水下感应耦合传输设备布放方法及布放装置与流程

本发明涉及水下通讯技术领域，尤其是涉及一种水下感应耦合传输设备布放方法及布放装置。

背景技术：

精细化的海洋环境观测是进行海洋科学研究、从而深入认知海洋的基础，对海洋资源开发、海洋灾害预报以及保证国家安全均有重大意义。海洋环境观测中，水下观测是非常重要的一项，常用的观测技术为锚系浮标观测系统。锚系浮标配置水下剖面观测感应传输系统，通过感应传输钢缆和海水形成电磁耦合回路，以电磁耦合方式将水下传感器采集的水下海洋环境参数传输至数据记录仪，实现对海洋垂直剖面上多层海洋环境参数的长时间同步监测，并通过通讯系统将监测数据远距离实时传输，全天候、连续、定点地监测水文、气象、水质等海洋环境要素。锚系浮标观测系统中所用到的感应耦合钢缆结构参考专利文件cn200820144571.2、cn201220573976.4和cn201810784196.6等中所公开的结构，在对浮标进行布放时，传统的人工布放方式容易对感应耦合传输系统造成损伤，从而影响观测效果。因此，亟需研发一种新型的水下感应耦合传输设备布放方法和布放装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供水下感应耦合传输设备布放方法及布放装置，以解决现有技术中存在的水下感应耦合传输设备布放容易受损的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了一种水下设备布放方法，包括以下步骤：

(1)将固定有观测设备的通信缆两端分别与浮标和固定在甲板上的绞盘相连；

(2)绞盘与船边安装有滚轮，所述通信缆经所述滚轮带动所述观测设备向下移动且所述观测设备在所述滚轮的支撑下与船舷之间始终存在间隙。

通过绞盘来调节通信缆伸出的长度，通过滚轮来调节通信缆与船舷之间的间隙，以免通信缆与船舷之间产生摩擦或碰撞进而磨损通信缆和破坏水下观测设备，影响数据传输和收集。上述布放方法能方便的实现浮标和水下观测设备的布放。

在上述技术方案中，优选的，所述滚轮包括第一滚轮和第二滚轮，所述第二滚轮位于所述第一滚轮和所述绞盘之间。

通过两个滚轮来实现对水下观测设备的输送，避免单独的第一滚轮影响输送的顺滑程度。另外，由于第一滚轮相对靠近船舷部位，因此第一滚轮的存在能够帮助维持通信缆与船舷之间的间隙，进而有效避免通信缆与船舷之间产生摩擦。

在上述技术方案中，优选的，所述滚轮还包括高度调节装置，所述高度调节装置能够调节所述第一滚轮或所述第二滚轮之间的高度差以使所述通信缆脱离所述第一滚轮。

当第一滚轮和第二滚轮之间存在一定的高度差时，通信缆从滑动滚轮移动至第一滚轮时会脱离第一滚轮进而方便的使观测设备经通信缆落入水中。在这一过程中，由于通信缆从第一滚轮上脱离，因此第一滚轮的存在不会影响水下观测设备的布放。

在上述技术方案中，优选的，所述高度调节装置位于所述第二滚轮下方或所述第一滚轮下方，当所述第二滚轮与所述第一滚轮位于同一水平面时，所述观测设备位于所述第一滚轮和所述第二滚轮之间；当所述第一滚轮位于所述第二滚轮下方时，所述通信缆能脱离所述第一滚轮并使所述观测设备经所述第一滚轮上方向下移动。

高度调节装置能够调节第二滚轮在第一滚轮所在水平面以及其上方沿垂线上下活动，或调节第一滚轮在第二滚轮所在水平面以及其下方沿垂线上下活动。

在上述技术方案中，优选的，所述通信缆为包塑钢缆。

通信缆需要同时具有防腐蚀、高强度以及便于通讯的功能。包塑钢缆能够用于水下通讯，同时还能够提供不少于7kn的拉力，进而将浮标锚定在固定海域。另外，包塑钢缆中的钢缆采用镀锌钢丝绳，该材料在水下易受到海水腐蚀，使用寿命较短，当对其进行包塑处理后能够有效提高钢缆的耐腐蚀性能，和耐磨损性能，可以在海水中使用至少一年。

本发明还提供了一种水下感应耦合传输设备布放装置，包括上述任一项所述的浮标、通信缆、绞盘和滚轮，其中所述通信缆的两端分别与所述浮标和所述绞盘固定连接，所述滚轮固定设置在甲板上，观测设备固定在所述通信缆上，所述绞盘能释放或卷收所述通信缆以带动所述观测设备移动；

