專利名稱：波浪能和太陽能驅(qū)動海洋環(huán)境無人監(jiān)測船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于可再生能源綜合利用、船舶、海洋環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種波浪能和太陽能驅(qū)動海洋環(huán)境無人監(jiān)測船。
背景技術(shù)：
從上個世紀(jì)70年代的石油危機(jī)開始，各國開始把注意力轉(zhuǎn)移到利用本地資源和尋找最適宜的廉價(jià)能源上。21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，人類向大海索取資源成為必然趨勢，沿海地區(qū)把希望寄托在洶涌澎湃的巨浪上，即利用波浪能發(fā)電。波浪能發(fā)電是通過波浪能裝置將波浪能首先轉(zhuǎn)換為機(jī)械能(液壓能)，然后再轉(zhuǎn)換成電能。波浪能具有能量密度高、分布面廣等優(yōu)點(diǎn)。它是一種取之不竭的可再生清潔能源。尤其是在能源消耗較大的冬季，可以利用的波浪能能量也最大。小功率的波浪能發(fā)電，已在導(dǎo)航浮標(biāo)、燈塔等獲得推廣應(yīng)用。我國有廣闊的海洋資源，波浪能的理論存儲量為7000萬千瓦左右，沿海波浪能能流密度大約為每米2千瓦至7千瓦。在能流密度高的地方，每1米海岸線外波浪的能流就足以為20個家庭提供照明。因此，大力開發(fā)和利用海洋能源成為當(dāng)前包括中國在內(nèi)的世界主要沿海國家的戰(zhàn)略性選擇。波浪能主要用于發(fā)電，為邊遠(yuǎn)海域的國防及海洋設(shè)施等提供清潔能源。此外，波浪能還可以用于抽水、供熱、海水淡化以及制氫等。合理地充分開發(fā)利用好這種海洋能，有利于提高我國的海洋經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力、輻射帶動力和可持續(xù)發(fā)展能力，有利于促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國的建立。目前，我國的船舶擁有量處在世界前列，則其船舶營運(yùn)需要消耗大量的能源，而能源消耗不僅增加了企業(yè)的成本支出，而且會增加對環(huán)境的污染。因此新型推進(jìn)裝置和新能源在船舶上的綜合應(yīng)用，對節(jié)約能源、降低成本和緩解環(huán)境污染等具有重要意義。同時，船舶自動化的終極是無人操縱的船。自美國“9 ·11”之后，港口安全成了重要問題，推進(jìn)了無人船的發(fā)展。目前已有多種無人艇開始應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。目前尚未有一種波浪能和太陽能驅(qū)動的海洋環(huán)境無人監(jiān)測船(以下簡稱“無人監(jiān)測船”)面市。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種利用波浪能和太陽能來驅(qū)動的海洋環(huán)境無人監(jiān)測船。本發(fā)明無人監(jiān)測船的突出特點(diǎn)是無需配置柴油發(fā)動機(jī)，直接由船載波浪能發(fā)電裝置和太陽能發(fā)電裝置提供動力，達(dá)到節(jié)能減排、低碳環(huán)保的目的；實(shí)現(xiàn)自主化航行、遠(yuǎn)程控制、實(shí)時數(shù)據(jù)采集傳輸處理等功能，對應(yīng)對海洋突發(fā)事件、執(zhí)行特殊軍事任務(wù)、在海洋、 大型湖泊等方面的環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)警以及海水養(yǎng)殖等具有重要意義。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體方案是
無人監(jiān)測船船體采用剛性充氣艇艇型，其中剛性艇芯采用槽道滑行艇形式。船的尺度小，航速較高，適航性、耐波性、操縱性以及抗撞擊強(qiáng)。
無人監(jiān)測船的無人控制系統(tǒng)由地面遙控系統(tǒng)和船載系統(tǒng)構(gòu)成，地面遙控系統(tǒng)和船載系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)鏈路耦合為無人監(jiān)測船的整體系統(tǒng)。所述的地面遙控系統(tǒng)由一臺遙控計(jì)算機(jī)、無線網(wǎng)橋及相應(yīng)的上層應(yīng)用軟件組成， 負(fù)責(zé)地面遙控指令及數(shù)據(jù)接收分析顯示。遙控計(jì)算機(jī)的串口接無線網(wǎng)橋。所述的船載系統(tǒng)主要包括航行控制子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、航行信息傳感收集子系統(tǒng)、波浪能與太陽能發(fā)電供電子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)。