一种水下大地基准装置及基准网络系统的制作方法

本实用新型涉及一种水下大地基准装置及基准网络系统。

背景技术：

水下导航定位和位置服务系统是海洋活动、海洋安全、搜救执法、海洋资源环境调查、综合管理、海上生产生活及灾害防治的重要支撑条件。在国内，经过半个多世纪的发展，从“1954年北京坐标系”体系，到“1980西安坐标系”体系，再到“2000国家大地坐标系”体系，在国内陆地上已经建设了众多完善的大地基准点，而且精度越来越高，逐渐形成了以包括海洋和大气的整个地球质量中心为原点的坐标系统作为国家的大地坐标系，为高精度定位、国民经济、社会发展、地球科学、空间科学、战略武器等发展提供了必要的基础。由于湖泊、海洋面积辽阔，且有些海洋水深较深，可到几千米甚至上万米深度，导致在水下工况下进行工程建设技术难度较大，且成本代价较高，无法像陆地环境一样建设遍布各处的大地基准点，为准确定位水下位置带来极大困难，易造成水下活动目标因找不到定位参考点而无法准确判断其位置等难题，为海洋学科的研究、资源的开发等带来制约，海洋大地基准点网络建设急需要完善。

技术实现要素：

本实用新型提供一种水下大地基准装置及基准网络系统，建立多个水下基准点，精确定位水下各点地理位置，形成水下大地基准网络系统，为水下活动目标、水下工程装备、舰艇、船只及水上相关单位提供水下固定点的地理位置信息、水下固定点附近的水文信息、以及水下固定点周围的海水温度参数、压力参数、重力场信息、磁场信息和深度参数信息。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种水下大地基准装置，其固定设置在水下固定点，包含：

海水监测装置，其设置在壳体上，用于实时监测水下固定点周围的海水温度参数、压力参数和深度参数；

中央处理单元，其设置在壳体中，电性连接海水监测装置，用于接收并存储水下固定点的地理位置信息、水下固定点附近的水文信息、以及水下固定点周围的海水温度参数、压力参数和深度参数信息；

信号发送装置，其设置在壳体中，电性连接中央处理单元，用于将中央处理单元中存储的信息转换为声波信号发送出去，供其它水下活动目标或设备接收；

电源模块，其设置在壳体中，电性连接中央处理单元和信号发送装置，用于电力提供及分配控制；

结构保护装置，其设置在壳体中，用于补偿壳体内外海水压力差，保护水下大地基准装置。

所述的海水监测装置包含：

海水温度和压力监测单元，其设置在壳体上，并电性连接中央处理单元，用于实时监测水下固定点周围的海水温度参数和压力参数；

海水深度监测单元，其设置在壳体上，并电性连接中央处理单元，用于实时监测水下固定点周围的海水深度参数。

所述的信号发送装置包含：

编码器，其设置在壳体中，电性连接中央处理单元，用于对中央处理单元中存储的信息进行编码；

D/A转换单元，其设置在壳体中，电性连接编码器，用于将编码后的数字信号转化为模拟信号；

放大器，其设置在壳体中，电性连接D/A转换单元，用于将模拟信号进行放大；

换能器，其设置在壳体中，电性连接放大器，用于将放大后的信息通过电-声转换转化为特定频率特征的声波信号定时发送出去。

所述的电源模块包含：

电源接口单元，其设置在壳体中，电性连接外部电力通讯接口，并电性连接中央处理单元和信号发送装置，为水下大地基准装置提供电力，并为中央处理单元提供通讯接口；

备用电源单元，其电性连接电源接口单元、中央处理单元和信号发送装置，为水下大地基准装置提供备用电力。

所述的结构保护装置包含：

绝缘补偿液，其填充在壳体内部，具有电绝缘作用和海水压力补偿作用；

海水压力补偿单元，其固定安装在壳体内部，一侧与绝缘补偿液直接接触，另一侧与外界海水相通，用于补偿壳体内外海水压力差。

本实用新型还提供一种水下大地基准网络系统，包含多个所述的水下大地基准装置。

本实用新型具有以下有益效果：

1、通过建立多个固定水下大地基准点，精确定位水下位置，以形成水下大地基准网络系统，覆盖所有水下区域；

2、以特定声波形式定时发送水下固定点位置信息，供水下活动目标、水下工程装备、舰艇、船只等接收，以便进行参考导航定位，确保安全航行；

3、不但可以固定安装在某一固定水下位置，还可以附加安装在水下工程装备上，利用水下工程装备固有的电力通讯系统，大大降低水下基准点建设的工程成本；

4、不但可以定位水下某一固定点的地理位置信息以及基准点附近的重力场、磁场、盐度及氯度、污染度等水文信息，还可以实时监测水下基准点附近的海水温度、压力、深度等信息；

5、监测的地理位置信息和水文信息不但可以声波形式发送至水下活动目标，还可以通过电力通讯接口被其它水下或水上外部设备读取，发送到相关单位进行研究、分析使用；

6、具有备用电源，可保证外部供电通道断开时继续“在线”工作。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种水下大地基准装置的结构示意图。

