一种集定位通信一体的海上浮标观测系统的制作方法

1.本发明涉及海上观测技术领域，具体而言，涉及一种集定位通信一体的海上浮标观测系统。


背景技术：

2.传统的海上浮标一般采用锚链固定在水底，以限制海上浮标在一定范围内运动，避免海上浮标丢失。通常来说，记录的海上浮标的位置就是锚链的位置。在执行观测工作的过程中，若海上浮标与锚链意外分离，就容易造成海上浮标丢失，而且也会导致该海上浮标发送的观测数据与其原来的坐标位置不匹配的问题，对海洋分析的数据可靠性也有影响。
3.有鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种集定位通信一体的海上浮标观测系统，其能够保证浮标本体所发送的观测数据与其实际的坐标位置保持匹配，并能够有效地对浮标本体的实际位置进行监控，有助于判断浮标本体是否脱离锚链的限制活动范围，防止浮标本体意外丢失。
5.本发明的实施例是这样实现的：
6.一种集定位通信一体的海上浮标观测系统，其包括：地面监测站和浮标本体。
7.浮标本体设置有监测模块、定位模块和通讯模块。监测模块用于获取大气参数和水文参数，定位模块用于确定浮标本体的位置坐标，通讯模块用于将大气参数、水文参数和位置坐标通过北斗卫星系统短报文信息发送至地面监测站。
8.进一步的，浮标本体还设置有压力传感器、控制器和气囊组件。压力传感器和气囊组件均与控制器电性连接。
9.压力传感器设于浮标本体的底部，以用于检测浮标本体底部位置的水压。
10.控制器中保存有正常水压范围，当压力传感器检测到的水压超过了正常水压范围的上限值，控制器控制气囊组件开启，以使浮标本体上浮。
11.进一步的，控制器保存有时长阈值，当压力传感器检测到的水压超过了正常水压范围的上限值，且持续时间大于或等于时长阈值，则控制器控制气囊组件开启，以使浮标本体上浮。
12.进一步的，控制器设置有统计周期和比例阈值，在同一个统计周期内，若水压超过正常水压范围的上限值的持续时间在整个统计周期内的占比大于或等于比例阈值，则控制器控制气囊组件开启，以使浮标本体上浮。
13.进一步的，气囊组件包括：充气组件、泄气组件和多个上浮气囊。充气组件和泄气组件均与上浮气囊的口部连通，上浮气囊设于浮标本体的侧部并沿浮标本体的周向均匀间隔设置。
14.进一步的，控制器还用于根据水压超过正常水压范围的上限值的幅度来控制开启
的上浮气囊的数量，在开启上浮气囊时，使处于开启状态的上浮气囊在浮标本体的周向上处于均匀间隔分布的状态。
15.进一步的，控制器在确定水压超过正常水压范围的上限值的幅度时，包括：
16.绘制水压随时间变化的变化曲线。
17.根据正常水压范围的上限值和下限值的差值得到跨度范围。
18.在变化曲线内绘制两条边界线，边界线平行时间轴，且两条边界线之间的距离为跨度范围。
19.同步移动两根边界线，以使在两根边界线间的水压值在时间上的占比最大，此时，两根边界线分别对应的水压的平均值即为参考水压。
20.根据正常水压范围的上限值和参考水压确定超过幅度。
21.进一步的，若边界线间的水压值在时间上的占比在多个位置都相同，以包含的波谷数量最多的为准。
22.进一步的，浮标本体的侧部设置有用于容纳上浮气囊的凹槽，上浮气囊连接于凹槽的槽壁。
23.凹槽配合有盖板，盖板铰接于凹槽的上侧边缘，且盖板的转动轴心线垂直于浮标本体的高度方向设置。
24.盖板具有第一转动止点和第二转动止点。当盖板位于第一转动止点时，盖板向下盖合于凹槽。当盖板位于第二转动止点时，盖板向上翻起并垂直于浮标本体的高度方向。
25.当上浮气囊开启时，能够将盖板从第一转动止点推动至第二转动止点。
26.进一步的，浮标本体还具有定位绳，定位绳的一端连接于凹槽的槽壁，另一端连接于上浮气囊远离凹槽的一端端部。
27.盖板靠近凹槽的一侧固定连接有定位套，定位套的轴心线垂直于盖板的转动轴心线设置。定位套的内径与定位绳的直径相适配，定位套套设于定位绳，定位绳可滑动地与定位套配合。
28.当上浮气囊开启时，定位绳贴合于上浮气囊的上半部，且定位绳被绷紧。
