一种基于AIS定位的定时上浮装置及应用方法与流程

一种基于ais定位的定时上浮装置及应用方法
技术领域
1.本发明涉及海洋设备技术领域，特别涉及海底设备上浮装置技术领域，具体是指一种基于ais定位的定时上浮装置及应用方法。


背景技术：

2.在海工探测等作业过程中，有大量水下传感工作节点需要布置在水底。在水下工作节点完成工作后需要对其进行回收。在现有技术中，回收主要通过(1)潜水员回收；(2)水下机器人rov作业回收；(3)浮标牵绳定位，这三大类方式实现。
3.例如，中国专利申请201811036487，公开了一种漂浮式锚链可拓展沉降颗粒捕获装置，采用漂浮式锚链，既通过第三种方式实现装置回收。又例如中国专利申请201610162314，公开了一种海洋天然气水合物开采地层变形实时监测装置，依赖海上钻井平台，相当于需要浮标牵绳定位。这一回收方式仅能应用于部分水域，而在航道、公共水域下使用则会对船只航行、航道安全产生极大的影响。
4.除此之外，通过潜水员回收工作流程复杂、危险，易受气象、海况等影响，实现难度大，成本高。而采用水下机器人则使用成本更高。
5.因此，针对现有技术中以上方式的缺点，亟需一种能够广泛适用于各种气候、海况，安全、可靠，且应用成本低廉的海底设备的上浮装置。


技术实现要素：

6.本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够广泛适用于各种气候、海况，特别适用于航道等公共水域，安全、可靠，且应用成本低廉的海底设备的基于ais定位的定时上浮装置。
7.为了实现上述的目的，本发明的于ais定位的定时上浮装置具有如下构成：
8.该基于ais定位的定时上浮装置包括：浮力体、电磁脱钩器和缆绳。其中，浮力体内设置有ais模块、定时电路模块及电源，所述的电源分别连接并向所述的ais模块及定时电路模块供电；电磁脱钩器设置于所述浮力体与外部海底装置之间并将二者相互固定，所述的定时电路模块连接并控制该电磁脱钩器，以控制所述的浮力体与所述外部海底装置脱钩；缆绳连接于所述浮力体与所述的外部海底装置之间，该缆绳的长度大于所述外部海底装置布置的深度。
9.该基于ais定位的定时上浮装置中，当所述的电磁脱钩器固定连接于所述的浮力体与外部海底装置之间时，该定时上浮装置连同所述的外部海底装置设置于海底，处于沉底状态；当所述的电磁脱钩器脱钩时，所述的浮力体与所述外部海底装置脱钩，所述的浮力体上浮于海面，处于上浮状态，所述的外部海底装置仍设置于海底，所述的浮力体与所述的外部海底装置之间通过所述的缆绳连接。
10.该基于ais定位的定时上浮装置中，所述的浮力体呈梨形，该浮力体的底部设置有配重块，该浮力体内的上部设置有设备仓，所述的定时电路模块及电源设置于该设备仓内，
所述的ais模块设置于该浮力体的顶部，并连接所述的定时电路模块。
11.该基于ais定位的定时上浮装置中，所述的ais模块通过底部螺纹固定连接于所述的浮力体的顶部，该ais模块与浮力体之间设置有密封圈；该ais模块包括ais电路及ais天线，所述的ais电路位于靠近所述浮力体顶部的位置并连接于所述的定时电路模块与所述的ais天线之间，所述的ais天线设置于最上方。
12.该基于ais定位的定时上浮装置中，所述的电磁脱钩器设置于所述的浮力体的底部，所述的缆绳连接于所述浮力体的底部。
13.该基于ais定位的定时上浮装置中，所述的电磁脱钩器包括线圈、铁芯、扳机组和脱钩环，所述的线圈连接所述的定时电路模块，在该定时电路模块供电导通线圈时，线圈产生磁力拉动所述的铁芯，带动所述的扳机组将所述的脱钩环弹出，使该电磁脱钩器脱钩。
14.该基于ais定位的定时上浮装置中，该浮力体底部还具有绳仓，在所述的沉底状态，所述的缆绳缠绕放置于该绳仓中，当所述的电磁脱钩器脱钩时，所述的缆绳从所述的绳仓中释放出，在所述的上浮状态，所述的缆绳连接于海面上的上浮装置与海底的外部海底装置之间。
