具备剖面实时供电和通信功能的分布式浮力配置潜标系统技术方案

本发明专利技术涉及一种具备剖面实时供电和通信功能的分布式浮力配置潜标系统，包括浮球组、沉底装置，以及设于浮球组和沉底装置之间的多个依次串联的仪器包，相邻仪器包之间，以及仪器包和沉底装置之间通过电气承力缆连接，浮球组和仪器包之间通过系留绳索连接，沉底装置内设有水下电源，各仪器包中的传感器通过电气承力缆连接至水下电源，仪器包中还设有分布式浮力件。与现有技术相比，本发明专利技术通过电气承力缆，实现潜标系统剖面各观测层位仪器的实时供电和大数据量通信；将水下电源设置在沉底装置中，作为集中的供电电源，提高了相同电容量下的潜标的持续供电时间，并且电源自身作为辅助重块帮助沉底。此外，在仪器包上配置分布式浮力件，从而避免与其连接的系留缆断裂引起仪器包遗失。

【技术实现步骤摘要】
具备剖面实时供电和通信功能的分布式浮力配置潜标系统
本专利技术涉及一种适用于深蓝海洋的潜标系统，尤其是涉及一种具备剖面实时供电和通信功能的分布式浮力配置潜标系统。
技术介绍
长期以来，我国潜标观测技术相对传统，多采用钢缆、尼龙绳等作为系留结构，其上根据研究需求在特定层位布放自带电池的传感器，通常在潜标回收后进行不同层位的数据采集。但是随着海洋研究的深入，传统的潜标难以满足需求，例如深蓝海洋的研究中，往往需要测量不同层位之间的数据，因此需要配置多个仪器包，多个仪器包之间通过高强度绳索连接，但是由于海洋环境非常复杂，不同传感器的实际耗电量动态变化，难以做到在设计的时候按照实际耗电量进行配比各传感器的电容量，这就导致了实现同样的工作时长要求需要配置更大容量的电池，造成了资源的浪费，此外由于深蓝海洋中复杂的环境导致了绳索断裂风险的增加，绳索断裂后也容易导致仪器包的丢失。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了提供一种具备剖面实时供电和通信功能的分布式浮力配置潜标系统，通过电气承力缆，并将水下电源设置在沉底装置中，可以设置集中的供电电源，提高了相同电容量下的潜标的持续供电时间，并且电源自身作为辅助重块帮助沉底，此外，在仪器包上配置分布式浮力件，从而避免与其连接的系留缆断裂引起仪器包遗失。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种具备剖面实时供电和通信功能的分布式浮力配置潜标系统，包括浮球组、沉底装置，以及设于浮球组和沉底装置之间的多个依次串联的仪器包，相邻仪器包之间，以及仪器包和沉底装置之间通过电气承力缆连接，所述浮球组和仪器包之间通过系留绳索连接，所述沉底装置内设有水下电源，各仪器包中的传感器通过电气承力缆连接至水下电源，所述仪器包中还设有分布式浮力件。所述分布式浮力件固定于仪器包的上方。所述电气承力缆包括：高强线缆外套，用于承载拉力；供电及通信线缆，包裹于高强线缆外套内。所述沉底装置还包括观测仪器适配器，进行系统电能的变压与分配、通信管理，以及收集下级传感器等仪器设备采集的数据并向上级传输信号。所述沉底装置还包括海床基，所述水下电源和观测仪器适配器均置于海床基内。所述水下电源和观测仪器适配器之间通过第五水密连接缆连接。所述观测仪器适配器与电气承力缆之间通过水密连接缆连接。所述海床基与电气承力缆之间通过法兰连接。所述浮球组包括浮球架以及设于浮球架内的多个浮球。所述仪器包内的传感器均通过水密连接缆连接电气承力缆。所述沉底装置还设有温盐深传感器和声学多普勒流速剖面仪。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1)通过电气承力缆，并将水下电源设置在沉底装置中，可以设置集中的供电电源，提高了相同电容量下的潜标的持续供电时间，并且电源自身作为辅助重块帮助沉底，此外，在仪器包上配置分布式浮力件，从而避免与其连接的系留缆断裂引起仪器包遗失。2)分布式浮力件固定于仪器包的上方，可以避免电气承力缆弯曲和打结，从而提高潜标的工作稳定性。附图说明图1为本专利技术实施例的结构示意图。图2为本专利技术实施例第一仪器包结构示意图。图3为本专利技术实施例第二仪器包结构示意图。图4为本专利技术实施例海床基结构示意图。图5为本专利技术实施例第一电气承力缆结构示意图。图6为本专利技术实施例第二电气承力缆结构示意图。其中：1、浮球组，2、浮球架，3、系留绳索，4、第一分布式浮力件，5、第一数采，6、第一仪器包，7、第一法兰，8、第一水密连接缆，9、第二法兰，10、第一电气承力缆，11、第三法兰，12、第四法兰，13、第二分布式浮力件，14、第二水密连接缆，15、第二数采，16、第二仪器包，17、第三水密连接缆，18、第五法兰，19、第六法兰，20、第二电气承力缆，21、第七法兰，22、第八法兰，23、海床基，24、第四水密连接缆，25、第五水密连接缆，26、水下电源，27、观测仪器适配器。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。一种具备剖面实时供电和通信功能的分布式浮力配置潜标系统，如图1至图4所示，包括浮球组1、沉底装置，以及设于浮球组1和沉底装置之间的多个依次串联的仪器包，其特征在于，相邻仪器包之间，以及仪器包和沉底装置之间通过电气承力缆连接，浮球组1和仪器包之间通过系留绳索连接，沉底装置内设有水下电源26，各仪器包中的传感器通过电气承力缆连接至水下电源26，仪器包中还设有分布式浮力件。通过电气承力缆，并将水下电源设置在沉底装置中，可以设置集中的供电电源，提高了相同电容量下的潜标的持续供电时间，并且电源自身作为辅助重块帮助沉底，此外，在仪器包上配置分布式浮力件，从而避免与其连接的系留缆断裂引起仪器包遗失。在一些实施例中，分布式浮力件固定于仪器包的上方，可以避免电气承力缆弯曲和打结，从而提高潜标的工作稳定性。本实施例中，采用层位架构，两个仪器包分别为第一仪器包6和第二仪器包16，其中，第一仪器包6为上层传感器等仪器的安装平台，除安装有仪器设备外，还搭载有第一分布式浮力件4，以确保与其连接的系留绳索3、第一电气承力缆10在遇到极限海况均断裂的情况下，仍能依靠自身浮力上浮海面，便于工作人员打捞，避免仪器设备的遗失。第一仪器包6底部为第一法兰7，通过螺栓与第一电气承力缆10顶部的第二法兰9紧固连接。第二仪器包16为中间层传感器等仪器的安装平台，除安装有仪器设备外，还搭载有第二分布式浮力件13，以确保与其连接的第一电气承力缆10、第二电气承力缆20在遇到极限海况均断裂的情况下，仍能依靠自身浮力上浮海面，便于工作人员打捞，避免仪器设备的遗失。第二仪器包16顶部为第四法兰12，通过螺栓与第一电气承力缆10底部的第三法兰11紧固连接。第二仪器包16底部为第五法兰18，通过螺栓与第二电气承力缆20顶部的第六法兰19紧固连接。海床基23安置于潜标系统底部，作为底层传感器等仪器的安装平台，同时也作为锚泊装置使系统锚定于水下。海床基23上安装有观测仪器适配器27，可进行系统电能的变压与分配、通信管理及收集下级传感器等仪器设备采集的数据并向上级传输信号。海床基23上安装有水下电源26，通过第五水密连接缆25连接观测仪器适配器27。第一电气承力缆10和第二电气承力缆20作为潜标的主要系留缆，如图5和图6所示，内部有供电及通信线缆，外部是防止扭转、弯曲及承受拉力的特种线缆，可根据实际应用需求调整其长度。第一电气承力缆10两端为第二法兰9、第三法兰11，通过螺栓分别与第一法兰7、第四法兰12紧固连接。第二电气承力缆20两端为第六法兰19、第七法兰21，通过螺栓分别与第一仪器包16的第五法兰18、海床基23的第八法兰22紧固连接。第一水密连接缆8从第一电气承力缆10上端引出，与第一数采8相连。第二水密连接缆14从本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具备剖面实时供电和通信功能的分布式浮力配置潜标系统，包括浮球组(1)、沉底装置，以及设于浮球组(1)和沉底装置之间的多个依次串联的仪器包，其特征在于，相邻仪器包之间，以及仪器包和沉底装置之间通过电气承力缆连接，所述浮球组(1)和仪器包之间通过系留绳索连接，所述沉底装置内设有水下电源(26)，各仪器包中的传感器通过电气承力缆连接至水下电源(26)，所述仪器包中还设有分布式浮力件。/n

