浅海自沉浮剖面观测浮标及其控制方法

1.本发明涉及海洋观测装置技术领域，特别是涉及一种浅海自沉浮剖面观测浮标及其控制方法。


背景技术：

2.近年来，随着海洋资源的开发与对海洋环境研究的加深，人们对于全球范围的海洋进行的调查显得尤为重要。通常，对海洋进行调查有如下几种方法：(1)科考船携带观测仪器(如各种观测传感器)和取样设备进行观测和取样，其特点是机动灵活，且可携带载人潜水器(hov’)或水下遥控机器人(rov)等开展水下精细作业。(2)布放定点观测平台在特定位置开展长期观测，例如，利用浮标平台搭载观测仪器对海气界面进行定点长期观测，利用潜标平台搭载观测仪器对海水水柱特定层位进行定点长期观测，利用坐底观测平台搭载观测仪器对海底近边界层进行定点长期观测。利用定点观测平台进行观测的特点是可对特定位置进行长期连续观测，观测成本相对较低。(3)利用机动平台搭载设备进行观测，机动平台包括水下自治机器人(auv)、水下滑翔机和自沉浮浮标等。其中，水下自治机器人和水下滑翔机可按预定航线进行观测，但自身成本高，作业时长有限，而自沉浮浮标观测时间较长且成本相对较低。(4)布设海底观测网进行观测，其特点是将各定点观测平台利用观测网连接起来，实现对海底观测网各观测站点海洋从海面至海底的长期实时连续观测，其实施成本也高。
3.目前，传统的自沉浮浮标主要用来进行海洋剖面观测，此类浮标在工作过程中先下潜至一定深度并随着海流运动，通过调节内外油囊的油量来调节浮力进行下潜或上浮，一次观测结束后上浮至海面，通过卫星将观测数据传回，再进行下一次工作循环。该类浮标通常应用于广阔的深海，且观测位置不固定，“随波逐流”，它一旦随着海流运动到浅海区域很容易因触底而丢失。
4.因此，传统的自沉浮浮标在浅海区域中进行剖面观测时触底易丢失且较难在浅海区域内进行长期剖面观测。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种在浅海区域进行剖面观测时触底不易丢失且较易在浅海区域内进行长期剖面观测的浅海自沉浮剖面观测浮标及其控制方法。
6.本发明提供一种浅海自沉浮剖面观测浮标，包括：
7.筒体，内部具有容置腔；
8.控制器，固定安装于所述容置腔内；
9.油泵，固定设置于所述容置腔内部，并与所述控制器电连接；
10.第一油囊，固定设置于所述容置腔内部并通过管路与所述油泵的一侧相连；
11.第二油囊，固定设置于所述筒体外部，并通过管路与所述油泵的另一侧相连；
12.观测仪器，固定安装于所述筒体顶部，并与所述控制器电连接，用于进行上浮观测
和下沉观测并将观测数据发送至所述控制器；
13.推进器，通过框架固定安装于所述筒体底部，并与所述控制器电连接；
14.电源装置，固定安装于所述筒体内部，并与所述控制器电连接；
15.吸附件，设置于所述推进器的边缘部，以吸附海底的沉积物；
16.卫星天线，固定安装于所述筒体顶部，并与所述控制器电连接，以通过卫星定位将所述浮标的位置经纬度发送至所述控制器；
17.压力传感器，固定安装于所述第二油囊与所述油泵之间的管路上，以测量所述第二油囊与所述油泵之间的管路上的压力；
18.其中，在平潮期进行下沉观测时，通过所述控制器控制油泵将第二油囊中的油体泵入第一油囊，使得浮标的浮力小于所述浮标的重力，以使所述浮标沉入水中，并在触底时通过所述吸附件吸附水底的沉积物，并在下一次平潮期时通过控制器控制油泵将第一油囊中的油体泵入第二油囊，通过推进器使得所述吸附件脱离沉积物，以进行上浮观测。
19.在其中一个实施例中，所述框架包括多个杆件，所述推进器通过所述多个杆件与所述筒体的底部固定连接，并与所述筒体底部之间具有间隔。
20.在其中一个实施例中，所述观测仪器与所述筒体顶部之间的距离大于所述第二油囊与所述筒体顶部之间的距离，且所述观测仪器采用温盐深仪，用于测量海水的温度和盐度。
21.本发明还提供一种浅海自沉浮剖面观测浮标的控制方法，用于控制上述任一种所述的浅海自沉浮剖面观测浮标，所述方法包括：