15.本发明还提供一种基于ais定位的定时上浮装置的应用方法，该方法包括：
16.(1)通过电磁脱钩器将该基于ais定位的定时上浮装置固定于需要布设于海底的外部海底装置上，并将所述缆绳的一端固定于该定时上浮装置，另一端连接于所述的外部海底装置；
17.(2)该基于ais定位的定时上浮装置上电后，利用所述的定时电路模块设置所述的电磁脱钩器脱钩时间；
18.(3)将所述的外部海底装置连同该基于ais定位的定时上浮装置一同布设于海底；
19.(4)当达到所述的脱钩时间，所述的电磁脱钩器脱钩，设置有ais模块4的浮力体1上浮至海面，同时开启ais发出ais定位信号；
20.(5)利用所述的ais定位信号搜寻到所述的基于ais定位的定时上浮装置；
21.(6)利用所述的缆绳回收所述的外部海底装置。
22.该基于ais定位的定时上浮装置的应用方法中，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
23.(21)该基于ais定位的定时上浮装置上电；
24.(22)利用移动设备，通过蓝牙连接所述的定时电路模块；
25.(23)在所述的移动设备上运行专门应用程序设置所述的电磁脱钩器脱钩时间。
26.该基于ais定位的定时上浮装置的应用方法中，在所述的步骤(2)中，不执行所述的步骤(22)和(23)；在步骤(3)和步骤(4)之间执行所述的步骤(22)和(23)。
27.采用了该发明的基于ais定位的定时上浮装置及应用方法，通过电磁脱钩器和缆绳连接本发明的基于ais定位的定时上浮装置与外部海底装置，将二者一同设置于海底预设位置；达到预设时间后，定时电路模块控制电磁脱钩器脱钩，浮力体上浮至海面，同时通过缆绳保持与外部海底装置相连；利用ais定位信号搜寻到浮于海面上的基于ais定位的定时上浮装置；进而利用缆绳回收所述的外部海底装置。采用本发明的基于ais定位的定时上浮装置及应用方法，在尚未需要回收之时，上浮装置与海底装置一同布设于海底，海面上不设浮标，不会对航道等产生负面影响。需回收时，浮力体脱钩上浮，发射ais定位信号，便于
搜寻，进而可以方便高效地回收海底装置。本发明的基于ais定位的定时上浮装置结构简单，应用方式简便，应用成本低廉，能够广泛适用于各种气候、海况。
附图说明
28.图1为本发明的基于ais定位的定时上浮装置的外观示意图。
29.图2为本发明的基于ais定位的定时上浮装置的内部结构示意图。
30.图3为本发明的基于ais定位的定时上浮装置的应用方法的流程示意图。
31.图4为本发明的基于ais定位的定时上浮装置的使用方法示意图。
32.图5为本发明的基于ais定位的定时上浮装置中的电磁脱钩器示意图。
33.图6为本发明的基于ais定位的定时上浮装置的采用的对应手机app软件界面示意图。
34.附图标号：
35.浮力体1、电磁脱钩器2、缆绳3、ais模块4、ais电路41、ais天线42、定时电路模块5、电源6、设备仓7、配重块8、外部海底装置、充电口10、写码口11。
具体实施方式
36.为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
37.请参阅图1所示，为本发明的基于ais定位的定时上浮装置的结构示意图。
38.在一种实施方式中，如图1、2所示，该基于ais定位的定时上浮装置包括：浮力体1、电磁脱钩器2和缆绳3。其中，浮力体1内设置有ais模块4、定时电路模块5及电源6，所述的电源6分别连接并向所述的ais模块4及定时电路模块5供电；电磁脱钩器2设置于所述浮力体1与外部海底装置9之间并将二者相互固定，所述的定时电路模块5连接并控制该电磁脱钩器2的动作，以控制所述的浮力体1与所述外部海底装置9脱钩；缆绳3连接于所述浮力体1与所述的外部海底装置9之间，该缆绳3的长度大于所述外部海底装置9布置的深度。当所述的电磁脱钩器2固定连接于所述的浮力体1与外部海底装置9之间时，该定时上浮装置连同所述的外部海底装置9设置于海底，处于沉底状态；当所述的电磁脱钩器2脱钩时，所述的浮力体1与所述外部海底装置9脱钩，所述的浮力体1上浮于海面，处于上浮状态，所述的外部海底装置9仍设置于海底，所述的浮力体1与所述的外部海底装置9之间通过所述的缆绳3连接。
