一种多功能海上漂浮平台的制作方法

1.本发明涉及海上信息化领域，通过带有水平、垂直推进器的浮筒，支撑起框架平台，部署光伏电池板，推进器的自动控制实现平台在海面上的相对稳定，为通信、监控、勘察等设备提供了接近全天候的低成本部署平台，并持续提供电源，最大限度的代替了人工值守，将陆地上的信息化手段有效地延伸到海洋。


背景技术：

2.我们国家海洋疆域广阔，拥有3.2万公里长的海疆线，包围着300万平方公里以上的海域，目前在陆地环境下已经广泛使用的网络视频监控、无人机航拍等信息化技术，尚无法在海上推广，尤其是远海区域，受到海上供电、数据传输等技术的限制，船只上的甚高频电台，无法实现视频信号的传输，海上的视频监控覆盖还是空白。
3.为了在海面上部署无线通信的中继设备及天线，需要使用锚链将海面上的支撑部件固定在海底，才能保证天线位置的相对稳定，我国东海海域的平均水深达到了349米，最深达到了2322米，南海的平均深度是1212米，最大深度达到了5559米。在远海区域如此的深度如果使用锚链的方式固定海面上的设备部件是很难实现的。
4.在海上使用无人机进行监控、测绘、预警等工作已经十分普遍，但是受到无人机的续航能力的制约，也只能在船舶的支持下，在一定的时空范围内使用，很难实现长时间的无人值守，尤其是在风浪较大时，缺少安全的防护保障，会造成无人机的丢失或损坏。
5.在某些海域部署的半潜式海面工作平台的体积都比较大，造价也很高，一般是用于更多的勘探或开采等功能，不会只是为了搭载无线通信设备或无人机。


技术实现要素：

6.本发明旨在打造低成本小型化的海上漂浮平台，沉入水中的浮筒产生的浮力与平台及载荷的总重量相当，以节约驱动垂直推进器产生的能耗。浮筒上方的支撑柱以及框架平台，具有较小的横截面积，以减小海浪产生的横向冲击力，分散部署的光伏电池板，尽量减少风阻和海浪冲击，有利于水平位置相对稳定。
7.根据《中国海洋气候监测月报》的数据统计，2021年东海海域出现3.5米以上浪高的天数为76天，南海海域为97天，共经过台风、气旋20个；2022年东海海域出现3.5米以上浪高的天数为86天，南海海域为76天，共经过台风、气旋21个。据此设计，框架平台在浮力的支撑下，距离海面3米左右，可以满足大多数气候条件下的应用需求。
8.平台上方分散覆盖的光伏电池板作为能量来源，载荷设备固定空间搭载的倾角传感器、定位传感器、压强传感器数据实时传送到浮筒内部的主控计算机，软件程序依据传感器的数据变化驱动浮筒侧壁的垂直推进器和浮筒下方的水平推进器，以及与其配套的轴向舵机。
9.海上漂浮平台的所有部件及其搭载的载荷均采用防腐蚀、抗压力的材料，所有部件及连接装置均具有足够的强度，以保证其在海面恶劣的环境中长时间稳定运行。
附图说明
10.图1为海上漂浮平台结构示意图。
11.图2为海上漂浮平台水中位置状态示意图。
12.图3为动力浮筒及主控浮筒内部结构示意图。
13.图1中：高强度框架（100），光伏电池板（110），载荷设备固定空间（120），动力浮筒（130），主控设备浮筒（140），支撑柱（150），水平推进器（160），垂直推进器（170）。
14.图2中：定位传感器（210），倾角传感器（220），压强传感器（230）。
15.图3中：蓄电池组（310），垂直推进器舵机（320），水平推进器舵机（330），主控设备仓（340），主控计算机（350），浮筒内孔（360）。
具体实施方式
16.当海浪的起伏使平台改变了垂直方向的倾角，主控计算机（350）根据倾角传感器（220）的数值变化控制浮筒侧壁的垂直推进器（170）改变转速及方向，抵消海浪的起伏变化，使浮筒的垂直位置在一定范围内保持相对静止，浮筒的支撑维持了框架平台（100）的水平状态。
17.当海水的流动使平台偏离了起始的位置，或者使平台旋转了一定的水平角度，主控计算机（350）根据倾角传感器（220）、定位传感器（210）的数值变化控制浮筒下方的水平推进器（160）及舵机（330）改变转速和方向，抵消海流产生的位置变化，校正平台的位置及角度，维持平台的相对静止。
18.当平台的水平位置需要调整的时候，主控计算机（350）根据目标位置的经纬度及当前位置经纬度的数据计算，控制浮筒下方的水平推进器（160）及舵机（330）改变转速和方向，推动平台航行至目标位置。
19.漂浮平台所在海域风浪较小时，主控计算机自主控制水平推进器（160）、垂直推进器（170）的转速及方向，动态维持着框架平台的相对位置稳定。当传感器检测到海浪高度超出安全范围时，主控计算机（340）控制垂直推进器（170）使平台沉入海水中，一般在20米左右的水深，海流相对平稳，不会对平台及载荷造成冲击损坏。
20.上述的情景每年大约70至90天内出现，在恶劣的海况下，海面上已经不再有航行及作业的船只，平台搭载的设备处于暂停工作状态。
21.压强传感器（230）采集的数据作为主控计算机（350）控制平台所处水深的依据。倾角传感器（220）监测当前海域的海浪变化，当海浪减小，满足安全条件时，平台在垂直推进器（170）的控制下，浮出水面，恢复正常工作。
22.平台的结构设计满足整体重心靠下的要求，即使遇到风浪将平台倾覆的状态，垂直推进器(170)也会沉没于海水中。主控计算机（350）依据倾角传感器（220）的数据判断当前为倾覆状态，可以控制垂直推进器（170）实现水中的下沉及翻转等动作，使平台恢复原始朝向。
23.位于动力浮筒（130）及主控浮筒（140)内的蓄电池组（310）为平台及载荷设备提供充足的电源。面积足够大的光伏电池板（110）在阳光下持续发电为蓄电池组补充电能，保证在海况恶劣、平台沉入水中的时段，蓄电池组（310）具有足够的电量储备。
24.进一步，海上漂浮平台可以搭载无人机的起降、固定及充电接口，为海上无人机提
供接近全天候的停泊、充电保障平台。
25.进一步，多个海上漂浮平台可以搭载无线网络传输设备，以中继的方式实现信号传输，为远海区域提供网络接入。
26.进一步，多个海上漂浮平台可以搭载4g、5g移动通信设备，通过无线传输或海底光缆的网络连接，为远海区域提供信号覆盖。
27.本发明不局限于上述的具体实施方式，上述的实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，在不脱离本发明宗旨的情况下，其它变形方式，这些均属于本发明的保护之内。


