一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)及其節(jié)點(diǎn)裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)及其節(jié)點(diǎn)裝置，所述節(jié)點(diǎn)裝置包括節(jié)點(diǎn)頭和多個(gè)傳感模塊，所述多個(gè)傳感模塊相互連接，并連接于節(jié)點(diǎn)頭上；所述節(jié)點(diǎn)頭包括節(jié)點(diǎn)頭支架以及安裝于節(jié)點(diǎn)頭支架上的驅(qū)動(dòng)引擎模塊；所述驅(qū)動(dòng)引擎模塊通過一中心軸連接于節(jié)點(diǎn)頭支架的底部，且能夠繞中心軸旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)引擎模塊的側(cè)面安裝有推進(jìn)裝置。本發(fā)明專利技術(shù)提供的一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)及其節(jié)點(diǎn)裝置擁有自治能力，并能通過太陽(yáng)能補(bǔ)充能量，能夠長(zhǎng)時(shí)間水下部署，并能適應(yīng)復(fù)雜的水域環(huán)境；解決了水下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署和維護(hù)困難以及能量獲取難的問題。

Underwater sensor network and node device thereof

The invention relates to a network node and the sensor under water device, the node device includes node head and a plurality of sensing module, a plurality of sensing modules are connected to each other and connected to the head node; the node node head includes a head bracket and engine module installed in the node on the support of the head; engine module is connected to the node head bracket through a central shaft at the bottom, and can rotate around the central shaft, the side engine module is installed on the propulsion device. The invention provides an underwater sensor network and node device with autonomous ability, and can supplement energy through solar energy, can long time underwater deployment, and can adapt to the complex environment of the waters; solve the underwater sensor network deployment and maintenance difficulties and energy acquisition problems.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)及其節(jié)點(diǎn)裝置
本專利技術(shù)涉及水下傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)及其節(jié)點(diǎn)裝置。
技術(shù)介紹
水下傳感器網(wǎng)絡(luò)工作在水下環(huán)境，由多個(gè)節(jié)點(diǎn)裝置組成。節(jié)點(diǎn)裝置最主要的任務(wù)就是采集和傳遞目標(biāo)數(shù)據(jù)，除此之外，節(jié)點(diǎn)裝置還必須具備密封性來適應(yīng)水下環(huán)境。節(jié)點(diǎn)裝置一般包括水面節(jié)點(diǎn)和水下節(jié)點(diǎn)。水面節(jié)點(diǎn)通常充當(dāng)基站節(jié)點(diǎn)，用于接收水下節(jié)點(diǎn)采集回來的數(shù)據(jù)，同時(shí)通過多個(gè)節(jié)點(diǎn)裝置的水面節(jié)點(diǎn)間的相互通信，將數(shù)據(jù)傳遞到陸地基站。水下節(jié)點(diǎn)則主要負(fù)責(zé)采集監(jiān)控區(qū)域的敏感數(shù)據(jù)，并通過與相鄰節(jié)點(diǎn)裝置的協(xié)作將數(shù)據(jù)傳遞到水面基站節(jié)點(diǎn)。在目前的應(yīng)用中，水下節(jié)點(diǎn)一般通過錨鏈或者浮標(biāo)來控制自身的位置，節(jié)點(diǎn)裝置的位置隨水流流動(dòng)而改變，各節(jié)點(diǎn)裝置間的相對(duì)位置是完全隨機(jī)的，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)一旦部署便很難進(jìn)行人工干預(yù)，不便于安裝和維護(hù)。另一方面，目前節(jié)點(diǎn)裝置幾乎都是依賴電池供電，電池?cái)y帶的電量有限，無(wú)法滿足長(zhǎng)期部署和重復(fù)使用。一旦節(jié)點(diǎn)失去電量供應(yīng)，很難對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行回收和再利用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于，提供一種擁有自治及能量自獲取能力的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)及其節(jié)點(diǎn)裝置，解決水下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署和維護(hù)困難以及能量獲取難的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案:—種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)裝置，包括節(jié)點(diǎn)頭和多個(gè)傳感模塊，所述多個(gè)傳感模塊相互連接，并連接于節(jié)點(diǎn)頭上；所述節(jié)點(diǎn)頭包括節(jié)點(diǎn)頭支架以及安裝于節(jié)點(diǎn)頭支架上的驅(qū)動(dòng)引擎模塊；所述驅(qū)動(dòng)引擎模塊通過一中心軸連接于節(jié)點(diǎn)頭支架的底部，且能夠繞中心軸旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)引擎模塊的側(cè)面安裝有推進(jìn)裝置。