本发明涉及一种剖面浮标控制方法及剖面浮标。
背景技术：
自持式剖面浮标是一种用于搭载多种传感器的海洋观测平台，应用于国际海洋观测计划argo计划中，被称作argo浮标，专门用于海洋次表层的温度，盐度深度剖面测量，当完成剖面测量后，浮出水面通过argo卫星将观测数据传回。
目前传统argo浮标的下潜深度集中处于海下2000米，但是在4000米级的深海没有可靠运行的argo浮标。由于下潜深度从2000米级拓展至4000米级，对浮标的沉浮控制、悬停控制、阶段排油控制、超低功耗控制、卫星通信都提出了更高的要求，对控制的稳定性和可靠性也要求更高。
技术实现要素：
本发明为了解决现有剖面浮标在深海探测功耗高、运行稳定性差的技术问题，提出了一种剖面浮标控制方法及剖面浮标，可以解决上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种剖面浮标控制方法，包括下潜控制步骤和上浮控制步骤，其中：
s1：下潜控制步骤，包括：将油囊排油下潜并执行悬停控制，控制所述剖面浮标下潜至第一预设深度并进入悬停过程，当悬停时间满足悬停等待时间时，结束悬停过程，将油囊排油继续下潜，直至满足停止下潜条件；停止下潜条件是指满足所述剖面浮标下潜至第二预设深度或者下潜时间超过预设下潜时间，所述第二预设深度大于第一预设深度；
s2：上浮控制步骤，下潜控制步骤结束之后分阶段执行上浮控制，至少包括两步：s21：控制将油囊回油，使得油囊胀大至预设值，所述剖面浮标开始上浮；
s22：检测浮标参数，浮标参数不处于对应的预设参数范围内时，继续回油控制油囊继续胀大，所述剖面浮标继续上浮直至海面；
其中，所述浮标参数包括探测得到的上浮速度、上浮距离、下潜深度、距海面深度、上浮延时时间中的一项或几项，所述对应的预设参数范围至少包括预设的上浮速度范围、上浮距离范围、距海面深度范围、上浮延时时间范围中的一种或者它们之间的任意组合；
将油囊排油是指将油囊中的液压油排出至油缸，将油囊回油是指将油缸中的液压油排入至油囊。
进一步的，悬停控制之前包括：预设悬停参数，所述悬停参数包括悬停深度、悬停最大深度和悬停最小深度，其中所述悬停最大深度大于悬停深度，所述悬停最小深度小于悬停深度；还包括预设悬停油囊油量和悬停变化油量、悬停等待时间；所述悬停控制包括：
s10：检测剖面浮标深度，并将剖面浮标深度与所述悬停最小深度相比较；
s11：若剖面浮标深度大于所述悬停最小深度，进入悬停过程，将油囊回油控制油囊胀大至悬停油囊油量，并对悬停时间计时，执行步骤s12，否则，返回步骤s10；
s12：将悬停时间与悬停等待时间进行比较，若悬停时间不小于悬停等待时间，则结束悬停过程。
进一步的，步骤s11中，将油囊回油控制油囊胀大至悬停油囊油量后，还包括记录当前油囊油量v0，步骤s12中若悬停时间小于悬停等待时间，则执行以下步骤：
s120：检测剖面浮标深度，并将剖面浮标深度与所述悬停最小深度相比较；
s121：若剖面浮标深度小于所述悬停最小深度，将油囊排油控制油囊缩小，并对排油时间计时；
s122：若排油时间不小于预设时间，停止排油；
s123：将油囊回油控制油囊胀大；
s124：检测油囊油量，若油量的减量达到悬停变化油量0err，满足当前油量为v0-0err，停止油囊回油，并执行s125，否则，返回步骤s123，其中，0err＞0；
s125：返回步骤s12。
进一步的，步骤s121中，若剖面浮标深度不小于所述悬停最小深度，还包括：
s126：将剖面浮标深度与所述悬停最大深度相比较；
s127：若剖面浮标深度大于所述悬停最大深度，将油囊回油控制油囊胀大；
s128：检测油囊油量，若油量的增量达到悬停变化油量0err，满足当前油量为v0 0err，停止油囊回油，并执行s129，否则，返回步骤s127；