【技术特征摘要】
1.一种具备剖面实时供电和通信功能的分布式浮力配置潜标系统，包括浮球组(1)、沉底装置，以及设于浮球组(1)和沉底装置之间的多个依次串联的仪器包，其特征在于，相邻仪器包之间，以及仪器包和沉底装置之间通过电气承力缆连接，所述浮球组(1)和仪器包之间通过系留绳索连接，所述沉底装置内设有水下电源(26)，各仪器包中的传感器通过电气承力缆连接至水下电源(26)，所述仪器包中还设有分布式浮力件。


2.根据权利要求1所述的一种具备剖面实时供电和通信功能的分布式浮力配置潜标系统，其特征在于，所述分布式浮力件固定于仪器包的上方。


3.根据权利要求1所述的一种具备剖面实时供电和通信功能的分布式浮力配置潜标系统，其特征在于，所述电气承力缆包括：
高强线缆外套，用于承载拉力；
供电及通信线缆，包裹于高强线缆外套内。


4.根据权利要求1所述的一种具备剖面实时供电和通信功能的分布式浮力配置潜标系统，其特征在于，所述沉底装置还包括观测仪器适配器(27)，进行系统电能的变压与分配、通信管理，以及收集下级传感器等仪器设备采集的数据并向上级传输信号。


5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：金璐，杨群慧，吴正伟，季福武，周怀阳，米智楠，周伟，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31