞接收机，下载数据、充电、更换新的水泥块投放至下一站位，如此循环作业。
6.经过长期实践发现现有的投放方式所面临的主要问题问题为：仪器投放与回收存在较高的安全风险，由于海洋环境复杂多变，加之无法对海底环境进行准确判断，在仪器投放过程中经常出现仪器投放后侧翻，或由于投放点海底环境恶劣，仪器沉底后遇到不规则地形等其他恶劣因素导致仪器侧翻，从而导致仪器无法正常工作，更有甚者被埋入淤泥导致无法正常回收，无法接收应答信号从而导致仪器无法正常上浮回收，造成宝贵数据以及不菲仪器的丢失，且遗留在海底的水泥块易造成海底生态环境的破坏。
7.针对以上风险，目前常用的解决方案为，在海洋仪器上安装姿态传感器，辅以动力装置，随时调节仪器姿态，确保仪器在海底作业时不侧翻。此种方法虽可有效解决传统海洋仪器投放与回收存在的风险，但额外的传感器设备无疑会带来更高的成本，且在海底较为封闭的环境，附加的传感器必然会导致额外的功耗，降低仪器采集时间，变相提高了投放成本。
8.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种低功耗海洋仪器的投放回收装置及其方法，其低功耗、高效可靠、低成本、环境友好、装备简便可轻松用于多种海洋仪器上；解决了海洋仪器投放途中遇到湍急洋流或投放地点海床不平整而引起的仪器侧翻现象。
10.为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种低功耗海洋仪器的投放回收装置
及其方法，其中低功耗海洋仪器的投放回收装置包括：mcu控制模块、电池、gps模块、水陆通讯模块、油囊式浮力调节机构以及姿态检测机构。电池与mcu控制模块电性连接。gps模块分别与mcu控制模块和电池电性连接。水陆通讯模块与mcu控制模块电性连接，水陆通讯模块用以与作业船的水陆通讯装置进行通信，且水陆通讯模块为定时开启。油囊式浮力调节机构，固定于海洋仪器上，且油囊式浮力调节机构与控制机构电性连接。以及姿态检测机构固定于海洋仪器上，姿态检测机构与mcu控制模块电性连接，且姿态检测机构用以检测判断海洋仪器在水中的姿态，并在海洋仪器姿态不平整时唤醒mcu控制模块，从而使mcu控制模块开启油囊式浮力调节机构对海洋仪器的姿态进行调整。其中，mcu控制模块、电池、gps模块和水陆通讯模块均设置于姿态检测机构内部。
11.在本发明的一实施方式中，姿态检测机构包括：壳体、活动杆、导电杆、两个绝缘杆、双金属片以及控制舱体。壳体固定于海洋仪器上，且壳体的上端和下端均为弹性材质。活动杆竖直设置于壳体内，且活动杆的上端和下端均通过弹簧与壳体的上端和下端相抵接。导电杆固定于壳体的内壁上，并位于活动杆的一侧且导电杆与mcu控制模块电性连接。两个绝缘杆分别固定于壳体的内壁上，且导电杆的两端分别与两个绝缘杆的一端相连接。双金属片固定于活动杆上，且双金属片朝向导电杆。以及控制舱体设置于壳体内，且mcu控制模块、电池、gps模块和水陆通讯模块均设置于控制舱体内。
12.在本发明的一实施方式中，低功耗海洋仪器的投放回收装置还包括gps启动模块，与mcu控制模块电性连接，且gps启动模块能够控制gps模块的启闭。
13.在本发明的一实施方式中，gps启动模块包括：第一电阻r1、第二电阻r2以及金属探针。第一电阻r1固定于壳体的内壁上，并位于活动杆的另一侧的上方。第二电阻r2固定于控制舱体内，且第二电阻r2分别与第一电阻r1和mcu控制模块的gps检测引脚电性连接。以及金属探针固定于活动杆上，并朝向第一电阻r1。
