基本信息
- 作品名稱:
- 應(yīng)答式水聲數(shù)字遙控潛水浮標(biāo)
- 大類:
- 科技發(fā)明制作A類
- 小類:
- 信息技術(shù)
- 簡介:
本水聲遙控潛水浮標(biāo)是利用水聲信號作為信息傳播的方式,實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制的一種水下監(jiān)測定位系統(tǒng)。作品根據(jù)水下環(huán)境特點、水聲信道的特殊性、低功耗、低成本要求,采用了STM32控制器、4FSK調(diào)制、DTMF硬件解碼、自制水下解鎖裝置和密封組件,實現(xiàn)了可應(yīng)用于水下石油管道檢測、海底電纜維故障、水下搜救、海洋捕撈作業(yè)等工作中定位標(biāo)記操作。作品已通過中試,潛水浮標(biāo)有效遙控距離達(dá)3千米,推算水下待機時間達(dá)9千小時。
- 詳細(xì)介紹:
海洋是地球上的藍(lán)色寶庫,蘊藏著豐富的尚未開發(fā)資源。我國是一個海洋大國,但在海洋開發(fā)領(lǐng)域相對于發(fā)達(dá)國家還處于起步階段。面對陸地資源日益枯竭的21世紀(jì),響應(yīng)“一帶一路”號召,開發(fā)“海上絲綢之路”成為我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。 水聲遙控潛水浮標(biāo)是一種用于水下數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測和定位的設(shè)備,具有重要的軍事和民用價值,其中潛標(biāo)的遙控技術(shù)是水下設(shè)備啟動和回收的關(guān)鍵技術(shù)之一。但目前的水聲技術(shù)產(chǎn)品主要用于國防軍事領(lǐng)域,高昂的成本,成為海洋民用產(chǎn)品開發(fā)推廣的主要障礙。 本作品的研發(fā)目的是針對海洋石油管線或海底電纜故障監(jiān)測信息采集而設(shè)計開發(fā)的一種水聲遙控裝置,通過水面主機發(fā)送遙控信息,使水下潛標(biāo)裝置執(zhí)行某些動作或擺脫鎖具束縛及時上浮的問題。用于完成水下示位、釋放解鎖等基本動作。潛標(biāo)的遙控模塊采用最新的低功耗32位嵌入式處理器為核心,將先進(jìn)的硬件模擬電路和數(shù)字信號處理軟件相結(jié)合,就像無線射頻模塊在空中傳輸一樣,實現(xiàn)了水下信息的收發(fā)控制。 該裝置滿足了一般低比特率的民用水聲遙控設(shè)備的低成本化要求,以國外成型設(shè)備的十幾分之一的預(yù)期造價,為人們開發(fā)和探索海洋提供了一種簡單而實用的技術(shù)手段,受到國內(nèi)有關(guān)海洋工程企業(yè)的關(guān)注。 本作品設(shè)計的核心點是采用主從應(yīng)答式水聲數(shù)字遙控模塊,根據(jù)水聲信道的特殊性,使用載波為8-12KHz的4FSK數(shù)字調(diào)制信號,通過水聲換能器實現(xiàn)水下設(shè)備的遙控。根據(jù)工程需要平時投入水下的潛水浮標(biāo)處于待機狀態(tài),當(dāng)水面甲板單元發(fā)射遙控信號時,浮標(biāo)內(nèi)的接收機經(jīng)過放大、濾波和解調(diào)后由處理器進(jìn)行解碼,進(jìn)而根據(jù)指令要求回發(fā)水下設(shè)備的狀態(tài)信息或執(zhí)行相應(yīng)的操作。 本作品實現(xiàn)了低成本,低功耗和實用性的特點,在海底石油管道檢測、海洋捕魚作業(yè)、水下搜救、海底電纜維故障修點的標(biāo)記示位等某些條件下替代或減輕了潛水員的水下工作強度,可工作于蛙人無法到達(dá)的危險區(qū)域。 關(guān)鍵技術(shù): 低成本的水聲通信實現(xiàn)方案、低功耗的休眠喚醒電池供電技術(shù)、4FSK數(shù)字調(diào)制信號利用了DTMF芯片解碼、開關(guān)電容濾波技術(shù),軟件解調(diào)算法。 主要技術(shù)指標(biāo): 1、半雙工通信方式,收發(fā)碼率:8-16bit/s;水下的傳輸距離約為1Km,最大3Km。 2、設(shè)計工作水深300米,水下待機時間1000小時。 3、機械機構(gòu)參數(shù):D120*400mm,重量9Kg。
- 獲獎情況:
1、水聲遙控潛水浮標(biāo)釋放器榮獲第二屆首都大學(xué)生科技創(chuàng)新作品與專利成果展示推介會創(chuàng)新金獎。
2、獲第八屆“挑戰(zhàn)杯”首都大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎。