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申请/专利权人：上海交通大学三亚崖州湾深海科技研究院;上海交通大学

摘要：本发明公开了一种用于自动避碰的浮沉式观测港口浮标，包括环形浮体、第一压载水舱、氧气舱室、第二压载水舱、氢气舱室、第一电极、第二电极、顶层甲板、工控机、第一蓄电池、第二蓄电池、第三蓄电池、舱口盖、太阳板、三级伸缩杆、相机和IMU传感器；不同于传统的利用压缩空气或者改变负载来实现浮沉的方式，本发明的浮标利用海水电解及其逆过程氢氧燃料电池来实现这一功能；在浮标需要上浮时，可以通过第一蓄电池供电，来电解海水生成氢气和氧气，以排开对应压载水舱内海水；在浮标需要下沉时，则可以利用此前电解生成的氢气、氧气进行燃料电池反应，消耗气体使海水顺利进入对应压载水舱，同时为第一蓄电池供电回收能量。

主权项：1.一种用于自动避碰的浮沉式观测港口浮标，其特征在于，包括环形浮体（3），所述环形浮体（3）包括相对设置的第一浮体（3-1）和第二浮体（3-2）；所述第一浮体（3-1）之上设置有第一压载水舱（5），所述第一压载水舱（5）之上设置有氧气舱室（7），所述第二浮体之上设置有第二压载水舱（6），所述第二压载水舱（6）之上设置有氢气舱室（8）；所述氧气舱室（7）内设置有第一电极（9），所述第一电极（9）延伸至所述第一压载水舱（5）内，所述氢气舱室（8）内设置有第二电极（10），所述第二电极（10）延伸至所述第二压载水舱（6）内；所述氧气舱室（7）和所述氢气舱室（8）之上设置有顶层甲板（12），所述顶层甲板（12）内设置有工控机（14）、第一蓄电池（15-1）、第二蓄电池（15-2）和第三蓄电池（15-3），所述第一蓄电池（15-1）、所述第二蓄电池（15-2）和所述第三蓄电池（15-3）串接；所述第一蓄电池（15-1）的正极与所述第一电极（9）通过导线电性连接，所述第一蓄电池（15-1）的负极与所述第二电极（10）通过导线电性连接；所述顶层甲板（12）之上设置有舱口盖（15）、太阳板（17）和三级伸缩杆（18），所述太阳板（17）与所述第二蓄电池（15-2）通过导线电性连接，所述三级伸缩杆（18）之上设置有相机（20）和IMU传感器（21）；所述相机（20）通过连杆（19）连接在所述三级伸缩杆（18）上，所述IMU传感器（21）固定在所述相机（20）上，结合所述IMU传感器（21）的信息在所述工控机（14）中进行坐标变换，以得到海面实时波高数据；所述工控机（14）具有基于YOLOV3算法模块建立船舶自动识别系统，所述工控机（14）通过相机图像实现对周边船舶的自动化目标检测，一旦发现船只浮标达到设定安全距离时，启动下沉环节；所述氧气舱室（7）靠近所述第一压载水舱（5）一侧设置有第一阀门（22），所述氢气舱室（8）靠近所述第二压载水舱（6）一侧设置有第二阀门（23），且所述氢气舱室（8）和所述氧气舱室（7）的舱室截面积比为2:1；所述氧气舱室（7）和所述氢气舱室（8）添加氢燃料电池催化剂，以使所述氧气舱室（7）和所述氢气舱室（8）开始氢氧燃料电池反应，消耗所述氧气舱室（7）内的氧气和所述氢气舱室（8）内的氢气，使外部海水能顺利从第一阀门（22）流入第一压载水舱（5），从第二阀门（23）流入第二压载水舱（6），同时产生电能存入所述第一蓄电池（15-1）；由于存储氢气、氧气的舱室截面积比为反应消耗氢气和氧气比2:1，浮标内水面均匀上升；其中，所述氢燃料电池催化剂为载有Pt粒子和WO3粒子的碳载体，所述WO3粒子含有单斜晶系晶体结构；所述第一蓄电池（15-1）作为电源，所述氧气舱室（7）和所述氢气舱室（8）添加电解水反应催化剂，以使所述氧气舱室（7）和所述氢气舱室（8）开始电解水反应，由于浮标内生成大量氢气和氧气，且所述氢气舱室（8）和所述氧气舱室（7）对应压载舱横截面积为2:1，浮标内水面均匀下降，浮标内海水不断从阀门流出，浮标重力减小开始上浮；其中，所述电解水反应催化剂为铂；所述第一蓄电池（15-1）、所述第二蓄电池（15-2）和所述第三蓄电池（15-3）分别储存氢燃料电池发电、太阳能发电和波浪能发电；不同电池之间在电量不足时可以相互进行供电以最大程度利用收集的能量；波浪能发电利用的是振荡水柱式发电系统，所述顶层甲板（12）与所述海面（11）间围成封闭气室（13），该封闭气室（13）下方波浪上升时便可驱动封闭气室（13）内的空气推动其上方的顶层甲板（12）内透平结构的流体介质进行透平做功，从而将波浪能转换为透平的机械能，并进一步将机械能转换为电能，存储在所述第三蓄电池（15-3）中。

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