22.在观测海区处于平潮期时，通过卫星天线获取浮标的第一位置经纬度，所述第一位置经纬度为所述浮标下沉前的位置经纬度；
23.基于所述第一位置经纬度发出第一指令，并通过所述第一指令控制油泵将第二油囊中的油体泵入第一油囊，以使所述浮标的浮力小于所述浮标的重力；
24.在所述浮标下沉时发出第二指令，通过所述第二指令控制观测仪器进行下沉观测，以获取相应的下沉观测数据；
25.在所述浮标着底后发出第三指令，并通过所述第三指令控制所述油泵将所述第一油囊中的油体泵入所述第二油囊，以使所述浮标的浮力大于所述浮标的重力；
26.在所述浮标上浮时发出第四指令，并通过所述第四指令控制所述观测仪器进行上浮观测，以获取相应的上浮观测数据。
27.在其中一个实施例中，所述方法还包括：
28.获取压力传感器的测量数据，并基于所述压力传感器的测量数据判断所述浮标在下沉过程中是否着底；若是，则
29.发出第五指令，并通过所述第五指令控制所述观测仪器停止观测。
30.在其中一个实施例中，所述方法还包括：
31.在所述浮标下沉着底后发出第六指令，并通过所述第六指令控制推进器启动，以使吸附件在所述推进器的作用下与沉积物分离；
32.基于所述压力传感器的测量数据判断所述吸附件是否与海底的沉积物分离；若是，则
33.控制所述推进器关闭。
34.在其中一个实施例中，所述方法还包括：
35.在所述浮标上浮的过程中，控制所述观测仪器进行上浮观测，以获取所述上浮观测数据；
36.基于所述压力传感器的测量数据判断所述浮标是否浮至海面；若是，则
37.控制所述测量仪器停止测量，并通过所述卫星天线获取所述浮标的第二位置经纬度，所述第二位置经纬度为所述浮标下沉后并再次浮出水面的新的位置经纬度。
38.在其中一个实施例中，所述控制所述测量仪器停止测量，并通过所述卫星天线获取所述浮标的第二位置经纬度，之后包括：
39.若所述第一位置经纬度与第二位置经纬度之间的距离超过第一阈值，则接收位置修正指令，以控制所述浮标进行位置修正。
40.上述浅海自沉浮剖面观测浮标及其控制方法，通过观测仪器进行下沉观测时，通过控制器控制油泵将第二油囊中的油体泵入第一油囊，使得浮标的浮力小于浮标的重力，以使浮标沉入水中，得到相应的下沉剖面观测数据，并在下沉触底时通过吸附件吸附海底的沉积物使得浮标在下一次平潮期之前吸附在海底的沉积物上，防止浮标随着海流移动而丢失。并在下一次平潮期时通过控制器控制油泵将第一油囊中的油体泵入第二油囊，使得浮标的浮力大于浮标的重力，并通过启动推进器将吸附件与海底沉积物分离开，以使浮标浮出水面，得到相应的上浮剖面观测数据。另外，卫星天线的设置使得工作人员能够轻易在浮标浮出海面时获取到浮标所在的位置，并在电源装置电量较少时找到浮标并对浮标进行充电，使得该浮标可在浅海区域内长期使用。因此，该浅海自沉浮剖面观测浮标在浅海区域进行剖面观测时触底不易丢失且较易在浅海区域内进行长期剖面观测。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1为本发明提供的浅海自沉浮剖面观测浮标的结构示意图；
43.图2为本发明提供的浅海自沉浮剖面观测浮标的控制方法流程示意图之一；
44.图3为本发明提供的浅海自沉浮剖面观测浮标的控制方法流程示意图之二；
45.图4为本发明提供的浅海自沉浮剖面观测浮标的控制方法流程示意图之三；
46.图5为本发明提供的浅海自沉浮剖面观测浮标的控制方法流程示意图之四。
47.附图标记：
48.100、筒体；110、容置腔；120、卫星天线；200、控制器；300、油泵；310、第一油囊；320、第二油囊；330、压力传感器；340、管路；400、观测仪器；500、推进器；510、框架；511、杆件；600、电源装置；700、吸附件。
具体实施方式
49.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是
