一种智慧化多功能航标及综合展示平台的制作方法

1.本发明属于航标技术领域，尤其涉及一种智慧化多功能航标及综合展示平台。


背景技术：

2.目前现有的航标只是作为标示航道方向、界限与碍航物的标志，功能较为单一，无法为港区船舶提供进出航道所需的水文和气象数据等。


技术实现要素：

3.本发明的一个目的在于提供一种智慧化多功能航标，有效解决现有航标无法为港区船舶提供进出航道所需的水文和气象数据的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
5.一种智慧化多功能航标，包括设于航标底部水线以下的海流计及设于航标顶部的塔架和设备仓。
6.所述塔架上设有供电系统，所述塔架的顶部设有多参数综合气象站及图像采集设备。
7.所述设备仓内设有波浪传感器、通讯系统及用于收集数据并进行存储转发的数据采集与传输系统，所述波浪传感器位于设备仓内靠近重心部位。
8.进一步地，所述塔架的顶部设有三层百叶防辐射罩，所述多参数综合气象站包括温湿度传感器、气压传感器、风速风向仪及光学雨量计，所述温湿度传感器和气压传感器集成后安装在所述三层百叶防辐射罩内。
9.进一步地，所述供电系统由多块太阳能电池板、蓄电池及电源管理单元组成，所述太阳能电池板设在塔架上并由塔架下部向上依次排列。
10.进一步地，所述太阳能电池板的充电能力为600w，所述蓄电池的容量为400安倍小时，所述太阳能电池板与蓄电池供电(10～14v)，能够满足5天连续阴雨情况下的平台使用要求。
11.进一步地，所述通讯系统采用3g/4g网络通信和点对点无线图传的方式。
12.进一步地，所述图像采集设备支持4g网络、支持40倍光学变倍、支持超低照度，0.05lux/f1.6(彩色)，0.01lux/f1.6(黑白)，0lux with ir，采用高效红外阵列，低功耗，照射距离达300m，支持最大256g的micro sd/sdhc/sdxc卡存储、防雷、防浪涌、防突波，ip66防护等级。
13.本发明的另一个目的在于提供一种综合展示平台，有效解决现有航标无法为港区船舶提供进出航道所需的水文和气象数据的问题。
14.一种综合展示平台，包括上述实施例所述的智慧化多功能航标、数据接收单元、数据库管理单元和信息监控显示单元，所述智慧化多功能航标分别与数据接收单元、数据库管理单元和信息监控显示单元之间无线连接。
15.本发明的有益技术效果是：
16.(1)本发明以标准航标为载体，搭载气象、水文和图像采集等专业设备，为港区进出港船舶提供进出航道所需的水文和气象数据。
17.(2)本发明基于搭载在航标上的专业图像采集设备为船舶构建良好的夜航环境，保障港区船舶夜间通航能力及安全、提升港口整体竞争力。
附图说明
18.下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
19.图1是本发明的立体结构示意图。
具体实施方式
20.实施例1
21.如图1所示，一种智慧化多功能航标，包括设于航标底部水线以下的海流计1及设于航标顶部的呈梯形的塔架2和设备仓3。
22.所述海流计1能够对航标所在附近海域的表层流速、流向进行实时观测。海流计1采用后向散射声学多普勒原理，使其测量时对其周边涡流的干扰不敏感。
23.所述塔架2上设有供电系统，所述供电系统由4块太阳能电池板4、蓄电池及电源管理单元组成。所述太阳能电池板4设在塔架2上并由塔架2下部向上依次排列。供电系统的设计充分考虑了监测航标长期运行下的电力自供应，可满足各传感器、检测测量尤其是耗电量较大的摄像机设备的供电需求，为保障在长时间连续阴雨情况下的正常供电，供电系统设计中留有充足的电量冗余。所述太阳能电池板4的充电能力为600w，所述蓄电池的容量为400安倍小时，所述太阳能电池板4与蓄电池供电(10～14v)，能够保证在连续5天阴雨情况下航标系统及各传感器和检测测量设备正常运行。
