本發(fā)明涉及水下監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，尤其是一種多拖體水下定深監(jiān)測(cè)響應(yīng)系統(tǒng)，可用于水下安保領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著海上活動(dòng)的增多以及海岸經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，確保重要的海岸場(chǎng)所、熱點(diǎn)海域、航運(yùn)平臺(tái)及其停泊點(diǎn)的安全已成為當(dāng)今社會(huì)最關(guān)心的問(wèn)題。由于水下環(huán)境隱蔽性強(qiáng)，很多潛在的恐怖威脅均來(lái)自于水下，研發(fā)相應(yīng)的水下監(jiān)測(cè)響應(yīng)系統(tǒng)是確保水下安全的重要保障。

現(xiàn)有的水下監(jiān)測(cè)響應(yīng)系統(tǒng)可以分為固定式和移動(dòng)式兩大類：

固定式系統(tǒng)通常采取海底鋪設(shè)、浮標(biāo)投放、水下安裝等方式，例如2008年青島奧帆賽和2010年上海世博會(huì)期間，我國(guó)自主研發(fā)的固定式水下安保系統(tǒng)就有效保障了相關(guān)賽事和場(chǎng)館的安全，但這種固定式系統(tǒng)的靈活性差、不能快速轉(zhuǎn)換防護(hù)區(qū)域、也無(wú)法適用于對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的防護(hù)。中國(guó)發(fā)明專利201310505378.2公開(kāi)的“水下目標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”通過(guò)采集聲場(chǎng)和磁場(chǎng)信息進(jìn)行水下目標(biāo)監(jiān)控，也是用于固定場(chǎng)所探測(cè)、無(wú)法實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式探測(cè)，且缺乏必要的安保響應(yīng)功能。

移動(dòng)式系統(tǒng)通常采用船殼結(jié)構(gòu)、單拖體結(jié)構(gòu)或拖曳線列陣結(jié)構(gòu)，可隨著載船的航行實(shí)施移動(dòng)式防護(hù)，但大多應(yīng)用于海監(jiān)巡邏或軍事行動(dòng)中對(duì)遠(yuǎn)距離水下目標(biāo)的探測(cè)、識(shí)別與定位，而非針對(duì)百米范圍小型目標(biāo)的精確探測(cè)與實(shí)時(shí)響應(yīng)；有些移動(dòng)式系統(tǒng)雖然能夠?qū)嚯x水下目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但主要用于海洋科考、水下施工或海產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域，缺乏運(yùn)用于水下安保的探測(cè)范圍和響應(yīng)機(jī)制等必要條件。中國(guó)發(fā)明專利201610399273.7公開(kāi)的“一種海洋拖曳線陣深度控制裝置”采取翼狀拖體實(shí)現(xiàn)定深控制，在與拖曳線列陣結(jié)合后可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的定深監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程識(shí)別，但不具備一定長(zhǎng)度上的近程響應(yīng)功能，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)靜止?fàn)顟B(tài)下的定深監(jiān)測(cè)響應(yīng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有水下監(jiān)測(cè)響應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)用于水下安保作業(yè)時(shí)存在的不足，本發(fā)明提供一種多拖體水下定深監(jiān)測(cè)響應(yīng)系統(tǒng)，可針對(duì)較大范圍內(nèi)的抵近目標(biāo)實(shí)現(xiàn)水下高分辨率定深監(jiān)測(cè)與實(shí)時(shí)響應(yīng)，既能用于靜止?fàn)顟B(tài)的定深監(jiān)測(cè)響應(yīng)，也能用于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的定深監(jiān)測(cè)響應(yīng)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種多拖體水下定深監(jiān)測(cè)響應(yīng)系統(tǒng)，包括拖體子系統(tǒng)1、拖纜子系統(tǒng)、總控子系統(tǒng)2。

所述拖纜子系統(tǒng)包括拖纜7、絞車9以及收放支架8等附屬設(shè)備：拖纜7采用抗拉強(qiáng)度大的海洋拖曳用的電纜或光纜；收放支架8和絞車9固定在載船后甲板上；拖纜7將拖體子系統(tǒng)1拖帶于載船后方，拖纜7另一端與總控子系統(tǒng)2相連。

所述拖體子系統(tǒng)1中包含探測(cè)單元3、響應(yīng)單元4、定深單元5，并由至少2個(gè)以上的拖體結(jié)構(gòu)組成。定深單元5將包含有探測(cè)單元3、響應(yīng)單元4的拖體結(jié)構(gòu)控制在某一深度范圍內(nèi)，當(dāng)探測(cè)單元3測(cè)得目標(biāo)抵達(dá)門限距離時(shí)可觸發(fā)響應(yīng)單元4。