本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本发明的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
51.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
52.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
53.除非另有定义，本发明的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本发明的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
54.下面结合图1-图5描述本发明的浅海自沉浮剖面观测浮标及其控制方法。
55.如图1所示，在一个实施例中，一种浅海自沉浮式剖面观测浮标，包括：
56.筒体100，内部具有容置腔110。
57.控制器200，固定安装于容置腔110内部。
58.油泵300，固定设置于容置腔110内部，并与控制器200电连接。油泵300两侧通过管路340分别连通有第一油囊310和第二油囊320，其中，第一油囊310设置于筒体100内部，第二油囊320设置于筒体100外部，且第二油囊320与油泵300之间的管路上设置有压力传感器330。当浮标在平潮期进行下沉观测时，通过控制器200控制油泵300将第二油囊320中的油体泵入第一油囊310，使得浮标整体的浮力小于浮标整体的重力，以使浮标在重力的作用下沉入海水中。当浮标在下一次平潮期进行上浮观测时，则通过控制器200控制油泵300将第一油囊310中的油体泵入第二油囊320，使得浮标整体的浮力大于浮标整体的重力，以使浮标进行自动上浮。
59.当浮标上浮或下沉的过程中，海水对第二油囊320的压力是不断变化的，根据压力传感器330的测量数据即可判定海水对第二油囊320的压力变化，进而判断浮标的运动过程。若压力传感器330的测量数据不断增大，则说明浮标正在下沉，若压力传感器330的测量数据增大至最大值不再变化，则说明浮标触底。若压力传感器330的测量数据不断减小，则说明浮标正在上浮，若压力传感器330的测量数据减小到最小数值并不再变化，则说明浮标已浮出水面。
60.观测仪器400，采用温盐深仪，用于测量海水的温度和盐度，固定安装于筒体100顶
部，并与控制器200电连接，用于在浮标下沉过程中进行剖面观测以及在浮标上浮过程中进行剖面观测，以得到对应的上浮剖面观测数据和下沉剖面观测数据，并将得到的上浮剖面观测数据和下沉剖面观测数据发送至控制器200。另外，观测仪器400与筒体100顶部之间的距离大于第二油囊320与筒体100顶部之间的距离，便于浮标上浮时观测仪器400进行上浮观测。
61.推进器500，通过框架510固定安装于筒体100底部，该框架510由多个杆件511组成，推进器500通过该多个杆件511固定安装于筒体100底部，并与筒体100底部具有一段间隔，推进器200通过该多个杆件511在浮标触底时支撑该浮标。
62.电源装置600，固定安装于筒体100内部并与控制器200电连接，通过控制器200为整个浮标装置供电。
63.吸附件700固定连接于推进器500的边缘，用于在浮标触底时吸附海底的沉积物，防止非平潮期浮标随海流移动而丢失。在浮标下沉过程中，浮标触底时吸附件700会吸附海底的沉积物，并在控制器200内部存储的下一个平潮期时通过启动推进器500使得吸附件700与海底沉积物分离，并在浮标能够自主上浮时关闭推进器500，使得浮标在自主上浮的过程中进行上浮观测。
64.卫星天线120，固定安装于筒体100顶部，并与控制器200电连接，用于通过卫星定位将浮标的位置经纬度发送至控制器200，控制器200再通过卫星天线120将位置经纬度、上浮剖面观测数据以及下浮剖面观测数据在浮标浮出水面后发送至岸边基站，使得工作人员掌握浮标的具体位置以及观测仪器400观测得到的数据。