当所述浮标位于水面上时，所述观测设备在所述绞盘和所述通信缆的作用下逐渐移动至水下且所述通信缆与船舷之间始终存在间隙。

通信缆同时连接绞盘和浮标，其中通信缆卷绕在绞盘上，因此当绞盘工作时能够有效调节通信缆伸出的长度，观测设备位于通信缆上且此时观测设备位于绞盘和滚轮之间，当绞盘转动并带动通信缆伸出时，观测设备经滚轮移动并逐渐落入水中。

在上述技术方案中，优选的，所述滚轮包括第一滚轮和第二滚轮，其中所述第二滚轮位于所述第一滚轮和所述绞盘之间。此时，观测设备位于第一滚轮和第二滚轮之间。第一滚轮的存在能够帮助维持通信缆与船舷之间的间隙，进而有效避免通信缆与船舷之间产生摩擦和碰撞。

在上述技术方案中，优选的，所述滚轮还包括高度调节装置，所述高度调节装置能够调节所述第一滚轮或所述第二滚轮之间的高度差以使所述通信缆脱离所述第一滚轮。

该高度调节装置能够调节第二滚轮在第一滚轮所在水平面上移动，也就是说第二滚轮的高度不低于第一滚轮。当定滚轮和第二滚轮之间存在一定高度差时，通信缆从滑动滚轮移动至第一滚轮时会脱离第一滚轮从而使观测设备经通信缆移动至水中。

在上述技术方案中，优选的，所述高度调节装置位于所述第二滚轮下方或所述第一滚轮下方并带动所述第二滚轮或所述第一滚轮沿垂线方向上下移动，当所述第二滚轮与所述第一滚轮位于同一水平面时，所述观测设备位于所述第一滚轮和所述第二滚轮之间；当所述第一滚轮位于所述第二滚轮下方时，所述通信缆能脱离所述第一滚轮并使所述观测设备经所述第一滚轮上方向下移动。

在上述技术方案中，优选的，所述通信缆为包塑钢缆。

相比于现有技术，本发明提供了一种水下感应耦合传输设备布放方法和布放装置，其通过高度差可调节的第一滚轮和第二滚轮使通信缆和位于通信缆上的观测设备能够轻松的利用高度差从第一滚轮上脱落并顺利落入水中且在这一过程中不与任何装置产生直接接触，避免造成磨损和碰撞，影响数据传输和收集的效果；另外，本发明中的通信缆选用包塑钢缆，包塑钢缆除了具有较好的通讯功能以外，还兼具高强度、防腐蚀功能，能够长时间在水下工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。

图1是本发明水下感应耦合传输设备布放装置的整体结构示意图；

图2是本发明水下感应耦合传输设备布放装置初步布放示意图；

图3是本发明水下感应耦合传输设备布放装置进一步布放示意图；

图4是本发明水下感应耦合传输设备布放装置最终布放示意图。

图中：1、观测设备；2、通信缆；3、浮标；4、绞盘；5、滚轮；51、第一滚轮；52、第二滚轮；6、高度调节装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

附图1是本发明水下感应耦合传输设备布放装置的整体结构示意图；图中由左向右依次为浮标、第一滚轮、观测设备、第二滚轮和绞盘，其中浮标和绞盘之间通过通信缆连接起来；第二滚轮下方设置有用于调节第二滚轮的高度调节装置。

附图2是本发明水下感应耦合传输设备布放装置初步布放示意图；开始布放时，需要将检测装置固定在位于第一滚轮和第二滚轮之间的通信缆，随后第二滚轮在高度调节装置的作用下沿垂线方向向上移动。

附图3是本发明水下感应耦合传输设备布放装置进一步布放示意图；此时通信缆在绞盘的作用下伸长并向下移动，此时观测设备随着通信缆朝向船舷方向移动且观测设备和通信缆与第一滚轮之间无接触。

附图4是本发明水下感应耦合传输设备布放装置最终布放示意图；此时观测设备已经落入水中，随后第二滚轮在高度调节装置的作用下向下移动至与第一滚轮位于同一水平面上。

目前常用的水下数据传输设备为感应耦合式数据传输装置，该装置能够实现对水下多个不同位点、不同高度数据采集点的连接和传输，具有较好的灵活性和适应性。该设备的结构以及工作方式可参考专利cn202856728u。该感应耦合式数据传输设备就相当于本方案中的通信缆2。