所述的航行控制子系統(tǒng)由導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)、驅(qū)動控制模塊、直流電機(jī)、螺旋槳、舵機(jī)步進(jìn)電機(jī)、方向舵和警報(bào)器組成。導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)為嵌入式微機(jī)，驅(qū)動控制模塊是以DSP 芯片為核心，完成舵機(jī)步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)的驅(qū)動控制。方向舵的方位角旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由舵機(jī)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，螺旋槳由直流電機(jī)驅(qū)動。所述的通信子系統(tǒng)通過無線網(wǎng)橋，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊天線與地面無線網(wǎng)橋間信息的傳遞。所述的航行信息傳感收集子系統(tǒng)包括數(shù)字羅盤、GPS天線、雷達(dá)天線、激光紅外探測裝置和視頻探測器。數(shù)字羅盤提供當(dāng)前航向信息，實(shí)現(xiàn)無人監(jiān)測船航向控制。GPS天線主要完成無人監(jiān)測船的定位功能，使無人監(jiān)測船具有一定的自我導(dǎo)航能力。雷達(dá)天線、激光紅外探測裝置和視頻探測器用于提供無人監(jiān)測船的周圍環(huán)境信息，從而使無人監(jiān)測船具有一定的智能自動避碰功能。所述的波浪能與太陽能發(fā)電供電子系統(tǒng)包括船載波浪能發(fā)電裝置、太陽能電板、 蓄能調(diào)控系統(tǒng)。船載波浪能發(fā)電裝置主要由浮體、液壓傳動系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、固定基座組成。液壓傳動系統(tǒng)的輸入端為液壓缸，液壓缸的活塞桿與浮體聯(lián)接，液壓缸體與固定基座聯(lián)接，固定基座安裝在無人監(jiān)測船底的中部。當(dāng)無人監(jiān)測船航行時，導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)通過驅(qū)動控制模塊自動打開密封艙門，將船載波浪能發(fā)電裝置自動收回，并關(guān)閉密封艙門，停止波浪能發(fā)電裝置工作；當(dāng)無人監(jiān)測船停泊時，導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)通過驅(qū)動控制模塊自動打開密封艙門， 釋放船載波浪能發(fā)電裝置，船載波浪能發(fā)電裝置開始工作。波浪運(yùn)動使活塞桿與無人監(jiān)測船體都運(yùn)動，但由于船體較重，導(dǎo)致活塞桿與船體發(fā)生相對運(yùn)動，使油液腔的壓強(qiáng)不斷的變化，最終形成能量的轉(zhuǎn)換。整個能量轉(zhuǎn)換過程中，液壓油的循環(huán)路線是油液腔、出油單向閥、 高壓蓄能器、液壓馬達(dá)、中壓蓄能器、回油單向閥、油液腔。中壓蓄能器起穩(wěn)壓的作用。在液壓系統(tǒng)執(zhí)行端，液壓馬達(dá)將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，液壓馬達(dá)與發(fā)電機(jī)連軸，發(fā)電機(jī)又將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，電能存儲與利用通過蓄能調(diào)控系統(tǒng)控制。同時無人監(jiān)測船甲板上鋪設(shè)有太陽能電池板，產(chǎn)生的電能也通過蓄能調(diào)控系統(tǒng)控制。所述的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊和海洋環(huán)境監(jiān)測傳感器。數(shù)據(jù)采集模塊主要由可編程放大器、A / D變換器、CAN總線接口等組成。海洋環(huán)境監(jiān)測傳感器由溫濕度、 營養(yǎng)鹽、重金屬、有機(jī)污染物、化學(xué)耗氧量、致病菌、石油污染物、有機(jī)磷農(nóng)藥等傳感器集成。本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)是