65.上述浅海自沉浮剖面观测浮标，通过观测仪器进行下沉观测时，通过控制器控制油泵将第二油囊中的油体泵入第一油囊，使得浮标的浮力小于浮标的重力，以使浮标沉入水中，得到相应的下沉剖面观测数据，并在下沉触底时通过吸附件吸附海底的沉积物使得浮标在下一次平潮期之前吸附在海底的沉积物上，防止浮标随着海流移动而丢失。并在下一次平潮期时通过控制器控制油泵将第一油囊中的油体泵入第二油囊，使得浮标的浮力大于浮标的重力，并通过启动推进器将吸附件与海底沉积物分离开，以使浮标浮出水面，得到相应的上浮剖面观测数据。另外，卫星天线的设置使得工作人员能够轻易在浮标浮出海面时找到浮标所在的位置，并在电源装置电量较少时找到浮标并对浮标进行充电，使得该浮标可在浅海区域内长期使用。因此，该浅海自沉浮剖面观测浮标在浅海区域进行剖面观测时触底不易丢失且较易在浅海区域内进行长期剖面观测。
66.在具体的实施例中，本发明提供一种浅海自沉浮剖面观测浮标的控制方法，结合图1所示，主要由卫星天线120、筒体100、控制器200、电池(电源装置600)、油泵300、压力传感器330、内油囊(第一油囊310)、外油囊(第二油囊320)以及吸附裙边(吸附件700)和推进器500组成。其中，控制器200、电池600、油泵300、压力传感器330和内油囊(第一油囊310)封装于筒体100中，卫星天线120和外油囊(第二油囊320)安装于筒体100外部上端，卫星天线120通过线缆与控制器200电连接，其功能是进行卫星定位和通过卫星与岸基通信。外油囊(第二油囊320)通过管线(管路340)与油泵300连接，推进器500和吸附裙边(吸附件700)安装于筒体100外部下端，推进器500通过线缆与控制器200电连接，由控制器200进行控制。
67.在本实施例中，吸附裙边的作用是增大该浮标着底后受到沉积物的吸附力，从而能够克服海流的作用力而驻留海底，且吸附裙边可由橡胶布裁剪制成。推进器的作用是当
需要该浮标上浮时，通过推进器产生的推力使浮标摆脱沉积物的吸附，推进器可选用电驱动螺旋桨推进器。
68.在该浅海自沉浮剖面观测浮标使用的过程中，首先准备好该自沉浮剖面观测浮标，将观测海区的潮汐信息预先输入至控制器，并设置该浮标在平潮期上浮观测以及上传观测数据和接收指令。船舶携带该浮标至观测海区，在平潮期时将其投入海中，该浮标通过卫星天线进行卫星定位并记录此时的位置经纬度，然后控制器启动观测仪器，并控制油泵以固定速度将外油囊的油泵入内油囊(设需要时间为t分钟)，使该浮标受到的浮力小于其所受到的重力，使得浮标在重力作用下自动向海底下沉，并在下沉的过程中开展剖面观测。控制器根据压力传感器的数据判断浮标着底后，关闭观测仪器停止观测。此时，该浮标吸附裙边接触海底沉积物并被沉积物吸附，使该浮标在涨潮或落潮时能够抵抗海流的作用力而保持不动，防止浮标因海流的作用而丢失。
69.该浮标的控制器根据潮汐数据确定下一个平潮期开始的时间，并在下一个平潮期开始前t分钟启动油泵，将内油囊的油泵入外油囊，使得浮标受到的浮力大于其所受到的重力。并通过控制器启动观测仪器，然后启动推进器，控制器根据压力传感器的数据判断该浮标已脱离海底开始上浮后，关闭推进器，使浮标在浮力的作用下向海面自动上浮，并在上浮的过程中通过观测仪器进行剖面观测。
70.随后，控制器根据压力传感器的数据判断该浮标上浮至海面后，关闭观测仪器并停止观测。浮标通过卫星天线进行卫星定位并记录此时的位置经纬度，然后利用卫星通信将上次下沉位置和下沉剖面观测数据以及本次出水位置和上浮剖面观测数据传回岸基，同时接受岸基的指令和潮汐数据更新。
71.通信完成后，控制器启动观测仪器以及油泵将外油囊的油泵入内油囊，浮标向海底下沉的同时进行剖面观测。浮标着底后关闭观测仪器，浮标在海底驻留并等待下一次平潮期上浮剖面观测和通信。另外，浮标重复“上浮进行剖面观测-海面发送数据和通信-下沉进行剖面观测-驻留海底”的观测过程，直至电池的电量耗尽。观测过程中，当浮标上浮出水位置明显偏离目标观测位置时，岸基根据观测海域潮流规律制定利用潮流对该浮标位置进行修正的计划并下传给浮标，浮标按照修正计划执行“下潜-驻留-上浮-漂流-下潜”的过程，对其位置进行修正。岸基也可利用潮流使该浮标运移至新的观测位置进行剖面观测。
