蜂窝式通讯的监控浮标、通讯组网方法及云组件技术

本发明专利技术公开一种蜂窝式通讯的监控浮标、通讯组网方法及云组件，属于海洋监测技术领域，蜂窝式通讯的监控浮标包括浮力机构、无动力平衡机构、风力发电装置及信号平台，采用点对点或点对多点的通讯组网方法并利用云组件对浮标采集的海洋环境及浮标运行状态数据进行实时监控操纵。本发明专利技术减少了风向不垂直于叶片时对风力发电机产生的载荷噪音及磨损，提高风能利用率，使信号更加稳定、节能环保，且具备自组网、自愈合功能，可通过运动规划实现组队变形，抗干扰、长时间免维护、部署和施工成本低、自动化程度高，可统一协调管理调度及数据共享，保障目标海域监测及通信系统合理高效运行，应用范围广。

【技术实现步骤摘要】
蜂窝式通讯的监控浮标、通讯组网方法及云组件
本专利技术属于海洋监测
，具体涉及蜂窝式通讯的监控浮标、通讯组网方法及云组件。
技术介绍
海洋监控浮标是在浮标上搭载传感器监控海洋常规水文、气象、水质及运航环境等要素，用以反映海洋环境情况，并通过浮标的通信系统实时发送到数据中心。而随着经济发展及科技提升，人们对海洋资源的开发探索活动越来越频繁密切，海上贸易、海上油田开采、海上水产养殖、海岛景区旅游等行业也迅速发展。由于海上环境复杂多变，人们在获取丰富海洋资源的同时，也承担着海上突发事故的高危风险。目前，我国海洋监控浮标系统及其通信技术尚处在较低层次的应用阶段，只能满足普通海事活动的监测及常规通信需求。而且，现有各种通信系统之间相互孤立，缺乏统一的协调管理机制，不能保障整个海洋通信系统合理、高效地运行。针对上述问题，本专利技术提出一种能够满足统一调度、行动高效、传输稳定、生存力强的蜂窝式通讯的监控浮标、通讯组网方法及云组件，具有实时、自动、长期、连续的特点，可为海洋环境保护、海洋牧场开发及防灾减灾等提供决策支持及实时信息服务。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供蜂窝式通讯的监控浮标、通讯组网方法及云组件，采用无动力运动平衡机构解决了因受风浪影响造成监控浮标上的风力发电装置的叶片装置在不垂直受风而带来的载荷噪音及磨损现象、提高风能利用率，同时解决了信号平台受风浪影响产生颠簸、震动、倾斜等造成的信号不稳定的现象；监控浮标系采用点对点或点对多点的通讯组网方法，具备自组网、自愈合、自保护功能，无需设置网络中心点或中继点，可通过运动轨迹规划实现组队变形，抗干扰性强、适应范围广；利用云组件对浮标采集的海洋环境及浮标运行状态数据进行实时操纵监控及数据共享，时效性好。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：蜂窝式通讯的监控浮标，包括浮力机构、风力发电装置和锚，风力发电装置垂直安装在漂浮于海上的浮力机构的上表面中间，锚安装于浮力机构下表面中间，其特征在于：浮力机构包括能够进行自主移动的螺旋桨驱动装置；浮力机构和风力发电装置中间连接有平衡机构；风力发电装置包括水平轴风力发电机，风力发电机的筒体下方连接有风力发电机法兰，筒体上方通过摆动导杆机构连接有信号平台；锚为电动锚。监控浮标采用弹簧体和万向机构形成的无动力运动平衡机构，可带动其上方安装的风力发电装置和信号平台在不断起伏的海面进行重力自适应，且当风向不断变化时，实现风力发电装置的叶片装置轴心始终平行于风向，信号平台在该平衡机构作用下始终相对于平稳，具有减震作用，且摆动导杆机构通过采集的浮力机构和风力发电装置的累加倾角可调节信号平台始终平行于海面线，该机构反应灵敏、环保不耗电，且能够提高风能利用率并减少风向不平行于叶片装置轴心带来的载荷噪音及磨损、信号稳定、适应性强；利用风力发电装置维持浮标自身的所有用电设备的续航工作，发电环保且安装成本低、受天气影响小；监控浮标锚固后可进行定位及运动轨迹规划、散热及密封性能好、防撞击及抗倾覆；采用全向无线蜂窝式通讯的监控浮标，监控浮标利用其上携带的传感器采集海洋环境数据实时发送给监控平台进行监控，实现通讯连接进行数据共享并操控，实时响应快、有利于监测及数据共享，可实现对重点海洋环境参数、海域环境状况、海洋功能区环境状况进行综合评价，对海洋灾害风险等级进行评价预警等。作为优选，摆动导杆机构的机架水平铰接于风力发电机的上方并在该机架上安装有倾角传感器，摆动导杆机构的导杆轴线在初始状态时平行于风力发电机的筒体轴线，且导杆沿风力发电机的叶片装置轴线方向摆动。摆动导杆机构通过倾角传感器采集浮力机构和风力发电装置的累加倾角数据调节信号平台始终平行于海面线，有助于保持通讯信号稳定。作为优选，信号平台包括连接于摆动导杆机构的导杆上表面的安装平台，安装平台上表面并排安装有警示灯和天线；天线为收发蜂窝式通讯信号的全向天线。警示灯用于警示往来船只防撞，采用收发蜂窝式通讯信号的全向天线可实现信号无缝覆盖、相互干扰小、提高频率利用率且保证通信质量。作为优选，浮力机构依次上下同轴分布有带等径外圆法兰安装面的上层浮体、电器安装板和下层浮体，各法兰安装面相互连接并由开口朝向轴心的U形环状橡胶圈包围密封；上层浮体和下层浮体的法兰安装面均连接有直径相等且小于或等于橡胶圈内径的圆柱形壳体，开口相对设置；电器安装板的法兰安装面中间连接有方形凹槽的壳体，方形凹槽开口朝上并坐落于下层浮体内；电器安装板将上层浮体和下层浮体形成的腔室划分为上下两层空间；电器安装板位于上层浮体和下层浮体圆柱形壳体内部的法兰安装面上安装有至少一个控制板，方形凹槽内腔下表面安装有发电机和蓄电器，方形凹槽内腔对侧位置对称安装有两个螺旋桨驱动装置。橡胶圈在防撞击的同时提供了密封作用，电器安装板中间连接为方形凹槽，有利于扩大安装面积，降低重心实现双层保护，下沉式与水面接触面积大，更有利于散热。作为优选，螺旋桨驱动装置包括固接于方形凹槽内腔侧面的L形电机安装支架，电机安装支架上的电机驱动传动机构从动轮上固接的输出轴转动，带动与输出轴另一侧连接的螺旋桨实现正反向转动，传动机构优选锥齿轮啮合传动；螺旋桨的轴线垂直并相交于浮力机构轴线；螺旋桨位于电器安装板法兰安装面与下层浮体之间形成的下层空间中；下层浮体的下表面开有供螺旋桨通过并与水接触的方槽口。螺旋桨驱动装置的搅动可使下层空间水流循环加快散热，采用锥齿轮啮合传动使结构更加紧凑，并通过控制电机正反转，驱动监控浮标进行运动轨迹规划到达指定位置。螺旋桨沿监控浮标几何中心位置附近的质心对称布置，有利于路径运算规划，且螺旋桨位于下层空间内，不易破环；方槽口用于水流涌入浮力机构下层空间实现螺旋桨驱动，并浸入海水可降低重心抗倾覆。作为优选，平衡机构包括分别与上层浮体的中间上表面和中间下表面连接的环形的凸台和限位块一；凸台上表面环向均布若干弹簧体，弹簧体上方连接有开口向下的环形凹槽状安装座；安装座的上表面与风力发电机法兰连接，安装座的弹簧连接面与万向机构的连接法兰连接；限位块一下方连接有限位块二，限位块一与限位块二中间形成一球形孔，万向机构的球体可相对该球形孔的球心进行全方位运动，球体与连接法兰之间通过圆柱体连接轴同轴连接；上层浮体的中间开有直径大于连接轴外径且小于球体直径的通孔。采用弹簧体和万向机构形成的无动力运动平衡机构，可带动其上方安装的风力发电装置和信号平台在不断起伏的海面进行重力自适应，实现风力发电装置的叶片装置轴心始终平行于风向及信号平台始终相对于稳定，具有减震作用，该机构结构简单、反应灵敏、时效性好、环保不耗电，且能够提高风能利用率并减少风向不平行于叶片装置轴心带来的载荷噪音及磨损、信号稳定、适应性强、成本低。作为优选，限位块一与限位块二接触面过球形孔的球心，且两者总高小于球体外径尺寸；安装座的下表面低于凸台的上表面，安装座的内径大于凸台的外径。以球形孔的球心面划分两个机构方便安装，且在球体转动时，限位块一与限位块二总高小于球体外径尺寸可使其内部走线孔中的线缆不被干涉。安装座下表面低于凸台上表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.蜂窝式通讯的监控浮标，包括浮力机构(11)、风力发电装置(13)和锚(15)，所述风力发电装置(13)垂直安装在漂浮于海上的所述浮力机构(11)的上表面中间，所述锚(15)安装于所述浮力机构(11)下表面中间，其特征在于：/n所述浮力机构(11)包括能够进行自主移动的螺旋桨驱动装置(115)；/n所述浮力机构(11)和风力发电装置(13)中间连接有平衡机构(12)；/n所述风力发电装置(13)包括水平轴风力发电机(132)，所述风力发电机(132)的筒体下方连接有风力发电机法兰(131)，筒体上方通过摆动导杆机构(133)连接有信号平台(14)；/n所述锚(15)为电动锚。/n

