一种基于分布式水底探测监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式水底探测监测系统，将监测系统设置为水面和水下两个部分，可以将发送信号的功能设置于水面装置中从而消除水流对信号发送的影响。其中在水下装置中设置若干个水声采集模块，这样可以从多个位置监测到水下的生物活动状况，也可以从多个位置监测到水下某一位置的声源信息。并设置有数据处理模块与每个水声采集模块进行连接，可以在对水声采集模块获取的信息进行汇总和处理，并将处理后的数字信号传输至水面装置。这样可以在收集到水声信息后在水下进行信息的预处理，提高后续水面装置中数据传输效率，同时降低后续数据处理的复杂度。数据处理的复杂度。数据处理的复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式水底探测监测系统


[0001]本专利技术涉及水下声学监测领域，特别涉及一种基于分布式水底探测监测系统。

技术介绍

[0002]目前海洋经济的发展已具备一定的规模，为了在开发海洋资源的同时，能够避免对海洋的生态环境造成破坏，需要对沿海岸线的海洋生态环境进行监测。
[0003]其中不乏很多稀有的保护动物，中华白海豚的主要活动分布区在5
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30m水深的水域，与人类活动区域相重叠，环境噪声多，对现有的监测手段干扰较大。现有的传统中华白海豚监测方案，主要进行被动声学探测(Passive Acoustic Monitor ing Techniques，简称PAM)作为一种非侵入式生物声音监测方法逐渐应用到中华白海豚的探测工作中，其中包括基于到达时延的目标定位方法(time difference of arr ival,TDOA)被广泛应用于水下目标定位。但基于该方法的系统结构设计由于中华白海豚发声的功率有限，活动区域海面噪声复杂，要实现对水下远距离、弱目标的全方位、高精度、实时探测与识别仍是一个难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于分布式水底探测监测系统，以解决在噪声多的环境中对水下远距离对水下环境进行监测精度低的问题。
[0005]第一方面，本申请提供了一种基于分布式水底探测监测系统，包括：水面装置和水下装置；
[0006]所述水面装置设置于海面浮标内，通过线缆与水下装置相连接；
[0007]其中，水下装置包括数据处理模块和若干水声采集模块，所述数据处理模块和每个水声采集模块相连接，并在同一平面上采用固定方位布放；
[0008]各个水声采集模块布置于水底的不同位置，从不同方位获取水声信号并转换为数字信号传输至数据处理模块；
[0009]通过数据处理模块将所述数字信号进行处理后传输至水面装置；
[0010]通过所述水面装置向岸上设备发送信息。
[0011]这样将监测系统设置为水面和水下两个部分，可以将发送信号的功能设置于水面装置中从而消除水流对信号发送的影响。其中在水下装置中设置若干个水声采集模块，这样可以从多个位置监测到水下的生物活动状况，也可以从多个位置监测到水下某一位置的声源信息。并设置有数据处理模块与每个水声采集模块进行连接，可以在对水声采集模块获取的信息进行汇总和处理，并将处理后的数字信号传输至水面装置。这样可以在收集到水声信息后在水下进行信息的预处理，提高后续水面装置中数据传输效率，同时降低后续数据处理的复杂度。
[0012]进一步的，所述水面装置包括：微控制单元、定位模块和铱星模块；
[0013]所述微控制单元通过电缆与水下装置相连接，并接收数据处理模块所传输的数据
信息；
[0014]所述微控制单元接收所述监测信息后控制定位模块获取当前水面装置的位置信息，并控制铱星模块与岸上进行通讯。
[0015]这样通过微控制单元与水下装置相连接，接收数据信息，并通过铱星模块实现与岸上设备进行通讯，从而可以将数据信息传输至岸上，也可以根据铱星模块接收岸上的信息，从而实现通过岸上设备控制和监测该系统。
[0016]进一步的，所述水下装置包括数据处理模块和若干水声采集模块，具体为：
[0017]所述水下装置包括四个水声采集模块，其中所有水声采集模块和数据处理模块放置于同一平面；
[0018]所述四个水声采集模块设置于数据处理模块的四个方位，四个水声采集模块通过测距绳相连接。
[0019]这样可以通过四个水声采集模块采集对四个方位进行水声的采集。同时也可以对一个水声发出点进行多方位的采集和计算，以得到更加精确的计算出水声发出点的位置以及更加快速的识别出更大区域中水下信息。
[0020]进一步的，所述水声采集模块包括：数字水听器、线缆、线柱、测距绳和底座；
[0021]所述水声采集模块中是所有装置都放置于底座上，其中线柱与底座相连接位于底座的中央，数字水听器固定于线柱的上方；