29.本发明实施例的技术方案的有益效果包括：
30.在本发明实施例提供的集定位通信一体的海上浮标观测系统中，浮标本体在向地面监测站发送大气参数和水文参数时，会同时发送浮标本体的位置坐标给地面监测站，从而保证大气参数和水文参数能够与浮标本体的实际位置相匹配，从而保证了监测结果的准确性。与此同时，利用发送回来的浮标本体的位置坐标，可以判定浮标本体是否还位于预定的活动范围内，从而帮助判断浮标本体是否与锚链意外分离，进而降低了浮标本体意外丢失的概率。
31.此外，即使浮标本体因与锚链意外断开而离开了预定的活动范围，也可以通过浮标本体返回的位置坐标来将浮标本体找回有效降低了意外损失。
32.总体而言，本发明实施例提供的集定位通信一体的海上浮标观测系统能够保证浮标本体所发送的观测数据与其实际的坐标位置保持匹配，并能够有效地对浮标本体的实际位置进行监控，有助于判断浮标本体是否脱离锚链的限制活动范围，防止浮标本体意外丢失。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
34.图1为本发明实施例提供的集定位通信一体的海上浮标观测系统的构成示意图；
35.图2为本发明实施例提供的集定位通信一体的海上浮标观测系统的浮标本体的外部结构示意图；
36.图3为浮标本体的内部结构示意图；
37.图4为图3中凹槽处的放大图；
38.图5为浮标本体的上浮气囊开启后的示意图；
39.图6为图5中上浮气囊处的放大图；
40.图7为盖板和上浮气囊的配合关系示意图；
41.图8为将上浮气囊泄气后的示意图；
42.图9为将上浮气囊拉直后的示意图；
43.图10为将上浮气囊按a方向进行收卷时的示意图；
44.图11为将上浮气囊收卷至定位套处时的示意图。
45.附图标记说明：
46.集定位通信一体的海上浮标观测系统1000；地面监测站100；浮标本体200；监测模块210；定位模块220；通讯模块230；上浮气囊240；凹槽250；盖板260；定位套261；定位绳270。
具体实施方式
47.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
48.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
50.此外，术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。
51.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。
对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
52.实施例
53.请参照图1，本实施例提供一种集定位通信一体的海上浮标观测系统1000，集定位通信一体的海上浮标观测系统1000包括：地面监测站100和浮标本体200。
54.浮标本体200设置有监测模块210、定位模块220和通讯模块230。监测模块210用于获取大气参数和水文参数，定位模块220用于确定浮标本体200的位置坐标，通讯模块230用于将大气参数、水文参数和位置坐标发送至地面监测站100。
55.在本系统中，浮标本体200在向地面监测站100发送大气参数和水文参数时，会同时发送浮标本体200的位置坐标给地面监测站100，从而保证大气参数和水文参数能够与浮标本体200的实际位置相匹配，从而保证了监测结果的准确性。与此同时，利用发送回来的浮标本体200的位置坐标，可以判定浮标本体200是否还位于预定的活动范围内，从而帮助判断浮标本体200是否与锚链意外分离，进而降低了浮标本体200意外丢失的概率。
56.此外，即使浮标本体200因与锚链意外断开而离开了预定的活动范围，也可以通过浮标本体200返回的位置坐标来将浮标本体200找回有效降低了意外损失。