72.上述浅海自沉浮剖面观测浮标，通过利用吸附裙边对海底沉积物的吸附驻留海底，防止浮标在涨潮期或落潮期时受到海流的作用力而丢失的情况，并利用平潮期开展剖面观测和传输数据，通过与剖面观测同样的通信方式进行位置修正以及移动至新的位置进行剖面观测，实现对浅海区的长期自沉浮剖面观测。
73.如图2所示，在一个实施例中，一种浅海自沉浮剖面观测浮标的控制方法，包括以下步骤：
74.步骤s210，在观测海区处于平潮期时，通过卫星天线获取浮标的第一位置经纬度，第一位置经纬度为浮标下沉前的位置经纬度。
75.具体的，控制器在观测海区处于平潮期时通过卫星天线获取浮标下沉前的位置经纬度。
76.步骤s220，基于第一位置经纬度发出第一指令，并通过第一指令控制油泵将第二油囊中的油体泵入第一油囊，以使浮标的浮力小于浮标的重力。
77.具体的，控制器在得到浮标下沉前的位置经纬度之后发出第一指令，并通过第一指令控制油泵开启将第二油囊中的油体泵入第一油囊，使得浮标整体的浮力小于浮标整体的重力，以使浮标在重力的作用下开始下沉。
78.步骤s230，在浮标下沉时发出第二指令，通过第二指令控制观测仪器进行下沉观测，以获取相应的下沉观测数据。
79.具体的，控制器在浮标下沉的过程中发出第二指令，并通过第二指令控制观测仪器进行下沉剖面观测，以获取相应的下沉剖面观测数据，下沉剖面观测数据即为下沉观测数据。
80.步骤s240，在浮标着底后发出第三指令，并通过第三指令控制油泵将第一油囊中的油体泵入第二油囊，以使浮标的浮力大于浮标的重力。
81.具体的，控制器在浮标着底后发出第三指令，并通过第三指令控制油泵开启将第一油囊中的油体泵入第二油囊，以使浮标整体的浮力大于浮标整体的重力，使得浮标在无推进器的作用下自主上浮。
82.步骤s250，在浮标上浮时发出第四指令，并通过第四指令控制观测仪器进行上浮观测，以获取相应的上浮观测数据。
83.具体的，控制器在浮标自主上浮的过程中发出第四指令，并通过第四指令控制观测仪器进行上浮剖面观测，以获取相应的上浮剖面观测数据，上浮剖面观测数据即为上浮观测数据。
84.需要说明的是，控制器内存储有预测好的潮汐表，该潮汐表中包括平潮期、涨潮期以及落潮期的预测发生时间，控制器基于潮汐表控制浮标在潮汐表中第一个平潮期时进行下沉，并在沉底后通过吸附件吸附海底的沉积物，防止浮标在涨潮期或者落潮期时被海流带走，控制器基于潮汐表中下一次平潮期的预测时间，提前控制油泵将第一油囊中的油体泵入第二油囊，并在下一次平潮期到来时控制推进器将吸附件与海底沉积物分离，并在分离后及时将推进器关闭，使得浮标在浮力的作用下进行自主上浮，在一定程度上节省了能源。
85.如图3所示，在一个实施例中，本发明提供的浅海自沉浮剖面观测浮标的控制方法，还包括以下步骤：
86.步骤s310，获取压力传感器的测量数据，并基于压力传感器的测量数据判断浮标在下沉过程中是否着底。
87.具体的，控制器获取压力传感器的测量数据，并基于压力传感器的测量数据判断浮标在下沉过程中是否着底。
88.需要说明的是，当浮标上浮或下沉的过程中，海水对第二油囊的压力是不断变化的，根据压力传感器的测量数据即可判定海水对第二油囊的压力变化，进而判断浮标的运动过程。若压力传感器的测量数据不断增大，则说明浮标正在下沉，若压力传感器的测量数据增大至最大值不再变化，则说明浮标触底，若压力传感器的测量数据不断减小，则说明浮标正在上浮，若压力传感器的测量数据减小到最小数值并不再变化，则说明浮标已浮出水面。
89.步骤s320，发出第五指令，并通过第五指令控制观测仪器停止观测。
90.具体的，若步骤s310中的判断结果显示浮标着底，那么控制器则会发出第五指令，
并通过第五指令控制观测仪器停止观测。
91.如图4所示，在一个实施例中，本发明提供的浅海自沉浮剖面观测浮标的控制方法，还包括以下步骤：