14.在本发明的一实施方式中，第一电阻r1和金属探针构成一电位计，与第二电阻r2串联，且第二电阻r2与gps检测引脚并联记此时u＝u0，由电压源给定一小电流高电平。其中，当海洋仪器以平整姿态入水时，壳体的上端与下端的压差能够使得活动杆向上移动，带动金属探针跟随活动杆一起向上移动，从而使金属探针触碰第一电阻r1，进而第一电阻r1增大，且第二电阻r2的两端电压u减小，记为u1。其中，当海洋仪器上浮至壳体的上端浮出海面时，由于下端与上端的压强差减小使得活动杆向下移动，带动金属探针跟随活动杆下移，从而使金属探针触碰到第一电阻r1，进而使第一电阻r1减小，且第二电阻r2的两端电压u增加，记为u2。其中，当海洋仪器大范围倾斜时，壳体的上端与下端的压差能够使得活动杆向上移动，带动金属探针跟随活动杆上移，从而使金属探针触碰到第一电阻r1，进而使第一电阻r1减小，且第二电阻r2的两端电压u增加，记为u3。其中，当gps检测引脚的预设电压u≥u4时，gps检测引脚使能mcu控制模块，且当mcu控制模块收到双金属片断开信号时，mcu控制模块控制gps模块开启。其中，u2＞u4，且u3＞u4。其中，当海洋仪器一直不平整时，海洋仪器上浮至双金属片断开后，mcu控制模块开启gps模块。
15.第二方面，本发明提供了一种低功耗海洋仪器的投放回收方法，基于上述的低功耗海洋仪器的投放回收装置，该方法包括：步骤s1，将呈休眠状态的投放回收装置与海洋仪器投入至海水中，且海洋仪器下降至作业高度后，在压强与双金属片的作用下开启姿态检测机构。步骤s2，姿态检测机构检测海洋仪器下沉姿态是否平整。步骤s3，若姿态检测机构
检测到海洋仪器姿态倾斜，则姿态检测机构使能mcu控制引脚，开启姿态矫正。步骤s4，mcu控制模块开启油囊式浮力调节机构，并控制油囊式浮力调节机构增加浮力，从而使得海洋仪器上浮，调整投放姿态，且上浮过程中姿态检测机构不断检测判断海洋仪器的姿态状态。步骤s5，若海洋仪器的姿态平整，则mcu控制模块控制油囊式浮力调节机构减小浮力，从而使海洋仪器重新下沉，并重复步骤s2，直到海洋仪器成功投放。
16.在本发明的一实施方式中，若姿态检测机构检测到海洋仪器下降过程中姿态始终平整，则海洋仪器投放成功。
17.在本发明的一实施方式中，若海洋仪器的姿态始终不平整，海洋仪器继续上浮至双金属片断开后，mcu控制模块开启gps模块，准备回收海洋仪器。
18.在本发明的一实施方式中，低功耗海洋仪器的投放回收方法还包括：步骤s6，当海洋仪器完成采集后，mcu控制模块通过定时开启的水陆通讯模块接收回收指令。步骤s7，当mcu控制模块接收到回收指令后，mcu控制模块控制油囊式浮力调节机构增加浮力，从而使海洋仪器上浮。
19.在本发明的一实施方式中，低功耗海洋仪器的投放回收方法还包括：步骤s8，当海洋仪器上浮至预设高度时，gps启动模块通过mcu控制模块启动gps模块，从而使作业船能够确定海洋仪器的位置，并进行回收打捞。
20.与现有技术相比，根据本发明的低功耗海洋仪器的投放回收装置及其方法，由于利用大气压强、海水温差等条件判断仪器在海洋中位置以及仪器下沉姿态，从而控制对应电路开启与关断，相较于传统海洋仪器投放与回收装置具有超低功耗、高效可靠、低成本、环境友好、装备简便可轻松用于多种海洋仪器上等诸多优势；解决了海洋仪器投放途中遇到湍急洋流或投放地点海床不平整而引起的仪器侧翻现象。
附图说明
21.图1是根据本发明一实施方式的低功耗海洋仪器的投放回收装置的线框结构示意图；
22.图2是根据本发明一实施方式的低功耗海洋仪器的投放回收装置的姿态剖视结构示意图；
23.图3是根据本发明一实施方式的低功耗海洋仪器的投放回收方法的流程示意图；
24.图4是根据本发明一实施方式的低功耗海洋仪器的投放回收装置的工作流程示意图；