所述推進(jìn)裝置為螺旋槳。所述多個(gè)傳感模塊通過通信電纜相互連接實(shí)現(xiàn)通信，并通過通信電纜連接到節(jié)點(diǎn)頭。所述節(jié)點(diǎn)頭還包括安裝于節(jié)點(diǎn)頭支架上的垂直位置控制模塊，所述垂直位置控制模塊包括相互連接的水泵和氣囊，所述氣囊中充有氣體，所述水泵用于向氣囊中充入水或從氣囊中抽出水。所述節(jié)點(diǎn)頭還包括安裝于節(jié)點(diǎn)頭支架上的供電模塊，所述供電模塊包括相互連接的主供電模塊和輔助供電模塊，所述主供電模塊包括至少一塊蓄電池，所述輔助供電模塊包括至少一塊太陽(yáng)能電池板。所述主供電模塊包括兩塊蓄電池，所述兩塊蓄電池的充放電回路彼此獨(dú)立，輪流進(jìn)行放電與充電。所述輔助供電模塊的太陽(yáng)能電池板可折疊或可伸縮地安裝在節(jié)點(diǎn)頭支架上。所述節(jié)點(diǎn)頭還包括安裝于節(jié)點(diǎn)頭支架上的通信模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。所述中心軸是中空的，通信電纜將多個(gè)傳感模塊依次串聯(lián)，并穿過中心軸，連接到節(jié)點(diǎn)頭支架內(nèi)的數(shù)據(jù)處理模塊。一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)，包括多個(gè)以上所述的節(jié)點(diǎn)裝置。本專利技術(shù)提供的一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)及其節(jié)點(diǎn)裝置，能夠通過驅(qū)動(dòng)引擎模塊在水下移動(dòng)，并能夠通過垂直位置控制模塊上下浮動(dòng)，在控制節(jié)點(diǎn)裝置成本的前提下，有效提高了節(jié)點(diǎn)裝置的水下工作性能和實(shí)際環(huán)境下的應(yīng)用能力。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)提供的一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)及其節(jié)點(diǎn)裝置擁有自治能力，并能通過太陽(yáng)能補(bǔ)充能量，能夠長(zhǎng)時(shí)間水下部署，并能適應(yīng)復(fù)雜的水域環(huán)境；解決了水下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署和維護(hù)困難以及能量獲取難的問題。【附圖說明】圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實(shí)施方式】下面將結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的說明。如圖1所示，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)裝置，其包括節(jié)點(diǎn)頭和多個(gè)傳感模塊，所述多個(gè)傳感模塊通過高強(qiáng)度的通信電纜相互連接實(shí)現(xiàn)通信，并連接于節(jié)點(diǎn)頭上。節(jié)點(diǎn)頭是節(jié)點(diǎn)裝置的主要功能部分。具體的，所述節(jié)點(diǎn)頭包括節(jié)點(diǎn)頭支架以及安裝于節(jié)點(diǎn)頭支架上的驅(qū)動(dòng)引擎模塊、供電模塊、垂直位置控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和通信模塊。所述驅(qū)動(dòng)引擎模塊通過一中心軸連接于節(jié)點(diǎn)頭支架的底部，且驅(qū)動(dòng)引擎模塊能夠繞中心軸旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)引擎模塊上安裝有螺旋槳，通過驅(qū)動(dòng)引擎模塊上的螺旋槳能夠推動(dòng)節(jié)點(diǎn)裝置在水中移動(dòng)；通過驅(qū)動(dòng)引擎模塊在中心軸上的旋轉(zhuǎn)，能夠調(diào)整螺旋槳的方位，進(jìn)而調(diào)整節(jié)點(diǎn)裝置的移動(dòng)方向。所述垂直位置控制模塊安裝于節(jié)點(diǎn)頭支架頂部，由一個(gè)橡膠氣囊和一個(gè)微型水泵組成。所述橡膠氣囊和微型水泵相互連接，橡膠氣囊中充有氣體，所述微型水泵用于向橡膠氣囊中充入水或從橡膠氣囊中抽出水。通過微型水泵控制橡膠氣囊內(nèi)的水量來調(diào)整橡膠氣囊的浮力，進(jìn)而調(diào)整節(jié)點(diǎn)裝置在水域中的垂直方向的位置。驅(qū)動(dòng)引擎模塊和垂直位置控制模塊使得節(jié)點(diǎn)裝置擁有更高的自治性能，并使得節(jié)點(diǎn)裝置可以回收重復(fù)利用，大大節(jié)約了成本。所述供電模塊包括相互連接的主供電模塊和輔助供電模塊。所述主供電模塊包括至少一塊蓄電池，所述輔助供電模塊包括至少一塊太陽(yáng)能電池板。所述太陽(yáng)能電池板與蓄電池連接，用于向蓄電池充電。本專利技術(shù)實(shí)施例中，所述輔助供電模塊包括兩塊太陽(yáng)能電池板，所述兩塊太陽(yáng)能電池板可折疊或可伸縮地對(duì)稱安裝于節(jié)點(diǎn)頭支架的兩側(cè)；當(dāng)節(jié)點(diǎn)頭支架浮在水面上時(shí)，太陽(yáng)能電池板展開進(jìn)行充電；當(dāng)節(jié)點(diǎn)頭支架潛入水中時(shí)，太陽(yáng)能電池板折疊或收縮于節(jié)點(diǎn)頭支架內(nèi)，以減小節(jié)點(diǎn)裝置的移動(dòng)阻力。