92.步骤s410，在浮标下沉着底后发出第六指令，并通过第六指令控制推进器启动，以使吸附件在推进器的作用下与沉积物分离。
93.具体的，控制器在下沉着底后发出第六指令，并通过第六指令控制推进器启动，使得吸附件在推进器的作用下与海底沉积物分离开，使得浮标在第二油囊泵入油体后自主上浮。
94.步骤s420，基于压力传感器的测量数据判断吸附件是否与海底的沉积物分离。
95.具体的，控制器基于压力传感器的测量数据判断吸附件是否与海底的沉积物分离。
96.需要说明的是，当压力传感器的测量数据不断减小时说明浮标正在上浮，即浮标底部的吸附件与海底沉积物分离了。
97.步骤s430，控制推进器关闭。
98.具体的，若步骤s420中的判断结果显示压力传感器的测量数据在不断减小，则说明浮标在上浮，即吸附件与沉积物分离了，此时控制器则控制推进器关闭，使得浮标在浮力的作用下自主上浮。
99.如图5所示，在一个实施例中，本发明提供的浅海自沉浮剖面观测浮标的控制方法，还包括以下步骤：
100.步骤s510，在浮标上浮的过程中，控制观测仪器进行上浮观测，以获取上浮观测数据。
101.具体的，控制器在浮标上浮的过程中，控制观测仪器进行上浮观测，以获取相应的上浮观测数据。
102.步骤s520，基于压力传感器的测量数据判断浮标是否浮至海面。
103.具体的，控制器根据压力传感器的测量数据判断浮标是否浮至海面。
104.需要说明的是，若压力传感器的测量数据不断减小并减小至最小值不再变化，则说明浮标已浮出海面。
105.步骤s530，控制测量仪器停止测量，并通过卫星天线获取浮标的第二位置经纬度，第二位置经纬度为浮标下沉后并再次浮出水面的新的位置经纬度。
106.具体的，若步骤s520中的判断结果显示浮标已浮出海面，控制器则会控制器测量仪器停止测量，并通过卫星天线获取浮标下沉后并再次浮出水面的新的位置经纬度。
107.步骤s540，若第一位置经纬度与第二位置经纬度之间的距离超过第一阈值，则接收位置修正指令，以控制浮标进行位置修正。
108.具体的，若浮标下沉前的位置经纬度与浮标下沉后并再次浮出水面的新的位置经纬度之间的距离超过设定阈值，则说明浮标明显偏离目标观测位置，此时控制器则会接收来自岸边基站对应的位置修正指令，来控制浮标进行相应的位置修正。
109.需要说明的是，岸边基站在浮标明显偏离目标观测位置时，会利用预测的潮汐表规划浮标在涨潮期或者落潮期下沉和上浮的路线，并将规划好的路线通过卫星天线在浮标浮出水面时发送至浮标内的控制器，通过控制器控制浮标并在海流的作用下回到目标观测
位置。
110.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
111.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种浅海自沉浮剖面观测浮标，其特征在于，包括：筒体，内部具有容置腔；控制器，固定安装于所述容置腔内；油泵，固定设置于所述容置腔内部，并与所述控制器电连接；第一油囊，固定设置于所述容置腔内部并通过管路与所述油泵的一侧相连；第二油囊，固定设置于所述筒体外部，并通过管路与所述油泵的另一侧相连；观测仪器，固定安装于所述筒体顶部，并与所述控制器电连接，用于进行上浮观测和下沉观测并将观测数据发送至所述控制器；推进器，通过框架固定安装于所述筒体底部，并与所述控制器电连接；电源装置，固定安装于所述筒体内部，并与所述控制器电连接；吸附件，固定设置于所述推进器边缘，以吸附海底的沉积物；卫星天线，固定安装于所述筒体顶部，并与所述控制器电连接，以通过卫星定位将所述浮标的位置经纬度发送至所述控制器；压力传感器，固定安装于所述第二油囊与所述油泵之间的管路上，以测量所述第二油囊与所述油泵之间的管路上的压力；其中，在平潮期进行下沉观测时，通过所述控制器控制油泵将第二油囊中的油体泵入第一油囊，使得浮标的浮力小于所述浮标的重力，以使所述浮标沉入水中，并在触底时通过所述吸附件吸附水底的沉积物，并在下一次平潮期时通过控制器控制油泵将第一油囊中的油体泵入第二油囊，通过推进器使得所述吸附件脱离沉积物，以进行上浮观测。