57.总体而言，集定位通信一体的海上浮标观测系统1000能够保证浮标本体200所发送的观测数据与其实际的坐标位置保持匹配，并能够有效地对浮标本体200的实际位置进行监控，有助于判断浮标本体200是否脱离锚链的限制活动范围，防止浮标本体200意外丢失。
58.在本实施例中，浮标本体200还设置有压力传感器(图中未示出)、控制器(图中未示出)和气囊组件。压力传感器和气囊组件均与控制器电性连接。
59.压力传感器设于浮标本体200的底部，以用于检测浮标本体200底部位置的水压。
60.控制器中保存有正常水压范围，由于压力传感器所检测到的水压与压力传感器浸没于水中的深度正相关，当压力传感器检测到的压力越大，就表明浮标本体200下沉的幅度越大。当压力传感器检测到的水压超过了正常水压范围的上限值，控制器控制气囊组件开启，以使浮标本体200上浮，从而使浮标本体200在海水中的漂浮位置处于合适的范围。若浮标本体200下沉幅度过大，会直接影响到浮标本体200的正常工作。
61.具体的，控制器保存有时长阈值，当压力传感器检测到的水压超过了正常水压范围的上限值，且超过的持续时间大于或等于时长阈值，则控制器控制气囊组件开启，以使浮标本体200上浮。由于海上情况复杂，有时会短时出现较大的波浪，特点是持续时间短，此时可能会引起浮标本体200出现较大的下沉幅度，通过以上设计，能够避免在类似这种短时下沉的情况下降气囊组件打开。
62.其中，时长阈值可以根据实际情况灵活设置。
63.在本发明其他的实施例中，控制器还可以设置统计周期和比例阈值，在监测时间内，将监测时间划分为若干个连续的统计周期。在同一个统计周期内，若水压超过正常水压范围的上限值的持续时间在整个统计周期内的占比大于或等于比例阈值，则控制器控制气囊组件开启，以使浮标本体200上浮。
64.回到本实施例中，请结合图1～图7，气囊组件包括：充气组件(图中未示出)、泄气组件(图中未示出)和多个上浮气囊240。充气组件和泄气组件均与控制器电性连接，充气组件和泄气组件均与上浮气囊240的口部连通，上浮气囊240设于浮标本体200的侧部并沿浮
标本体200的周向均匀间隔设置。
65.当需要开启上浮气囊240时，控制器控制充气组件向上浮气囊240内充气，并控制泄气组件关闭，上浮气囊240充气开启，促进浮标本体200上浮。当检测到水压回到正常压力范围内后，证明在上浮气囊240的作用下浮标本体200上升回到了合适的位置。
66.可选的，若检测到的水压小于了正常压力范围的下限值，也可以通过控制器控制泄气组件开启，将上浮气囊240内的气体排出，使上浮气囊240泄气，从而使浮标本体200的漂浮高度下降，以回到合适的漂浮高度。若再次检测到水压高于正常压力范围的上限值后，可以再次想上浮气囊240充气。
67.进一步的，控制器还用于根据水压超过正常水压范围的上限值的幅度来控制开启的上浮气囊240的数量，在部分开启上浮气囊240时，使处于开启状态的上浮气囊240在浮标本体200的周向上处于均匀间隔分布的状态。
68.其中，控制器在确定水压超过正常水压范围的上限值的幅度时，包括：
69.绘制水压随时间变化的变化曲线；
70.根据正常水压范围的上限值和下限值的差值得到跨度范围；
71.在变化曲线内绘制两条边界线，边界线平行时间轴，且两条边界线之间的距离为跨度范围；
72.同步移动两根边界线，以使在两根边界线间的水压值在时间上的占比最大，此时，两根边界线分别对应的水压的平均值即为参考水压；
73.根据正常水压范围的上限值和参考水压之间的差值确定超过幅度。
74.一般的，超过幅度越大，需要开启的上浮气囊240的数量越多。在实际操作过程中，可以根据实际需要预设超过幅度-开启数量的对应关系。
75.可选的，若边界线间的水压值在时间上的占比在多个位置都相同，以包含的波谷数量最多的为准。这样的话，能够避免一次性开启过多的上浮气囊240，使上浮气囊240能够分批次陆续开启，更容易在开启更少的上浮气囊240的情况下使浮标本体200稳定在一个合适的位置。
76.需要注意的是，若开启过多数量的上浮气囊240，远远超过了将浮标本体200调整至合适位置所需的数量，那么很容易导致浮标本体200过度上浮，反而会对浮标本体200整体的稳定性造成一定影响。