25.图5是根据本发明一实施方式的低功耗海洋仪器的投放回收装置的gps启动模块的电路示意图。
26.主要附图标记说明：
27.1-壳体，2-弹性材质，3-活动杆，4-弹簧，5-导电杆，6-绝缘杆，7-双金属片，8-油囊式浮力调节机构，9-控制舱体，10-mcu控制模块，11-电池，12-gps模块，13-水陆通讯模块，14-姿态检测机构，15-gps启动模块，16-第一电阻，17-金属探针，18-第二电阻。
具体实施方式
28.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保
护范围并不受具体实施方式的限制。
29.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
30.图1是根据本发明一实施方式的低功耗海洋仪器的投放回收装置的线框结构示意图。图2是根据本发明一实施方式的低功耗海洋仪器的投放回收装置的姿态剖视结构示意图。
31.如图1至图2所示，第一方面，根据本发明优选实施方式的一种低功耗海洋仪器的投放回收装置及其方法，其中低功耗海洋仪器的投放回收装置包括：mcu控制模块10、电池11、gps模块12、水陆通讯模块13、油囊式浮力调节机构8以及姿态检测机构14。电池11与mcu控制模块10电性连接。gps模块12分别与mcu控制模块10和电池11电性连接。水陆通讯模块13与mcu控制模块10电性连接，水陆通讯模块13用以与作业船的水陆通讯装置进行通信，且水陆通讯模块13为定时开启。油囊式浮力调节机构8，固定于海洋仪器上，且油囊式浮力调节机构8与控制机构电性连接。以及姿态检测机构14固定于海洋仪器上，姿态检测机构14与mcu控制模块10电性连接，且姿态检测机构14用以检测判断海洋仪器在水中的姿态，并在海洋仪器姿态不平整时唤醒mcu控制模块10，从而使mcu控制模块10开启油囊式浮力调节机构8对海洋仪器的姿态进行调整。其中，mcu控制模块10、电池11、gps模块12和水陆通讯模块13均设置于姿态检测机构14内部。其中，供电电池11用于仪器供电，姿态检测机构14用于判断仪器在水中姿态，并在仪器姿态不平整时唤醒mcu控制模块10进行浮力控制，修正仪器姿态。其中，水陆通讯模块13用于定时接受水面作业船只所发射的回收信号，且mcu控制模块10是仪器的核心控制模块，用于调节油囊浮力以及控制gps模块12。其中，油囊式浮力调节机构8用于仪器浮力调节，以液压油为工作介质，通过向耐压橡皮油囊抽取或泵入液压油的方式改变其排水量，达到浮力调节的目的。
32.在本发明的一实施方式中，姿态检测机构14包括：壳体1、活动杆3、导电杆5、两个绝缘杆6、双金属片7以及控制舱体9。壳体1固定于海洋仪器上，且壳体1的上端和下端均为弹性材质2。活动杆3竖直设置于壳体1内，且活动杆3的上端和下端均通过弹簧4与壳体1的上端和下端相抵接。导电杆5固定于壳体1的内壁上，并位于活动杆3的一侧且导电杆5与mcu控制模块10电性连接。两个绝缘杆6分别固定于壳体1的内壁上，且导电杆5的两端分别与两个绝缘杆6的一端相连接。双金属片7固定于活动杆3上，且双金属片7朝向导电杆5。以及控制舱体9设置于壳体1内，且mcu控制模块10、电池11、gps模块12和水陆通讯模块13均设置于控制舱体9内。
33.在本发明的一实施方式中，低功耗海洋仪器的投放回收装置还包括gps启动模块15，与mcu控制模块10电性连接，且gps启动模块15能够控制gps模块12的启闭。其中，gps模块12用于仪器定位方便水面船只在打捞时获得仪器精确位置，默认情况下为关断状态，且gps启动模块用于开启gps模块12，以最小限度减小仪器功耗。