24.所述塔架2的顶部设有多参数综合气象站5及图像采集设备6。具体的，所述塔架2的顶部设有三层百叶防辐射罩，所述多参数综合气象站5包括温湿度传感器、气压传感器、风速风向仪及光学雨量计，所述温湿度传感器和气压传感器集成后安装在所述三层百叶防辐射罩内。所述多参数综合气象站5用于对航标所在附近海域的风速、风向、温度、湿度、气压、降水进行实时观测。所述多参数综合气象站5使用可靠的高质量气象传感器，可精确测量各种气象参数，可满足多种应用的需求。所述风速风向仪通过超声波原理测量风速和风向。所述光学雨量计自动检测水落在它的外表面并根据落雨的尺寸和数量提供测量。
25.所述图像采集设备6用于对航标所在附近海域场景实时观测。所述图像采集设备支持4g网络、支持40倍光学变倍、支持超低照度，0.05lux/f1.6(彩色)，0.01lux/f1.6(黑白)，0lux with ir，采用高效红外阵列，低功耗，照射距离达300m，支持最大256g的micro sd/sdhc/sdxc卡存储、防雷、防浪涌、防突波，ip66防护等级。
26.所述设备仓3内设有波浪传感器、通讯系统及用于收集数据并进行存储转发的数据采集与传输系统。
27.所述波浪传感器位于设备仓3内靠近重心部位，用于对航标所在附近海域的波高、波向和波周期进行实时观测。波浪传感器采用加速度原理实现波浪观测，可以同时采集3轴(xyz)角速度、加速度、地磁极并连同姿态角(pitch、roll)一并输出；采样频率400hz，进行常规观测波浪参数计算的二次采样数据为20hz，同时也作为原始数据文件记录和串口数据
流输出；采样与计算并行运行，具有灵活的工作模式配置能力。
28.所述通讯系统采用3g/4g网络通信和点对点无线图传的方式。常规海洋观测数据通过3g/4g网络向用户发送航标监测实时数据，发送间隔为1小时，年度数据接收率≥95％(在网络稳定情况下)。实时图像采用点对点无线图传的传输方式，将图像传输到后台显示、存储。3g/4g网络通信模块由通讯模块和收发天线组成，通过访问固定ip地址的方式实现数据接收，接收数据将存入本地数据库。
29.所述数据采集与传输系统负责对所有传感器进行控制、并对数据进行存储转发。数据采集与传输系统的工作稳定可靠，故障率很低，可用cf卡存储数据，因此作为数据安全考虑，本地将存储所有观测数据(各种气象参数、海流、波浪)以及工况信息(系统工作电压、舱内温度等)。
30.实施例2
31.一种综合展示平台，包括实施例1所述的智慧化多功能航标、数据接收单元、数据库管理单元和信息监控显示单元，所述智慧化多功能航标分别与数据接收单元、数据库管理单元及信息监控显示单元之间无线连接。
32.所述数据接收单元用于接收所述数据采集与传输系统实时发送的信息，并将接收到的信息存储至数据库中。
33.所述数据库管理单元能够利用软件查询、分析数据库中的所有数据，也能通过软件控制远方的航标停止或运行。所述数据库管理单元能够利用软件进行多航标综合管理，可通过主页选择不同编号的航标，方便用户选择操作管理多台航标，系统软件可随时显示航标位置、实时数据和各类运行状态及报警信息。当航标安全参数(运行状态)出现异常时，显示故障信息。在出现航标移位的异常情况时，显示航标当前位置及移动轨迹。
34.所述信息监控显示单元能够视频监控显示航标状态。
35.本发明的工作原理如下：