[0022]所述数字水听器用于将水声信号的直接在水听器内部转换为数字信号，通过线缆传输至数据处理模块；
[0023]其中，所述数字水听器可以接收到声源衰减后的水声信号，并根据所述衰减后的水声信号获取对应的声源位置；
[0024]所述测距绳固定于线柱上，所述测距绳用于与其他水声采集模块相连接，并固定水声采集模块之间的位置。
[0025]这样通过数字水听器可以直接将水声信号转换为数字信号，可以更大程度的保留信息的完整度并且增加数据的传输速度。数字信号利用5类或者超5类双绞线进行传输，大大延长了传输距离，扩展了数字水听器的使用范围。
[0026]进一步的，所述数据处理模块，具体为：
[0027]所述数据处理模块中具有可编程的滤波器，可以使用所述滤波器对数字信号进行滤波；
[0028]所述数据处理模块对不同水声采集模块所传输的数字信号进行滤波后比对，将比对后的数字信号通过电缆传输至水面装置；
[0029]所述数据处理模块还与存储模块相连接，当数据处理模块将比对结果传输至水面装置的同时将原始数据保存至存储模块。
[0030]这样通过数据处理模块在水下对多个水声采集模块获取的数字信号进行预处理和比对，也可以计算出水声信号获取对应的声源位置，并将所述位置信息通过水面装置发送至岸上。进一步的，通过上述滤波器进行预处理，可以有效去除干扰，更好地提取信号的特征信息。
[0031]进一步的，所述数据处理模块和每个水声采集模块相连接，具体为：
[0032]四个水声采集模块相互连接围成正方形，所述数据处理模块位于四个水声采集模
块的中心；
[0033]所述数据处理模块和水声采集模块通过线缆相互连接；且每个水声采集模块之间的距离为预设距离。
[0034]这样通过固定每个水声采集模块之间的相互位置关系可以根据不同水声采集模块采集的水声信息的大小，从而更加便利的计算出对应的声源位置。
[0035]进一步的，所述底座为尼龙材质的薄壁圆柱体，并在底座上设置配重装置。
[0036]这样所述配重装置用于增加水声采集模块的重量，从而增加水声采集模块的稳定性。并且所述底座采用尼龙材质，可以更好的防止水流将水声采集模块冲走或使其产生位移。进一步的采用薄壁圆柱体的底座，可以减低水流的冲击。
[0037]进一步的，所述数字水听器，具体为：
[0038]在获取对应的声源位置后，将接收到的水声信号转换为数字信号采用TCP/IP技术，通过数据传输电缆将数字信号传输至数字处理模块；
[0039]其中，所述数据传输电缆将网口线和电源线硫化于同一根水密电缆上。
[0040]进一步的，所述控制铱星模块与岸上进行通讯，具体为：
[0041]所述微控制单元控制铱星模块中的天线单元，将报文通过卫星通讯发送至岸上设备；
[0042]其中，所述微控制单元控制铱星模块与岸上进行通讯时使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式水底探测监测系统，其特征在于，包括：水面装置和水下装置；所述水面装置设置于海面浮标内，通过线缆与水下装置相连接；其中，水下装置包括数据处理模块和若干水声采集模块，所述数据处理模块和每个水声采集模块相连接，并在同一平面上采用固定方位布放；各个水声采集模块布置于水底的不同位置，从不同方位获取水声信号并转换为数字信号传输至数据处理模块；通过数据处理模块将所述数字信号进行处理后传输至水面装置；通过所述水面装置向岸上设备发送信息。2.根据权利要求1所述的分布式水底探测监测系统，其特征在于，所述水面装置包括：微控制单元、定位模块和铱星模块；所述微控制单元通过电缆与水下装置相连接，并接收数据处理模块所传输的数据信息；所述微控制单元接收所述监测信息后控制定位模块获取当前水面装置的位置信息，并控制铱星模块与岸上进行通讯。3.根据权利要求1所述的分布式水底探测监测系统，其特征在于，所述水下装置包括数据处理模块和若干水声采集模块，具体为：所述水下装置包括四个水声采集模块，其中所有水声采集模块和数据处理模块放置于同一平面；所述四个水声采集模块设置于数据处理模块的四个方位，四个水声采集模块通过测距绳相连接。4.根据权利要求1所述的分布式水底探测监测系统，其特征在于，所述水声采集模块包括：数字水听器、线缆、线柱、测距绳和底座；所述水声采集模块中是所有装置都放置于底座上，其中线柱与底座相连接位于底座的中央，数字水听器固定于线柱的上方；所述数字水听器用于将水声信号的直接在水听器内部转换为数字信号，通过线缆传输至数据处理模块；其中，所述数字水听器可以接收到声源衰减后的水声信号，并根据所述衰减后的水声信号获取对应的声源位置；所述测距绳固定于线柱上，所述测距绳用于与其他水声采集模块相连接，并固定水声采集模块之间的位置。5.根据权利要求3所述的分布式水底探测监测系统，其特征在于，所述数据处理模...

【专利技术属性】
技术研发人员：董超，简天浩，陈焱琨，周鹏威，李康荣，刘思健，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：