一种海洋牧场平台基微波观测系统技术方案

一种海洋牧场平台基微波观测系统，属于海洋技术领域。本发明专利技术包括水上平台、海底观测平台、监测控制中心和微波传输链路，传感器数据与海底实况视频通过所述的海底观测平台集成后由海底电缆传输至水上平台上的平台控制系统，通过设置在水上平台的远端微波中继站传输至岸基微波基站，岸基微波站通过地面传输网络将数据传输至所述的监测控制中心，监测控制中心指令依次下达至水上平台与海底观测平台并实现远程控制。本发明专利技术通过设计海底观测平台、布设海底通讯电缆解决水下系统集成能源供给与数据传输问题，实现了对生态环境等海洋要素的长期、实时、在线、稳定、自动化监测；实现对海洋牧场生态环境的可视、可测、可控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于海洋
，尤其与一种海洋牧场平台基微波在线观测系统有关。
技术介绍
开发海洋资源、发展海洋经济正逐渐成为沿海各国国民经济的重要支柱，然而在带来巨大经济效益的同时，当代海洋的开发也带来了一连串的生态环境和资源问题。人类对海洋渔业资源的掠夺式捕捞已使渔业资源特别是近海资源面临枯竭，世界海洋渔业资源可捕量已经受到了很大限制，从现代渔业的发展趋势来看，资源管理型渔业将是新世纪海洋渔业发展的主要方向，而海洋牧场则是资源管理型渔业的主要方式之一。作为一种新型的有计划有目的海上鱼虾贝类放养大型人工渔场，海洋牧场的边发展边治理的方式越来越得到全世界的高度认可和赞扬，自上世纪九十年代以来海洋牧场的发展得到越来越多的重视，世界各国也大力推动这种新型海洋开发方式。与此同时，在发展海洋牧场过程中，针对海洋牧场生态环境监测、生物运动状态习性监控等一系列海洋高新配套设备也越来越得到重视。目前，部分基于浮标平台关于海洋牧场水质生态环境实时监测系统、基于运载器的关于海底生物环境监控系统正在部署实施。虽然国内外有关海洋牧场建设的项目正不断投入建设和应用，但是针对海洋牧场海况和需求的水质生态环境在线监测，特别是水下人工渔礁周围环境视频监控研究和应用还相对滞后，无法对海洋牧场健康可持续发展提供有效技术支撑，主要体现在以下几个方面：部分近距离海洋牧场水质在线监测系统单纯依靠传统的浮标，只能监测水面环境要素，其高建设、使用和维护成本使得绝大多数海洋牧场还无法实现对海底长期在线监测，但是海洋牧场养殖发展非常需要在线稳定的海底监测要素参数；传统的海事浮标功能较为单一，无法兼顾休闲垂钓、海上救助、牧场管理等其他需求，且浮标布放缺少有效的视频监控防护措施；除部分水质、水文监测要素外，无法实现对水下人工渔礁周围环境
和生物的运动状态及生活习性的长期实况视频监控；传统的生态环境监测系统在仪器扩展、设备更新等方面设计考虑不足，系统可扩展性差，模块化不足，容易造成二次重复开发。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的旨在提供一种海洋牧场平台基微波观测系统，专门针对离岸3Km以上远距离海洋牧场，相比传统海事浮标等监测系统，该观测系统实行模块化管理，整体集成度更高、独立性更强、更加灵活方便，在通用性、可扩展性、稳定可靠性具有一定的技术优势，能够很好地满足绝大多数海洋牧场监测需求，真正意义上实现了对海洋牧场生态环境的可视、可测、可控。为此，本专利技术采用以下技术方案：一种海洋牧场平台基微波观测系统，包括水上平台、海底观测平台、监测控制中心和微波传输链路，传感器数据与海底实况视频通过所述的海底观测平台集成后由海底电缆传输至水上平台上的平台控制系统，通过设置在水上平台的远端微波中继站传输至岸基微波基站，岸基微波站通过地面传输网络将数据传输至所述的监测控制中心，监测控制中心指令依次下达至水上平台与海底观测平台并实现远程控制。作为对上述技术方案的补充和完善，本专利技术还包括以下技术特征。