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专利名称：海洋台站自动观测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及海洋观测系统，特别是涉及设置在沿海岸基的海洋台站观测系统。
背景技术：
海洋蕴藏着极其丰富的自然资源，在全球陆地资源日趋紧张和环境不断恶化的今天，世界各国纷纷将目光转向海洋，开发利用海洋、发展海洋经济成为各个海洋国家的重要战略部署，也是全球经济可持续发展的重要保证。开发利用海洋需要有更多长时间序列、连续的海洋环境观测资料，发展海洋观测技术对提高海洋环境监测能力、促进海洋灾害预报和海洋环境保护工作的开展以及发展海洋经济起着重要的作用。海洋台站是建在沿海、岛屿等的海洋观测站的统称，其主要任务是在人们经济活动最集中的滨海区域进行水文气象要素的观测和资料处理，以便获取能反映出观测海区海洋环境基本特征和变化规律的基础资料，为沿岸和陆架水域的科学研究、环境预报、资源开发、工程建设和环境保护提供可靠的依据。海洋台站的测量装置单独设置在海边，或者利用海边设备组合设置，一般要在有人值守状况下进行海洋观测。目前，海洋台站的海洋观测装置通过有线通信网传输观测数据，所需电能是由电网向观测站提供。对于设置在海边、远离电网和有线通信网的海洋台站，架设专用线路距离长、投资大，施工周期较长，效益差，因此，设在近�：Ｓ蛴糜诤Ｑ蠹嗖獾暮Ｑ筇ㄕ镜纳柚檬�量明显偏少。海洋台站数量少，观测站点密度低，不能适应海洋环境监测和海洋经济发展的需要。而且，现有观测站点缺乏监测监视的可视设备，不能及时提供现场风浪、增水情况等直观信息，不能适应海洋防灾和海洋环境保护对海洋环境监测信息日益增进的全面需求。

发明内容
针对现有海洋台站及其观测装置所存在的问题，本发明推出一种海洋台站自动观测系统，采用风光互补发电系统供电和无线方式的数据通信和视频监控，及时向岸上数据中心传送实时海洋观测数据和存储的观测数据，实现不依赖电网供电、能提供可视化实时监控的无人值守的海洋观测台站的建设。本发明涉及的海洋台站自动观测系统呈立式结构，由固定支撑装置和测量控制装置组成。固定支撑装置包括混凝土基础和测量支撑杆，测量支撑杆为空心的圆柱杆，测量支撑杆通过法兰盘连接并固定在混凝土基础上。测量控制装置的部件设置在测量支撑杆上和混凝土基础内。测量控制装置包括风光互补发电装置、测量传感器、照明装置、采集控制装置、无线视频监控装置、无线数据通信装置。风光互补发电装置包括风力发电机、太阳能转换装置、蓄电池、风光互补控制器， 风力发电机安装在测量支撑杆的顶部，太阳能转换装置安装在测量支撑杆的中部，风光互补控制器安装在测量支撑杆下部设置的采集控制箱内，蓄电池安装在固定支撑装置的混凝土基础内。风光互补控制器分别与风力发电机、太阳能转换装置、采集控制装置和蓄电池连接，以控制风力发电机和太阳能转换装置对蓄电池进行充电，同时控制风力发电机和太阳能转换装置对整个系统供电。风光互补发电装置为整个系统供电，包括为测量传感器、照明装置、采集控制装置、无线视频监控装置、无线数据通信装置供电。风光互补发电装置通过风光互补控制器直接由风力发电机和太阳能转换装置为整个系统供电，在风能和太阳能有限时由蓄电池供电。照明装置设置在测量支撑杆斜向伸出的支杆上，照明装置的开关由采集控制装置控制。测量传感器包括风传感器、气压传感器和水位传感器。风传感器测量风速和风向， 安装在测量支撑杆斜向伸出的支杆上。气压传感器安装在测量支撑杆下部设置的采集控制箱内。水位传感器采用雷达水位计，设置在测量支撑杆横向伸出的水平支杆上，雷达水位计的电磁波发射机和接受机的指向与水平支杆垂直。风传感器、气压传感器和水位传感器连接采集控制装置和无线数据通信装置，无线数据通信装置为在线数据通信网络，将测量传感器采集的测量数据发送出去。无线视频监控装置包括视频摄像装置、视频采集控制器、无线路由器，视频摄像装置设置在测量支撑杆的上部，视频采集控制器、无线路由器设置在采集控制箱内。视频摄像装置与视频采集控制器和无线路由器连接，视频采集控制器将视频摄像装置摄取的可视图像经过无线路由器发送出去。采集控制装置设置在采集控制箱内，包括数据采集存储电路板、时钟控制电路板。 采集控制装置与风光互补控制器、风传感器、气压传感器、水位传感器、照明装置、视频摄像装置、视频采集控制器、无线路由器、无线数据通信装置连接。