一种潮流驱动型近海海洋要素垂直剖面测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种潮流驱动型近海海洋要素垂直剖面测量系统，包括测量单元、舱体、潮流能转化单元、浮力调节单元、压力传感器、控制单元和电池。潮流能转化单元包括缆绳和帆板。浮力调节单元包括油囊、油缸、活塞和直线驱动机构，直线驱动机构固定于舱体的内侧且与活塞固定相连，以驱动活塞在油缸内滑动。压力传感器用于测量海水压力。控制单元分别与压力传感器、直线驱动机构电连接，以接收海水压力信息并将其转换为海水深度信息。电池固定于舱体内侧且与控制单元电连接。相比于现有技术，本发明专利技术能够实现潮流能到机械能的转换，节省了电能的使用。并且在系统启停和充电时不用打开舱体，方便快捷。方便快捷。方便快捷。

【技术实现步骤摘要】
一种潮流驱动型近海海洋要素垂直剖面测量系统


[0001]本专利技术涉及海洋垂直剖参数测量
，特别是涉及一种潮流驱动型近海海洋要素垂直剖面测量系统。

技术介绍

[0002]通过对海洋进行长期持续的观测，有助于理解和监测海洋状态的变化，有助于全球气候研究、海洋学研究、气候预测和灾害预防，对特定海域进行长期、可靠、低功耗的垂直剖面测量可促进海洋环境保护和海洋渔业发展。
[0003]传统测量海洋剖面参数的方法有两种：一种是借助船载设备完成测量仪器的多次下放、回收和拖曳作业，由于船只多数情况下不会在一个定点停留太久，此观测方式仅适用于单次或短期观测，在应对大时间跨度的海洋观测任务时存在明显局限性；另一种是采用传统潜标测量，为提高采样密度通常需要分层敷设多个传感器，这不仅导致系泊系统复杂性的提升和设备成本的增加，且收集的数据仍然是离散的。随着海洋装备技术的进步，海洋观测正在逐渐从离散的单点测量向连续的全水层剖面观测发展，因此各种具有原位观测能力的海洋观测系统被研发出来。这些剖面测量系统可以分为两类，一类以电能作为驱动能源，另一类利用其它能源实现剖面测量系统的往返运动。
[0004]由于电能在海洋中较为缺乏，使用电池作为主要的能量来源时，若电池容量较小，测量系统的工作时长势必会受到影响；若电池容量较大，又会导致测量系统重量的增加和结构的复杂化。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种潮流驱动型近海海洋要素垂直剖面测量系统，以潮流能为主要能量来源，在潮流较小时辅助利用直线驱动机构控制活塞，调节系统浮力，实现整个测量系统在垂直剖面的全范围沉浮。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术公开了一种潮流驱动型近海海洋要素垂直剖面测量系统，包括测量单元，还包括：
[0008]内侧为密闭空间的舱体；
[0009]潮流能转化单元，包括缆绳和帆板，所述缆绳的第一端与所述舱体固定相连，所述缆绳的第二端用于锚固在海底，所述帆板固定于所述舱体的外侧；
[0010]浮力调节单元，包括油囊、油缸、活塞和直线驱动机构，所述油囊与所述油缸连通，所述油缸固定于所述舱体的内侧，所述活塞滑动安装于所述油缸内；所述直线驱动机构固定于所述舱体的内侧且与所述活塞固定相连，以驱动所述活塞在所述油缸内滑动；所述油囊位于所述舱体外侧，所述油缸、所述活塞和所述直线驱动机构位于所述舱体内侧；
[0011]固定于所述舱体外侧的压力传感器，用于测量海水压力；
[0012]控制单元，分别与所述压力传感器、所述直线驱动机构电连接，以接收海水压力信
息并将其转换为海水深度信息，控制所述直线驱动机构将所述活塞推向或推离所述油囊；
[0013]电池，固定于所述舱体内侧且与所述控制单元电连接；
[0014]其中，所述测量单元固定于所述舱体外侧，以对海水进行垂直剖面测量。
[0015]优选地，所述潮流能转化单元还包括固定架，所述固定架固定于所述舱体的外侧，所述帆板固定于所述固定架上，所述帆板为四个且呈十字形分布。
[0016]优选地，所述浮力调节单元还包括油囊保护架，所述油囊保护架固定于所述舱体外侧且罩设于所述油囊外侧。
[0017]优选地，所述直线驱动机构包括编码器、电机、减速机构、丝杠、螺母、导轨、螺母座和滑块；所述编码器固定于所述电机上，所述电机的输出轴通过所述减速机构与所述丝杠传动相连，所述导轨与所述丝杠平行设置，所述螺母与所述丝杠内有滚珠传动，所述螺母座与所述螺母固定相连，所述螺母与所述丝杠螺纹连接，所述滑块滑动安装于所述导轨上，所述螺母座与所述滑块固定相连；所述螺母座与所述活塞固定相连，以推动所述活塞在所述油缸内滑动；所述编码器和所述电机均与所述控制单元电连接。
[0018]优选地，所述减速机构包括行星齿轮减速箱、小齿轮和大齿轮，所述电机的输出轴与所述行星齿轮减速箱的输入轴固定相连，所述行星齿轮减速箱的输出轴与所述小齿轮固定相连，所述小齿轮与所述大齿轮啮合，所述大齿轮与所述丝杠固定相连。