所述拖體子系統(tǒng)1的探測(cè)單元3、響應(yīng)單元4、定深單元5可集成在同一殼體的拖體結(jié)構(gòu)中，也可設(shè)計(jì)成分離式殼體的拖體結(jié)構(gòu)。

所述包含探測(cè)單元3、響應(yīng)單元4的拖體結(jié)構(gòu)之間，間距不小于20m、并確保相鄰?fù)象w結(jié)構(gòu)的探測(cè)單元3和響應(yīng)單元4的作用范圍能夠相互銜接或部分重疊，還可根據(jù)實(shí)際需要增減拖體結(jié)構(gòu)的拖曳數(shù)量、以及調(diào)整拖曳總長(zhǎng)度。

所述探測(cè)單元3可采取高頻聲探測(cè)裝置、光探測(cè)裝置或磁探測(cè)裝置，對(duì)以探測(cè)裝置為中心的近距離水域?qū)嵤┍O(jiān)測(cè)，經(jīng)總控制子系統(tǒng)2授權(quán)的情況下，測(cè)得符合特征的目標(biāo)抵達(dá)門限距離時(shí)觸發(fā)響應(yīng)單元4。

所述響應(yīng)單元4根據(jù)安保任務(wù)的不同可選擇聲光警告裝置、定向射傷裝置或爆破毀傷裝置，在接收到探測(cè)單元3的觸發(fā)信號(hào)后可對(duì)目標(biāo)實(shí)施響應(yīng)。

所述定深單元5可采用浮力調(diào)節(jié)裝置或浮力-升力聯(lián)合調(diào)節(jié)裝置，確保拖體結(jié)構(gòu)在靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)均能實(shí)現(xiàn)定深控制。所述浮力調(diào)節(jié)裝置包括水面浮體29、連接纜30、浮體控制組件31；所述升力調(diào)節(jié)裝置包括翼結(jié)構(gòu)27、翼結(jié)構(gòu)控制組件28。

所述拖體子系統(tǒng)1中還包括備用電源14、電路組件。所述備用電源14可在總控子系統(tǒng)2中斷電力供應(yīng)的情況下、在一段時(shí)間內(nèi)獨(dú)立維持拖體結(jié)構(gòu)處于工作狀態(tài)；所述電路組件包括但不限于電源控制模塊10、信息輸入模塊11、信息輸出模塊13。

所述總控子系統(tǒng)2包括顯示單元20、配電箱21、電路組件。所述顯示單元20用于顯示系統(tǒng)狀態(tài)信息以及人機(jī)交互信息；所述配電箱21用于為拖體子系統(tǒng)1、總控子系統(tǒng)2提供電力供應(yīng)；所述電路組件包括但不限于信息輸入模塊15、信息輸出模塊16、指令控制模塊17、參數(shù)設(shè)置模塊18、電源管控模塊19。

本發(fā)明的工作過(guò)程為：

一種多拖體水下定深監(jiān)測(cè)響應(yīng)系統(tǒng)，首先由載船根據(jù)安保作業(yè)需求確定拖曳的總長(zhǎng)度和拖體結(jié)構(gòu)的數(shù)量、并完成拖曳布放；根據(jù)載船的航行狀態(tài)確定拖體子系統(tǒng)1的定深控制方式、并進(jìn)行深度設(shè)定；當(dāng)某個(gè)拖體結(jié)構(gòu)的探測(cè)單元3確認(rèn)有符合特征的目標(biāo)抵達(dá)門限距離、并獲得總控子系統(tǒng)2授權(quán)后，即可觸發(fā)相連的響應(yīng)單元4并對(duì)目標(biāo)實(shí)施聲光警告或者暴力毀傷響應(yīng)。

本發(fā)明的有益效果是：

一種多拖體水下定深監(jiān)測(cè)響應(yīng)系統(tǒng)，能夠通過(guò)拖曳多個(gè)拖體結(jié)構(gòu)的方式對(duì)指定區(qū)域或指定方向上接近的目標(biāo)實(shí)施監(jiān)測(cè)響應(yīng)，通過(guò)采用浮力調(diào)節(jié)裝置或浮力-升力聯(lián)合調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)靜止監(jiān)測(cè)響應(yīng)與運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)響應(yīng)，通過(guò)采用高頻聲探測(cè)或光、磁等近距離探測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)抵近小目標(biāo)的可靠識(shí)別，通過(guò)采取總控子系統(tǒng)授權(quán)、探測(cè)單元觸發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)近距目標(biāo)的實(shí)時(shí)響應(yīng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意