采集控制装置控制自动观测系统的运作，包括无线视频监控装置的开关、照明装置的开关，包括数据资料的采集、存储和发送。混凝土基础中安装蓄电池和穿线管，蓄电池的引出线通过穿线管和混凝土基础上固定的测量支撑杆内的中心空与采集控制箱内的风光互补控制器连接。海洋台站自动观测系统设置在海边，固定支撑装置的混凝土基础固定设置在靠近海边的位置，混凝土基础的上端面高于最大潮位I. 5米，测量支撑杆通过法兰盘连接并固定在混凝土基础上，测量支撑杆横向伸出的水平支杆伸向海中，水平支杆上安装的雷达水位计的发射机和接受机指向海面。海洋台站自动观测系统自动采集存储潮位、气压、风速、 风向观测数据，实现全天候观测，实现对现场风浪、增水的实况可视化监视，并响应岸上数据中心的命令无线传送实时观测数据和存储的数据，可做到无人值守，可对海洋灾害预测预警和防灾减灾发挥重要作用。本发明涉及的海洋台站自动观测系统结构简单，安装方便，采用风光互补发电系统，充分利用海边丰富的风能和太阳能资源，使海洋台站的建设工期短、一次性投资低，维护管理方便，有利于解决观测站点密度低的问题。


图I为海洋台站自动观测系统结构示意图。
图2为海洋台站自动观测系统功能框图。
图中标记说明
I、风力发电机2、视频摄像装置
3、风传感器4、照明装置
5、水位传感器6、太阳能转换装置
7、采集控制箱8、气压传感器
9、测量支撑杆10、混凝土基础
11、蓄电池12、海面
13、海底14、视频采集控制器
15、无线路由器16、采集控制装置
17、无线数据通信装置18、风光互补控制器
具体实施例方式
结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。图I和图2显示本发明的基本结构， 如图I和图2所示，本发明涉及的海洋台站自动观测系统呈立式结构，由固定支撑装置和测量控制装置组成。固定支撑装置包括混凝土基础10和测量支撑杆9，测量支撑杆9为空心的圆柱杆， 测量支撑杆9通过法兰盘连接并固定在混凝土基础10上。测量控制装置的部件设置在测量支撑杆9上和混凝土基础10内。测量控制装置包括风光互补发电装置、测量传感器、照明装置4、采集控制装置 16、无线视频监控装置、无线数据通信装置17。风光互补发电装置包括风力发电机I、太阳能转换装置6、蓄电池11、风光互补控制器18，风力发电机I安装在测量支撑杆9的顶部，太阳能转换装置6安装在测量支撑杆9 的中部，风光互补控制器18安装在测量支撑杆9下部设置的采集控制箱7内，蓄电池11安装在固定支撑装置的混凝土基础10内。风光互补控制器18分别与风力发电机I、太阳能转换装置6、采集控制装置16和蓄电池11连接，以控制风力发电机I和太阳能转换装置6对蓄电池11进行充电，同时控制风力发电机I和太阳能转换装置6对整个系统供电。测量传感器包括风传感器3、气压传感器8和水位传感器5。风传感器3安装在测量支撑杆9斜向伸出的支杆上。气压传感器8安装在测量支撑杆9下部设置的采集控制箱 7内。水位传感器5采用雷达水位计，设置在测量支撑杆9横向伸出的水平支杆上，雷达水位计的电磁波发射机和接受机的指向与水平支杆垂直。风传感器3、气压传感器8和水位传感器5连接采集控制装置16和无线数据通信装置17，无线数据通信装置17为在线数据通信网络，将测量传感器采集的测量数据发送出去。照明装置4设置在测量支撑杆9斜向伸出的支杆上，照明装置4的开关由采集控制装置16控制。无线视频监控装置包括视频摄像装置2、视频采集控制器14、无线路由器15，视频摄像装置2设置在测量支撑杆9的上部，视频采集控制器14、无线路由器15设置在采集控制箱7内。视频摄像装置2与视频采集控制器14和无线路由器15连接，视频摄像装置2、视频采集控制器14、无线路由器15的电源由采集控制装置16控制，视频采集控制器14将视频摄像装置2摄取的可视图像经过无线路由器15发送出去。采集控制装置16设置在采集控制箱7内，包括数据采集存储电路板、时钟控制电路板。采集控制装置16与风光互补控制器18、风传感器3、气压传感器8、水位传感器5、照明装置4、视频摄像装置2、视频采集控制器14、无线路由器15、无线数据通信装置17连接。 采集控制装置16控制自动观测系统的运作，包括无线视频监控装置的开关、照明装置4的开关，包括数据资料的采集、存储和发送。