专利名称：一种锚泊自升降剖面监测浮标的制作方法
技术领域：
本实用新型属于水下无线通信技术领域，具体涉及一种基于感应耦合的锚泊自升
降剖面监测浮标。
背景技术：
锚泊自升降剖面监测浮标同时具备锚泊浮标的长期定点特性和漂流式剖面监测 浮标的可自动升降特性，可以获取特定研究海域的定点的、长期的、高垂直分辨率的序列垂 直剖面监测数据，是近些年来发展起来的一种先进的海洋监测浮标。该类浮标通常采用两 点系留式设计，即上端浮标牵拉，下端锚碇，剖面仪在浮标与锚碇间往复升降运动以采集剖 面监测数据，剖面仪获取的监测数据借助某种通信方式传输至浮标体后，再由浮标体利用 数传电台或通讯卫星发送至岸基数据中心。剖面仪与浮标体之间的通信方式若采用有线方 式，则由于剖面仪的往复升降运动导致通信距离不断变化，不仅使得传输线路设计困难，同 时通信的可靠性、剖面仪的安全性也难以保障。若采用无线方式，则在水下无线通信方式 中，水声通信具有传输距离远、传输率高等一系列优点，但其成本过高，同时功耗较高，考虑 到剖面仪的自容式供电特性，无法满足长期观测要求；水下激光通讯通信距离远、传输率较 高，但结构复杂、造价高，同时通信的方向性要求高；水下LED光学通讯造价低、功耗低、传 输距离较远、但同样存在方向性要求过高问题，若无相应装置保证其探头在较小的范围内 对准，则通讯性能将大幅下降甚至通讯中断。
发明内容本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提拱一种基于感应耦合的锚泊自升 降剖面监测浮标。 本实用新型包括天线、浮标体、浮标体仪器仓、通讯收发模块、水下剖面仪、单向锁 定开关、剖面仪传感器、系留缆和配重块。 浮标体的顶部设置有天线，浮标体底部设置有下支架，下支架的底部与系留缆的 一端连接，系留缆的另一端与配重块连接，系留缆上设置有单向锁定装置，单向锁定装置与 水下剖面仪的侧壁固定设置，剖面仪传感器设置在水下剖面仪内腔；浮标体仪器仓设置在 浮标体内，通讯收发模块设置在浮标体仪器仓内。浮标体仪器仓内还设置有浮标数据转发 模块和耦合信号接收模块，通讯收发模块通过串口与浮标数据转发模块信号连接，耦合信 号接收模块通过串口与浮标数据转发模块信号连接。 系留缆上套接有耦合信号接收线圈和耦合信号发送线圈，耦合信号接收线圈设置 在下支架上并与耦合信号接收模块信号连接；耦合信号发送线圈与剖面仪内腔中的耦合信 号发送模块信号连接，耦合信号发送模块与水下数据采集与存储模块信号连接，水下数据 采集与存储模块与剖面仪传感器信号连接。 所述的水下数据采集与存储模块包括核心板和底板，核心板和底板之间通过核心 板总线连接；所述的底板包括数据存储模块、剖面仪传感器数据接口模块、监测数据中转远程传输接口模块、控制量接口模块以及调试接口模块。 本实用新型提出的锚泊自升降剖面监测浮标，其剖面监测数据的传输过程具有非 接触特性，使得锚泊自升降监测浮标的剖面仪与浮标体可采用分离式设计，二者之间除系 留缆外，无需添加额外的通信线路，既保证了数据通信的可靠性，同时也保障了监测浮标的 安全性。此外，本实用新型提出的水下无线数据传输装置基于电磁感应原理，对于收、发线 圈相对位置的方向性要求较低，可以在较大的空间角度范围内实现近距离非接触式无线传 输，除此之外，该装置还具有成本低、功耗小等一系列优点，与水声通讯、水下光学通讯等背 景技术相比，更加适合实现剖面仪与浮标体之间的近距离非接触式无线数据传输。
图1为本实用新型结构示意图； 图2为本实用新型中数据传输示意图。
具体实施方式如图1所示(图中曲线为水面)，一种锚泊自升降剖面监测浮标，包括天线1、浮标 体2、浮标体仪器仓3、通讯收发模块4、水下剖面仪9、单向锁定开关10、剖面仪传感器13、 系留缆14和配重块15。 浮标体2的顶部设置有天线l，浮标体2底部设置有下支架，下支架的底部与系留 缆14的一端连接，系留缆14的另一端与配重块15连接，系留缆14上设置有单向锁定装置 IO，单向锁定装置10与水下剖面仪9的侧壁固定设置，剖面仪传感器13设置在水下剖面仪 9内腔； 浮标体仪器仓3设置在浮标体2内，通讯收发模块4设置在浮标体仪器仓3内。