波浪能和太阳能驱动海洋环境无人监测船

摘要

本发明公开了一种波浪能和太阳能驱动海洋环境无人监测船。本发明包括船体和无人控制系统。船体采用刚性充气艇艇型；无人控制系统由地面遥控系统和船载系统构成，地面遥控系统和船载系统通过无线数据链路耦合。地面遥控系统由一台遥控计算机、无线网桥及相应的上层应用软件组成，负责地面遥控指令及数据接收分析显示，遥控计算机的串口接无线网桥。船载系统主要包括航行控制子系统、通信子系统、航行信息传感收集子系统、波浪能与太阳能发电供电子系统和数据采集子系统。本发明无需配置柴油发动机，直接由船载波浪能发电系统和太阳能发电装置提供动力，且输出的电能质量稳定，电磁兼容性好，可使船载设备在复杂的海洋环境下正常工作。

主权项

波浪能和太阳能驱动海洋环境无人监测船，包括船体和无人控制系统，其特征在于：船体采用刚性充气艇艇型，其中刚性艇芯采用槽道滑行艇形式；无人控制系统由地面遥控系统和船载系统构成，地面遥控系统和船载系统通过无线数据链路耦合为无人监测船的整体系统；所述的地面遥控系统由一台遥控计算机、无线网桥及相应的上层应用软件组成，负责地面遥控指令及数据接收分析显示，遥控计算机的串口接无线网桥；所述的船载系统主要包括航行控制子系统、通信子系统、航行信息传感收集子系统、波浪能与太阳能发电供电子系统和数据采集子系统；所述的航行控制子系统由导航控制计算机、驱动控制模块、直流电机、螺旋桨、舵机步进电机、方向舵和警报器组成；导航控制计算机为嵌入式微机，驱动控制模块是以DSP芯片为核心，完成舵机步进电机和直流电机的驱动控制；方向舵的方位角旋转机构由舵机步进电机驱动，螺旋桨由直流电机驱动；所述的通信子系统通过无线网桥，实现远程数据通讯天线与地面无线网桥间信息的传递；所述的航行信息传感收集子系统包括数字罗盘、GPS天线、雷达天线、激光红外探测装置和视频探测器；数字罗盘提供当前航向信息，实现无人监测船航向控制；GPS天线主要完成无人监测船的定位功能，使无人监测船具有一定的自我导航能力；雷达天线、激光红外探测装置和视频探测器用于提供无人监测船的周围环境信息，从而使无人监测船具有一定的智能自动避碰功能；所述的波浪能与太阳能发电供电子系统包括船载波浪能发电装置、太阳能电板、蓄能调控系统；船载波浪能发电装置包括浮体、液压传动系统、发电机、固定基座；液压传动系统的输入端为液压缸，液压缸的活塞杆与浮体联接，液压缸体与固定基座联接，固定基座安装在无人监测船底的中部；当无人监测船航行时，导航控制计算机通过驱动控制模块自动打开密封舱门，将船载波浪能发电装置自动收回，并关闭密封舱门，停止波浪能发电装置工作；当无人监测船停泊时，导航控制计算机通过驱动控制模块自动打开密封舱门，释放船载波浪能发电装置，船载波浪能发电装置开始工作；波浪运动使活塞杆与无人监测船体都运动，但由于船体较重，导致活塞杆与船体发生相对运动，使油液腔的压强不断的变化，最终形成能量的转换；整个能量转换过程中，液压油的循环路线是油液腔、出油单向阀、高压蓄能器、液压马达、中压蓄能器、回油单向阀、油液腔，中压蓄能器起稳压的作用；在液压系统执行端，液压马达将液压能转换为机械能，液压马达与发电机连轴，发电机又将机械能转换为电能，电能存储与利用通过蓄能调控系统控制；同时无人监测船甲板上铺设有太阳能电池板，产生的电能也通过蓄能调控系统控制；所述的数据采集子系统包括数据采集模块和海洋环境监测传感器；数据采集模块包括可编程放大器、A／D变换器、CAN总线接口；海洋环境监测传感器由温湿度传感器、营养盐传感器、重金属传感器、有机污染物传感器、化学耗氧量传感器、致病菌传感器、石油污染物传感器、有机磷农药传感器集成。