(1)無人監(jiān)測船無需配置柴油發(fā)動機(jī)，直接由船載波浪能發(fā)電系統(tǒng)和太陽能發(fā)電裝置提供動力，且輸出的電能質(zhì)量穩(wěn)定，電磁兼容性好，可使船載設(shè)備在復(fù)雜的海洋環(huán)境下正常工作。(2)實(shí)現(xiàn)無人監(jiān)測船智能、高速、無人等方面的集成。在控制技術(shù)方面取得了重大突破，努力解決好了無人監(jiān)測船的投放、穩(wěn)定、導(dǎo)航、避碰和回收問題，以賦予無人船更多的自主性。(3)無人監(jiān)測船能自動駕駛?？砂搭A(yù)定航線行駛，如途中遇到障礙物可通過雷達(dá)及傳感器實(shí)時探測到周圍障礙物的信息，及時規(guī)劃出新的航線。這種方法實(shí)現(xiàn)的控制精度很高，航線偏差不超過2米，即使遇到狹窄航道，也能應(yīng)付自如。便于海上巡邏、偵察、水面反恐行動和進(jìn)行海上搜救等，有利于維護(hù)國家安全和保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)和諧社會的建設(shè)。(4)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作時，采用的是通過自主開發(fā)的數(shù)據(jù)處理單元成立各傳感器獲得的數(shù)據(jù)，這樣可以避免由于運(yùn)動、風(fēng)浪等外界因素的干擾，保證動態(tài)測量的精度。(5)可克服傳統(tǒng)的人工采樣方式，解決在中、重度污染的水體采樣時，可能還存在危及操作人員人身安全隱患的難題，并擴(kuò)大采樣范圍，提高采樣效率。


圖1為無人監(jiān)測船整體結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為船載波浪能發(fā)電裝置。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理、結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步的說明。如圖1所示，無人監(jiān)測船的無人控制系統(tǒng)由地面遙控系統(tǒng)和船載系統(tǒng)構(gòu)成，地面遙控系統(tǒng)和船載系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)鏈路耦合為無人監(jiān)測船的整體系統(tǒng)。地面遙控系統(tǒng)由一臺遙控計(jì)算機(jī)1、無線網(wǎng)橋及相應(yīng)的上層應(yīng)用軟件組成。船載系統(tǒng)主要包括通信子系統(tǒng)、航行信息傳感收集子系統(tǒng)、波浪能與太陽能發(fā)電供電子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和航行控制子系統(tǒng)。航行控制子系統(tǒng)由導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)13、驅(qū)動控制模塊12、直流電機(jī)18、螺旋槳20、舵機(jī)步進(jìn)電機(jī)19、方向舵16和警報(bào)器4組成。通信子系統(tǒng)通過2. 4GHz的無線網(wǎng)橋，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊天線3與地面無線網(wǎng)橋間信息的傳遞。航行信息傳感收集子系統(tǒng)包括數(shù)字羅盤 10、GPS天線6、雷達(dá)天線5、激光紅外探測裝置7和視頻探測器2。波浪能與太陽能發(fā)電供電子系統(tǒng)包括船載波浪能發(fā)電裝置14和蓄能控制系統(tǒng)8。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊11和海洋環(huán)境監(jiān)測傳感器17。海洋環(huán)境監(jiān)測傳感器17由溫濕度、營養(yǎng)鹽、重金屬、有機(jī)污染物、化學(xué)耗氧量、致病菌、石油污染物、有機(jī)磷農(nóng)藥等傳感器集成。如圖2所示，船載波浪能發(fā)電裝置14主要由浮體22、液壓傳動系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)觀、固定基座27組成。液壓傳動系統(tǒng)的輸入端為液壓缸，液壓缸的活塞桿23與浮體22聯(lián)接，液壓缸體沈與固定基座27聯(lián)接，固定基座27安裝在無人監(jiān)測船底的中部。所述的無人監(jiān)測船船體15采用剛性充氣艇艇型，其中剛性艇芯采用槽道滑行艇形式。船的尺度小，航速較高，適航性、耐波性、操縱性以及抗撞擊強(qiáng)。本發(fā)明船體15主尺度為船長5m、船寬2m、設(shè)計(jì)吃水0. 5m、型深1 m、折角線長細(xì)、槽道長5m、槽道寬0. Sm、排水量3t、肋骨間距210mm。所述的無人監(jiān)測船的無人控制系統(tǒng)由地面遙控系統(tǒng)和船載系統(tǒng)構(gòu)成，地面遙控系統(tǒng)和船載系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)鏈路耦合為無人監(jiān)測船的整體系統(tǒng)。