s129：返回步骤s12。
进一步的，步骤s124中停止油囊回油之后还包括将振荡次数加1，步骤s125中还包括判断振荡次数，若振荡次数不大于预设次数，则返回步骤s12，否则，结束悬停过程；步骤s128中停止油囊回油之后还包括将振荡次数加1，步骤s129中还包括判断振荡次数，若振荡次数不大于预设次数，则返回步骤s12，否则，结束悬停过程。
进一步的，步骤s121中将油囊排油控制油囊缩小的控制方法为：打开设置在油缸与油囊之间的电控阀门，利用海水压力指将油囊中的液压油排出至油缸。
进一步的，步骤s22中浮标参数不处于对应的预设参数范围内包括以下条件的一种或几种的组合：
a、上浮延时时间处于上浮延时时间范围之内，且上浮速度小于预设上浮速度；
b、距海面深度不处于预设的打气深度范围之内，且上浮速度小于预设上浮速度；
c、上浮延时时间处于上浮延时时间范围之内，且上浮速度不再增加；
d、距海面深度不处于预设的打气深度范围之内，且上浮速度不再增加；
进一步的，步骤s22中所述预设参数范围包括至少一个范围，每一个上浮速度范围对应一个油囊变化量，步骤s22中按照当前所处的上浮速度范围所对应的油囊变化量控制油囊胀大。
优选的，步骤s22中，浮标上浮延时时间处于预设的延时时间范围之内，且浮标上浮速度小于预设的上浮速度范围的下限值，排油控制油囊胀大的预设值为10ml-100ml，预设的上浮速度范围为0.05m/s-0.3m/s，下潜深度范围为2000m-4000m，预设延时时间为40000s-80000s。
优选的，浮标参数对应的预设参数范围值包括多个区间，每一个的区间范围对应一个的排油控制油囊胀大的值；当上浮速度小于0.05m/s，油囊胀大50ml；当上浮速度大于0.05m/s且小于0.1m/s，油囊胀大40ml；当上浮速度大于0.1m/s且小于0.15m/s，油囊胀大30ml；当上浮速度大于0.15m/s且小于0.2m/s，油囊胀大20ml。
优选的，剖面浮标自第一预设深度继续下潜至预设下潜条件时，利用海水压力将油囊排油。
进一步的，步骤s22中浮标参数不处于对应的预设参数范围内包括以下条件的一种或它们之间任意的组合：
a、上浮延时时间处于上浮延时时间范围之内，且上浮速度小于预设上浮速度；
b、距海面深度不处于预设的打气深度范围之内，且上浮速度小于预设上浮速度；
c、上浮延时时间处于上浮延时时间范围之内，且上浮速度不再增加；
d、距海面深度不处于预设的打气深度范围之内，且上浮速度不再增加。
进一步的，步骤s22中按照当前所处的上浮速度范围所对应的油囊变化量控制油囊胀大。
进一步的，步骤s21中在不同深度时所述预设值不同。
进一步的，所述分阶段执行上浮控制包括以下步骤：
s200：检测下潜深度，若达到预设下潜深度，则记录下潜深度h1，并将油囊回油，控制油囊胀大v1，并进入步骤s210，否则，执行步骤s201；
s201：检测下潜阶段运行时间，若超过下潜预设延时，则记录下潜深度h2，并将油囊回油，控制油囊胀大v2，然后进入步骤s210，否则，执行步骤s213；
s210：检测上浮速度和上浮延时时间，若上浮速度小于预设上浮速度v1，且上浮延时时间处于预设的上浮延时时间范围t1之内，将油囊回油，控制油囊胀大v3，执行步骤s213，否则，执行步骤s211；
s211：检测距海面深度，若距海面深度不处于预设的打气深度范围l3之内，且上浮速度小于预设上浮速度v2时，将油囊回油，控制油囊胀大v4，执行步骤s213，否则，执行步骤s212；
s212：检测距海面深度和上浮延时时间，若上浮延时时间处于预设的上浮延时时间范围t2之内，且距海面深度不处于预设的打气深度范围l3之内时，将油囊回油，控制油囊胀大v5后执行步骤s213，否则，执行步骤s213；