技术特征：
1.沉入海水中的的浮筒，支撑起高于水面的框架平台，通过对浮筒上水平、垂直推进器的自动控制实现平台在海面上的相对稳定。2.位于浮筒内的蓄电池组为平台及载荷设备提供充足的电源。面积足够大的光伏电池板在阳光下持续发电为蓄电池组补充足够的电能。分散部署的光伏电池板，尽量减少风阻。3.平台内部部署的倾角传感器、定位传感器、压强传感器采集的数据实时传送到主控计算机，软件程序依据传感器的数据变化驱动浮筒侧壁的垂直推进器和浮筒下方的水平推进器，以及与其配套的轴向舵机，维持平台在海流及海浪中的相对静止。4.沉入水中的浮筒产生的浮力与平台及载荷的总重量相当，以节约驱动垂直推进器产生的能耗。浮筒上方的支撑杆以及框架平台，具有较小的横截面积，以减小海浪产生的横向冲击力，有利于位置相对稳定。框架平台在浮力的支撑下，距离海面3米左右，高于常年的一般浪高，可以满足大多数气候条件下的应用需求。5.当平台的水平位置需要调整的时候，主控计算机根据目标位置的经纬度及当前位置经纬度的数据计算，控制浮筒下方的水平推进器及舵机改变转速和方向，推动平台航行至目标位置。6.当传感器检测到海浪高度超出安全范围时，主控计算机控制垂直推进器使平台沉入海水中海流相对平稳的深度，避免对平台及载荷造成冲击损坏。7.多功能海上漂浮平台为无人机、无线网络传输设备以及4g、5g移动通信设备提供了接近全天候的部署平台。

技术总结
本发明涉及海上信息化领域，通过带有水平、垂直推进器的浮筒，支撑起框架平台，部署光伏电池板，推进器的自动控制实现平台在海面上的相对稳定，为通信、监控、勘察等设备提供了接近全天候的低成本部署平台，并持续提供电源，最大限度的代替了人工值守，将陆地上的信息化手段有效地延伸到海洋。手段有效地延伸到海洋。手段有效地延伸到海洋。


技术研发人员：李昂 李雪飞
受保护的技术使用者：内蒙古洋悦科技有限公司
技术研发日：2023.02.20
技术公布日：2023/5/30