一种自触发式水中照明及信标装置的制作方法

【技术领域】

本发明涉及照明和信标装置的技术领域，特别是涉及一种自触发式水中照明及信标装置。

背景技术：

水下照明和信标装置是海底科学考察、工程作业、考古探测等水下施工的必要辅助作业工具。水下目标和作业平台的搜索定位主要依赖安装在水下机器人、钻机等大型装备上的照明和声学信标。在水深大于1000米的深海，水下声学定位误差过大可能影响小范围作业的定位需求，因此难以保障水下作业装备快速和准确返回已知的作业点作业。同时，需要一种有受海水温度、盐度等环境干扰少的特点的装置，需要一种可为传统的水下声学定位系统的标校提供重要的参照的装置。

技术实现要素：

本发明公开一种自触发式水中照明及信标装置，解决了现有技术中水中照明装置只能和作业装备一同下水照明，不能在水底提供短周期的驻留照明、无法利用光学手段快速标识水底地形或目标物的问题。

为实现上述目的，本发明提出了一种自触发式水中照明及信标装置，包括装置本体、磁铁，其特征在于，所述装置本体包括外壳体、设于所述外壳体内的耐压壳体、发光灯板、电池、电路板，

所述外壳体为浮体材料；

所述外壳体内设有圆柱形空腔，所述外壳体上下两端分别设有沉孔；

所述耐压壳体两端分别设置有耐压玻璃和堵头，所述耐压壳体与所述堵头和所述耐压玻璃共同构成一个密封腔；

所述耐压壳体设于所述外壳体内的空腔内，所述耐压壳体与所述外壳体内壁紧贴固定；

所述发光灯板设于所述耐压玻璃底部，所述发光灯板与所述电路板电气连接；

所述电池设于所述耐压壳体内，所述电池给所述电路板和所述发光灯板供电；

所述电路板设于所述耐压壳体内，所述电路板设于所述密封腔靠近所述堵头一端底部，

所述的磁铁设于所述外壳体外，所述电路板包括霍尔开关，所述霍尔开关随所述磁铁的移动检测磁力，成为接通状态或断开状态；

所述装置本体和所述磁铁为可分离式连接。

进一步地，所述装置本体和所述磁铁通过绳子连接，所述绳子由可分解材料制成。

进一步地，所述耐压壳体由铝合金或钛合金制成。

进一步地，所述堵头与所述耐压壳体为可拆卸密封连接，所述电路板设有数据接口，所述装置本体还包括一个设置插头，所述设置插头与所述电路板数据接口可插拔连接。

本发明具有如下有益效果：

提供了一种自触发式水中照明及信标装置，自触发式，未投入水中不工作，投入水中即开始工作，操作方便、简单。在水底未知领域，提供照明，帮助看清生物或者地形。在潜水设备无法探明或者进入狭小空间中提供照明。当探明水底地形或资源后，会按频率闪烁，该闪烁频率可具有摩斯码的功能，下次通过该点时，通过摄像头可以识别出闪烁频率携带的信息，起到标示水底地形或资源的作用。此外，在较小范围(小于水下声学定位误差)的深水作业区内开展网格化的精细作业时，该装置可为具有水下监视功能的作业平台寻址提供重要的定位功能。自触发式水中照明及信标装置的绳子使用可以分解材料制成，经过一定时间，绳子可以被分解掉，本体部分可上浮至水面回收再利用，不会对水底造成污染。

【附图说明】

图1是本发明第一实施例的第一状态俯视图；

图2是本发明第一实施例的第一状态的底部视图；

图3是本发明第一实施例的第一状态的局部剖视图；

图4是本发明第一实施例的第二状态的俯视图；

图5是本发明第一实施例的第二状态的底部视图；

图6是本发明第一实施例的第二状态的局部剖视图；

图7是本发明第二实施例的底部视图；

图8是本发明第二实施例的局部剖视图。

图中：1-装置本体、2-耐压玻璃、3-堵头、4-绳子、5-磁铁、6-设置插头、110-外壳体、130-耐压壳体、150-发光灯板、170-电池、190-电路板。

【具体实施方式】

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请实施例及实施例中的特征可以相互组合。为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，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、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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其它实施例，都应当属于本发明保护的范围。

使用图1-图3对本发明涉及的第一实施例的第一状态进行说明：

本发明第一实施例的第一状态是指，磁铁5未脱离装置本体1即连接装置本体1和磁铁5的绳子4处于未拉伸的状态。

本发明第一实施例包括装置本体1、耐压玻璃2、堵头3、磁铁5，装置本体1包括外壳体110、耐压壳体130、发光灯板150、电池170、电路板190；

由图1所示，外壳体110上端设有沉孔；耐压玻璃2内嵌安装于外壳体110顶部的沉孔处，耐压玻璃2能保护装置本体1内部的发光灯板150、电路板190、电池170免受水压的破坏。耐压玻璃2和外壳体110结合部可贴防水胶贴或防水胶处理，使水不会从耐压玻璃2和外壳体110的连接缝隙中渗入内部。