s213：等待时间t3后，检测距海面深度，若距海面深度处于预设的打气深度范围l3之内时，执行步骤s230，否则，返回步骤s210；
s230：进入通信阶段。
进一步的，还包括修改浮标的运行参数步骤，所述运行参数包括回传参数命令、剖面初始参数命令、剖面参数命令、启动剖面命令、悬停参数命令、阶段排油参数命令、温度气压命令中的任一种或者多种，所述回传参数命令包括温度、深度、电导率、盐度、上浮油量、球内温压、设备运行总电压、设备运行总电流，剖面初始参数命令包括ctd存数间隔、gps发数间隔、打气深度、油囊最大油量，剖面参数命令包括油囊最小深度、下潜深度、剖面个数，悬停参数命令包括悬停深度、悬停深度误差、预估悬停油量、悬停油量增量、悬停时长，阶段排油参数命令包括浮标上浮速度、阶段排油油量增量中的任一种或多种。
进一步的，所述剖面浮标自第一预设深度继续下潜至预设下潜条件时，利用海水压力将油囊排油。
本发明同时提出了一种剖面浮标，至少包括油囊、油泵和探测器，所述探测器用于检测浮标参数，所述油泵至少用于将油缸中的液压油排入至所述油囊；所述剖面浮标按照前面所记载的剖面浮标控制方法执行控制。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的剖面浮标控制方法，在下潜控制步骤中通过控制剖面浮标首先下潜至小于预设下潜深度的第一预设深度，并进行悬停；通过控制剖面浮标首先下潜至小于预设下潜深度的第一预设深度，有利于精准控制剖面浮标悬停深度；再次，剖面浮标自第一预设深度继续下潜至预设下潜深度时，利用海水压力将油囊排油，无需油泵做功，可以进一步节约功耗。在上浮控制步骤中，避免浮标在深海中一次将油囊胀大到最大值进行上浮，由于深度越深，压力越大，抽排同样的油量所需做功越多，本方案通过阶段性的胀大，随着剖面浮标上浮，压力逐渐减小，排油所做功越来越少，从而降低在上浮过程中的功耗。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所提出的剖面浮标控制方法的一种实施例部分流程图；
图2是本发明所提出的剖面浮标控制方法的一种实施例部分流程图；
图3是本发明所提出的剖面浮标控制方法的一种实施例中阶段回油功率曲线图；
图4是本发明所提出的剖面浮标控制方法的一种实施例中不同深度的浮标拍油量曲线图；
图5是本发明所提出的剖面浮标的一种实施例原理方框图。
具体实施方式
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所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例中所对应的剖面浮标至少包括油囊、油泵和探测器，探测器用于检测浮标参数，油泵至少用于将油缸中的液压油排入至油囊，通过调节油囊大小，从而调节该剖面浮标下潜或者上浮，探测器在浮标下潜或者上浮过程中进行剖面数据探测，本实施例的剖面浮标控制方法包括下潜控制步骤和上浮控制步骤，下潜控制步骤是通过将油囊中的油部分排出，使得油囊中的液压油满足可预设的油量，浮标初始的重力大于浮力，剖面浮标进行下潜至一定深度，上浮控制步骤是指将油囊进行回油至可预设的油量，油囊的体积胀大，浮标在浮力作用下上浮，其中：
s1：下潜控制步骤，包括：将油囊排油下潜并执行悬停控制，控制剖面浮标下潜至第一预设深度时进入悬停过程，当悬停时间满足悬停等待时间时，结束悬停过程，将油囊排油继续下潜，直至满足停止下潜条件；其中，停止下潜条件是指满足剖面浮标下潜至第二预设深度或者下潜时间超过预设下潜时间，第二预设深度大于第一预设深度。通过控制浮标在水中一定深度进行悬停等待，且在悬停等待过程中基本不需要消耗能量，有利于节约功耗，延长浮标的工作时间；通过控制剖面浮标首先下潜至小于预设下潜深度的第一预设深度，有利于精准控制剖面浮标下潜深度。通过在预设深度悬停，可防止超出悬停深度误差的情况，还可以减少在悬停深度内排油和回油的次数，节约功耗，延长剖面浮标的工作时间。
