[实用新型]基于六维加速度传感器的海洋波浪浮标

说明书

本实用新型公开了一种基于六维加速度传感器的海洋波浪浮标，包括浮标体、传感器系统、控制系统，内置在浮标体中的控制系统结合波浪加速度信息、风速信息、风向信息、电子罗盘发送的方位角信息，分别对海洋波浪浮标所处位置的波浪特征和气象数据进行处理，以计算主波向、波高、波周期、实际风向、实际风速，并将计算出的主波向、波高、波周期、实际风向、实际风速通过通讯模块发送至用户端监测系统。本实用新型能够解决对海洋波浪进行观测的技术难题以及现有技术的局限性，可以定点、定时、连续、准确地对海面波浪的波高、波周期以及波向等波浪特征和风速、风向等气象要素进行观测。

技术领域

本实用新型涉及水文、海洋技术领域，具体而言涉及一种基于六维加速度传感器的海洋波浪浮标。

背景技术

近海波浪的观测研究对海洋开发、交通运输、国民经济建设、国防建设及海上舰船活动都有十分重要的作用。目前，沿海地区正在不断遭受各种海洋灾害，近海海洋灾害造成众多人员受灾和巨大经济损失。

现阶段具有代表性的海洋波浪监测设备有SZF型波浪浮标、OSB-W4型波浪浮标、SBF3-1 型测波浮标等。然而由于现有加速度式波浪监测通常采用硬件电路的加速度-位移积分方法，对随机性很强的波浪加速度信号积分效果不理想，会出现较大的积分误差。并且研究热门集中在PC端平台波浪处理软件开发，适用于机载嵌入式平台的波浪数据处理系统尚未见诸报道。对于PC端平台波浪处理方式来说，一旦海洋波浪监测设备和PC端平台通讯断开，海洋波浪监测设备的数据只能暂时存储，等待通讯恢复，再发送至PC端继续处理，效率低，且容易发生错误。另外，我国大部分海洋观测站已具备了海浪的预报与监测能力，但海浪观测设备还主要依赖国外进口，进口不但费用高，而且进口的海洋波浪浮标不便进行售后和维修，国家海洋强国战略迫使海洋观测设备国产化进程势在必行。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种基于六维加速度传感器的海洋波浪浮标，能够解决对海洋波浪进行观测的技术难题以及现有技术的局限性，可以定点、定时、连续、准确地对海面波浪的波高、波周期以及波向等波浪特征和风速、风向等气象要素进行观测，对国防、海洋观测研究具有重要意义。

为达成上述目的，结合图1，本实用新型提出一种基于六维加速度传感器的海洋波浪浮标，所述海洋波浪浮标包括浮标体、传感器系统、控制系统。

所述浮标体包括支架，固定在支架上的航标灯、GPS定位天线和若干个太阳能电池板，浮体，以及设置在浮体内的控制箱、蓄电池组，支架通过紧固部固定在浮体上表面上。

所述传感器系统包括并联压电式六维加速度传感器、风速传感器、风向传感器、信号处理模块。

所述风速传感器、风向传感器固定在支架顶端，分别用于采集海洋波浪浮标所处位置的风速信息、风向信息。

所述并联压电式六维加速度传感器、信号处理模块设置在控制箱内部，并联压电式六维加速度传感器、信号处理模块互相电连接。

所述并联压电式六维加速度传感器用于采集海洋波浪浮标所处位置的波浪加速度信息，加速度传感器输出为电荷量信号，信号处理模块用于将采集的电荷量转换成对应的电压信号。

所述控制系统设置在控制箱内部，包括FPGA处理器、A/D转换器、通讯模块、电子罗盘、SD存储卡。

所述太阳能电池板经逆变器降压模块与蓄电池组电连接，所述蓄电池组与FPGA处理器、 A/D转换器、信号处理模块电连接。

所述太阳能电池板发电提供220V交流电压，经过逆变器降压模块转为12V直流电源，储存到蓄电池组，蓄电池组作为海洋波浪浮标的供电系统，为FPGA处理器、A/D转换器、信号处理模块等供电。