36.通过各传感器、各测量设备及图像采集设备进行测量和数据采集，之后通过数据采集与传输系统实时发送到远程的数据接收单元，同时，数据采集与传输系统也会把相关数据存储在自身的存储器里，达到实时监测、遥测遥报的目的。数据接收单元将接收到的信息存储至数据库中。数据库管理单元能利用软件查询、分析数据库中的所有数据，也能通过软件控制远方的航标停止或运行。所述信息监控显示单元能够视频监控显示航标状态。
37.为了达成对海洋的水文气象要素、船舶动态等全域的智能观监测和物联网建设，本发明采用以标准航标为载体，搭载集成风、波浪、海流、实景图像等传感器，太阳能供电模块以及数传设备，实现风、浪、流、潮、实景图像的数据实时观监测、传输，并对数据进行分析与展示。实现夜间清晰成像，构建夜航环境。基于智慧化多功能航标，搭载短波红外、黑光相机，构建夜航环境，提升港区船舶通航能力及港口整体竞争力。
38.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种智慧化多功能航标，其特征在于，包括设于航标底部水线以下的海流计及设于航标顶部的塔架和设备仓；所述塔架上设有供电系统，所述塔架的顶部设有多参数综合气象站及图像采集设备；所述设备仓内设有波浪传感器、通讯系统及用于收集数据并进行存储转发的数据采集与传输系统，所述波浪传感器位于设备仓内靠近重心部位。2.根据权利要求1所述的智慧化多功能航标，其特征在于，所述塔架的顶部设有三层百叶防辐射罩，所述多参数综合气象站包括温湿度传感器、气压传感器、风速风向仪及光学雨量计，所述温湿度传感器和气压传感器集成后安装在所述三层百叶防辐射罩内。3.根据权利要求2所述的智慧化多功能航标，其特征在于，所述供电系统由多块太阳能电池板、蓄电池及电源管理单元组成，所述太阳能电池板设在塔架上并由塔架下部向上依次排列。4.根据权利要求3所述的智慧化多功能航标，其特征在于，所述太阳能电池板的充电能力为600w，所述蓄电池的容量为400安倍小时，所述太阳能电池板与蓄电池供电(10～14v)，能够满足5天连续阴雨情况下的平台使用要求。5.根据权利要求4所述的智慧化多功能航标，其特征在于，所述通讯系统采用3g/4g网络通信和点对点无线图传的方式。6.根据权利要求5所述的智慧化多功能航标，其特征在于，所述图像采集设备支持4g网络、支持40倍光学变倍、支持超低照度，0.05lux/f1.6(彩色)，0.01lux/f1.6(黑白)，0lux with ir，采用高效红外阵列，低功耗，照射距离达300m，支持最大256g的micro sd/sdhc/sdxc卡存储、防雷、防浪涌、防突波，ip66防护等级。7.一种综合展示平台，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的智慧化多功能航标、数据接收单元、数据库管理单元和信息监控显示单元，所述智慧化多功能航标分别与数据接收单元、数据库管理单元和信息监控显示单元之间无线连接。

技术总结
本发明属于航标技术领域，具体公开了一种智慧化多功能航标。包括设于航标底部水线以下的海流计及设于航标顶部的塔架和设备仓。塔架上设有供电系统，塔架的顶部设有多参数综合气象站及图像采集设备。塔架的顶部设有三层百叶防辐射罩，所述多参数综合气象站包括温湿度传感器、气压传感器、风速风向仪及光学雨量计，温湿度传感器和气压传感器集成后安装在三层百叶防辐射罩内。设备仓内设有波浪传感器、通讯系统及用于收集数据并进行存储转发的数据采集与传输系统。浪传感器位于设备仓内靠近重心部位。本发明还公开了一种综合展示平台。本发明以标准航标为载体，搭载气象、水文和图像采集等专业设备，提升港区船舶通航能力。提升港区船舶通航能力。提升港区船舶通航能力。


技术研发人员：吴斌 王勇 王亮 王恺 张坤
受保护的技术使用者：中国石化青岛液化天然气有限责任公司
技术研发日：2022.12.08
技术公布日：2023/5/5