，2、舱门，3、标架，4、太阳能板支架，5、环形防护架，6、锚灯，7、横杆，
8、风速传感器，9、数据传输天线，10、GPS天线，11、数字罗盘，12、风向传感器，13、太阳能板，
14、安装架，15、设备盒。
【具体实施方式】
[0024]—种小型海况监测浮标，如图1所示，包括圆盘形的浮体I及装在浮体顶面的标架3，浮体I由角铁和船用钢板焊接而成。浮体I顶面设有舱门2，浮体I内装有蓄电池和蓄电池充放电控制电路。所述的标架3为四棱锥形，标架3中部两相对的侧面上设有太阳能板支架4，太阳能板支架4上倾斜设置有太阳能板13，太阳能板13与浮体I内的蓄电池连接，为其充电。标架3顶部设有与其垂直的环形防护架5，环形防护架5的外边缘凸出于太阳能板13的外边缘;环形防护架5沿其径向设有若干横杆7，横杆7上安装有风速传感器8、风向传感器12、GPS天线10、数字罗盘11和数据传输天线9，环形防护架5上装有锚灯6，锚灯6及风速传感器
8、风向传感器12、数字罗盘11均与蓄电池连接，由其提供工作电源。标架中部内侧设有安装板14，其上安装有设备盒15，设备盒15内设有第一单片机，风速传感器、风向传感器、GPS天线和数字罗盘均与第一单片机的传感器接口连接，第一单片机上设有CAN接口，第一单片机通过CAN接口连接CAN总线，CAN总线与数据传输天线连接，数据传输天线与岸机通信模块无线连接(参考图2)。风速传感器、风向传感器、GPS天线和数字罗盘采用分布式数据采集结构，分别采集各类数据，采集的数据先给第一单片机处理，第一单片机将处理后的数据分步传送给CAN总线，CAN总线通过数据传输天线发送给岸机通信模块，进而发给PC机进行数据的显示与存储。
[0025]如图3、图4所示，蓄电池充放电控制电路包括第二单片机、充电功率管、电抗器和保护二极管，太阳能板通过充电功率管与蓄电池串联，电抗器与蓄电池串联，保护二极管与蓄电池并联，第二单片机通过采样模块连接蓄电池两端，采集蓄电池的电压，然后通过PWM控制充电功率管。采用斩波式PWM原理，根据蓄电池两端电压情况控制充电电路进行快速或慢速充电。
[0026]下面举例说明利用GPS定位信息测量海流流速和方向的过程:
[0027]首先，利用GPS天线获取的经玮度求出浮标移动前后两点之间的距离，假设地球是一个标准球体，半径为R，并且假设东经为正，西经为负，北玮为正，南玮为负，那么在球面上任意两点A、B的球面距离为:
[0028]Dis = RX {arcos[cosbXcosy X (a —x)+sinbXsiny]}；
[0029]两点间的距离再除以时间就得到了海流的流速。
[°03°]海流方向的计算公式为:
[0031 ] Dir = arctan[ (y-b)/(x_a)/Pi X 180]。
[0032]式中:Dir表示海流方向；Dis为A、B两点的球面距离;x、y、z分别表示A点的经度、玮度、高度;a、b分别表示B点的经度、玮度;R为地球半径。
[0033]另外，本实用新型还能用来测量海流的波高，测量原理图如图5所示，具体过程描述如下:波高的测量采用了差值法的原理，差值法可描述为:通过不断读取两个过零脉冲计数器的计数值，可以得到其差值，在某一采集点，取得差值的一个极小(大)值，再取得与此点相邻的(时间上靠后的)差值的极大(小)值点。用这两个极值点的差来作为波浪上升(下降)的脉冲计数，并由此计算波高值。
【主权项】
1.一种小型海况监测浮标，包括浮体(I)及装在浮体顶面的标架(3)，所述的标架(3)为多棱锥形，其特征在于:标架(3)中部至少一个侧面上设有太阳能板支架(4)，太阳能板支架(4)上装有太阳能板(13);标架(3)顶部设有与其垂直的环形防护架(5)，环形防护架的外边缘凸出于太阳能板的外边缘;环形防护架(5)上安装有风速传感器(8)、风向传感器(12)、GPS天线(10)、数字罗盘(11)和数据传输天线(9);标架(3)中部内侧设有安装板(14)，其上安装有设备盒(15)，设备盒(15)内设有第一单片机，风速传感器、风向传感器、GPS天线、数字罗盘与单片机连接，单片机通过CAN总线与数据传输天线连接，数据传输天线与岸机通信模块无线连接。2.根据权利要求1所述的小型海况监测浮标，其特征在于:浮体(I)内装有蓄电池及蓄电池充放电控制电路，蓄电池充放电控制电路包括第二单片机、充电功率管、电抗器和保护二极管，太阳能板通过充电功率管与蓄电池串联，电抗器与蓄电池串联，保护二极管与蓄电池并联，第二单片机通过采样模块连接蓄电池两端，采集蓄电池的电压，然后通过PWM控制充电功率管。3.根据权利要求2所述的小型海况监测浮标，其特征在于:环形防护架(5)上设有锚灯(6)，锚灯与蓄电池连接。4.根据权利要求1所述的小型海况监测浮标，其特征在于:所述的环形防护架(5)沿其径向设有若干横杆(7)，用来安装各类传感器和天线。5.根据权利要求1所述的小型海况监测浮标，其特征在于:所述的风向传感器(12)采用精密导电塑料电位器。6.根据权利要求1所述的小型海况监测浮标，其特征在于:所述的浮体(I)由角铁和船用钢板焊接而成。
【专利摘要】本实用新型涉及海洋科学研究领域，尤其涉及一种小型海况监测浮标。它包括浮体及装在浮体顶面的标架，标架顶部设有与其垂直的环形防护架，环形防护架的外边缘凸出于太阳能板的外边缘；环形防护架上安装有风速传感器、风向传感器、GPS天线、数字罗盘和数据传输天线；标架中部内侧设有安装板，其上安装有设备盒，设备盒内设有第一单片机，风速传感器、风向传感器、GPS天线和数字罗盘与单片机连接，单片机通过CAN总线与数据传输天线连接，数据传输天线与岸机通信模块无线连接。本实用新型通过设置环形防护架，可充分保护太阳能板，防止被碰坏。同时，采用分布式的数据采集结构，通过CAN总线将数据分步传输给岸机，实现了数据的精准传输。
【IPC分类】B63B22/00
【公开号】CN205292983
【申请号】
【发明人】王文宗, 王国宇, 张林强, 于文浩, 王鹏宇
【申请人】王文宗
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月19日