77.具体在本实施例中，浮标本体200的侧部设置有用于容纳上浮气囊240的凹槽250，上浮气囊240连接于凹槽250的槽壁。
78.凹槽250配合有盖板260，盖板260铰接于凹槽250的上侧边缘，且盖板260的转动轴心线垂直于浮标本体200的高度方向设置。
79.盖板260具有第一转动止点和第二转动止点。当盖板260位于第一转动止点时，盖板260向下盖合于凹槽250。当盖板260位于第二转动止点时，盖板260向上翻起并垂直于浮标本体200的高度方向。当盖板260位于第一转动止点时，盖板260可以通过可拆卸式的连接方式盖合于凹槽250，例如卡合，但不限于此。
80.当上浮气囊240开启时，能够将盖板260从第一转动止点推动至第二转动止点。当上浮气囊240展开后，盖板260位于上浮气囊240的上方，能够避免上浮气囊240过度上翘，相当于能够将上浮气囊240下压，保证上浮气囊240能够充分发挥上浮作用。
81.其中，浮标本体200还具有定位绳270，定位绳270的一端连接于凹槽250的槽壁，另一端连接于上浮气囊240远离凹槽250的一端端部。
82.盖板260靠近凹槽250的一侧固定连接有定位套261，定位套261的轴心线垂直于盖板260的转动轴心线设置。定位套261的内径与定位绳270的直径相适配，定位套261套设于定位绳270，定位绳270可滑动地与定位套261配合。
83.当上浮气囊240开启时，定位绳270贴合于上浮气囊240的上半部，且定位绳270被绷紧。
84.通过该设计，当上浮气囊240开启时，定位绳270被绷紧，盖板260通过定位套261能够对定位绳270进行限位，从而避免上浮气囊240左右晃动或发生偏移，大大提高了上浮气囊240的稳定性，从而保证了上浮气囊240发挥上浮作用的稳定性。
85.此外，通过以上设计，更便于上浮气囊240的收纳。
86.具体的，在初次投放浮标本体200或回收浮标本体200后，需要将上浮气囊240泄气后并装回到凹槽250当中。当上浮气囊240泄气后，如图8所示，此时，可以将上浮气囊240向外拉直，如图9所示。
87.随后，可以按图10中所示的方向a进行收卷，即可将定位绳270和上浮气囊240同时卷起。在定位绳270的引导作用下，随着收卷的进行，会收卷到定位套261附近，如图11所示。当卷起到定位套261附近后，由于定位套261的限制，便无法继续收卷。此时，将气囊卷贴合在盖板260内侧并将盖板260盖合，即可将上浮气囊240收纳回到凹槽250中，使其回到如图4的状态。
88.通过以上设计，盖板260能够同时在收卷上浮气囊240的过程中对收卷操作进行操作提示，能够更快捷地将上浮气囊240收纳起来。
89.综上所述，本发明实施例提供的集定位通信一体的海上浮标观测系统1000能够保证浮标本体200所发送的观测数据与其实际的坐标位置保持匹配，并能够有效地对浮标本体200的实际位置进行监控，有助于判断浮标本体200是否脱离锚链的限制活动范围，防止浮标本体200意外丢失。
90.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种集定位通信一体的海上浮标观测系统，其特征在于，包括：地面监测站和浮标本体；所述浮标本体设置有监测模块、定位模块和通讯模块；所述监测模块用于获取大气参数和水文参数，所述定位模块用于确定所述浮标本体的位置坐标，所述通讯模块用于将大气参数、水文参数和位置坐标通过北斗卫星系统短报文信息发送至地面监测站。。2.根据权利要求1所述的集定位通信一体的海上浮标观测系统，其特征在于，所述浮标本体还设置有压力传感器、控制器和气囊组件；所述压力传感器和所述气囊组件均与所述控制器电性连接；所述压力传感器设于所述浮标本体的底部，以用于检测所述浮标本体底部位置的水压；所述控制器中保存有正常水压范围，当所述压力传感器检测到的水压超过了所述正常水压范围的上限值，所述控制器控制所述气囊组件开启，以使所述浮标本体上浮。