圖2是拖體子系統(tǒng)組成及連接的實(shí)施例示意

圖3是總控子系統(tǒng)組成及連接的實(shí)施例示意

圖4是本發(fā)明分裝于2個(gè)平臺(tái)的實(shí)施例示意

圖5是拖體結(jié)構(gòu)的實(shí)施例示意一

圖6是拖體結(jié)構(gòu)的實(shí)施例示意二

圖7是拖體結(jié)構(gòu)的實(shí)施例示意三

圖8是拖體結(jié)構(gòu)的實(shí)施例示意四

其中：

1、拖體子系統(tǒng) 19、總控子系統(tǒng)的電源管控模塊

2、總控子系統(tǒng) 20、顯示單元

3、探測(cè)單元 21、配電箱

4、響應(yīng)單元 22、無(wú)線收發(fā)器

5、定深單元 23、主控船

6、測(cè)深單元 24、拖曳船

7、拖纜 25、殼體

8、收放支架 26、導(dǎo)流罩

9、絞車 27、翼結(jié)構(gòu)

10、拖體子系統(tǒng)的電源管控模塊 28、翼結(jié)構(gòu)控制組件

11、拖體子系統(tǒng)的信息輸入模塊 29、水面浮體

12、拖體子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊 30、連接纜

13、拖體子系統(tǒng)的信息輸出模塊 31、浮體控制組件

14、拖體子系統(tǒng)的備用電源 32、總線

15、總控子系統(tǒng)的信息輸入模塊 33、通訊天線

16、總控子系統(tǒng)的信息輸出模塊 34、無(wú)線收發(fā)器

17、總控子系統(tǒng)的指令控制模塊

18、總控子系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置模塊

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋相關(guān)發(fā)明，而非對(duì)該發(fā)明的限定。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

實(shí)施例1：

圖2示出了拖體子系統(tǒng)1中主要組成部分及連接示意，包含探測(cè)單元3、響應(yīng)單元4、定深單元5、測(cè)深單元6、備用電源14以及電路組件。

定深單元5與測(cè)深單元6通過(guò)反饋的方式將包含有探測(cè)單元3、響應(yīng)單元4的拖體結(jié)構(gòu)控制在某一指定深度范圍內(nèi)；當(dāng)探測(cè)單元3測(cè)得目標(biāo)抵達(dá)某一門限距離時(shí)，經(jīng)總控制子系統(tǒng)2授權(quán)的情況下可觸發(fā)響應(yīng)單元4；響應(yīng)單元4在接收到探測(cè)單元3的觸發(fā)信號(hào)后可對(duì)目標(biāo)實(shí)施響應(yīng)；備用電源14可在總控子系統(tǒng)2對(duì)拖體子系統(tǒng)1中斷電力供應(yīng)的情況下，在一段時(shí)間內(nèi)獨(dú)立維持各部分處于工作狀態(tài)；測(cè)深單元6用于測(cè)量包含探測(cè)單元3、響應(yīng)單元4的拖體結(jié)構(gòu)所處深度，反饋給定深單元5、并經(jīng)拖纜7傳送給總控子系統(tǒng)2。

所述電路組件包括電源控制模塊10、信息輸入模塊11、數(shù)據(jù)采集模塊12、信息輸出模塊13：電源控制模塊10接收總控子系統(tǒng)2經(jīng)拖纜7對(duì)拖體子系統(tǒng)1的電力供應(yīng)與管控、并負(fù)責(zé)對(duì)備用電源14的管控；信息輸入模塊11接收、處理總控子系統(tǒng)2為拖體子系統(tǒng)1傳送的狀態(tài)數(shù)據(jù)和控制信息，并傳遞給探測(cè)單元3和定深單元5；數(shù)據(jù)采集模塊12采集、處理探測(cè)單元3和定深單元5提供的數(shù)據(jù)、并傳遞給信息輸出模塊13；信息輸出模塊13將數(shù)據(jù)傳送給到總控子系統(tǒng)2。