本專利技術(shù)實(shí)施例中，所述主供電模塊包括第一蓄電池板和第二蓄電池板，所述第一蓄電池板和第二蓄電池板分別固定于節(jié)點(diǎn)頭支架的上方和下方，兩塊蓄電池板的充放電回路彼此獨(dú)立，輪流進(jìn)行放電與充電。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)實(shí)施例擁有更加持久的電源供應(yīng)，更適合長(zhǎng)時(shí)間部署。所述數(shù)據(jù)處理模塊和通信模塊密封安裝于節(jié)點(diǎn)頭支架內(nèi)。所述數(shù)據(jù)處理模塊用于收集并處理傳感模塊通過通信電纜傳輸來的數(shù)據(jù)。所述通信模塊包括水聲通信模塊和無(wú)線電磁波通信模塊，用于實(shí)現(xiàn)與其他節(jié)點(diǎn)裝置或與通信基站間的數(shù)據(jù)通信。作為改進(jìn)，所述中心軸是中空的，連接于傳感模塊上的通信電纜穿過中心軸，連接到節(jié)點(diǎn)頭支架內(nèi)的數(shù)據(jù)處理模塊。傳感模塊采集到的數(shù)據(jù)直接傳遞到數(shù)據(jù)處理模塊完成水下數(shù)據(jù)的采集。與已有的設(shè)計(jì)方案中將節(jié)點(diǎn)裝置的傳感模塊與其他核心模塊整合為一體的設(shè)計(jì)不同，本專利技術(shù)實(shí)施例通過高強(qiáng)度通信電纜連接多個(gè)傳感模塊到節(jié)點(diǎn)頭，使一個(gè)節(jié)點(diǎn)裝置可以攜帶多個(gè)傳感模塊，并展開到較大的監(jiān)控區(qū)域中，擴(kuò)大了單個(gè)節(jié)點(diǎn)裝置的監(jiān)控區(qū)域。本專利技術(shù)提供的一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)及其節(jié)點(diǎn)裝置，能夠通過驅(qū)動(dòng)引擎模塊在水下移動(dòng)，并能夠通過垂直位置控制模塊上下浮動(dòng)，在控制節(jié)點(diǎn)裝置成本的前提下，有效提高了節(jié)點(diǎn)裝置的水下工作性能和實(shí)際環(huán)境下的應(yīng)用能力。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)提供的一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)及其節(jié)點(diǎn)裝置擁有自治能力，并能通過太陽(yáng)能補(bǔ)充能量，能夠長(zhǎng)時(shí)間水下部署，并能適應(yīng)復(fù)雜的水域環(huán)境；解決了水下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署和維護(hù)困難以及能量獲取難的問題。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本專利技術(shù)的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本專利技術(shù)專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本專利技術(shù)構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。因此，本專利技術(shù)專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)裝置，其特征在于，包括節(jié)點(diǎn)頭和多個(gè)傳感模塊，所述多個(gè)傳感模塊相互連接，并連接于節(jié)點(diǎn)頭上；所述節(jié)點(diǎn)頭包括節(jié)點(diǎn)頭支架以及安裝于節(jié)點(diǎn)頭支架上的驅(qū)動(dòng)引擎模塊；所述驅(qū)動(dòng)引擎模塊通過一中心軸連接于節(jié)點(diǎn)頭支架的底部，且能夠繞中心軸旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)引擎模塊的側(cè)面安裝有推進(jìn)裝置。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)裝置，其特征在于，包括節(jié)點(diǎn)頭和多個(gè)傳感模塊，所述多個(gè)傳感模塊相互連接，并連接于節(jié)點(diǎn)頭上；所述節(jié)點(diǎn)頭包括節(jié)點(diǎn)頭支架以及安裝于節(jié)點(diǎn)頭支架上的驅(qū)動(dòng)引擎模塊；所述驅(qū)動(dòng)引擎模塊通過一中心軸連接于節(jié)點(diǎn)頭支架的底部，且能夠繞中心軸旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)引擎模塊的側(cè)面安裝有推進(jìn)裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)點(diǎn)裝置，其特征在于，所述推進(jìn)裝置為螺旋槳。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)點(diǎn)裝置，其特征在于，所述多個(gè)傳感模塊通過通信電纜相互連接實(shí)現(xiàn)通信，并通過通信電纜連接到節(jié)點(diǎn)頭。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)點(diǎn)裝置，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)頭還包括安裝于節(jié)點(diǎn)頭支架上的垂直位置控制模塊，所述垂直位置控制模塊包括相互連接的水泵和氣囊，所述氣囊中充有氣體，所述水泵用于向氣囊中充入水或從氣囊中抽出水。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)點(diǎn)裝置，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)頭...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳曉鸰，陳海南，曾德文，李漢，王硯文，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣州中國(guó)科學(xué)院先進(jìn)技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：