【技术特征摘要】
1.蜂窝式通讯的监控浮标，包括浮力机构(11)、风力发电装置(13)和锚(15)，所述风力发电装置(13)垂直安装在漂浮于海上的所述浮力机构(11)的上表面中间，所述锚(15)安装于所述浮力机构(11)下表面中间，其特征在于：
所述浮力机构(11)包括能够进行自主移动的螺旋桨驱动装置(115)；
所述浮力机构(11)和风力发电装置(13)中间连接有平衡机构(12)；
所述风力发电装置(13)包括水平轴风力发电机(132)，所述风力发电机(132)的筒体下方连接有风力发电机法兰(131)，筒体上方通过摆动导杆机构(133)连接有信号平台(14)；
所述锚(15)为电动锚。


2.根据权利要求1所述的蜂窝式通讯的监控浮标，其特征在于：所述摆动导杆机构(133)的机架水平铰接于所述风力发电机(132)的上方并在该机架上安装有倾角传感器(1331)，所述摆动导杆机构(133)的导杆轴线在初始状态时平行于所述风力发电机(132)的筒体轴线，且导杆沿所述风力发电机(132)的叶片装置轴线方向摆动。


3.根据权利要求1所述的蜂窝式通讯的监控浮标，其特征在于：所述信号平台(14)包括连接于所述摆动导杆机构(133)的导杆上表面的安装平台(141)，所述安装平台(141)上表面并排安装有警示灯(142)和天线(143)；所述天线(143)为收发蜂窝式通讯信号的全向天线。


4.根据权利要求1所述的蜂窝式通讯的监控浮标，其特征在于：所述浮力机构(11)依次上下同轴分布有带等径外圆法兰安装面的上层浮体(111)、电器安装板(112)和下层浮体(113)，各法兰安装面相互连接并由开口朝向轴心的U形环状橡胶圈(114)包围密封；所述上层浮体(111)和所述下层浮体(113)的法兰安装面均连接有直径相等且小于或等于所述橡胶圈(114)内径的圆柱形壳体，开口相对设置；所述电器安装板(112)的法兰安装面中间连接有方形凹槽的壳体，方形凹槽开口朝上并坐落于所述下层浮体(113)内；所述电器安装板(112)将所述上层浮体(111)和所述下层浮体(113)形成的腔室划分为上下两层空间；所述电器安装板(112)位于所述上层浮体(111)和所述下层浮体(113)圆柱形壳体内部的法兰安装面上安装有至少一个控制板(116)，方形凹槽内腔下表面安装有发电机(117)和蓄电器(118)，方形凹槽内腔对侧位置对称安装有两个所述螺旋桨驱动装置(115)。


5.根据权利要求1或4所述的蜂窝式通讯的监控浮标，其特征在于：所述螺旋桨驱动装置(115)包括固接于方形凹槽内腔侧面的L形电机安装支架(1152)，所述电机安装支架(1152)上的电机(1151)驱动传动机构(1153)从动轮上固接的输出轴(1154)转动，带动与输出轴(1154)另一侧连接的螺旋桨(1155)实现正反向转动，所述传动机构(1153)优选锥齿轮啮合传动；所述螺旋桨(1155)的轴线垂直并相交于所述浮力机构(11)轴线；所述螺旋桨(1155)位于所述电器安装板(112)法兰安装面与所述下层浮体(113)之间形成的下层空间中；所述下层浮体(113)的下表面开有供所述螺旋桨(1155)通过并与水接触的方槽口。


6.根据权利要求1或4所述的蜂窝式通讯的监控浮标，其特征在于：所述平衡机构(12)包括分别与所述上层浮体(111)的中间上表面和中间下表面连接的环形凸台(1111)和限...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋婵娟，茅克勤，冯振洲，严豪爽，
申请(专利权)人：浙江省海洋技术服务中心，
类型：发明
国别省市：浙江;33