3.根据权利要求2所述的集定位通信一体的海上浮标观测系统，其特征在于，所述控制器保存有时长阈值，当所述压力传感器检测到的水压超过了所述正常水压范围的上限值，且持续时间大于或等于所述时长阈值，则所述控制器控制所述气囊组件开启，以使所述浮标本体上浮。4.根据权利要求2所述的集定位通信一体的海上浮标观测系统，其特征在于，所述控制器设置有统计周期和比例阈值，在同一个统计周期内，若水压超过所述正常水压范围的上限值的持续时间在整个统计周期内的占比大于或等于所述比例阈值，则所述控制器控制所述气囊组件开启，以使所述浮标本体上浮。5.根据权利要求2所述的集定位通信一体的海上浮标观测系统，其特征在于，所述气囊组件包括：充气组件、泄气组件和多个上浮气囊；所述充气组件和所述泄气组件均与所述上浮气囊的口部连通，所述上浮气囊设于所述浮标本体的侧部并沿所述浮标本体的周向均匀间隔设置。6.根据权利要求5所述的集定位通信一体的海上浮标观测系统，其特征在于，所述控制器还用于根据水压超过所述正常水压范围的上限值的幅度来控制开启的所述上浮气囊的数量，在开启所述上浮气囊时，使处于开启状态的所述上浮气囊在所述浮标本体的周向上处于均匀间隔分布的状态。7.根据权利要求6所述的集定位通信一体的海上浮标观测系统，其特征在于，所述控制器在确定水压超过所述正常水压范围的上限值的幅度时，包括：绘制水压随时间变化的变化曲线；根据所述正常水压范围的上限值和下限值的差值得到跨度范围；在所述变化曲线内绘制两条边界线，所述边界线平行时间轴，且两条边界线之间的距离为所述跨度范围；同步移动两根所述边界线，以使在两根所述边界线间的水压值在时间上的占比最大，此时，两根所述边界线分别对应的水压的平均值即为参考水压；根据所述正常水压范围的上限值和所述参考水压确定超过幅度。8.根据权利要求7所述的集定位通信一体的海上浮标观测系统，其特征在于，若所述边界线间的水压值在时间上的占比在多个位置都相同，以包含的波谷数量最多的为准。
9.根据权利要求5所述的集定位通信一体的海上浮标观测系统，其特征在于，所述浮标本体的侧部设置有用于容纳所述上浮气囊的凹槽，所述上浮气囊连接于所述凹槽的槽壁；所述凹槽配合有盖板，所述盖板铰接于所述凹槽的上侧边缘，且所述盖板的转动轴心线垂直于所述浮标本体的高度方向设置；所述盖板具有第一转动止点和第二转动止点；当所述盖板位于所述第一转动止点时，所述盖板向下盖合于所述凹槽；当所述盖板位于所述第二转动止点时，所述盖板向上翻起并垂直于所述浮标本体的高度方向；当所述上浮气囊开启时，能够将所述盖板从所述第一转动止点推动至所述第二转动止点。10.根据权利要求9所述的集定位通信一体的海上浮标观测系统，其特征在于，所述浮标本体还具有定位绳，所述定位绳的一端连接于所述凹槽的槽壁，另一端连接于所述上浮气囊远离所述凹槽的一端端部；所述盖板靠近所述凹槽的一侧固定连接有定位套，所述定位套的轴心线垂直于所述盖板的转动轴心线设置；所述定位套的内径与所述定位绳的直径相适配，所述定位套套设于所述定位绳，所述定位绳可滑动地与所述定位套配合；当所述上浮气囊开启时，所述定位绳贴合于所述上浮气囊的上半部，且所述定位绳被绷紧。

技术总结
本发明涉及海上观测技术领域，具体涉及一种集定位通信一体的海上浮标观测系统，包括地面监测站和浮标本体。浮标本体设置有监测模块、定位模块和通讯模块。监测模块用于获取大气参数和水文参数，定位模块用于确定浮标本体的位置坐标，通讯模块用于将大气参数、水文参数和位置坐标通过北斗卫星系统短报文信息发送至地面监测站。其能够保证浮标本体所发送的观测数据与其实际的坐标位置保持匹配，并能够有效地对浮标本体的实际位置进行监控，有助于判断浮标本体是否脱离锚链的限制活动范围，防止浮标本体意外丢失。止浮标本体意外丢失。止浮标本体意外丢失。


技术研发人员：陶京 丘晓阳 卢俊国 陈端
受保护的技术使用者：龙岩华崇信息科技有限公司
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/5/13