[发明专利]一种基于感应耦合和卫星通信技术的深海观测浮标系统

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种海洋技术，具体地说是一种基于感应耦合和卫星通信技术的深海观测浮标系统。

（二）背景技术

浮标作为一种海洋观测平台发挥越来越大的作用，应用范围也越来越广。但是大多数浮标对水下海洋参数的测量很难大量、大深度实时采集，同时受到通信网络的限制只能布放在近海。例如有的浮标采用自容式的传感器安装在浮标的系留分系统，到回收浮标后才能从传感器中读取数据；有的浮标的数据采集控制卫星通信器直接和每一个传感器电缆连接，实时进行数据传输，但是受到数量和深度的限制，一般只能测量几个和水深10米之内的传感器；有的浮标只能布放在水深几十米或者几百米的位置；有的浮标只能布放在近海，使用GPRS地面通信网络或者通信距离比较近的数据电台。本发明采用基于感应耦合的数据传输技术、卫星通信网络，发明了一种深海气候观测浮标系统。

（三）发明内容

本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种基于感应耦合和卫星通信技术的深海观测浮标系统。该系统可以实现实时采集水下多达100个传感器的采样数据，同时利用成熟的卫星通信，把数据发送到岸站数据中心。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于感应耦合技术，可以把水下100个具有感应耦合能力的传感器采集的数据实时采集到浮标的数据采集卡中，然后通过卫星系统把数据发送到用户数据中心。这类浮标采用变压器的基本原理，利用电变磁、磁生电的方法，把水下700米的包塑钢缆当做变压器的铁芯，把数据采集器端的感应耦合连接器当做初级线圈，把水下各个数据传感器的中的线圈当做次级线圈，加上两端的感应耦合模块当做调制解调器，数据采集器通过广播的方式和水下各个传感器建立半双工的通信模式。

选择成熟的卫星系统，利用其提供的拨号服务，在深海浮标和岸站之间建立实时、大数据量、稳定的通信方式，把水下传感器、大气传感器以及生物化学传感器实时采集的数据发送用户数据中心。

一种基于感应耦合和卫星通信技术的深海观测浮标系统，包括数据采集控制卫星通信分系统、岸站卫星通信分系统、供电分系统、浮标体分系统和系留分系统五个分系统组成，其中数据采集控制卫星通信分系统、供电分系统、浮标体分系统和系留分系统四个分系统组装一个整体布放在深海海域，岸站卫星通信分系统组装一个整体安装在用户数据接收中心。

数据采集控制卫星通信分系统实时采集气象要素、海洋要素、地球化学要素和定位要素数据，并且把上述数据通过卫星系统发送到用户数据中心；采集的气象要素包括海面风速、风向、气温、气压、相对湿度、降雨量、长波辐射和短波辐射，采集的海洋要素包括水下0-700米的温度剖面、盐度剖面、海流剖面，采集的地球化学要素是大气-海洋界面二氧化碳通量，采集的定位要素是GPS定位信息；数据采集控制卫星通信分系统通过安装在浮标体分系统浮标密封舱内的数据采集控制卫星通信器采集固定在浮标体分系统塔架上的风速风向传感器、气压传感器、气温传感器、相对湿度传感器、雨量传感器、罗盘传感器和长波辐射传感器、短波辐射传感器、大气二氧化碳传感器、GPS传感器的数据，以及采集固定在浮标体分系统的浮标体上的水下二氧化碳传感器、第一温盐传感器和固定在系留分系统的水下包塑钢缆部分上的第一多普勒海流计、第二温盐传感器、第二多普勒海流计、第三温盐传感器、第三多普勒海流计、第四温盐传感器、第五温盐传感器、第六温盐传感器、第四多普勒海流计、第七盐温传感器、第一温深传感器、第二温深传感器、第三温深传感器、第四温深传感器、第五温深传感器和第六温深传感器。

岸站卫星通信分系统安装在用户数据接收中心，卫星天线终端固定在用户数据中心屋顶，不能遮拦它对卫星的信号接收；岸站通信数据采集控制卫星通信器每隔3个小时和浮标数据采集控制卫星通信器通信接收数据后，用户数据中心通过数据质量控制，根据需要画出各种不同含义的数据图。

供电分系统通过固定在浮标体分系统塔架上的第一太阳能板、第二太阳能板和安装在浮标体分系统浮标密封舱内的铅酸电池给整个浮标系统提供能源，其中第一太阳能板、第二太阳能板白天提供能源的同时给铅酸电池充电，晚上铅酸电池给整个系统供电。