[0019]优选地，所述直线驱动机构还包括拉绳位移传感器，所述拉绳位移传感器固定于所述舱体内侧且与所述活塞相连，以测量所述活塞在油缸中位置；所述拉绳位移传感器与所述控制单元电连接，以向所述控制单元传递所述螺母的位置信息。
[0020]优选地，所述直线驱动机构还包括第一限位开关和第二限位开关，所述第一限位开关和所述第二限位开关均与所述控制单元电连接；所述螺母沿所述丝杠的第一方向运动至第一位置时触发所述第一限位开关，所述螺母沿所述丝杠的第二方向运动至第二位置时触发所述第二限位开关，以使所述螺母在所述第一位置与所述第二位置之间运动；所述第一方向与所述第二方向均平行于所述导轨的长度方向且方向相反。
[0021]优选地，所述控制单元包括电池管理板、电机驱动器和主控制板；所述电池管理板分别与所述电池、所述压力传感器、所述电机、所述电机驱动器和所述主控制板电连接，以进行用电分配；所述电机驱动器分别与所述电机和所述主控制板电连接，以实现对所述电机启停和转向的控制。
[0022]优选地，所述主控制板包括模数转换模块与所述压力传感器电连接，以将表示海水压力信息的模拟信号转换为数字信号；所述主控制板与所述电机驱动器通过RS232协议通讯，所述电机驱动器与所述编码器电连接，以控制所述电机的转速。
[0023]优选地，还包括充电接插件和硬件开关，所述电池管理板具有电池接口、充电接口和开关接口，所述电池接口与所述电池电连接，所述充电接口与所述充电接插件电连接，所述开关接口与所述硬件开关电连接；所述充电接插件和所述硬件开关均固定于所述舱体的外侧。
[0024]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0025]本专利技术通过浮力调节单元改变油囊的体积，从而改变浮力，实现舱体高度的主动调节。本专利技术通过潮流对帆板的推力和缆绳对舱体的牵引实现舱体高度的被动调节，实现潮流能到机械能的转换，节省了电能的使用，在海洋中电能较为缺乏的环境下，可极大的延
长系统的工作时间。在本专利技术的优选方案中，在舱体外部设有硬件开关和充电接插件，系统启停和充电时不用打开舱体，方便快捷。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本实施例潮流驱动型近海海洋要素垂直剖面测量系统的示意图；
[0028]图2为图1省略缆绳后的沿一个方向的剖视图；
[0029]图3为图2的局部放大图；
[0030]图4为图1省略缆绳后的沿另一个方向的剖视图；
[0031]图5为舱筒的剖视图；
[0032]图6为活塞的剖视图；
[0033]图7为油缸的剖视图；
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种潮流驱动型近海海洋要素垂直剖面测量系统，包括测量单元，其特征在于，还包括：内侧为密闭空间的舱体；潮流能转化单元，包括缆绳和帆板，所述缆绳的第一端与所述舱体固定相连，所述缆绳的第二端用于锚固在海底，所述帆板固定于所述舱体的外侧；浮力调节单元，包括油囊、油缸、活塞和直线驱动机构，所述油囊与所述油缸连通，所述油缸固定于所述舱体的内侧，所述活塞滑动安装于所述油缸内；所述直线驱动机构固定于所述舱体的内侧且与所述活塞固定相连，以驱动所述活塞在所述油缸内滑动；所述油囊位于所述舱体外侧，所述油缸、所述活塞和所述直线驱动机构位于所述舱体内侧；固定于所述舱体外侧的压力传感器，用于测量海水压力；控制单元，分别与所述压力传感器、所述直线驱动机构电连接，以接收海水压力信息并将其转换为海水深度信息，控制所述直线驱动机构将所述活塞推向或推离所述油囊；电池，固定于所述舱体内侧且与所述控制单元电连接；其中，所述测量单元固定于所述舱体外侧，以对海水进行垂直剖面测量。2.根据权利要求1所述的潮流驱动型近海海洋要素垂直剖面测量系统，其特征在于，所述潮流能转化单元还包括固定架，所述固定架固定于所述舱体的外侧，所述帆板固定于所述固定架上，所述帆板为四个且呈十字形分布。3.根据权利要求1所述的潮流驱动型近海海洋要素垂直剖面测量系统，其特征在于，所述浮力调节单元还包括油囊保护架，所述油囊保护架固定于所述舱体外侧且罩设于所述油囊外侧。4.根据权利要求1所述的潮流驱动型近海海洋要素垂直剖面测量系统，其特征在于，所述直线驱动机构包括编码器、电机、减速机构、丝杠、螺母、导轨、螺母座和滑块；所述编码器固定于所述电机上，所述电机的输出轴通过所述减速机构与所述丝杠传动相连，所述导轨与所述丝杠平行设置，所述螺母与所述丝杠螺纹连接，所述螺母座与所述螺母固定相连，所述滑块滑动安装于所述导轨上，所述螺母座与所述滑块固定相连；所述螺母座与所述活塞固定相连，以推动所述活塞在所述油缸内滑动；所述编码器和所述电机均与所述控制单元电连接。5.根据权利要求4所述的潮流驱动型近海海洋要素垂直剖面测量系统，其特征在于，所述减速机构包括行星齿轮减速箱、小齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊炜，臧晓雅，张祝军，李培良，陈鹰，
申请(专利权)人：海南浙江大学研究院，
类型：发明
国别省市：