CN201966959U - 基于无线传感器网络的海洋水文信息获取系统 - Google Patents
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Abstract
Ituoshu本实用新型提供基于无线传感器网络的海洋水文信息获取系统，属于海洋水文信息的获取与传输领域。本系统包括：水下传感器节点，采集需要的海洋水文信息，通过水声通信技术将信息通过多跳的方式传送到水面转发节点；水面转发节点，接收水下传感器节点发来的数据并将其发送给通信卫星；通信卫星，接收水面转发节点发来的数据并将其转发到地面控制中心；控制中心，接收水面转发节点的数据，完成数据的处理以及对网络的控制。本实用新型相比现有的海洋探测技术，具有立体探测能力，将我国新一代“北斗”全球卫星定位系统用于海洋环境监探测系统节点的定位与信息的传输，摆脱对GPS系统的依赖，同时具备了实时传输能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种海洋水文信息的获取与传输系统，更具体地说是基于无线传感器网络的海洋水文信息获取系统。
背景技术
自古以来海洋就与人类的生产、生活及军事活动密切相关。世界各海洋国家一直都非常重视海洋环境监测探测技术的研究。如何准确的探知海底环境也是人类不断寻求的方向，随着科技的不断发展，海洋环境中蕴藏的大量信息不断为人类所获知。
文章《Underwater acoustic communications and networks for the US Navy’s Seaweb program》（Rice J,Green D, [C]Proc of the 2nd Int Conf Sensor Technological and Applications.Piscataway,NJ:IEEE,2008:715-722.）提出了一种基于水下传感器网络的探测系统，系统中传感器节点布置在水底进行探测，节点之间采用水下声学通信技术组成网络。该系统存在以下缺点：(1)传感器节点仅仅布撒在水底，缺乏立体探测能力；(2)不具备实时传输能力，需将设备回收后才能获取信息，难以对水下地质灾害、水下入侵等情况进行实时预警。
实用新型内容：
1、本实用新型要解决的技术问题
针对现有水下传感器网络的探测系统中传感器节点布撒在水底，缺乏立体探测能力以及不具备实时传输能力，难以对水下地质灾害、水下入侵等情况进行实时预警的问题，本实用新型提供基于无线传感器网络的海洋水文信息获取系统，具备立体探测能力和实时传输能力。
2、技术方案
本实用新型的工作原理：飞机、船舶等搭载一定量的传感器节点和水面转发节点到预定海域，然后将传感器节点撒入海中。传感器节点进入水中自动组成传感器网络，获取海洋水文信息，获取的信息通过水声通信方式发送到水面转发节点，水面转发节点将接收到的信息通过北斗卫星定位系统的终端发送到北斗定位卫星，由卫星再将数据转发到指挥中心。控制中心接收水面转发节点的数据，完成数据的处理以及对网络的控制。
本实用新型的技术方案如下：
基于无线传感器网络的海洋水文信息获取系统，包括水下传感器节点，其特征在于还包括水面转发节点、通信卫星和控制中心，水下传感器节点将采集到的数据通过无线多跳的方式发送给水面转发结点，水面转发节点通过通信卫星转发到控制中心。
按上述方案，所述的水下传感器节点由天线、水声调制解调器、电路仓、电池仓、液压囊、仪器仓、气动泵等部分组成。仪器仓根据需求搭载海洋探测仪器，通过接口电路与水声调制解调器相连。水声调制解调器将采集的海洋水文信息通过多跳的方式传送到水面转发节点。
按上述方案所述的水面转发节点由水声调制解调器、北斗OEM模块、北斗卫星天线、电池仓等组成。
3．有益效果
本实用新型提供了一种基于无线传感器网络的海洋水文信息获取系统，相对现有的海洋探测系统，具有立体探测能力；将我国新一代“北斗”全球卫星定位系统用于海洋环境监探测系统节点的定位与信息的传输，可以摆脱对GPS系统的依赖；本实用新型具备实时传输能力。
附图说明：
图1为本实用新型系统结构图，其中1是通信卫星，2是控制中心，3是水面转发节点，4是水下传感器节点；