2.根据权利要求1所述的浅海自沉浮剖面观测浮标，其特征在于，所述框架包括多个杆件，所述推进器通过所述多个杆件与所述筒体的底部固定连接，并与所述筒体底部之间具有间隔。3.根据权利要求1所述的浅海自沉浮剖面观测浮标，其特征在于，所述观测仪器与所述筒体顶部之间的距离大于所述第二油囊与所述筒体顶部之间的距离，且所述观测仪器采用温盐深仪，用于测量海水的温度和盐度。4.一种浅海自沉浮剖面观测浮标的控制方法，用于控制权利要求1至3中任一项所述的浅海自沉浮剖面观测浮标，其特征在于，所述方法包括：在观测海区处于平潮期时，通过卫星天线获取浮标的第一位置经纬度，所述第一位置经纬度为所述浮标下沉前的位置经纬度；基于所述第一位置经纬度发出第一指令，并通过所述第一指令控制油泵将第二油囊中的油体泵入第一油囊，以使所述浮标的浮力小于所述浮标的重力；在所述浮标下沉时发出第二指令，通过所述第二指令控制观测仪器进行下沉观测，以获取相应的下沉观测数据；在所述浮标着底后发出第三指令，并通过所述第三指令控制所述油泵将所述第一油囊中的油体泵入所述第二油囊，以使所述浮标的浮力大于所述浮标的重力；在所述浮标上浮时发出第四指令，并通过所述第四指令控制所述观测仪器进行上浮观测，以获取相应的上浮观测数据。5.根据权利要求4所述的浅海自沉浮剖面观测浮标的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取压力传感器的测量数据，并基于所述压力传感器的测量数据判断所述浮标在下沉过程中是否着底；若是，则发出第五指令，并通过所述第五指令控制所述观测仪器停止观测。6.根据权利要求5所述的浅海自沉浮剖面观测浮标的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述浮标下沉着底后发出第六指令，并通过所述第六指令控制推进器启动，以使吸附件在所述推进器的作用下与沉积物分离；基于所述压力传感器的测量数据判断所述吸附件是否与海底的沉积物分离；若是，则控制所述推进器关闭。7.根据权利要求6所述的浅海自沉浮剖面观测浮标的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述浮标上浮的过程中，控制所述观测仪器进行上浮观测，以获取所述上浮观测数据；基于所述压力传感器的测量数据判断所述浮标是否浮至海面；若是，则控制所述测量仪器停止测量，并通过所述卫星天线获取所述浮标的第二位置经纬度，所述第二位置经纬度为所述浮标下沉后并再次浮出水面的新的位置经纬度。8.根据权利要求7所述的浅海自沉浮剖面观测浮标的控制方法，其特征在于，所述控制所述测量仪器停止测量，并通过所述卫星天线获取所述浮标的第二位置经纬度，之后包括：若所述第一位置经纬度与第二位置经纬度之间的距离超过第一阈值，则接收位置修正指令，以控制所述浮标进行位置修正。

技术总结
本发明涉及一种浅海自沉浮剖面观测浮标及其控制方法，包括：筒体，内部具体有容置腔。控制器，固定安装于容置腔内。油泵，固定设置于容置腔内部，并与控制器电连接。第一油囊，固定设置于容置腔内部并通过管路与油泵的一侧相连。第二油囊，固定设置于所述筒体外部，并通过管路与油泵的另一侧相连。观测仪器，固定安装于筒体顶部，并与控制器电连接，用于进行上浮观测和下沉观测并将观测数据发送至控制器。推进器，通过框架固定安装于筒体底部，并与控制器电连接。电源装置，固定安装于筒体内部，并与控制器电连接。吸附件，固定设置于推进器边缘，以吸附海底的沉积物。吸附件的设置使得浮标沉入水中并触底时通过吸附水底的沉积物来防止丢失。丢失。丢失。


技术研发人员：季福武 高晨阳 杨群慧 周怀阳 米智楠 王虎 高航
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/9/11