本發(fā)明屬于海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備，尤其涉及一種以水面浮臺(tái)為中心、聯(lián)合水上無(wú)人機(jī)和水下機(jī)器人的海洋整體環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要有浮標(biāo)、潛標(biāo)、調(diào)查船、大型水下機(jī)器人等，這些海洋檢測(cè)系統(tǒng)難以滿足海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)多樣化的需要。比如：(1)浮標(biāo)、潛標(biāo)能長(zhǎng)時(shí)間工作，使用便捷，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但是其位置固定，不能靈活移動(dòng)；(2)調(diào)查船可以機(jī)動(dòng)監(jiān)測(cè)水域，但需要大量人員支持，作業(yè)費(fèi)用昂貴；(3)大型水下作業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)及使用復(fù)雜，不僅受電源限制，不能長(zhǎng)時(shí)間工作，而且在水下工作，通訊受限，數(shù)據(jù)不能遠(yuǎn)距離傳輸。因此，傳統(tǒng)的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不能滿足現(xiàn)階段國(guó)家安全、海洋環(huán)境研究、水產(chǎn)養(yǎng)殖等各個(gè)領(lǐng)域的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是提供一種以水面浮臺(tái)為中心、聯(lián)合水上無(wú)人機(jī)和水下機(jī)器人的一體化全方位全天候海天監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，達(dá)到解決現(xiàn)有海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)操作復(fù)雜、通訊困難、不能靈活移動(dòng)、不能長(zhǎng)時(shí)間工作問(wèn)題的目的。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一體化全方位全天候海天監(jiān)控系統(tǒng)包括水面浮臺(tái)、四懸翼水上無(wú)人機(jī)、水下機(jī)器人和地面控制端，所述水面浮臺(tái)的結(jié)構(gòu)是：在殼體內(nèi)部安裝太陽(yáng)能電池板和蓄電池，在殼體上端外部上配裝電磁波發(fā)射天線，固定錨鏈與殼體連接；所述四懸翼水上無(wú)人機(jī)由無(wú)人機(jī)骨架、電機(jī)懸漿葉總成和密封艙式控制器構(gòu)成，其中四個(gè)電機(jī)懸漿葉總成配裝在無(wú)人機(jī)骨架四角端上，密封艙式控制器固裝在無(wú)人機(jī)骨架中心下側(cè)部位上；所述水下機(jī)器人包括機(jī)器人骨架、垂直推進(jìn)器、密封式機(jī)器人控制艙、機(jī)械臂和水平推進(jìn)器，其中垂直推進(jìn)器和水平推進(jìn)器分別呈立向和臥向安裝在機(jī)器人骨架上，相互呈垂直配置，密封式機(jī)器人控制艙固裝在機(jī)器人骨架中間部位上，在機(jī)器人骨架一側(cè)端部上配裝機(jī)械臂；帶有光纖和纜線的零浮力線將水面浮臺(tái)分別與四懸翼水上無(wú)人機(jī)和水下機(jī)器人連通，作為信號(hào)中轉(zhuǎn)和為系統(tǒng)供電及監(jiān)測(cè)水上、水下信息的水面浮臺(tái)通過(guò)零浮力線向四懸翼水上無(wú)人機(jī)和水下機(jī)器人傳輸電能及光信號(hào)，所述水面浮臺(tái)通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式與地面控制端連通。

本發(fā)明的有益效果是：

1、水面浮臺(tái)使用太陽(yáng)能電池板和蓄電池組成的電源系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在任意海域?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間工作，解決了整個(gè)系統(tǒng)長(zhǎng)航時(shí)的能源供應(yīng)問(wèn)題。

2、使用水面浮臺(tái)的中，轉(zhuǎn)使水下機(jī)器人與地面控制端的信息互換。水下機(jī)器人與水面浮臺(tái)通過(guò)零浮力線連接，降低了水下信號(hào)傳輸成本，提高了圖像傳輸質(zhì)量；水面浮臺(tái)與地面控制端的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，操作人員可遠(yuǎn)距離控制檢測(cè)系統(tǒng)，操作方便，節(jié)約成本；同時(shí)水面浮臺(tái)可以通過(guò)四懸翼水上無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控水上信息。

3、可實(shí)現(xiàn)大范圍水上、下水一體監(jiān)測(cè)作業(yè)。該系統(tǒng)能同時(shí)監(jiān)測(cè)水下、水面、水上信息，同時(shí)可以根據(jù)需要轉(zhuǎn)移至指定位置，當(dāng)需要轉(zhuǎn)移監(jiān)測(cè)海域時(shí)，浮臺(tái)錨泊系統(tǒng)收回錨鏈，水下機(jī)器人和四懸翼水上無(wú)人機(jī)拖動(dòng)浮臺(tái)移動(dòng)，到達(dá)指定位置后浮臺(tái)重新放下錨鏈。