所述的地面遙控系統(tǒng)由一臺遙控計(jì)算機(jī)1、無線網(wǎng)橋及相應(yīng)的上層應(yīng)用軟件組成， 負(fù)責(zé)地面遙控指令及數(shù)據(jù)接收分析顯示。遙控計(jì)算機(jī)1的串口接2. 4G的無線網(wǎng)橋，該無線網(wǎng)橋間數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)10 Mbps。地面遙控系統(tǒng)使用TCP / IP協(xié)議作為上層應(yīng)用軟件的傳輸協(xié)議，應(yīng)用軟件包括操作界面模塊、通信模塊及數(shù)據(jù)處理幾部分。所述的船載系統(tǒng)主要包括航行控制子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、航行信息傳感收集子系統(tǒng)、波浪能與太陽能發(fā)電供電子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)。所述的航行控制子系統(tǒng)由導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)13、驅(qū)動控制模塊12、直流電機(jī)18、螺旋槳20、舵機(jī)步進(jìn)電機(jī)19、方向舵16和警報(bào)器4組成。導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)13為嵌入式微機(jī)， 有多個串口通信模塊。其中，串口 1用于接無線網(wǎng)橋，完成與地面遙控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信；串口 2用于按1次/ 3秒的頻率接收自身船位GPS信息；串口 3用于按6次/秒的頻率接收數(shù)字羅盤HMR 3300的航向信息。驅(qū)動控制模塊12是以DSP芯片完成舵機(jī)步進(jìn)電機(jī)19和直流電機(jī)18的驅(qū)動控制。方向舵16的方位角旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由舵機(jī)步進(jìn)電機(jī)19驅(qū)動，螺旋槳20 由直流電機(jī)18驅(qū)動。無人監(jiān)測船具有避碰危險(xiǎn)時，警報(bào)器4發(fā)出聲音警報(bào)和光亮警報(bào)。所述的通信子系統(tǒng)通過2. 4GHz的無線網(wǎng)橋，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊天線3與地面無線網(wǎng)橋間信息的傳遞。所述的航行信息傳感收集子系統(tǒng)包括數(shù)字羅盤10、GPS天線6、雷達(dá)天線5、激光紅外探測裝置7和視頻探測器2。數(shù)字羅盤10提供當(dāng)前航向信息，實(shí)現(xiàn)無人監(jiān)測船航向控制。 GPS天線6主要完成無人船的定位功能，使無人船具有一定的自我導(dǎo)航能力。雷達(dá)天線5、 激光紅外探測裝置7和視頻探測器2用于提供無人監(jiān)測船的周圍環(huán)境信息，從而使無人監(jiān)測船具有一定的智能自動避碰功能。所述的波浪能與太陽能發(fā)電供電子系統(tǒng)包括船載波浪能發(fā)電裝置14、太陽能電板 9、蓄能調(diào)控系統(tǒng)8。船載波浪能發(fā)電裝置14主要由浮體21、液壓傳動系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)觀、固定基座27組成。液壓傳動系統(tǒng)的輸入端為液壓缸，液壓缸的活塞桿23與浮體22聯(lián)接，液壓缸體26與固定基座27聯(lián)接，固定基座27安裝在無人監(jiān)測船底的中部，液壓缸體沈可分為油液腔M和無桿腔25。當(dāng)無人監(jiān)測船航行時，導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)13通過驅(qū)動控制模塊12自動打開密封艙門，將船載波浪能發(fā)電裝置14自動收回，并關(guān)閉密封艙門，停止波浪能發(fā)電裝置14工作；當(dāng)無人監(jiān)測船停泊時，導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)13通過驅(qū)動控制模塊12自動打開密封艙門，釋放船載波浪能發(fā)電裝置14，船載波浪能發(fā)電裝置14開始工作。波浪運(yùn)動使活塞桿與無人監(jiān)測船體都運(yùn)動，但由于船體較重，導(dǎo)致活塞桿與船體發(fā)生相對運(yùn)動，使油液腔M 的壓強(qiáng)不斷的變化，最終形成能量的轉(zhuǎn)換。整個能量轉(zhuǎn)換過程中，液壓油的循環(huán)路線是油液腔對、出油單向閥33、高壓蓄能器32、液壓馬達(dá)四、中壓蓄能器30、回油單向閥31、油液腔 M。