混凝土基础10中安装蓄电池11和穿线管，蓄电池11的引出线通过穿线管和混凝土基础10上固定的测量支撑杆9的中心空与采集控制箱7内的风光互补控制器18连接。 风光互补控制器18与采集控制装置16连接，为采集控制装置16提供电源，并通过采集控制装置16为无线视频监控装置、无线数据通信装置17以及测量传感器和照明装置4供电。海洋台站自动观测系统设置在海边，固定支撑装置的混凝土基础10固定设置在靠近海边的位置，在低潮时不应露出海底13，混凝土基础10的上端面高于最大潮位I. 5米， 测量支撑杆9通过法兰盘连接并固定在混凝土基础10上，测量支撑杆9横向伸出的水平支杆伸向海中，水平支杆上安装的水位传感器5的雷达水位计的发射机和接受机指向海面 12。
权利要求
1.一种海洋台站自动观测系统，呈立式结构，由固定支撑装置和测量控制装置组成，固定支撑装置包括混凝土基础和测量支撑杆，测量控制装置的部件设置在测量支撑杆上和混凝土基础内，其特征在于测量控制装置包括风光互补发电装置、测量传感器、照明装置、采集控制装置、无线视频监控装置、无线数据通信装置，风光互补发电装置包括风力发电机、 太阳能转换装置、蓄电池、风光互补控制器；风光互补控制器安装在测量支撑杆下部设置的采集控制箱内，分别与风力发电机、太阳能转换装置和蓄电池连接，以控制风力发电机和太阳能转换装置对蓄电池进行充电；风光互补发电装置通过风光互补控制器直接由风力发电机和太阳能转换装置为整个系统供电，包括为测量传感器、照明装置、采集控制装置、无线视频监控装置、无线数据通信装置供电，在风能和太阳能有限时由蓄电池供电；测量传感器包括风传感器、气压传感器和水位传感器，风传感器、气压传感器和水位传感器连接采集控制装置；无线数据通信装置为在线数据通信网络，将测量传感器采集的测量数据发送出去； 无线视频监控装置包括视频摄像装置、视频采集控制器、无线路由器，视频摄像装置设置在测量支撑杆的上部，视频采集控制器、无线路由器设置在采集控制箱内，视频摄像装置与视频采集控制器和无线路由器连接，视频采集控制器将视频摄像装置摄取的可视图像经过无线路由器发送出去；采集控制装置设置在采集控制箱内，包括数据采集存储电路板、时钟控制电路板，采集控制装置与风光互补控制器、风传感器、气压传感器、水位传感器、照明装置、视频摄像装置、视频采集控制器、无线路由器、无线数据通信装置连接，采集控制装置控制自动观测系统的运作，包括无线视频监控装置的开关、照明装置的开关，包括数据资料的采集、存储和发送。
2.根据权利要求I所述的海洋台站自动观测系统，其特征在于，所述测量支撑杆通过法兰盘连接并固定在混凝土基础上。
3.根据权利要求I所述的海洋台站自动观测系统，其特征在于，所述风传感器安装在测量支撑杆斜向伸出的支杆上，所述气压传感器安装在测量支撑杆下部设置的采集控制箱内。
4.根据权利要求I所述的海洋台站自动观测系统，其特征在于，所述所述水位传感器采用雷达水位计，设置在测量支撑杆横向伸出的水平支杆上，雷达水位计的电磁波发射机和接受机的指向与水平支杆垂直。
5.根据权利要求I所述的海洋台站自动观测系统，其特征在于，所述风力发电机安装在测量支撑杆的顶部，太阳能转换装置安装在测量支撑杆的中部，蓄电池安装在固定支撑装置的混凝土基础内。
全文摘要
本发明公开的海洋台站自动观测系统呈立式结构，由固定支撑装置和测量控制装置组成。测量控制装置包括风光互补发电装置、测量传感器、采集控制装置、无线视频监控装置、无线数据通信装置。风光互补发电装置的风力发电机和太阳能转换装置结合一起对系统供电。测量传感器包括风传感器、气压传感器和水位传感器，自动采集潮位、气压、风速、风向观测数据，通过无线数据通信装置传送实时观测数据和存储的数据。无线视频监控装置将视频摄像装置摄取的可视图像经过无线路由器发送出去，实现对现场风浪、增水的实况可视化监视。本发明涉及的海洋台站自动观测系统实现无人值守、全天候观测，可对海洋灾害预测预警和防灾减灾发挥重要作用。
文档编号G01C13/00GK102589532SQ20121004018
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月22日 优先权日2012年2月22日
发明者刘颉, 吕九红, 李扬华, 杨逍, 梁捷, 赵宏彬, 路亚娟, 郑国芝 申请人:国家海洋技术中心