鉴于该通信缆2的重要功能，在布放该水下观测设备1时，最重要的一点就是要避免通信缆2与船舷或其他设备间发生磨损。

传统的布放方式多采用人力布放：为了避免用于通信的通信缆2受损，在水下观测设备1的安装过程中需要靠人力来对通信缆2进行抬举，待设备安装完成后再将其缓慢放入水中至恰当位置，重复进行水下观测设备1的安装；上述步骤多次重复直至布放完成。在布放过程中，需要多人密切配合，且极易发生意外导致通信缆2与船舷发生摩擦或碰撞进而破损。在对其进行回收时，也需要人工抬着通信缆2并将其缓慢拉出，并依次将相应的设备拆下。

上述操作过程不仅自动化程度低，人力要求高，同时还要求多个工作人员必须配合密切，因此存在较高的失误风险。

为了解决上述问题，提高该设备的布放效率，避免通信缆2破损，本发明提供了一种水下感应耦合传输设备布放方法，包括以下步骤：

(1)将固定有观测设备1的通信缆2两端分别与浮标3和固定在甲板上的绞盘4相连；

(2)绞盘4与船边安装有滚轮5，通信缆2经滚轮5带动观测设备1向下移动且观测设备1在滚轮5的支撑下始终与船舷之间存在间隙。

通过绞盘4来调节通信缆2伸出的长度，通过滚轮5来调节通信缆2与船舷之间的间隙，以免通信缆2与船舷之间产生摩擦进而磨损通信缆2，影响数据传输和收集。上述布放方法能方便的实现浮标3和水下观测设备1的布放。

具体的，该观测设备1可以是用于观测水下温盐数据的观测设备，也可以是探测水下深度或者进行水下环境拍摄的设备等。

需要注意的是，滚轮5为固定在甲板上的水平转轴且具有左右限位结构，以保证滚轮5相对于甲板不会在水平面上产生任何位移。

作为可选地实施方式，滚轮5包括第一滚轮51和第二滚轮52，第二滚轮52位于第一滚轮51和绞盘4之间。

通过两个滚轮来实现对观测设备1的输送，避免单独的第一滚轮51影响输送的顺滑程度。另外，由于第一滚轮51相对靠近船舷部位，因此第一滚轮51的存在能够帮助维持通信缆2与船舷之间的间隙，进而有效避免通信缆2与船舷之间产生摩擦。

具体的，第一滚轮51与船舷之间的间隙约为0.5-1.0m。

作为可选地实施方式，滚轮5上还包括高度调节装置6，高度调节装置6能够调节第一滚轮51或第二滚轮52之间的高度差以使通信缆2脱离第一滚轮51。

当第一滚轮51和第二滚轮52之间存在一定的高度差时，通信缆2从滑动滚轮移动至第一滚轮51时会脱离第一滚轮51进而方便的使观测设备1经通信缆2落入水中。在这一过程中，由于通信缆2从第一滚轮51上脱离，因此第一滚轮51的存在不会影响观测设备1的布放。

具体地，当高度调节装置6位于第二滚轮52上时，高度调节装置6能够带动第二滚轮52沿垂线方向移动且移动范围位于第一滚轮51所在的水平面的上方；当高度调节装置6位于第一滚轮51上时，高度调节装置6能够带动第一滚轮51沿垂线方向移动且移动范围位于第二滚轮52所在的水平面与甲板所在水平面之前。考虑到实用性、安全性和操作性，设置高度调节装置6位于第二滚轮52上，如图1所示。

作为可选地实施方式，高度调节装置6位于第二滚轮52下方或第一滚轮51下方，当第二滚轮52与第一滚轮51位于同一水平面时，观测设备1位于第一滚轮51和第二滚轮52之间；当第一滚轮51位于第二滚轮52下方时，通信缆2能脱离第一滚轮51并使观测设备1经第一滚轮51上方向下移动。

高度调节装置6能够调节第二滚轮52在第一滚轮51所在水平面以及其上方沿垂线上下活动，或调节第一滚轮51在第二滚轮52所在水平面以及其下方沿垂线上下活动。

作为可选地实施方式，通信缆2为包塑钢缆。

通信缆2需要同时具有防腐蚀、高强度以及便于通讯的功能。包塑钢缆能够用于水下通讯，同时还能够提供不少于7kn的拉力，进而将浮标3锚定在固定海域。另外，包塑钢缆中的钢缆采用镀锌钢丝绳，该材料在水下易受到海水腐蚀，使用寿命较短，当对其进行包塑处理后能够有效提高钢缆的耐腐蚀性能，和耐磨损性能，可以在海水中使用至少一年。