中壓蓄能器30起穩(wěn)壓的作用。在液壓系統(tǒng)執(zhí)行端，液壓馬達(dá)四將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，液壓馬達(dá)四與發(fā)電機(jī)觀連軸，發(fā)電機(jī)觀又將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，電能存儲與利用通過蓄能調(diào)控系統(tǒng)8控制。同時無人監(jiān)測船甲板上鋪設(shè)有太陽能電池板9，產(chǎn)生的電能也通過蓄能調(diào)控系統(tǒng)8控制。整個無人監(jiān)測船無需配置柴油機(jī)，就可以保證船載各系統(tǒng)正常工作的動力需求。所述的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊11和海洋環(huán)境監(jiān)測傳感器17。數(shù)據(jù)采集模塊11主要由可編程放大器、A / D變換器、CAN總線接口等組成。海洋環(huán)境監(jiān)測傳感器 17由溫濕度、營養(yǎng)鹽、重金屬、有機(jī)污染物、化學(xué)耗氧量、致病菌、石油污染物、有機(jī)磷農(nóng)藥等傳感器集成。數(shù)據(jù)采集模塊11將從海洋環(huán)境監(jiān)測傳感器17輸入的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并傳送給導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)13，再通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊天線3將采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛婵刂?br> 6系統(tǒng)1中的環(huán)境監(jiān)測評測預(yù)警服務(wù)器，環(huán)境監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)警處理，根據(jù)相應(yīng)的預(yù)警策略判斷進(jìn)行相關(guān)處理，為海洋生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供相關(guān)數(shù)據(jù)和信息。
權(quán)利要求
1.波浪能和太陽能驅(qū)動海洋環(huán)境無人監(jiān)測船，包括船體和無人控制系統(tǒng)，其特征在于船體采用剛性充氣艇艇型，其中剛性艇芯采用槽道滑行艇形式； 無人控制系統(tǒng)由地面遙控系統(tǒng)和船載系統(tǒng)構(gòu)成，地面遙控系統(tǒng)和船載系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)鏈路耦合為無人監(jiān)測船的整體系統(tǒng)；所述的地面遙控系統(tǒng)由一臺遙控計(jì)算機(jī)、無線網(wǎng)橋及相應(yīng)的上層應(yīng)用軟件組成，負(fù)責(zé)地面遙控指令及數(shù)據(jù)接收分析顯示，遙控計(jì)算機(jī)的串口接無線網(wǎng)橋；所述的船載系統(tǒng)主要包括航行控制子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、航行信息傳感收集子系統(tǒng)、波浪能與太陽能發(fā)電供電子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)；所述的航行控制子系統(tǒng)由導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)、驅(qū)動控制模塊、直流電機(jī)、螺旋槳、舵機(jī)步進(jìn)電機(jī)、方向舵和警報(bào)器組成；導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)為嵌入式微機(jī)，驅(qū)動控制模塊是以DSP芯片為核心，完成舵機(jī)步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)的驅(qū)動控制；方向舵的方位角旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由舵機(jī)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，螺旋槳由直流電機(jī)驅(qū)動；所述的通信子系統(tǒng)通過無線網(wǎng)橋，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊天線與地面無線網(wǎng)橋間信息的傳遞；所述的航行信息傳感收集子系統(tǒng)包括數(shù)字羅盤、GPS天線、雷達(dá)天線、激光紅外探測裝置和視頻探測器；數(shù)字羅盤提供當(dāng)前航向信息，實(shí)現(xiàn)無人監(jiān)測船航向控制；GPS天線主要完成無人監(jiān)測船的定位功能，使無人監(jiān)測船具有一定的自我導(dǎo)航能力；雷達(dá)天線、激光紅外探測裝置和視頻探測器用于提供無人監(jiān)測船的周圍環(huán)境信息，從而使無人監(jiān)測船具有一定的智能自動避碰功能；所述的波浪能與太陽能發(fā)電供電子系統(tǒng)包括船載波浪能發(fā)電裝置、太陽能電板、蓄能調(diào)控系統(tǒng)；船載波浪能發(fā)電裝置包括浮體、液壓傳動系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、固定基座；液壓傳動系統(tǒng)的輸入端為液壓缸，液壓缸的活塞桿與浮體聯(lián)接，液壓缸體與固定基座聯(lián)接，固定基座安裝在無人監(jiān)測船底的中部；當(dāng)無人監(jiān)測船航行時，導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)通過驅(qū)動控制模塊自動打開密封艙門，將船載波浪能發(fā)電裝置自動收回，并關(guān)閉密封艙門，停止波浪能發(fā)電裝置工作；當(dāng)無人監(jiān)測船停泊時，導(dǎo)航控制計(jì)算機(jī)通過驅(qū)動控制模塊自動打開密封艙門，釋放船載波浪能發(fā)電裝置，船載波浪能發(fā)電裝置開始工作；波浪運(yùn)動使活塞桿與無人監(jiān)測船體都運(yùn)動，但由于船體較重，導(dǎo)致活塞桿與船體發(fā)生相對運(yùn)動，使油液腔的壓強(qiáng)不斷的變化，最終形成能量的轉(zhuǎn)換；整個能量轉(zhuǎn)換過程中，液壓油的循環(huán)路線是油液腔、出油單向閥、高壓蓄能器、液壓馬達(dá)、中壓蓄能器、回油單向閥、油液腔，中壓蓄能器起穩(wěn)壓的作用；在液壓系統(tǒng)執(zhí)行端，液壓馬達(dá)將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，液壓馬達(dá)與發(fā)電機(jī)連軸，發(fā)電機(jī)又將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，電能存儲與利用通過蓄能調(diào)控系統(tǒng)控制；同時無人監(jiān)測船甲板上鋪設(shè)有太陽能電池板，產(chǎn)生的電能也通過蓄能調(diào)控系統(tǒng)控制；所述的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊和海洋環(huán)境監(jiān)測傳感器；數(shù)據(jù)采集模塊包括可編程放大器、A / D變換器、CAN總線接口 ；海洋環(huán)境監(jiān)測傳感器由溫濕度傳感器、營養(yǎng)鹽傳感器、重金屬傳感器、有機(jī)污染物傳感器、化學(xué)耗氧量傳感器、致病菌傳感器、石油污染物傳感器、有機(jī)磷農(nóng)藥傳感器集成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種波浪能和太陽能驅(qū)動海洋環(huán)境無人監(jiān)測船。本發(fā)明包括船體和無人控制系統(tǒng)。船體采用剛性充氣艇艇型；無人控制系統(tǒng)由地面遙控系統(tǒng)和船載系統(tǒng)構(gòu)成，地面遙控系統(tǒng)和船載系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)鏈路耦合。地面遙控系統(tǒng)由一臺遙控計(jì)算機(jī)、無線網(wǎng)橋及相應(yīng)的上層應(yīng)用軟件組成，負(fù)責(zé)地面遙控指令及數(shù)據(jù)接收分析顯示，遙控計(jì)算機(jī)的串口接無線網(wǎng)橋。船載系統(tǒng)主要包括航行控制子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、航行信息傳感收集子系統(tǒng)、波浪能與太陽能發(fā)電供電子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)。本發(fā)明無需配置柴油發(fā)動機(jī)，直接由船載波浪能發(fā)電系統(tǒng)和太陽能發(fā)電裝置提供動力，且輸出的電能質(zhì)量穩(wěn)定，電磁兼容性好，可使船載設(shè)備在復(fù)雜的海洋環(huán)境下正常工作。
文檔編號B63B35/00GK102381464SQ20111031188
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月15日
發(fā)明者付現(xiàn)橋, 周艷, 林巧力, 蔡勇, 金濤, 陳磊 申請人:浙江大學(xué)舟山海洋研究中心