34.在本发明的一实施方式中，gps启动模块包括：第一电阻16(r1)、第二电阻18(r2)以及金属探针17。第一电阻16固定于壳体1的内壁上，并位于活动杆3的另一侧的上方。第二电阻18固定于控制舱体9内，且第二电阻18分别与第一电阻16和mcu控制模块10的gps检测引脚电性连接。以及金属探针17固定于活动杆3上，并朝向第一电阻16。
35.在本发明的一实施方式中，第一电阻16和金属探针17构成一电位计，与第二电阻18串联，且第二电阻18与gps检测引脚并联记此时u＝u0，由电压源给定一小电流高电平。其中，当海洋仪器以平整姿态入水时，壳体1的上端与下端的压差能够使得活动杆3向上移动，带动金属探针17跟随活动杆3一起向上移动，从而使金属探针17触碰第一电阻16，进而第一电阻16增大，且第二电阻18的两端电压u减小，记为u1。其中，当海洋仪器上浮至壳体1的上端浮出海面时，由于下端与上端的压强差减小使得活动杆3向下移动，带动金属探针17跟随活动杆3下移，从而使金属探针17触碰到第一电阻16，进而使第一电阻16减小，且第二电阻18的两端电压u增加，记为u2。其中，当海洋仪器大范围倾斜时，壳体1的上端与下端的压差能够使得活动杆3向上移动，带动金属探针17跟随活动杆3上移，从而使金属探针17触碰到第一电阻16，进而使第一电阻16减小，且第二电阻18的两端电压u增加，记为u3。其中，当gps检测引脚的预设电压u≥u4时，gps检测引脚使能mcu控制模块10，且当mcu控制模块10收到双金属片断开信号时，mcu控制模块10控制gps模块12开启(也就是说，如果mcu控制模块10收到gps检测引脚的信号，还需要判断双金属片7是否断开，若未断开，则不会开启gps模块12，这样进一步防止了误报的情况发生，进而进一步降低了功耗)。其中，u2＞u4，且u3＞u4。其中，当海洋仪器一直不平整时，海洋仪器上浮至双金属片7断开后，mcu控制模块10开启gps模块12。通过这种方式可以在默认状态下实现gps模块12的关断，在需要时进行开启，最大限度降低仪器功耗，增强在水下作业时间。
36.图3是根据本发明一实施方式的低功耗海洋仪器的投放回收方法的流程示意图。如图3所示，第二方面，根据本发明优选实施方式的一种低功耗海洋仪器的投放回收方法，基于上述的低功耗海洋仪器的投放回收装置，该方法包括：步骤s1，将呈休眠状态的投放回收装置与海洋仪器投入至海水中，且海洋仪器下降至作业高度后，在压强与双金属片7的作用下开启姿态检测机构14。步骤s2，姿态检测机构14检测海洋仪器下沉姿态是否平整。步骤s3，若姿态检测机构14检测到海洋仪器姿态倾斜，则姿态检测机构14使能mcu控制引脚，开启姿态矫正。步骤s4，mcu控制模块10开启油囊式浮力调节机构8，并控制油囊式浮力调节机构8增加浮力，从而使得海洋仪器上浮，调整投放姿态，且上浮过程中姿态检测机构14不断检测判断海洋仪器的姿态状态。步骤s5，若海洋仪器的姿态平整，则mcu控制模块10控制油囊式浮力调节机构8减小浮力，从而使海洋仪器重新下沉，并重复步骤s2，直到海洋仪器成功投放。
37.在本发明的一实施方式中，若姿态检测机构14检测到海洋仪器下降过程中姿态始终平整，则海洋仪器投放成功。
38.在本发明的一实施方式中，若海洋仪器的姿态始终不平整，海洋仪器继续上浮至双金属片7断开后，mcu控制模块10开启gps模块12，准备回收海洋仪器。
39.在本发明的一实施方式中，低功耗海洋仪器的投放回收方法还包括：步骤s6，当海洋仪器完成采集后，mcu控制模块10通过定时开启的水陆通讯模块13接收回收指令。步骤s7，当mcu控制模块10接收到回收指令后，mcu控制模块10控制油囊式浮力调节机构8增加浮力，从而使海洋仪器上浮。