s2：上浮控制步骤，下潜控制步骤结束之后分阶段执行上浮控制，至少包括两步：s21：控制将油囊回油，使得油囊胀大至预设值，剖面浮标开始上浮；
s22：检测浮标参数，浮标参数不处于对应的预设参数范围内时，继续回油控制油囊继续胀大，剖面浮标继续上浮直至海面；避免浮标在深海中一次将油囊胀大到最大值进行上浮，由于深度越深，海水压力越大，抽排同样的油量所需做功越多，本方案通过在上浮过程中分几个阶段回油，将油囊阶段性的胀大，随着剖面浮标上浮，海水压力逐渐减小，排油所做功越来越少，从而降低在上浮过程中的功耗。
其中，所述浮标参数包括探测得到的上浮速度、上浮距离、下潜深度、距海面深度、上浮延时时间中的一项或几项，所述对应的预设参数范围至少包括预设的上浮速度范围、上浮距离范围、距海面深度范围、上浮延时时间范围中的一种或者它们之间的任意组合；
将油囊排油是指将油囊中的液压油排出至油缸，将油囊回油是指将油缸中的液压油排入至油囊，通过排油和回油的方式改变油囊中的油量，进而改变油囊的体积，相应改变其浮力，浮力大于重力时可以带动剖面浮标上浮，或者浮力小于重力时，剖面浮标下潜，回油一般情况下由油泵完成，排油可由油泵或者海水压力完成。
步骤s1中剖面浮标自第一预设深度继续下潜至预设下潜条件时，利用海水压力将油囊排油。利用海水的压力自然排油，无需开启油泵电机，不浪费储能。
悬停控制之前包括：预设悬停参数，悬停参数包括悬停深度、悬停最大深度和悬停最小深度，其中悬停最大深度大于悬停深度，悬停最小深度小于悬停深度；悬停深度为悬停控制中控制浮标悬停的目标深度，但是在实际操作过程中，可以运行浮标悬停在目标深度上、下一定的误差范围内，防止浮标反复做功调整深度，可以达到节约功耗的效果，因此，通过设置悬停最小深度和悬停最大深度，在悬停最小深度和悬停最大深度之间的深度均可进行悬停，预设悬停参数步骤中还包括预设悬停油囊油量和悬停变化油量、悬停等待时间；其中，悬停油囊油量是指提前计算的能够使得浮标在悬停深度时保持悬停的油量，悬停等待时间是指预设的悬停时间，其为从悬停开始计时至悬停结束的时间，如图1所示，悬停控制包括：
s10：检测剖面浮标深度，并将剖面浮标深度与悬停最小深度相比较；剖面浮标深度可以采用温盐深仪（ctd）探测实现。
s11：若剖面浮标深度大于悬停最小深度h-dh，其中，h为第一预设深度，dh为允许悬停误差，进入悬停过程，将油囊回油控制油囊胀大至悬停油囊油量，并对悬停时间计时，执行步骤s12；否则，返回步骤s10；浮标在下潜过程中探测器实时检测浮标参数，当检测到剖面浮标深度大于悬停最小深度时即可进入悬停过程，为了防止此浮标继续下潜，需要将油囊回油，控制油囊胀大至悬停油囊油量，以使浮标在悬停深度时保持悬停。
s12：将悬停时间与悬停等待时间进行比较，若悬停时间不小于悬停等待时间，则结束悬停过程。
本方案中通过将剖面浮标在水下一定深度进行悬停，一方面可以防止剖面浮标被渔船等进行打捞，另外一方面水面上风浪较大，可以防止剖面浮标长期被水面的风浪击打损坏。而且水下的海水较为干净，防止浮标被污染沉积附着物。
由于事先已经对油量等参数进行了科学估算，但是水下情况复杂，需要根据实际状况进行调整，为了防止浮标失控，在一定油量基准的前提下调大或者调小均需要一定的步长值，步骤s11中，将油囊回油控制油囊胀大至悬停油囊油量后，还包括记录当前油囊油量v0，步骤s12中若悬停时间小于悬停等待时间，则执行以下步骤：
s120：检测剖面浮标深度，并将剖面浮标深度与悬停最小深度相比较；
s121：若剖面浮标深度小于悬停最小深度，将油囊排油控制油囊缩小，并对排油时间计时；
