[发明专利]基于感应耦合的锚泊自升降剖面监测浮标

说明书

技术领域

本发明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

本发明的目的在于提拱一种基于感应耦合的锚泊自升降剖面监测浮标。该浮标可以在剖面仪上浮或下降过程中实现剖面监测数据的水下采集与自容式存储，在浮标体上实现剖面监测数据的存储以及数传电台或卫星远程转发，在剖面仪上浮至浮标体底部时实现剖面监测数据在剖面仪与浮标体之间的近距离非接触式无线传输，满足剖面仪与浮标体间数据存储与传输的低成本、低功耗和高可靠性要求。

为解决上述技术问题，本发明所采取的具体技术方案是：

基于感应耦合的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。

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；

系留缆上还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。

数据存储模块包括第一高频滤波电容C9、第二高频滤波电容C10、第三高频滤波电容C12、第四高频滤波电容C13、第一低频滤波电解电容C8、第二低频滤波电解电容C11、第一保险丝F1、第二保险丝F2、双排USB插头连接器CN2。

第二高频滤波电容C10的一端和第一保险丝F1的一端接5V电源，第一保险丝F1的另一端、第一高频滤波电容C9的一端、第一低频滤波电解电容C8的正极与双排USB插头连接器CN2的1脚连接；第二高频滤波电容C10的另一端、第一高频滤波电容C9的另一端和第一低频滤波电解电容C8的负极均接地；

第四高频滤波电容C13的一端和第二保险丝F2的一端接5V电源，第二保险丝F2的另一端、第三高频滤波电容C12的一端、第二低频滤波电解电容C11的正极与双排USB插头连接器CN2的5脚连接；第四高频滤波电容C13的另一端、第三高频滤波电容C12的另一端和第二低频滤波电解电容C11的负极均接地；