所述的水上平台作为能源供应站与信息中转站，包括平台控制水密箱、太阳能板与蓄电池组成的电源、平台控制系统、带有LTE微波天线的远端微波中继站和监控摄像头，太阳能板、LTE微波天线、监控摄像头安装在水上平台的表面，蓄电池组、平台控制系统、远端微波中继站安装在平台控制水密箱内，平台控制水密箱位于水上平台的中间位置。所述的水上平台设有三层结构，最底层采用聚氯乙烯PVC管作为浮体材料，中间层采用横木作为平台支撑加强筋，最上层采用木板间隙拼接作为平台作业平面，平台作业平面中央位置安装平台控制水密箱，水上平台的四周利用合成纤维编织的网衣构成相对封闭的平台环境，其中通过多个贯穿上下三层的U型螺栓加强平台强度，平台作业平面上的木板连接有条形不锈钢板和多根金属竖杆，可以方便安装太阳能板、天线、避雷针设备框架。所述的平台控制水密箱下部呈方形、上部呈锥形，顶部通过密封舱盖盖装，下部长方体用于安装蓄电池组，上部锥体用于安装平台控制系统和远端微波中继站，顶部密封舱盖将设置在外部的LTE微波天线、监控摄像头、海底电缆过孔走线及箱体密封。所述的水上平台能源供应部分由太阳能光伏阵列、蓄电池组及太阳能控制器组成，平台控制系统作为太阳能控制器直流负载，通过计算所需电压及系统功耗，光伏阵列及蓄电池组进行串并联后接入太阳能控制器。所述的平台控制系统对监控摄像头、远端微波中继站、海底观测平台进行能源管理与分配，并对监测控制中心、海底观测平台传感器数据与控制指令进行中转与备份；平台控制系统包括供电管理模块、中央控制模块和数据传输模块，供电管理模块通过太阳能板和蓄电池组进行供电，负责为远端微波中继站、监控摄像头、海底观测平台和内部控制模块提供电源；中央控制模块通过海底电缆进行传感器数据与控制指令的透明转发，负责回收海底观测平台的数据，并转发监测控制中心指令至海底观测平台；数据传输模块通过与海底观测平台成对使用的调制单元，建立水上与水下透明网络，从而转发传感器数据与海底实况视频。所述的海底观测平台作为一个通用型传感器搭载平台，包括水下构架、控制密封舱和观测仪器，控制密封舱内部集成数据采集控制系统，观测仪器通过内含信号线与动力线的水密电缆接入控制密封舱，共同安装固定在水下构架上。所述的观测仪器包括CTD传感器，叶绿素探头，溶解氧探头，水下摄像头、LED灯和腐蚀在线监测仪，观测仪器可以根据海洋牧场实际监测需求动态调整。所述的数据采集控制系统现场分布式管理及模块化设计，包括供电模块、主从控制模块、传感器模块、视频处理模块，所述的观测仪器分别对应各自的传感器模块，根据所挂载传感器设备分别设计独立的控制模块，将各仪器相互分布隔离，不会因为一个仪器或者一个部分的漏电、工作异常而影响整体的系统工作。所述的供电模块负责将海底电缆接入电压进行降压转换与内部分配处理；主从控制模块负责各传感器模块管理与控制；各传感器模块与集成搭载设备一一对应，负责传感器设备协议转换与电源管理；视频处理模块负责视频压缩编码及RTMP推流处理。所述的控制密封舱包括散热区和网格区，所述的散热区安装高功耗电路板，包括主电源管理板、CTD传感器板、摄像头板、LED板、腐蚀计控制板和通信调制模块，网格区安装低功耗电路板，包括ARM控制板、交换机、编码器板，散热区上的高功耗电路板通过金属扇面紧贴控制舱筒壁与端盖及海水形成散热回路。所述的水下构架采用316L不锈钢加工制作成型，平台外观呈三角锥形，四角针状结构，并采用上下两层独立设计，所述的CTD传感器，叶绿素探头，溶解氧探头，水下摄像头、LED灯、腐蚀在线监测仪和控制密封舱安装于水下构架上，水下构架的外周罩护防拖网，在一定程度上能够减少被渔网等拖拉刮倒。所述的监测控制中心包括实时数据监测平台、资源数据共享网站、视频直播推送和存储模块，负责传感器远程电源管理与采样配置、实时采样与状态数据监测等；所述的资源数据共享网站负责与实时数据监测平台交互，进行监测数据与实况视频发布、存储查询等基本功能，数据后处理、预警报判别等特殊功能，并对未来观测要素值进行数值预报等扩展功能；所述的视频直播推送和存储模块负责海底实况视频网络同步直播、历史点播及备份存储等。