s122：若排油时间不小于预设时间，停止排油；
s123:将油囊回油控制油囊胀大；
s124：检测油囊油量，若油量的减量达到悬停变化油量0err，满足当前油量为v0-0err，停止油囊回油，并执行s125，否则，返回步骤s123，其中，0err＞0；
s125：返回步骤s12。
本过程中的排油可以通过海水压力将油囊中的油自行排出的方式，通过设定排油时间控制排油量。步骤s122排油之后，油囊缩小，浮标可以继续下潜，且下潜至不小于悬停最小深度。为了防止浮标继续下潜，避免其超过悬停最大深度，需要步骤s123，将油囊回油控制油囊胀大,以使浮标能够在悬停深度范围内进行悬停。
本实施例中的剖面浮标具备0-4000米不同深度的海流速度的测量能力，且最大悬停深度为4000米，较传统的悬停控制技术的固定悬停深度扩大了悬停深度范围并加深了悬停深度。传统方法的油囊缩小可以通过海水压力实现，若仅缩小预设值使浮标在某一个深度悬停，未进行适量排油，由于不同海域的海水密度不同，使之悬停深度存在差异。而本方案中油囊缩小后再使用油泵将油压入油囊使油囊体积达到预设值，逐步进入到悬停状态，实现了浮标在预设悬停深度区间内悬停。
步骤s121中，若剖面浮标深度不小于悬停最小深度，还包括：
s126：将剖面浮标深度与所述悬停最大深度相比较；
s127：若剖面浮标深度大于所述悬停最大深度，将油囊回油控制油囊胀大；
s128：检测油囊油量，若油量的增量达到悬停变化油量0err，满足当前油量为v0 0err，停止油囊回油，并执行s129，否则，返回步骤s127；
s129：返回步骤s12。
当剖面浮标深度不小于悬停最小深度时包括两种情况，一是位于悬停最小深度和悬停最大深度之间，二是已经大于悬停最大深度，当位于悬停最小深度和悬停最大深度之间时，只需在该深度保持即可，无需排油或者回油，当已经大于悬停最大深度时，需要将油囊回油，以使其上浮至目标深度范围内，因此本步骤中通过继续判断当前深度与悬停最大深度之间的大小关系，以便执行下一步控制。
由于每次回油都需要油泵做功消耗能量，为了防止总是调节导致功耗太大，步骤s124中停止油囊回油之后还包括将振荡次数加1，步骤s125中还包括判断振荡次数，若振荡次数不大于预设次数，则返回步骤s12，否则，结束悬停过程，其中，预设次数为正整数，通过预设次数，若超过预设次数仍然无法达到目标悬停范围，则通过结束悬停的方式进入下一步，以防止能量在悬停控制中消耗过多；步骤s128中停止油囊回油之后还包括将振荡次数加1，步骤s129中还包括判断振荡次数，若振荡次数不大于预设次数，则返回步骤s12，否则，结束悬停过程。
步骤s121中将油囊排油控制油囊缩小的控制方法为：打开设置在油缸与油囊之间的电控阀门，利用海水压力指将油囊中的液压油排出至油缸。利用海水的压力自然排油，不浪费储能，可以进一步节约功耗，延长浮标的工作时间。
步骤s22中浮标参数不处于对应的预设参数范围内包括以下条件的一种或它们之间任意的组合：
a、上浮延时时间处于上浮延时时间范围之内，且上浮速度小于预设上浮速度；
b、距海面深度不处于预设的打气深度范围之内，且上浮速度小于预设上浮速度；
c、上浮延时时间处于上浮延时时间范围之内，且上浮速度不再增加；
d、距海面深度不处于预设的打气深度范围之内，且上浮速度不再增加；
步骤s22中，浮标上浮延时时间处于预设的延时时间范围之内，且浮标上浮速度小于预设的上浮速度范围的下限值，排油控制油囊胀大的预设值为10ml-100ml，预设的上浮速度范围为0.05m/s-0.2m/s，下潜深度范围为2000m-4000m，预设延时时间范围为40000s-80000s。