图2为本实用新型的水下传感器节点结构图，其中5是天线，6是水声调制解调器，7是电路仓，8是电池仓，9是液压囊，10是仪器仓，11是气动泵；
图3 为北斗终端天线；
图4 为北斗终端模块；
图5为本实用新型的水面转发节点结构图，其中6是水声调制解调器、14是北斗OEM模块、12是北斗卫星天线、15是电池仓。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明
基于无线传感器网络的海洋水文信息获取系统，如图1所示，由水下传感器节点4、水面转发节点3、通信卫星1和控制中心2组成。大量无线水下传感器节点4将采集到的数据通过无线多跳的方式发送给水面转发节点3，水面转发节点通过北斗卫星1将数据最终转发到控制中心2。
如图2所示，传感器节点主要由天线5、水声调制解调器6、电路仓7、电池仓8、液压囊9、仪器仓10、气动泵11等部分组成。仪器仓10根据需求搭载探测仪器，通过接口电路与水声调制解调器相连。节点被布放到海中后在预定的深度停留，执行组网、测量任务。即传感器节点在水中的沉浮是由液压囊9、气动泵11和高压管路等部件组成。液压囊9装在浮标体的外部，有高压管路与气动泵11相连。当泵体内的油注入液压囊9后使液压囊9体积增大，致使传感器节点的浮力逐渐增大而上升。反之，泵将液压囊9里的油抽回，液压囊9体积缩小，传感器节点浮力随之减小，直至重力大于浮力，传感器节点逐渐下沉。在传感器节点的控制微机中输入按预定动作要求编写的程序，微机会根据压力传感器测量的深度参数控制下潜深度、水下停留时间、上浮和下潜等工作环节。
水下传感器节点：主要根据需求搭载相应仪器，负责采集盐度、温度、流速等海洋水文信息。
水面转发节点：见图5，采用我国北斗星通公司的OEM模块14和天线12，电池仓15提供能源支持。OEM模块外型尺寸仅为100mm ×65mm ×24.7mm，重量小于300g。天线体积小，直径仅为5cm，发射功率10瓦（见图4），将其用于水面网关节点与卫星间的数据传输。
控制中心：控制中心接收从卫星转发来的数据并存储在本地计算机上进行后续处理，实现数据传输、处存储、显示等功能。方便用户对系统进行监控和处理。
通信卫星：采用我国的第一代北斗定位卫星，卫星工作在L波段，其短报文通信能力一次可以传输200字节信息。
Claims (6)
1.一种基于无线传感器网络的海洋水文信息获取系统，包括水下传感器节点（4），其特征在于还包括水面转发节点（3）、通信卫星（1）和控制中心（2），水下传感器节点（4）将采集到的数据通过无线多跳的方式发送给水面转发结点（3），水面转发节点通过通信卫星（1）转发到控制中心（2）。
2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的海洋水文信息获取系统，其特征在于水下传感器节点由天线（5）、水声调制解调器（6）、电路仓（7）、电池仓（8）、液压囊（9）、仪器仓（10）和气动泵（11）组成。
3.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络的海洋水文信息获取系统，其特征在于仪器仓（10）根据需求搭载海洋探测仪器，通过接口电路与水声调制解调器（6）相连，水声调制解调器（6）将采集的海洋水文信息通过多跳的方式传送到水面转发节点。
4.根据权利要求2或3所述的基于无线传感器网络的海洋水文信息获取系统，其特征在于液压囊（9）通过高压管路与气动泵（11）相连。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的基于无线传感器网络的海洋水文信息获取系统，其特征在于水面转发节点由水声调制解调器（13）、北斗OEM模块（14）、北斗卫星天线（12）、电池仓（15）组成。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的基于无线传感器网络的海洋水文信息获取系统，其特征在于通信卫星采用我国的第一代北斗定位卫星，卫星工作在L波段。
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