實(shí)施例2：

圖3示出了總控子系統(tǒng)2中主要組成部分及連接示意，包括顯示單元20、配電箱21以及電路組件。

顯示單元20用于顯示系統(tǒng)狀態(tài)信息以及人機(jī)交互信息；配電箱21為拖體子系統(tǒng)1、總控子系統(tǒng)2提供電力供應(yīng)；電路組件包括信息輸入模塊15、信息輸出模塊16、指令控制模塊17、參數(shù)設(shè)置模塊18、電源管控模塊19：信息輸入模塊15接收、處理由拖體子系統(tǒng)1傳送的探測(cè)數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)、并輸出到顯示單元20進(jìn)行顯示；指令控制模塊17和參數(shù)設(shè)置模塊18接收人機(jī)交互數(shù)據(jù)、并傳送到信息、輸出模塊16；信息輸出模塊16將數(shù)據(jù)傳送給拖體子系統(tǒng)1；電源管控模塊19為拖體子系統(tǒng)1提供電力管控。

實(shí)施例3：

一種多拖體水下定深監(jiān)測(cè)響應(yīng)系統(tǒng)，各組成部分可按圖1所示集中組裝在同一艘載船上，也可利用無(wú)線通訊技術(shù)分裝在不同平臺(tái)上。

圖4示出了分裝于2個(gè)平臺(tái)的一種多拖體水下定深監(jiān)測(cè)響應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，包括：主控船23、拖曳船24、拖體子系統(tǒng)1、拖纜子系統(tǒng)、總控子系統(tǒng)2。拖體子系統(tǒng)1、拖纜7、收放支架8、絞車9、配電箱21安裝于拖曳船24上，總控子系統(tǒng)2的顯示和控制部分安裝于主控船23上，主控船23與拖曳船24之間通過(guò)無(wú)線收發(fā)器22和無(wú)線收發(fā)器34進(jìn)行信息傳輸與管控。拖纜7采用海洋拖曳用鎧裝電纜，拖體結(jié)構(gòu)之間采取并聯(lián)電路連接，拖曳船24根據(jù)海上安保作業(yè)需求確定拖曳長(zhǎng)度和所需拖體結(jié)構(gòu)數(shù)量，并采取拖曳方式對(duì)指定區(qū)域或指定方向的水域?qū)嵤┍O(jiān)測(cè)與響應(yīng)。

當(dāng)拖曳船24采用無(wú)人航行器(UUV或USV)時(shí)，可按照自身預(yù)先裝定的規(guī)劃航路航行、也可由主控船23遙控拖曳船24的航行狀態(tài)以及拖體子系統(tǒng)1的工作狀態(tài)。

實(shí)施例4：

一種多拖體水下定深監(jiān)測(cè)響應(yīng)系統(tǒng)，其拖體子系統(tǒng)1的拖體結(jié)構(gòu)可按圖5所示采取集成式殼體設(shè)計(jì)：

探測(cè)單元3采用兩個(gè)高頻水聲換能器，分別裝于拖體結(jié)構(gòu)兩端的導(dǎo)流罩26內(nèi)，以拖體結(jié)構(gòu)為中心對(duì)一定范圍內(nèi)水域?qū)嵤┲鲃?dòng)、被動(dòng)或主被動(dòng)聯(lián)合聲探測(cè)，在確認(rèn)符合特征的目標(biāo)抵達(dá)門限距離、并經(jīng)總控子系統(tǒng)2授權(quán)后觸發(fā)響應(yīng)單元4；響應(yīng)單元4采用爆炸裝置，可對(duì)作用范圍內(nèi)的目標(biāo)實(shí)施爆破摧毀；測(cè)深單元6采用壓力測(cè)深裝置；在拖曳航行狀態(tài)下，根據(jù)測(cè)深單元6的反饋數(shù)據(jù)，由翼結(jié)構(gòu)控制組件28控制殼體25外部的翼結(jié)構(gòu)27、將拖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定在指定的深度范圍；在低速或停車狀態(tài)下，由浮體控制組件31通過(guò)收放水面浮體29、充放氣、控制連接纜30長(zhǎng)度等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)拖體結(jié)構(gòu)的定深控制；此外，備用電源14以及由電源管控模塊10、信息輸入模塊11、數(shù)據(jù)采集模塊12、信息輸出模塊13構(gòu)成的電路組件也集成在殼體25內(nèi)。

實(shí)施例5：

一種多拖體水下定深監(jiān)測(cè)響應(yīng)系統(tǒng)，其拖體子系統(tǒng)1的拖體結(jié)構(gòu)可按圖6所示采取分離式殼體設(shè)計(jì)：