39.如图3所示，本发明的基于ais定位的定时上浮装置的应用方法，包括以下步骤：
40.(1)通过电磁脱钩器2将该基于ais定位的定时上浮装置固定于需要布设于海底的外部海底装置9上，并将所述缆绳3的一端固定于该定时上浮装置，另一端连接于所述的外部海底装置9；
41.(2)该基于ais定位的定时上浮装置上电后，利用所述的定时电路模块5设置所述的电磁脱钩器2的脱钩时间；
42.(3)将所述的外部海底装置9连同该基于ais定位的定时上浮装置一同布设于海底；
43.(4)当达到所述的脱钩时间，所述的电磁脱钩器2脱钩，设置有ais模块4的浮力体1上浮至海面，同时开启ais发出ais定位信号，该浮力体1还通过缆绳3连接海底装置9；
44.(5)利用所述的ais定位信号搜寻到所述的浮力体1；
45.(6)利用所述的缆绳3回收所述的外部海底装置9。
46.在较优选的实施方式中，所述的浮力体1呈梨形，该浮力体1的底部设置有配重块8，该浮力体1内的上部设置有设备仓7，所述的定时电路模块5及电源6设置于该设备仓7内，所述的ais模块4设置于该浮力体1的顶部，并连接所述的定时电路模块5。具体来说，所述的ais模块4可以通过其底部螺纹固定连接于所述的浮力体1的顶部，该ais模块4与浮力体1之间设置有密封圈(图中未示出)；该ais模块4包括ais电路41及ais天线42，所述的ais电路41位于靠近所述浮力体1顶部的位置并连接于所述的定时电路模块5与所述的ais天线42之间，所述的ais天线42设置于最上方。
47.在另一较优选的实施方式中，所述的电磁脱钩器2设置于所述的浮力体1的底部，所述的缆绳连接于所述浮力体的底部。其中，如图5所示，电磁脱钩器2包括线圈21、铁芯22、扳机组23和脱钩环24，所述的线圈21连接所述的定时电路模块5，在该定时电路模块5供电导通线圈21时，线圈21产生磁力拉动所述的铁芯22，带动所述的扳机组23将所述的脱钩环24弹出，使该电磁脱钩器2脱钩。脱钩环24一头连接在水下待回收的海底装置9上。一旦脱钩24环从电磁脱钩器2弹出，上浮装置便和水下待回收海底装置9分离开始上浮，此后缆绳3与水下待回收海底装置9之间保持连接。
48.同时，该浮力体1底部还可以具有绳仓，在所述的沉底状态下，所述的缆绳3缠绕放置于该绳仓中，当所述的电磁脱钩器2脱钩时，随着上浮装置的上浮，所述的缆绳3逐渐从所述的绳仓中释放出来；在所述的上浮状态下，所述的缆绳3连接于海面上的上浮装置与海底的外部海底装置9之间。
49.在本发明的应用方法的优选实施方式中，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
50.(21)该基于ais定位的定时上浮装置上电；
51.(22)利用移动设备，通过蓝牙连接所述的定时电路模块5；
52.(23)在所述的移动设备上运行专门应用程序设置所述的电磁脱钩器2的脱钩时间。
53.在更优选的实施方式中，在布设装置之前可以先不预设上浮时间，而是再布设完毕之后，根据需要通过蓝牙等无线方式连接海底的上浮装置中的定时电路模块5，实现可控、可调节的、按需的上浮。也就是说，在所述的步骤(2)中，不执行所述的步骤(22)和(23)；在步骤(3)和步骤(4)之间执行所述的步骤(22)和(23)。
54.在实际应用中，本发明的基于ais定位的定时上浮装置中，如图2所示，ais模块4的壳体和浮力体1采用耐压30米水深的透波非金属材料。其外形体积大小保证有足够的正浮力。上浮装置的浮心高于质心一定距离，以保证漂浮稳定性。
