一种基于波浪滑翔器作为移动平台的海洋内波预警装置的制作方法

1.本发明属于海洋观测，海上作业安全保障，以及其它需要针对海洋特定现象采取措施的应用，比如海上作业所需要的内波预警。涉及海洋科考、海洋运载器、海洋仪器设备开发和海洋通讯等领域。尤其涉及提供一种基于波浪滑翔器作为移动平台的内波预警装置。


背景技术：

2.海洋内波是一种发生在海水密度层结的海洋中的波动，是常见的灾害性海洋环境之一，威胁半潜式及锚定石油平台稳定性，影响钻井、立管安装等海上作业的操控。因此，内波的实时在线预警对于海洋工程的实施有非常重要的意义，能在降低作业风险的同时尽可能拓宽作业窗口期。由于内波到达前后流速或温度会突然变化，通过观测这些变化以检测内波的技术已经比较成熟。一般来说，相应的检测仪器和信号处理及通讯系统需要搭载到一个海上平台，浮标或潜标是目前最为通用的搭载平台。浮标或潜标及其所带的几百米长的海缆通过船舶下放和回收是一件比较费力的任务，而且只能固定在海域里某个固定位置。只能定点开展预警。而且，一般需要一艘船值守在旁，带来很高的成本。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种自主动力和柔性的管路巡检智能机器人装置，其旨在提供较长管路巡检的方便性和降低成本。
4.本发明提供一种基于波浪滑翔器作为移动平台的海洋内波预警装置(后面简称内波预警装置)，包括：
5.移动平台单元，使用波浪滑翔器，这是一种无人海洋探测平台，利用浮体-脐带-潜体结构将海洋波浪能转化为自身的前进动力，实现一个浮动平台在海域进行长期巡航，其移动轨迹可以通过卫星遥控；移动平台单元所用的波浪滑翔器可以简化省去卫星通讯功能，与拖体共享一套通讯系统；其卫星导航及控制电路也可以整合到拖体里，从而形成一种非常廉价的波浪滑翔器。
6.拖体单元，是内波检测单元和海洋通讯单元的搭载平台，用缆连接到波浪滑翔器，靠波浪滑翔器拖动航行。拖体单元的控制电路特别考虑低能耗设计，通过布在拖体和波浪滑翔器上的太阳能电池供电，实现长期在海上巡检。拖体单元上设有安保系统，通过传感器检测到恶意攻击时，可以自主启动保护结构，沉入海底。随后可以通过声学释放器，打开气袋上浮水面。拖体单元上设有位置传感器和卫星导航系统，可以精确确定拖体的运动姿态，用于矢量类传感器或仪器的校正。
7.内波检测单元，其观测仪器安装在拖体底部，控制电路部分在中间的腔体里。内波检测单元还包括基于电阻，电容、电感、磁学、声学、光学、射线和影像等单种或多种物理和化学原理组合，结合信息处理形成的综合观测能力。
8.海洋通讯单元，4g或者卫星通讯的天线安装在顶部，内波预警信息也可以通过卫
星实时传送到海上作业方。集成4g，5g等手机网络和卫星通讯功能，实现移动平台控制信息、观测预警信息和安保信息的实时传输。
9.链接波浪滑翔器浮体和推进器的缆，以及波浪滑翔器和拖体之间的缆，都设计成自收缩功能，便于整套装置的下放和回收。通过在拖体内的控制电路里预装的分析软件，自动检测到海洋异常现象，如孤立子内波，通过卫星或其它渠道向相关方预警。该软件具有遥控修改和重装的功能。
10.本装置能够实现方便和快速的下放和回收，长时间海上自主巡航(不依赖于船舶支撑)，可以提高内波预警水平，大大节省成本。初内波预警外，该装置可以扩展到其它需要观测特定现象，实时报告的应用场景。
附图说明
11.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，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。
12.图1是本发明实施例的海洋内波预警装置的三维立体示意图
具体实施方式
13.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
14.请参照图1，本实施例提供一种内波预警装置，可用于海洋内波预警，为海上作业等提供服务，包括海洋油气勘探，海洋油气钻完井，海洋油气生产平台，海管和海缆铺设等，涉及油气和通讯等领域。
15.实施例一