步骤s22中浮标上浮参数对应的预设参数范围值包括多个区间，每一个的区间范围对应一个的排油控制油囊胀大的值；控制油囊按照当前所处的上浮速度范围所对应的油囊变化量控制油囊胀大。当上浮速度小于0.05m/s，油囊胀大50ml；当上浮速度大于0.05m/s且小于0.1m/s，油囊胀大40ml；当上浮速度大于0.1m/s且小于0.15m/s，油囊胀大30ml；当上浮速度大于0.15m/s且小于0.2m/s，油囊胀大20ml。
如图2所示，分阶段执行上浮控制包括以下步骤：
s200：检测下潜深度，若达到预设下潜深度，则记录下潜深度h1，并将油囊回油，控制油囊胀大v1，并进入步骤s210，否则，执行步骤s201；
s201：检测下潜阶段运行时间，若超过下潜预设延时，则记录下潜深度h2，并将油囊回油，控制油囊胀大v2，然后进入步骤s210，否则，执行步骤s213；
s210：检测上浮速度和上浮延时时间，若上浮速度小于预设上浮速度v1，且上浮延时时间处于预设的上浮延时时间范围t1之内，将油囊回油，控制油囊胀大v3，执行步骤s213，否则，执行步骤s211；
s211：检测距海面深度，若距海面深度不处于预设的打气深度范围l3之内，且上浮速度小于预设上浮速度v2时，将油囊回油，控制油囊胀大v4，执行步骤s213，否则，执行步骤s212；
s212：检测上浮距离和上浮延时时间，若上浮延时时间处于预设的上浮延时时间范围t2之内，且距海面深度不处于预设的打气深度范围l3之内时，将油囊回油，控制油囊胀大v5后执行步骤s213，否则，执行步骤s213；
s213：等待时间t3后，检测距海面深度，若距海面深度不处于预设的打气深度范围l3之内时，执行步骤s230，否则，返回步骤s210；
s230：进入通信阶段。
浮标的阶段回油上浮技术，使浮标在不同深度回油上浮，降低了浮标在工作时的功耗，延长了浮标的运行时间；阶段排油的上浮速度和阶段排油量可以通过远程设置，使浮标较目前的阶段排油技术，具备了调节0-4000米的上浮速度和总上浮时间的能力。并且通过控制在深度越深时，排油量越低，减小各个阶段的功耗，且由于传统方法在低于0.1m/s时进行排油，在最深处油囊需要胀大更大的体积，其速度才能达到0.1m/s，因此本方法能够比传统方法节约更多的能耗。
如图3所示，阶段排油功率曲线图，图3中浮标深度从4000米-0米变化时，功耗由12.9瓦降至3瓦，且曲线呈线性正相关。如在2000米深度排油比4000米深度排油时，功率降低5.1瓦。在1000米深度排油比4000米深度排油时，功率降低7.86瓦。因此，阶段排油极大降低了浮标的总功耗。以上功率数据是油泵电机在转速为1000转/分钟测得。
如图4所示，为不同深度的浮标排油量曲线图，图中浮标深度从0米-4000米变化时，排油量由50毫升降至43.6毫升，且曲线呈正相关。因此，在不同深度，浮标的排油能力不同，深度越深，排油量越低。本方案中通过排出油量预设值，实现排油量精确控制，使浮标在不同排油阶段的上浮速度呈周期性变化。
还包括修改浮标的运行参数步骤，所述运行参数包括回传参数命令、剖面初始参数命令、剖面参数命令、启动剖面命令、悬停参数命令、阶段排油参数命令、温度气压命令中的任一种或者多种，所述回传参数命令包括温度、深度、电导率、盐度、上浮油量、球内温压、设备运行总电压、设备运行总电流，剖面初始参数命令包括ctd存数间隔、gps发数间隔、打气深度、油囊最大油量，剖面参数命令包括油囊最小深度、下潜深度、剖面个数，悬停参数命令包括悬停深度、悬停深度误差、预估悬停油量、悬停油量增量、悬停时长，阶段排油参数命令包括浮标上浮速度、阶段排油油量增量中的任一种或多种。所述修改参数的方式包括浮标上浮至海面时接收卫星信息、浮标接收附近船舶传递信息、人工修改信息。
浮标运行参数可以更改，提高浮标不同海区运行的适应性，并满足用户的不同需求。
实施例二