浮 标体仪器仓3内还设置有浮标数据转发模块5和耦合信号接收模块6，通讯收发模块4通过 串口与浮标数据转发模块5信号连接，耦合信号接收模块6通过串口与浮标数据转发模块 5信号连接； 系留缆14上还套接有耦合信号接收线圈7和耦合信号发送线圈8，耦合信号接收 线圈7设置在下支架上并与耦合信号接收模块6信号连接；耦合信号发送线圈8与剖面仪 9内腔中的耦合信号发送模块11信号连接，耦合信号发送模块11与水下数据采集与存储模 块12信号连接，水下数据采集与存储模块12与剖面仪传感器13信号连接。 天线1可以选用数传电台天线或卫星通讯天线，耦合信号接收模块6与耦合信号 接收线圈7采用双芯水密电缆连接；耦合信号发送模块11与耦合信号发送线圈8也采用双 芯水密电缆连接；水下数据采集与存储模块12与耦合信号发送模块11采用RS232串口连 接。 如图2所示，数据传输主要依靠水下数据采集与存储模块12、耦合信号发送模块 11、耦合信号发送线圈8、耦合信号接收线圈7、耦合信号接收模块6以及浮标数据转发模块 5。其中，水下数据采集与存储模块12与耦合信号发送模块11之间采用RS232串口相连接； 耦合信号发送模块11与耦合信号发送线圈8之间可直接采用普通导线连接，耦合信号发送 线圈8置于水下时需采用双芯水密导线；耦合信号接收线圈7与耦合信号接收模块6之间 的连接方式与发送模块11、线圈8之间的连接方式类似；耦合信号接收模块6与浮标数据转发模块5之间采用RS232串口相连接。 本实用新型的工作过程为剖面仪在下降或升浮过程中其内部搭载的传感器通过 传感器数据接口将剖面监测数据传输至水下数据采集与存储模块进行自容存储；当剖面仪 上浮至浮标体底部一定距离范围内，耦合信号收发模块可以建立稳定的通讯连接时，水下 数据采集与存储模块发送指令关闭单向锁定装置，剖面仪停止上浮，水下数据采集与存储 模块将存储在SD卡或U盘中的剖面监测数据通过耦合信号发送和接收模块耦合传输至浮 标数据转发模块；浮标数据转发模块获得剖面监测数据后，将其存储在自身的SD卡或U盘 中，然后开启数传电台或者通讯卫星的通信功能，完成剖面监测数据的远程转发；之后，水 下数据采集与存储模块发送指令打开单向锁定装置，剖面仪将再次下降，开始新的数据采 集周期。
权利要求一种锚泊自升降剖面监测浮标，包括天线、浮标体、浮标体仪器仓、通讯收发模块、水下剖面仪、单向锁定开关、剖面仪传感器、系留缆和配重块，其特征在于浮标体的顶部设置有天线，浮标体底部设置有下支架，下支架的底部与系留缆的一端连接，系留缆的另一端与配重块连接，系留缆上设置有单向锁定装置，单向锁定装置与水下剖面仪的侧壁固定设置，剖面仪传感器设置在水下剖面仪内腔；浮标体仪器仓设置在浮标体内，通讯收发模块设置在浮标体仪器仓内；浮标体仪器仓内还设置有浮标数据转发模块和耦合信号接收模块，通讯收发模块通过串口与浮标数据转发模块信号连接，耦合信号接收模块通过串口与浮标数据转发模块信号连接；系留缆上套接有耦合信号接收线圈和耦合信号发送线圈，耦合信号接收线圈设置在下支架上并与耦合信号接收模块信号连接；耦合信号发送线圈与剖面仪内腔中的耦合信号发送模块信号连接，耦合信号发送模块与水下数据采集与存储模块信号连接，水下数据采集与存储模块与剖面仪传感器信号连接；所述的水下数据采集与存储模块包括核心板和底板，核心板和底板之间通过核心板总线连接；所述的底板包括数据存储模块、剖面仪传感器数据接口模块、监测数据中转远程传输接口模块、控制量接口模块以及调试接口模块。
专利摘要本实用新型涉及一种锚泊自升降剖面监测浮标。现有监测浮标通讯存在各种不足。本实用新型浮标体的顶部设置有天线，底部通过下支架和系留缆与配重块连接。浮标体仪器仓设置在浮标体内，浮标体仪器仓内设置有通讯收发模块、浮标数据转发模块和耦合信号接收模块，通讯收发模块与浮标数据转发模块信号连接，耦合信号接收模块与浮标数据转发模块信号连接。系留缆上套接有耦合信号接收线圈和耦合信号发送线圈，耦合信号发送线圈与耦合信号发送模块信号连接，耦合信号发送模块与水下数据采集与存储模块信号连接，水下数据采集与存储模块与剖面仪传感器信号连接。本实用新型可以在较大的空间角度范围内实现近距离非接触式无线传输，并且成本低、功耗小。
文档编号H04B17/00GK201523387SQ20092020039
公开日2010年7月7日 申请日期2009年11月5日 优先权日2009年11月5日
发明者于海滨, 刘敬彪, 孔庆鹏, 翁杰, 蔡文郁, 顾梅园 申请人:杭州电子科技大学