55.浮力体内上部具有设备仓7，设备仓7的壳体的顶部与ais模块4的壳体的底部通过螺纹连接，中间有密封圈，保证30m水深耐压水密。设备仓7内部有定时电路5和电池模块6，定时电路5的一路输出控制壳体外部下侧的电磁脱钩器2工作，一路输出控制ais模块4的上电工作。其中，控制电磁脱钩器2的电线从设备仓7壳体的底部穿出，穿线孔做了延长，内部灌胶密封。设备仓7下侧为电磁脱钩器2以及绳仓、配重块8。设备仓7的顶部设有充电口10和写码口11用于地面的维护工作，内部灌胶水密处理。
56.图4为本发明的基于ais定位的定时上浮装置的使用方法示意图。从左至右分别展示了从水下待机状态、解锁上浮状态、水面漂浮状态以及最后的提拉打捞状态的四个状态。
57.本发明的基于ais定位的定时上浮装置在实际应用中的具体操作步骤包括：
58.1)机器上电；
59.2)第一次使用，打开手机或平板蓝牙，运行专用app，搜索蓝牙设备，找到定时器进行连接，命名；此后，可在无网络的环境下进行蓝牙连接，进行倒计时设置，启动或终止。
60.3)沉底的设备上固定连接一小节锁链，另一头套环连接到脱钩装置上；
61.4)整套系统下水；
62.5)定时器到点触发，脱钩装置解锁，解除“上浮ais装置”和“沉底装置”之间的连接；同时开启ais；
63.6)分离后，ais上浮装置拽着线的一头上浮，线另一头固连沉底装置；
64.7)漂浮至水面后，ais持续工作，等待打捞。
65.如图6所示，可以采用手机或平板上的app软件对本发明的定时上浮装置进行无线设定、启动、关闭。图6中左侧为识别并添加上浮装置界面；右侧为设定定时上浮时间的界面。装置在指定的安全回收时段从水底待回收的装置上脱钩，脱钩后上浮，装置在上浮过程中绳缆不断从绳仓放出，最后漂浮至水面，ais进入空气介质后发出信号，工作船找到回收水下装置工作。可提高回收工作的效费比，并能够在指定的安全时段作业，保障公共水域航行安全性。
66.采用了该发明的基于ais定位的定时上浮装置及应用方法，装置包括浮力体、电磁脱钩器和缆绳。浮力体内设置有ais模块、定时电路模块及电源；电磁脱钩器设置于所述浮力体与外部海底装置之间并将二者相互固定，定时电路模块连接并控制该电磁脱钩器，以控制所述的浮力体与所述外部海底装置脱钩。该应用方法中，先通过电磁脱钩器和缆绳连接本发明的基于ais定位的定时上浮装置与外部海底装置，将二者一同设置于海底预设位置；达到预设时间后，定时电路模块控制电磁脱钩器脱钩，浮力体上浮至海面，同时通过缆绳保持与外部海底装置相连；利用ais定位信号搜寻到浮于海面上的基于ais定位的定时上浮装置；进而利用缆绳回收所述的外部海底装置。采用本发明的基于ais定位的定时上浮装置及应用方法，在尚未需要回收之时，上浮装置与海底装置一同布设于海底，海面上不设浮标，不会对航道等产生负面影响。需回收时，浮力体脱钩上浮，发射ais定位信号，便于搜寻，进而可以方便高效地回收海底装置。本发明的基于ais定位的定时上浮装置结构简单，应用方式简便，应用成本低廉，能够广泛适用于各种气候、海况。
67.在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

技术特征：
1.一种基于ais定位的定时上浮装置，其特征在于，包括：浮力体，该浮力体内设置有ais模块、定时电路模块及电源，所述的电源分别连接并向所述的ais模块及定时电路模块供电；电磁脱钩器，设置于所述浮力体与外部海底装置之间并将二者相互固定，所述的定时电路模块连接并控制该电磁脱钩器，以控制所述的浮力体与所述外部海底装置脱钩；缆绳，连接于所述浮力体与所述的外部海底装置之间，该缆绳的长度大于所述外部海底装置布置的深度。2.根据权利要求1所述的基于ais定位的定时上浮装置，其特征在于，当所述的电磁脱钩器固定连接于所述的浮力体与外部海底装置之间时，该定时上浮装置连同所述的外部海底装置设置于海底，处于沉底状态；当所述的电磁脱钩器脱钩时，所述的浮力体与所述外部海底装置脱钩，所述的浮力体上浮于海面，处于上浮状态，所述的外部海底装置仍设置于海底，所述的浮力体与所述的外部海底装置之间通过所述的缆绳连接。