所述的电缆包括由信号线与动力线通过填充绳填充，再通过捆扎带捆扎，捆扎带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海洋牧场平台基微波观测系统，其特征在于：包括水上平台、海底观测平台、监测控制中心和微波传输链路，传感器数据与海底实况视频通过所述的海底观测平台集成后由海底电缆传输至水上平台上的平台控制系统，通过设置在水上平台的远端微波中继站传输至岸基微波基站，岸基微波站通过地面传输网络将数据传输至所述的监测控制中心，监测控制中心指令依次下达至水上平台与海底观测平台并实现远程控制。

【技术特征摘要】
1.一种海洋牧场平台基微波观测系统，其特征在于：包括水上平台、海底观测平台、监测控制中心和微波传输链路，传感器数据与海底实况视频通过所述的海底观测平台集成后由海底电缆传输至水上平台上的平台控制系统，通过设置在水上平台的远端微波中继站传输至岸基微波基站，岸基微波站通过地面传输网络将数据传输至所述的监测控制中心，监测控制中心指令依次下达至水上平台与海底观测平台并实现远程控制。2.根据权利要求1所述的一种海洋牧场平台基微波观测系统，其特征在于：所述的水上平台作为能源供应站与信息中转站，包括平台控制水密箱、太阳能板与蓄电池组成的电源、平台控制系统、带有LTE微波天线的远端微波中继站和监控摄像头，太阳能板、LTE微波天线、监控摄像头安装在水上平台的表面，蓄电池组、平台控制系统、远端微波中继站安装在平台控制水密箱内，平台控制水密箱位于水上平台的中间位置；所述的水上平台设有三层结构，最底层采用聚氯乙烯PVC管作为浮体材料，中间层采用横木作为平台支撑加强筋，最上层采用木板间隙拼接作为平台作业平面，平台作业平面中央位置安装平台控制水密箱，水上平台的四周利用合成纤维编织的网衣构成相对封闭的平台环境，其中通过多个贯穿上下三层的U型螺栓加强平台强度，平台作业平面上的木板连接有条形不锈钢板和多根金属竖杆。3.根据权利要求2所述的一种海洋牧场平台基微波观测系统，其特征在于：所述的平台控制水密箱下部呈方形、上部呈锥形，顶部通过密封舱盖盖装，下部长方体用于安装蓄电池组，上部锥体用于安装平台控制系统和远端微波中继站，顶部密封舱盖将设置在外部的LTE微波天线、监控摄像头、海底电缆过孔走线及箱体密封。4.根据权利要求3所述的一种海洋牧场平台基微波观测系统，其特征在于：所述的水上平台能源供应部分由太阳能光伏阵列、蓄电池组及太阳能控制器组成，平台控制系统作为太阳能控制器直流负载，通过计算所需电压及系统功耗，光伏阵列及蓄电池组进行串并联后接入太阳能控制器。5.根据权利要求4所述的一种海洋牧场平台基微波观测系统，其特
\t征在于：所述的平台控制系统对监控摄像头、远端微波中继站、海底观测平台进行能源管理与分配，并对监测控制中心、海底观测平台传感器数据与控制指令进行中转与备份；平台控制系统包括供电管理模块、中央控制模块和数据传输模块，供电管理模块通过太阳能板和蓄电池组进行供电，负责为远端微波中继站、监控摄像头、海底观测平台和内部控制模块提供电源；中央控制模块通过海底电缆进行传感器数据与控制指令的透明转发，负责回收海底观测平台的数据，并转发总控制中心指令至海底观测平台；数据传输模块通过与海底观测平台成对使用的调制单元，建立水上与水下透明网络，从而转发传感器数据与海底实况视频。6.根据权利要求5所述的一种海洋牧场平台基微波观测系统，其特征在于：所述的海底观测平台作为一个通用型传感器搭载平台，包括水下构架、控制密封舱和观测仪器，控制密封舱内部集成数据采集控制系统，观测仪器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李培良，陈栋，李欣，刘子洲，李琳，陈鹏，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37