40.在本发明的一实施方式中，低功耗海洋仪器的投放回收方法还包括：步骤s8，当海洋仪器上浮至预设高度时，gps启动模块15通过mcu控制模块10启动gps模块12，从而使作业船能够确定海洋仪器的位置，并进行回收打捞。
41.图5是根据本发明一实施方式的低功耗海洋仪器的投放回收装置的gps启动模块的电路示意图。如图5所示，利用电压检测gps使能引脚，并利用一定阈值的高电平配合很小的电流(毫安级)实现，具体如下：
42.1、对gps启动模块做进一步说明，如图5所示，第一电阻16(r1)与金属探针17构成一电位计，与第二电阻18(r2)串联，第二电阻18(r2)与gps检测引脚并联记此时u＝u0，由电压源给定一小电流高电平；
43.2、入水时，活动杆3向下运动，带金属探针17向下(在示意图中体现为向r1左侧移动)r1增大，r2两端电压u减小，记为u1；
44.3、出水时，活动杆3向上运动，带动金属探针17向上(在示意图中体现为向r1右侧移动)r1减小，r2两端电压u增加记为u2；
45.4、大范围倾斜时，活动杆3向上运动，带动金属探针17向上(在示意图中体现为向r1右侧移动)r1减小，r2两端电压u增加记为u3；
46.5、设置gps检测引脚当u≥u4时，gps模块检测引脚使能，且当双金属片7断开时mcu控制模块给定另一信号，两信号相与为真时，gps模块开启；
47.6、经计算可挑选r2合适阻值使得，出水时以及大范围倾斜时有u2》u4或u3》u4。
48.为了克服现有海洋仪器投放与回收方法在回收成功率、安全风险、环境保护、作业成本等方面的不足，本发明的低功耗海洋仪器的投放回收装置及其方法采用物理装置判断仪器在海洋中位置以及仪器下沉姿态，从而控制对应电路开启与关断，与其他海洋仪器投放与回收装置相比具有超低功耗、高效可靠、低成本、环境友好等诸多优势。
49.详细来说，本发明的低功耗海洋仪器的投放回收装置要包括供电电池11、姿态检测机构14、水陆通讯模块13、mcu控制模块10、油囊式浮力调节机构8、gps模块12、gps启动模块15等部分构成。供电电池11用于仪器供电。姿态检测模块用于判断仪器在水中姿态，并在仪器姿态不平整时唤醒mcu控制模块10进行浮力控制，修正仪器姿态。水陆通讯模块13用于定时接受水面作业船只所发射的回收信号。mcu控制模块10是仪器的核心控制模块，用于调节油囊浮力以及控制gps模块12。油囊式浮力调节系统用于仪器浮力调节，以液压油为工作介质，通过向耐压橡皮油囊抽取或泵入液压油的方式改变其排水量，达到浮力调节的目的。gps模块12用于仪器定位方便水面船只在打捞时获得仪器精确位置，默认情况下为关断状态。gps启动模块15用于开启gps模块12，以最小限度减小仪器功耗
50.而姿态检测机构14由上下弹性外壳、弹簧4、活动杆3、绝缘杆6、双金属片7、导电杆5组成，工作原理主要利用压强以及低温型双金属片7对温度敏感的特性，当仪器被放入海洋时，仪器上下两端弹性外壳由于受到海水压力发生形变，通过弹簧4带动活动杆3移动，活动杆3中间安装一低温型双金属合金片，常温下该合金片呈弯折状态，确保活动杆3与导电杆5呈断路状态。
51.当仪器被放入具有一定深度的海水中时，利用海洋中表层温度与深层温度温差较大(平均可达20℃)结合低温型双金属片7对温度敏感，两端金属材料的不同使得温度变化时，两端金属变化尺度不同从而出现弯折的特性。当仪器到达预设工作深度(可通过采用不同材料合金片设置)时，弯折的合金片在温度的作用下掰直，判定装置进入作业水深。当仪器姿态平整(保持垂直或倾斜角度较小)时，上下两端弹性外壳由于受到压差，使得活动杆3向上移动，经计算可求得仪器姿态平整或处于较小倾斜角度时活动杆3向上移动范围，在该