探測(cè)單元3采用水下激光探測(cè)器，并位于獨(dú)立的殼體內(nèi)，以探測(cè)器為中心的近距離內(nèi)水域?qū)嵤┤蛱綔y(cè)，在確認(rèn)符合特征的目標(biāo)抵達(dá)門限距離、并經(jīng)總控子系統(tǒng)2授權(quán)后觸發(fā)響應(yīng)單元4；響應(yīng)單元4采用聲光警報(bào)裝置，并與測(cè)深單元6集成在同一個(gè)獨(dú)立殼體25內(nèi)，可對(duì)作用范圍內(nèi)的目標(biāo)實(shí)施聲光警報(bào)；翼結(jié)構(gòu)27和翼結(jié)構(gòu)控制組件28以及配重物構(gòu)成獨(dú)立的拖曳式定深裝置，在拖曳狀態(tài)下，可將多個(gè)拖體結(jié)構(gòu)控制在指定深度范圍；水面浮體29、連接纜30和浮體控制組件31構(gòu)成獨(dú)立的懸浮式定深裝置，在低速或停車狀態(tài)下，浮體控制組件31可通過(guò)收放水面浮體29、充放氣、控制連接纜30長(zhǎng)度等方式，將1個(gè)或多個(gè)拖體結(jié)構(gòu)的控制在指定深度范圍?？偩€32承擔(dān)各單元?dú)んw之間的信息傳輸、電力傳輸以及拖纜7的對(duì)接任務(wù)。

實(shí)施例6：

一種多拖體水下定深監(jiān)測(cè)響應(yīng)系統(tǒng)，其定深單元5可采取單一的浮力調(diào)節(jié)裝置，當(dāng)由載船拖曳至指定區(qū)域并切斷拖纜7后，拖體子系統(tǒng)1可實(shí)施靜止?fàn)顟B(tài)的定深監(jiān)測(cè)響應(yīng)、并采取無(wú)線方式與總控子系統(tǒng)2進(jìn)行信息傳遞：

圖7示出了一種集成式拖體結(jié)構(gòu)，各部分標(biāo)注的含義及其連接關(guān)系與圖4相同，不同之處在于：圖7中減少了翼結(jié)構(gòu)27以及翼結(jié)構(gòu)控制組件28，根據(jù)測(cè)深單元6的反饋數(shù)據(jù)，僅由浮體控制組件31通過(guò)收放水面浮體29、充放氣、根據(jù)航速調(diào)節(jié)連接纜30長(zhǎng)度等方式實(shí)現(xiàn)淺層定深控制；通訊天線33隨水面浮體29露出水面、并經(jīng)連接纜30與水下的拖體結(jié)構(gòu)相連，可承擔(dān)拖體結(jié)構(gòu)與總控子系統(tǒng)2之間的無(wú)線通訊任務(wù)。

實(shí)施例7：

一種多拖體水下定深監(jiān)測(cè)響應(yīng)系統(tǒng)，其拖體子系統(tǒng)1的拖體結(jié)構(gòu)可按圖8所示采取分離式殼體設(shè)計(jì)：

圖8各部分標(biāo)注的含義及其連接關(guān)系與圖6相同，不同之處在于：圖8中拖體結(jié)構(gòu)減少了翼結(jié)構(gòu)27以及翼結(jié)構(gòu)控制組件28、也未采用測(cè)深單元6，而是采用浮力調(diào)節(jié)裝置與航速的關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)淺層定深控制；浮體控制組件31、拖纜7接口、備用電源14均安裝到改進(jìn)后的水面浮體29上，連接纜30長(zhǎng)度可受浮體控制組件31的調(diào)節(jié)、并承擔(dān)對(duì)水下部分的電力傳輸與信息傳遞任務(wù)；通訊天線33隨水面浮體29露出水面、并經(jīng)連接纜30與水下的拖體結(jié)構(gòu)相連，可承擔(dān)拖體結(jié)構(gòu)與總控子系統(tǒng)2之間的無(wú)線通訊任務(wù)，載船在切斷拖纜7的情況下仍能經(jīng)通訊天線33觀察到拖體結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)并進(jìn)行無(wú)線控制。

本發(fā)明保護(hù)范圍不局限于以上實(shí)施例，也不局限于水下安保領(lǐng)域，在不脫離所述發(fā)明構(gòu)思的情況下，涵蓋由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案，例如：由集成式拖體結(jié)構(gòu)采取自身充排水裝置等方式也可實(shí)現(xiàn)定深控制，將主控船23換為岸基、空基或天基平臺(tái)也可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遙控，各拖體結(jié)構(gòu)中的備用電源14也可整合為一個(gè)獨(dú)立的懸浮式電源結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)整個(gè)拖體子系統(tǒng)1實(shí)施供電。總之，凡與本發(fā)明在相同原理和構(gòu)思條件下的變更或修改均在本發(fā)明的公開(kāi)保護(hù)范圍。