3.根据权利要求2所述的基于ais定位的定时上浮装置，其特征在于，所述的浮力体呈梨形，该浮力体的底部设置有配重块，该浮力体内的上部设置有设备仓，所述的定时电路模块及电源设置于该设备仓内，所述的ais模块设置于该浮力体的顶部，并连接所述的定时电路模块。4.根据权利要求3所述的基于ais定位的定时上浮装置，其特征在于，所述的ais模块通过底部螺纹固定连接于所述的浮力体的顶部，该ais模块与浮力体之间设置有密封圈；该ais模块包括ais电路及ais天线，所述的ais电路位于靠近所述浮力体顶部的位置并连接于所述的定时电路模块与所述的ais天线之间，所述的ais天线设置于最上方。5.根据权利要求3所述的基于ais定位的定时上浮装置，其特征在于，所述的电磁脱钩器设置于所述的浮力体的底部，所述的缆绳连接于所述浮力体的底部。6.根据权利要求5所述的基于ais定位的定时上浮装置，其特征在于，所述的电磁脱钩器包括线圈、铁芯、扳机组和脱钩环，所述的线圈连接所述的定时电路模块，在该定时电路模块供电导通线圈时，线圈产生磁力拉动所述的铁芯，带动所述的扳机组将所述的脱钩环弹出，使该电磁脱钩器脱钩。7.根据权利要求5所述的基于ais定位的定时上浮装置，其特征在于，该浮力体底部还具有绳仓，在所述的沉底状态，所述的缆绳缠绕放置于该绳仓中，当所述的电磁脱钩器脱钩时，所述的缆绳从所述的绳仓中释放出，在所述的上浮状态，所述的缆绳连接于海面上的上浮装置与海底的外部海底装置之间。8.一种权利要求1所述的基于ais定位的定时上浮装置的应用方法，其特征在于，该方法包括：(1)通过电磁脱钩器将该基于ais定位的定时上浮装置固定于需要布设于海底的外部海底装置上，并将所述缆绳的一端固定于该定时上浮装置，另一端连接于所述的外部海底装置；(2)该基于ais定位的定时上浮装置上电后，利用所述的定时电路模块设置所述的电磁脱钩器脱钩时间；(3)将所述的外部海底装置连同该基于ais定位的定时上浮装置一同布设于海底；(4)当达到所述的脱钩时间，所述的电磁脱钩器脱钩，设置有ais模块4的浮力体1上浮
至海面，同时开启ais发出ais定位信号；(5)利用所述的ais定位信号搜寻到所述的基于ais定位的定时上浮装置；(6)利用所述的缆绳回收所述的外部海底装置。9.根据权利要求8所述的基于ais定位的定时上浮装置的应用方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：(21)该基于ais定位的定时上浮装置上电；(22)利用移动设备，通过蓝牙连接所述的定时电路模块；(23)在所述的移动设备上运行专门应用程序设置所述的电磁脱钩器脱钩时间。10.根据权利要求9所述的基于ais定位的定时上浮装置的应用方法，其特征在于，在所述的步骤(2)中，不执行所述的步骤(22)和(23)；在步骤(3)和步骤(4)之间执行所述的步骤(22)和(23)。

技术总结
本发明涉及一种基于AIS定位的定时上浮装置及应用方法，属于海洋设备技术领域。该装置通过电磁脱钩器和缆绳连接本海底装置，将二者一同设置于海底预设位置；达到预设时间后，电磁脱钩器脱钩，浮力体上浮至海面，同时通过缆绳保持与外部海底装置相连；利用AIS定位信号搜寻上浮装置；进而利用缆绳回收海底装置。采用本发明的基于AIS定位的定时上浮装置及应用方法，在尚未需要回收之时，上浮装置与海底装置一同布设于海底，海面上不设浮标，不会对航道等产生负面影响；需回收时，浮力体脱钩上浮，发射AIS定位信号，便于搜寻，可以实现海底装置方便高效的回收。方便高效的回收。方便高效的回收。


技术研发人员：戴兰芬 薛志刚
受保护的技术使用者：葳润海洋科技（上海）有限公司
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/4/28