范围仪器内壁安装一绝缘杆6，使得被掰直后的金属片在姿态平整时始终指向该区域。
52.当仪器姿态不平整或倾斜角度过大时，计算出此时活动杆3移动范围，在该范围内放置导电杆5，使得被掰直后的金属片在姿态不平整时始终指向该区域，从而与导电杆5形成通路，导电杆5连接mcu检测引脚，当检测到高电平时利用油囊式浮力调节模块进行浮力调节。
53.控制舱体9内包含mcu控制模块10、gps模块12、水陆通讯模块13以及电场组，其中mcu控制模块10连接姿态检测机构14、油囊式浮力调节机构8、gps模块12、gps启动模块15，负责仪器的姿态感知、浮力调节以及gps开启。
54.gps启动模块15由第一电阻16、第二电阻18和金属探针17配合mcu电路构成。当海洋仪器以平整姿态入水时，壳体1的上端与下端的压差能够使得活动杆3向上移动，带动金属探针17跟随活动杆3一起向上移动，从而使金属探针17触碰第一电阻16，进而第一电阻16增大，且第二电阻18的两端电压u减小，记为u1。其中，当海洋仪器上浮至壳体1的上端浮出海面时，由于下端与上端的压强差减小使得活动杆3向下移动，带动金属探针17跟随活动杆3下移，从而使金属探针17触碰到第一电阻16，进而使第一电阻16减小，且第二电阻18的两端电压u增加，记为u2。其中，当海洋仪器大范围倾斜时，壳体1的上端与下端的压差能够使得活动杆3向上移动，带动金属探针17跟随活动杆3上移，从而使金属探针17触碰到第一电阻16，进而使第一电阻16减小，且第二电阻18的两端电压u增加，记为u3。其中，当gps检测引脚的预设电压u≥u4时，gps检测引脚使能mcu控制模块10，且当mcu控制模块10收到双金属片断开信号时，mcu控制模块10控制gps模块12开启(也就是说，如果mcu控制模块10收到gps检测引脚的信号，还需要判断双金属片7是否断开，若未断开，则不会开启gps模块12，这样进一步防止了误报的情况发生，进而进一步降低了功耗)。其中，u2＞u4，且u3＞u4。其中，当海洋仪器一直不平整时，海洋仪器上浮至双金属片7断开后，mcu控制模块10开启gps模块12。通过这种方式可以在默认状态下实现gps模块12的关断，在需要时进行开启，最大限度降低仪器功耗，增强在水下作业时间。
55.图4是根据本发明一实施方式的低功耗海洋仪器的投放回收装置的工作流程示意图。如图4所示，本发明的低功耗海洋仪器的投放回收装置及其方法的工作路程如下：
56.1、仪器下水时电子器件呈休眠状态，装置检测到仪器下降至作业高度后，在压强与双金属片7的作用下开启姿态检测机构14；
57.2、姿态检测机构14检测仪器下沉姿态是否平整，若下降过程中姿态始终平整，则仪器投放成功；若检测到仪器姿态倾斜，姿态检测机构14使能mcu控制引脚，开启姿态矫正；
58.3、mcu控制模块10控制油囊增加浮力，使得仪器上浮，调整投放姿态，仪器上浮过程中姿态检测机构14不断判断仪器状态，若姿态平整，mcu控制模块10控制油囊减小浮力，仪器重新下沉，同时重复上述流程2直到仪器成功投放；若姿态始终不平整仪器继续上浮至双金属片7断开后开启gps模块12；
59.4、回收过程分为投放成功后正常回收以及投放失败后紧急回收。当仪器完成采集后，控制电路通过定时开启的水陆通讯模块13接收回收指令，当收集到回收指令后mcu控制模块10控制油囊增加浮力，仪器上浮，上浮至gps启动模块时使能后开启gps，以便让水面船只确定仪器位置，进行回收打捞；当投放失败(即姿态始终不平整)时，仪器上浮至双金属片7断开后mcu控制gps开启准备仪器回收。