16.本实施例以油气水下生产系统安装为例进行说明。在工程船或油气上使用水下机器人进行安装作业，比如管汇的吊装时，需要比较稳定的周围流动环境，孤立子内波通过所引发的剧烈流场变化可能会严重影响安装工作的进行，甚至造成事故。为此，一般需要在作业海域附近停泊一艘船或者再放置一个潜标进行预警。如采用本发明的内波预警装置，只需要从船上把该装置放入海里，船舶就可以离开去执行其它任务，在岸上或者作业平台上的工作人员可以指挥和监控内波预警装置的位置，一旦内波预警装置上面的仪器检测到孤立子内波，就会提前2到3个小时通过卫星把预警信号送给作业人员采取安全防范措施。
17.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种基于波浪滑翔器作为移动平台的海洋内波预警装置(后面简称内波预警装置)，其特征在于，包括：移动平台单元，使用波浪滑翔器，这是一种无人海洋探测平台，利用浮体-脐带-潜体结构将海洋波浪能转化为自身的前进动力，实现一个浮动平台在海域进行长期巡航，其移动轨迹可以通过卫星遥控；拖体单元，是内波检测单元和海洋通讯单元的搭载平台，用缆连接到波浪滑翔器，靠波浪滑翔器拖动航行；内波检测单元，其观测仪器安装在拖体底部，控制电路部分在中间的腔体里；海洋通讯单元，4g或者卫星通讯的天线安装在顶部，内波预警信息也可以通过卫星实时传送到海上作业方。2.如权利要求1所述的内波预警装置，其特征在于，移动平台单元所用的波浪滑翔器可以简化省去卫星通讯功能，与拖体共享一套通讯系统；其卫星导航及控制电路也可以整合到拖体里，从而形成一种非常廉价的波浪滑翔器。3.如权利要求1到2所述的内波预警装置，其特征在于，拖体单元的控制电路特别考虑低能耗设计，通过布在拖体和波浪滑翔器上的太阳能电池供电，实现长期在海上巡检。4.如权利要求1至3所述的内波预警装置，其特征在于，拖体单元上设有安保系统，通过传感器检测到恶意攻击时，可以自主启动保护结构，沉入海底。随后可以通过声学释放器，打开气袋上浮水面。5.如权利要求1至4所述的内波预警装置，其特征在于，拖体单元上设有位置传感器和卫星导航系统，可以精确确定拖体的运动姿态，用于矢量类传感器或仪器的校正。6.如权利要求1至5所述的内波预警装置，其特征在于，内波检测单元还包括基于电阻，电容、电感、磁学、声学、光学、射线和影像等单种或多种物理和化学原理组合，结合信息处理形成的综合观测能力。7.如权利要求1-6所述的内波预警装置，其特征在于，海洋通讯单元，集成4g，5g等手机网络和卫星通讯功能，实现移动平台控制信息、观测预警信息和安保信息的实时传输。8.如权利要求1-7所述的内波预警装置，其特征在于，链接波浪滑翔器浮体和推进器的缆，以及波浪滑翔器和拖体之间的缆，都设计成自收缩功能，便于从船上的下放和回收，最终能够用直升机实现下放和回收。9.如权利要求1-8所述的内波预警装置，其特征在于，通过在拖体内的控制电路里预装的分析软件，自动检测到海洋异常现象，如孤立子内波，通过卫星或其它渠道向相关方预警。该软件具有遥控修改和重装的功能。10.如权利要求1-9所述的内波预警装置，其特征在于，能够实现方便和快速的下放和回收，长时间海上自主巡航(不依赖于船舶支撑)，可以提高内波预警水平，大大节省成本。初内波预警外，该装置可以扩展到其它需要观测特定现象，实时报告的应用场景。

技术总结
本发明适用于海洋观测，海上作业安全保障，以及其它需要针对海洋特定现象采取措施的应用问题，比如海上作业所需要的内波预警。涉及海洋科考、海洋运载器、海洋仪器设备开发和海洋通讯等。提供一种基于用直升飞机或者无人机投放和回收的波浪滑翔器的海洋内波预警装置。其中，移动平台单元，改造和升级波浪滑翔器，使其能够在投放和回收时卷缆成折叠状态，入海后才把缆展开正常工作；水面内波检测单元安装在波浪滑翔器上，通过对于内波通过时海洋表层的形态(包括但不限于流速，湍流度，海表面光学性质等)改变来检测内波，控制和通讯部分在水面的船体里，内波预警信息也可以通过卫星实时传送到海上作业方。实时传送到海上作业方。实时传送到海上作业方。


技术研发人员：陈道毅
受保护的技术使用者：深圳市弘毅海洋智能装备有限公司
技术研发日：2020.09.18
技术公布日：2022/3/18