包塑钢缆的主要作用是水下通信，能够将水下设备的数据通过感应传输的方式传输至水面上，随后可以通过卫星通信、手机移动通信等多种不同的方式将相应的数据发送到远端数据处理中心。

需要注意的是，该包塑钢缆中所选用的钢缆为无扭矩钢丝绳，其编织方式不同于普通钢丝绳，适合用于海洋设备的水下系留。

本发明还提供了一种水下设备布放装置，包括上述任一项的浮标3、通信缆2、绞盘4和滚轮5，其中通信缆2的两端分别与浮标3和绞盘4固定连接，滚轮5固定设置在甲板上，观测设备1固定在通信缆2上，绞盘4能释放或卷收通信缆2以带动观测设备1移动；

当浮标3位于水面上时，观测设备1在绞盘4和通信缆2的作用下逐渐移动至水下且通信缆2与船舷之间始终存在间隙。

通信缆2同时连接绞盘4和浮标3，其中通信缆2卷绕在绞盘4上，因此当绞盘4工作时能够有效调节通信缆2伸出的长度，观测设备1位于通信缆2上且此时观测设备1位于绞盘4和滚轮5之间，当绞盘4转动并带动通信缆2伸出时，观测设备1经滚轮5移动并逐渐落入水中。

具体的，由于浮标3通过通信缆2连接在位于甲板上的绞盘4上，该绞盘4用来布放和回收通信缆2；当绞盘4工作时，绞盘4可以将通信缆2逐渐展开。

具体的，绞盘4上设置有刹车装置。

作为可选地实施方式，滚轮5包括第一滚轮51和第二滚轮52，其中第二滚轮52位于第一滚轮51和绞盘4之间。此时，观测设备1位于第一滚轮51和第二滚轮52之间。第一滚轮51的存在能够帮助维持通信缆2与船舷之间的间隙，进而有效避免通信缆2与船舷之间产生摩擦和碰撞。

作为可选地实施方式，滚轮5上还包括高度调节装置6，高度调节装置6能够调节第一滚轮51或第二滚轮52之间的高度差以使通信缆2脱离第一滚轮51。

当第一滚轮51和第二滚轮52之间存在一定高度差时，通信缆2从第二滚轮52移动至第一滚轮51时会脱离第一滚轮51从而使观测设备1经通信缆2落入水中。

具体的，该高度调节装置6可以是具有高度调节功能的液压杆、空气弹簧、安装有步进电机的滑轨等结构。需要注意的是，任何具有高度调节功能的相关结构均能作为高度调节装置6来使用。

作为可选地实施方式，高度调节装置6位于第二滚轮52下方或第一滚轮51下方并带动第二滚轮52或第一滚轮51沿垂线方向上下移动，当第二滚轮52与第一滚轮51位于同一水平面时，观测设备1位于第一滚轮51和第二滚轮52之间；当第一滚轮51位于第二滚轮52下方时，通信缆2能脱离第一滚轮51并使观测设备1经第一滚轮51上方向下移动。

作为可选地实施方式，通信缆2为包塑钢缆。

需要注意的是，包塑钢缆上设置有用于安装观测设备1的安装点，该安装点的数量为多个。当调节包塑钢缆至合适的长度且安装点恰好位于第一滚轮51和第二滚轮52之间时，此时可以使绞盘4停止活动以便于安装观测设备1。

通过上述内容知道，该装置的具体布放步骤如下：

(1)包塑钢缆通过绞盘4缓慢释放使得浮标3位于水上，此时包塑钢缆上的仪器安装点位于第一滚轮51和第二滚轮52之间，随后将观测设备1安装在包塑钢缆上；

(2)通过高度调节装置6调节第二滚轮52使其升高至包塑钢缆从第一滚轮51上脱离；

(3)启动绞盘4，此时观测设备1在包塑钢缆的带动下实现无磕碰入水；

(4)通过高度调节装置6调节第二滚轮52使其降低至初始位置；

(5)随后继续缓慢释放包塑钢缆直至下一安装点为止，重复以上步骤。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。