60.总之，本发明的低功耗海洋仪器的投放回收装置及其方法，由于利用大气压强、海水温差等条件判断仪器在海洋中位置以及仪器下沉姿态，从而控制对应电路开启与关断，相较于传统海洋仪器投放与回收装置具有超低功耗、高效可靠、低成本、环境友好、装备简便可轻松用于多种海洋仪器上等诸多优势；解决了海洋仪器投放途中遇到湍急洋流或投放地点海床不平整而引起的仪器侧翻现象。
61.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

技术特征：
1.一种低功耗海洋仪器的投放回收装置，其特征在于，包括：mcu控制模块；电池，与所述mcu控制模块电性连接；gps模块，分别与所述mcu控制模块和所述电池电性连接；水陆通讯模块，与所述mcu控制模块电性连接，所述水陆通讯模块用以与作业船的水陆通讯装置进行通信，且所述水陆通讯模块为定时开启；油囊式浮力调节机构，固定于海洋仪器上，且所述油囊式浮力调节机构与所述控制机构电性连接；以及姿态检测机构，固定于所述海洋仪器上，所述姿态检测机构与所述mcu控制模块电性连接，且所述姿态检测机构用以检测判断所述海洋仪器在水中的姿态，并在所述海洋仪器姿态不平整时唤醒所述mcu控制模块，从而使所述mcu控制模块开启所述油囊式浮力调节机构对所述海洋仪器的姿态进行调整；其中，所述mcu控制模块、所述电池、所述gps模块和所述水陆通讯模块均设置于所述姿态检测机构内部。2.如权利要求1所述的低功耗海洋仪器的投放回收装置，其特征在于，所述姿态检测机构包括：壳体，所述壳体固定于海洋仪器上，且所述壳体的上端和下端均为弹性材质；活动杆，竖直设置于所述壳体内，且所述活动杆的上端和下端均通过弹簧与所述壳体的上端和下端相抵接；导电杆，固定于所述壳体的内壁上，并位于所述活动杆的一侧且所述导电杆与所述mcu控制模块电性连接；两个绝缘杆，分别固定于所述壳体的所述内壁上，且所述导电杆的两端分别与所述两个绝缘杆的一端相连接；双金属片，固定于所述活动杆上，且所述双金属片朝向所述导电杆；以及控制舱体，设置于所述壳体内，且所述mcu控制模块、所述电池、所述gps模块和所述水陆通讯模块均设置于所述控制舱体内。3.如权利要求2所述的低功耗海洋仪器的投放回收装置，其特征在于，还包括gps启动模块，与所述mcu控制模块电性连接，且所述gps启动模块能够控制所述gps模块的启闭。4.如权利要求3所述的低功耗海洋仪器的投放回收装置，其特征在于，所述gps启动模块包括：第一电阻r1，固定于所述壳体的内壁上，并位于所述活动杆的另一侧的上方；第二电阻r2，固定于所述控制舱体内，且所述第二电阻r2分别与所述第一电阻r1和所述mcu控制模块的gps检测引脚电性连接；以及金属探针，固定于所述活动杆上，并朝向所述第一电阻r1。5.如权利要求4所述的低功耗海洋仪器的投放回收装置，其特征在于，所述第一电阻r1和所述金属探针构成一电位计，与所述第二电阻r2串联，且所述第二电阻r2与所述gps检测引脚并联记此时u＝u0，由电压源给定一小电流高电平；其中，当所述海洋仪器以平整姿态入水时，所述壳体的上端与下端的压差能够使得所述活动杆向上移动，带动所述金属探针跟随所述活动杆一起向上移动，从而使所述金属探
针触碰所述第一电阻r1，进而所述第一电阻r1增大，且所述第二电阻r2的两端电压u减小，记为u1；其中，当所述海洋仪器上浮至所述壳体的上端浮出海面时，由于下端与上端的压强差减小使得所述活动杆向下移动，带动所述金属探针跟随所述活动杆下移，从而使所述金属探针触碰到所述第一电阻r1，进而使所述第一电阻r1减小，且所述第二电阻r2的两端电压u增加，记为u2；其中，当所述海洋仪器大范围倾斜时，所述壳体的上端与下端的压差能够使得所述活动杆向上移动，带动所述金属探针跟随所述活动杆上移，从而使所述金属探针触碰到所述第一电阻r1，进而使所述第一电阻r1减小，且所述第二电阻r2的两端电压u增加，记为u3；其中，当所述gps检测引脚的预设电压u≥u4时，所述gps检测引脚使能所述mcu控制模块，且当所述mcu控制模块收到所述双金属片断开信号时，所述mcu控制模块控制所述gps模块开启；其中，u2＞u4，且u3＞u4；其中，当所述海洋仪器一直不平整时，所述海洋仪器上浮至所述双金属片断开后，所述mcu控制模块开启所述gps模块。6.一种低功耗海洋仪器的投放回收方法，基于如权利要求1至5所述的低功耗海洋仪器的投放回收装置，其特征在于，所述方法包括：步骤s1，将呈休眠状态的投放回收装置与海洋仪器投入至海水中，且所述海洋仪器下降至作业高度后，在压强与双金属片的作用下开启姿态检测机构；步骤s2，所述姿态检测机构检测所述海洋仪器下沉姿态是否平整；步骤s3，若所述姿态检测机构检测到所述海洋仪器姿态倾斜，则所述姿态检测机构使能mcu控制引脚，开启姿态矫正；步骤s4，所述mcu控制模块开启所述油囊式浮力调节机构，并控制所述油囊式浮力调节机构增加浮力，从而使得所述海洋仪器上浮，调整投放姿态，且上浮过程中所述姿态检测机构不断检测判断所述海洋仪器的姿态状态；步骤s5，若所述海洋仪器的姿态平整，则所述mcu控制模块控制所述油囊式浮力调节机构减小浮力，从而使所述海洋仪器重新下沉，并重复所述步骤s2，直到所述海洋仪器成功投放。7.如权利要求6所述的低功耗海洋仪器的投放回收方法，其特征在于，若所述姿态检测机构检测到所述海洋仪器下降过程中姿态始终平整，则所述海洋仪器投放成功。8.如权利要求7所述的低功耗海洋仪器的投放回收方法，其特征在于，若所述海洋仪器的姿态始终不平整，所述海洋仪器继续上浮至双金属片断开后，所述mcu控制模块开启gps模块，准备回收所述海洋仪器。9.如权利要求6所述的低功耗海洋仪器的投放回收方法，其特征在于，还包括：步骤s6，当所述海洋仪器完成采集后，所述mcu控制模块通过定时开启的水陆通讯模块接收回收指令；步骤s7，当所述mcu控制模块接收到回收指令后，所述mcu控制模块控制油囊式浮力调节机构增加浮力，从而使所述海洋仪器上浮。10.如权利要求9所述的低功耗海洋仪器的投放回收方法，其特征在于，还包括：
步骤s8，当所述海洋仪器上浮至预设高度时，gps启动模块通过mcu控制模块启动gps模块，从而使作业船能够确定所述海洋仪器的位置，并进行回收打捞。

技术总结
本发明公开了一种低功耗海洋仪器的投放回收装置及其方法，其中低功耗海洋仪器的投放回收装置包括：MCU控制模块、电池、GPS模块、水陆通讯模块、油囊式浮力调节机构以及姿态检测机构。电池与MCU控制模块电性连接。GPS模块分别与MCU控制模块和电池电性连接。水陆通讯模块与MCU控制模块电性连接，水陆通讯模块用以与作业船的水陆通讯装置进行通信，且水陆通讯模块为定时开启。油囊式浮力调节机构，固定于海洋仪器上，且油囊式浮力调节机构与控制机构电性连接。姿态检测机构固定于海洋仪器上，姿态检测机构与MCU控制模块电性连接。借此，本发明的低功耗海洋仪器的投放回收装置，低功耗、高效可靠、低成本、环境友好、装备简便可轻松用于多种海洋仪器上。于多种海洋仪器上。于多种海洋仪器上。


技术研发人员：云思亮 陈凯
受保护的技术使用者：中国地质大学（北京）
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/6/27