附圖說(shuō)明

圖1是一體化全方位全天候海天監(jiān)控系統(tǒng)總體配置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖水面浮臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是四懸翼水上無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中件號(hào)說(shuō)明：

1、水面浮臺(tái)、2、四懸翼水上無(wú)人機(jī)、3、水下機(jī)器人、4、地面控制端、5、電磁波發(fā)射天線、6、太陽(yáng)能電池板、7、殼體、8、蓄電池、9、固定錨鏈、10、機(jī)器人骨架、11、垂直推進(jìn)器、12、密封式機(jī)器人控制艙、13、機(jī)械臂、14、水平推進(jìn)器、15、無(wú)人機(jī)骨架、16、電機(jī)懸漿葉總成、17、密封艙式控制器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述。一種一體化全方位全天候海天監(jiān)控系統(tǒng)包括水面浮臺(tái)1、四懸翼水上無(wú)人機(jī)2、水下機(jī)器人3和地面控制端4，所述水面浮臺(tái)1的結(jié)構(gòu)是：在殼體7內(nèi)部安裝太陽(yáng)能電池板6和蓄電池8，在殼體7上端外部上配裝電磁波發(fā)射天線5，固定錨鏈9與殼體7連接；所述四懸翼水上無(wú)人機(jī)2由無(wú)人機(jī)骨架15、電機(jī)懸漿葉總成16和密封艙式控制器17構(gòu)成，其中四個(gè)電機(jī)懸漿葉總成16配裝在無(wú)人機(jī)骨架15四角端上，密封艙式控制器17固裝在無(wú)人機(jī)骨架15中心下側(cè)部位上；所述水下機(jī)器人3包括機(jī)器人骨架10、垂直推進(jìn)器11、密封式機(jī)器人控制艙12、機(jī)械臂13和水平推進(jìn)器14，其中垂直推進(jìn)器11和水平推進(jìn)器14分別呈立向和臥向安裝在機(jī)器人骨架10上，相互呈垂直配置，密封式機(jī)器人控制艙12固裝在機(jī)器人骨架10中間部位上，在機(jī)器人骨架10一側(cè)端部上配裝機(jī)械臂13；帶有光纖和纜線的零浮力線將水面浮臺(tái)1分別與四懸翼水上無(wú)人機(jī)2和水下機(jī)器人3連通，作為信號(hào)中轉(zhuǎn)和為系統(tǒng)供電及監(jiān)測(cè)水上、水下信息的水面浮臺(tái)1通過(guò)零浮力線向四懸翼水上無(wú)人機(jī)2和水下機(jī)器人3傳輸電能及光信號(hào)，所述水面浮臺(tái)1通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式與地面控制端4連通。所述水下機(jī)器人3上的垂直推進(jìn)器11和水平推進(jìn)器14分別為4個(gè)和2個(gè)。所述四懸翼水上無(wú)人機(jī)2上的四個(gè)電機(jī)懸漿葉總成16的電機(jī)為防水電機(jī)。

監(jiān)控作業(yè)時(shí)，水面浮臺(tái)1用于地面控制端4與水下機(jī)器人3、四懸翼水上無(wú)人機(jī)2的信號(hào)中轉(zhuǎn)，并為整個(gè)系統(tǒng)提供電能，同時(shí)采集水面信息。水下機(jī)器人3將采集到的水下圖像信息、溫度、深度、姿態(tài)等測(cè)得的信息傳回水面浮臺(tái)1；2個(gè)水平推進(jìn)器14和4個(gè)垂直推進(jìn)器11分別完成水下機(jī)器人3的前進(jìn)、后退、左、右轉(zhuǎn)向和上下、橫搖、縱搖運(yùn)動(dòng)、姿態(tài)控制，機(jī)械臂13完成水下作業(yè)。四懸翼水上無(wú)人機(jī)2將采集到的?？?qǐng)D像信息、空間溫度、風(fēng)速風(fēng)向、姿態(tài)等測(cè)得的信息發(fā)給水面浮臺(tái)1；電機(jī)懸漿葉總成16負(fù)責(zé)四懸翼水上無(wú)人機(jī)2的上下方向及橫向運(yùn)動(dòng)，密封艙式控制器17在承擔(dān)四懸翼水上無(wú)人機(jī)2飛行控制的同時(shí)，當(dāng)四懸翼水上無(wú)人機(jī)2靜止在水面上時(shí)成為浮力艙。地面控制端4顯示和儲(chǔ)存水面浮臺(tái)1傳回的圖像、信息，并控制水面浮臺(tái)1及水下機(jī)器人3、四懸翼水上無(wú)人機(jī)2的運(yùn)動(dòng)、作業(yè)。