具体实施方式

以下根据图1具体说明本实用新型的较佳实施例。

如图1所示，本实用新型提供一种水下大地基准装置，其固定设置在水下固定点，包含：

海水监测装置，其设置在壳体13上，用于实时监测水下固定点周围的海水温度参数、压力参数和深度参数；

中央处理单元3，其设置在壳体13中，电性连接海水监测装置，用于接收并存储水下固定点的地理位置信息、水下固定点附近的水文信息、以及水下固定点周围的海水温度参数、压力参数和深度参数信息；

信号发送装置，其设置在壳体13中，电性连接中央处理单元3，用于将中央处理单元3中存储的信息转换为声波信号发送出去，供其它水下活动目标或设备接收；

电源模块，其设置在壳体13中，电性连接中央处理单元3和信号发送装置，用于电力提供及分配控制；

结构保护装置，其设置在壳体13中，用于补偿壳体内外海水压力差，保护水下大地基准装置。

导体为水下大地基准装置内各单元电力连接通讯提供导体；

壳体13对整个装置起保护作用，所有零部件均安装在壳体内部。

进一步，所述的海水监测装置包含：

海水温度和压力监测单元9，其设置在壳体13上，并电性连接中央处理单元3，用于实时监测水下固定点周围的海水温度参数和压力参数；

海水深度监测单元10，其设置在壳体13上，并电性连接中央处理单元3，用于实时监测水下固定点周围的海水深度参数。

所述的信号发送装置包含：

编码器5，其设置在壳体13中，电性连接中央处理单元3，用于对中央处理单元3中存储的信息进行编码；

D/A转换单元6，其设置在壳体13中，电性连接编码器5，用于将编码后的数字信号转化为模拟信号；

放大器7，其设置在壳体13中，电性连接D/A转换单元6，用于将模拟信号进行放大；

换能器8，其设置在壳体13中，电性连接放大器7，用于将放大后的信息通过电-声转换转化为特定频率特征的声波信号定时发送出去。

所述的电源模块包含：

电源接口单元1，其设置在壳体13中，电性连接外部电力通讯接口，并电性连接中央处理单元3和信号发送装置，为水下大地基准装置提供电力，并为中央处理单元3提供通讯接口，使外部设备可读取使用中央处理单元内的参数信息；

备用电源单元2，其电性连接电源接口单元1、中央处理单元3和信号发送装置，为水下大地基准装置提供备用电力。

所述的结构保护装置包含：

绝缘补偿液12，其填充在壳体13内部，具有电绝缘作用和海水压力补偿作用；

海水压力补偿单元11，其固定安装在壳体13内部，一侧与绝缘补偿液12直接接触，另一侧与外界海水相通，用于平衡补偿壳体内外海水压力差。

在本实用新型的一个实施例中，电源接口单元1用于与水上设备的电力通讯接口或水下工程装备提供的电力通讯接口相连接，为水下大地基准装置内的其它单元模块提供电力供应，同时，中央处理单元3与外部设备的通讯也通过电源接口单元1完成，以实现外部设备可以实时读取水下大地基准装置内的数据信息或发布信号指令至水下大地基准装置；备用电源单元2为可更换式充电式电源装置，由外部电力设备通过电源接口单元1为其充电，充电完成后，正常情况下处于“离线”不工作状态，当外部电力供应渠道中断时，备用电源单元2变更为“在线”工作状态，为整个实用新型装置提供电力供应；已经测定的某一个水下固定点的地理位置信息（包含三维坐标参数、经度、纬度等）和水文信息（包含重力场、磁场、盐度及氯度信息等）被预先存储在中央处理单元3内，或通过电源接口单元1发送至中央处理单元3内；海水温度和压力监测单元8（可采用温度传感器和压力传感器）和海水深度监测单元9（可采用海水深度传感器）所监测的海水温度参数、压力参数及深度参数发送至中央处理单元3的海水深度传感器输入接口，并统一在中央处理单元3内转化成电气数字信号，从其输出接口定时发送至编码器5的输入接口进行编码，然后信号发送至D/A转换单元6的输入接口，转化成模拟信号，转化后的模拟信号从其输出接口发送至放大器7输入接口进行放大，并从其输出接口发送至换能器8的输入接口，经过电-声转化为特定频率特征的声波信号从其输出接口定时发送出去，供基准点附近的活动目标或其它设备所携带的声呐系统所接收，为其提供位置参考定位。海水压力补偿单元11固定安装在壳体13内部，属于弹性体装置，其一侧与绝缘补偿液12直接接触，另一侧与外界海水相通，当整个装置安装在水下环境工况时，补偿单元11受到水下海水压力作用，自动弹性调节其弹性体积，以达到壳体13内部压力与外部海水压力平衡，防止海水压力对整个实用新型装置内部单元零部件（或装置密封性能）造成不良影响。绝缘补偿液12为电绝缘液体，填充在壳体13内部，具有电绝缘作用和海水压力补偿作用，避免漏电，防止电信号及声波信号的损失。

可将本实用新型单独安装在某个水下位置，也可以附加安装在水下工程装备上，如可附件安装在水下油气田井口采油树、阀门、管汇等水下工程装备上，以建立水下大地基准点，并以此为模式建立多个水下基准点，精确定位水下各点地理位置，逐渐形成水下大地基准网络系统，为水下活动目标、水下工程装备、舰艇、船只及水上相关单位提供水下固定点的地理位置信息、水下固定点附近的水文信息、以及水下固定点周围的海水温度参数、压力参数和深度参数信息。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。