由图2所示，在第一状态下，连接装置本体1和磁铁5的绳子4处于未拉伸状态，绳子4收纳于外壳体110底部沉孔中的空间，磁铁5紧紧贴附在装置本体1的最下端。

图3是本发明第一实施例的第一状态局部剖视图。

外壳体110由浮体材料制成；外壳体110可以用例如中密度聚乙烯浮体。由于采用了浮体材料，不带磁铁时，装置本体1在水中是呈现正浮力状态。外壳体110具有一个圆形上底面和一个圆形下底面。上底面和下底面是具有相同半径的圆。上底面和下底面分别设有沉孔。在上底面沉孔处内嵌固定安装有耐压玻璃2，在下底面的沉孔处可拆卸安装有堵头3。在本实施例中，外壳体110是具有一定厚度的空心圆柱。此外，外壳体110的形状也可以是长方体或立方体。

堵头3是一个具有一个实心圆形上底面和一个实心圆形下底面、上圆半径小于下圆半径的两个圆柱叠放组成的整体组件。堵头3下端连有绳子4。堵头3下底面的圆柱部分可拆卸安装在外壳体110底部的沉孔处，与外壳体110形成密封环境。堵头3上底面的柱体部分插入耐压壳体130底部的通道中。耐压壳体130底部的通道为圆柱形，通道半径与圆柱上底面半径一致。堵头3与耐压壳体130结合部可贴防水胶贴或防水胶处理，使水不会从堵头3和耐压壳体130连接的缝隙中渗入内部。同理堵头3与外壳体110结合部可贴防水胶贴或防水胶处理，使水不会从堵头3和外壳体110连接的缝隙中渗入内部。

耐压壳体130的内壁与堵头3和耐压玻璃2共同构成一个密封腔；

耐压壳体130可采用如胶接、榫接固定连接方式连接于外壳体110内壁，耐压壳体130采用的是非磁性材料，优选由铝合金或钛合金制成，铝合金和钛合金具有密度低、稳定度高、耐压性好的特点，减轻装置本体1的质量。采用非磁性材料，耐压壳体130不会对磁铁5产生吸引力，从而不改变磁铁5与外壳体110底部的距离。耐压壳体130将整个电池170、电路板190组成的整体包含在内，起到保护作用。

发光灯板150设于耐压玻璃2底部，使发光灯板150发出的光从耐压玻璃2射出，发光灯板150由若干个led阵列构成，led可采用smt、cob、直插式不同封装结构，优选采用cob或smt封装结构组成的led阵列。发光灯板150与电路板190电气连接，由电路板190对发光灯板150进行调光，调光包括调节led灯的开关、亮暗、闪烁时间。

电路板190设于耐压壳体130内，电路板190设于密封腔底部，电路板190上电气连接有霍尔开关，霍尔开关就属于有源磁电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，它可方便的把磁输入信号(磁感应信号)转换成实际应用中的电信号。霍尔开关的输入端是以磁感应强度b来表征的，当b值达到一定的程度时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。当磁铁5靠近电路板190，磁场增强，霍尔开关输出低电平或关的信号，发光灯板150处于非发光状态。

本发明第一实施例的第二状态是指，在重力的作用下，连接磁铁5和装置本体1的绳子4处于拉伸的状态，磁铁5与装置本体1不是贴近状态。

如图4-图6所示，在重力作用下，收纳于外壳体110底部沉孔中的空间中的绳子释放出来，连接在装置本体1和磁铁5之间的绳子4处于拉伸的状态。

装置本体1和磁铁5通过绳4连接，绳子4由可分解材料制成。经过一定时间，绳子4可以被分解掉，装置本体1可上浮至水面，可以对装置本体1回收再利用，不会对水底造成污染。

磁铁5位于装置本体1正下端，且与下底面具有一定距离。

磁铁5磁极离开装置本体1底部的电路板，磁场减弱，霍尔开关输出高电平或开的信号，电路成为接通状态，发光灯板150处于发光状态。

使用图7-图8对本发明涉及的第二实施例进行说明：

如图7-图8所示，堵头3与耐压壳体130为可拆卸连接，电路板190设有数据接口，装置本体1还包括一个设置插头6，设置插头6安装于装置本体1底部，设置插头6与电路板190数据接口可插拔连接。需要对发光频率进行设置时，需将塞入耐压壳体130底部通道的堵头3取下，将设置插头6一端与装置本体1内的电路板190的数据接口连接，设置插头6的另一端通过转换数据插口或数据转换线与电脑的usb接口连接，通过在电脑对led开关频率大小进行调节，从而可以调节自触发式水中照明及信标装置的灯光的特征频率。设置完毕，需要将设置插头6一端从电路板190数据接口处拔出，设置插头6另一端从数据插口或数据转换线中拔出，然后将堵头3塞回耐压壳体130的通道内部。led具有一定规律的开关，就是led灯在闪烁，闪烁的频率代表一种信息，通过摄像头可以进行识别。

通过上述结构，提供了一种自触发式水中照明及信标装置，自触发式，未投入水中不工作，投入水中即开始工作，操作方便、简单。在水底未知领域，提供照明，帮助观看生物或者地形。在潜水设备无法探明或者进入狭小空间中提供照明。当探明水底地形或资源后，会按闪烁频率闪烁，该闪烁频率可具有摩斯码的功能，通过摄像头可以识别出闪烁频率携带的信息，起到标示水底地形或资源的作用。自触发式水中照明及信标装置的绳子使用可以分解材料制成，经过一定时间，绳子可以被分解掉，本体部分可上浮至水面回收利用，不会对水底造成污染。此外，在较小范围(小于水下声学定位误差)的深水作业区内开展网格化的精细作业时，该装置可为具有水下监视功能的作业平台寻址提供重要的定位功能。

使用时，自触发式水中照明及信标装置在水中具体是悬浮还是下沉，可以根据需要调节磁铁5质量。当装置本体1和磁铁5组成的整体浮力和重力相等时，投放后，自触发式水中照明及信标装置悬浮在水里。当装置本体1和磁铁5组成的整体浮力小于重力时，投放后，沉到水底。自触发式水中照明及信标装置在海底的状态是磁铁5触水底，与其连接的装置本体1浮在其上方，且磁铁5与装置本体1构成的整体在水底保持一个稳定的状态，不会水流漂动，保证触发式水中照明及信标装置在水底的稳定性。

不使用未投放时磁铁5和装置本体1贴近摆放，由于连接装置本体1和磁铁5的绳子4未受到重力作用，绳子4处于未拉伸状态，磁铁5和装置本体1放在一起，磁铁5靠近电路板190，由于霍尔开关受到磁力的作用，发光灯板150处于关闭状态。

当需要将自触发式水中照明及信标装置投放入水底狭小空间或水底未知区域时，投放后，因为装置本体1和磁铁5各自的密度不同，装置本体1受到的浮力大于自身的重力，磁铁5受到浮力小于磁铁的重力，磁铁5和装置本体1以不同的加速度向下运动，绳子4被拉伸，磁铁5离开装置本体1，霍尔开关未受到磁力作用，发光灯板150处于开启状态。磁铁5触底后，装置本体1悬浮在水中发光灯板150长时间提供照明，帮助看清生物或者地形。自触发设计的好处在于，自触发式水中照明及信标装置存放在潜水器中或船体中时，是水平放置，装置不工作，当投入水中时，磁铁5和装置本体1会自动分离，霍尔开关就处于打开状态，自触发式水中照明及信标装置开始工作。操作新颖，设置简单。

水下声学定位误差过大可能影响小范围作业的定位需求，因此难以保障水下作业装备快速和准确返回已知的作业点作业。此外，在较小范围(小于水下声学定位误差)的深水作业区内开展网格化的精细作业时，该装置可为具有水下监视功能的作业平台寻址提供重要的定位功能。可为传统的水下声学定位系统的标校提供重要的参照。

有时水底探测出有用的目标物或需要标示作业点或作业平台时，需要在水底放置信号装置以表示意。当自触发式水中照明及信标装置到达海底或探明水底地形后，可按预设的闪烁频率闪烁或不同的亮暗组合，该闪烁频率或亮暗组合可具有摩斯码的功能，携带有预设时写入标示的信息，可对投放的自触发式水中照明及信标装置作唯一识别，通过水下作业平台的摄像头或作业设备的摄像头可以识别出闪烁频率携带的信息，辅助传统水下声学定位系统帮助作业设备快速返回已知作业点的作用。

该自触发式水中照明及信标装置的绳子4使用可以分解材料制成，经过一定时间，绳子4可以被分解掉，装置本体1可上浮至水面，不会对水底造成污染。绳子4分解后，装置本体1内电池170也基本用完了，自触发式水中照明及信标装置也就相当于失效了。就需要重新投放了。随着装置本体1浮上水面，可回收再利用装置本体1。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。