本实施例提出了一种剖面浮标，如图1所示，机械结构1、探测器2，机械结构1包括电机101、油泵102、油路管件103、油囊104、气囊105、油缸106、舵机107、球阀108、气泵109、天线110、拉线位移传感器111、ctd传感器112、液压油113，机械结构1、探测器2安装在玻璃仪器舱内；探测器2的控制模块包括油泵电机驱动模块201、舵机驱动模块202、铱星模块203、gps模块204、拉线位移采集模块205、ctd采集模块206、继电器207；通过继电器207控制舵机驱动模块202上电，舵机107带动球阀108转动；由于玻璃仪器舱内负压的作用，液压油113从油囊104经油路管件103排至油缸106，油囊104缩小，浮标体积缩小；通过继电器207控制油泵电机驱动模块201上电，电机101带动油泵102转动，液压油113从油缸106经油路管件103泵至油囊104，油囊104胀大，浮标体积增大；浮标上浮至打气深度，通过继电器207控制气泵109上电，将玻璃仪器舱内的液压油泵至气囊105，气囊105胀大，用于抬高天线110和稳定浮标，浮标打气结束后，进入卫星通信阶段，发送地理位置信息、剖面数据，接收远程命令；通过继电器207控制拉线位移采集模块205上电，采集拉线位移传感器111的长度数据，并转换为油囊104油量，用于浮标下潜和阶段排油上浮的油量判断；通过继电器207控制ctd采集模块206上电，采集ctd传感器112的深度、温度、盐度、电导率，所采集的深度用于浮标下潜和阶段排油上浮的深度判断。
通过探测器2采集深度和运行时间，计算浮标参数，满足预设条件时，通过调节油囊104大小，从而控制浮标进行上浮或下沉，调节油囊104大小包括通过油泵102将液压油113排至油囊104使油囊104胀大或将液压油113排出油囊104使油囊104缩小；
浮标参数包括浮标的上浮速度、下潜速度、此次剖面下潜深度、距海面深度、上浮运行延时时间；
浮标在悬停过程中，油泵电机驱动模块201、舵机驱动模块202、铱星模块203、gps模块204、拉线位移采集模块205、电机101、舵机107、气泵109均不工作，ctd采集模块206工作，采集的深度用于是否进行悬停控制。
剖面浮标按照实施例一中所记载的剖面浮标控制方法执行控制，具体可参见实施例一中记载，在此不做赘述。
浮标的运行参数可以进行修改，修改的依据包括浮标通信传回的采集信息、用途改变、浮标工作状况、浮标的位置及位置环境情况，修改参数的方式包括浮标上浮至海面时接收卫星信息、浮标接收附近船舶传递信息、人工修改信息，所述参数包括回传参数命令、剖面初始参数命令、剖面参数命令、启动剖面命令、悬停参数命令、阶段排油参数命令、温度气压命令，所述回传参数命令包括温度、深度、电导率、盐度、上浮油量、球内温压、设备运行总电压、设备运行总电流，剖面初始参数命令包括ctd存数间隔、gps发数间隔、打气深度、油囊最大油量，剖面参数命令包括油囊最小深度、下潜深度、剖面个数，悬停参数命令包括悬停深度、悬停深度误差、预估悬停油量、悬停油量增量、悬停时长，阶段排油参数命令包括浮标上浮速度、阶段排油油量增量；通过修改运行参数，对浮标的剖面运动进行控制，对浮标的下潜、悬停、上浮、卫星通信进行灵活控制，提高浮标运动的可定制性。
浮标的油泵电机驱动模块201、舵机驱动模块202、铱星模块203、gps模块204、拉线位移采集模块205、ctd采集模块206、气泵109不工作时，控制继电器断电；通过探测器2对以上模块的低功耗控制，延长了浮标的工作时间。
gps模块204用于卫星定位，铱星模块203和天线110用于传回采集的信息、接收命令参数，通过气泵打气作用于气囊105使气囊105胀大，打气时间为120秒，提高天线110伸出海面的高度并减弱浮标因海浪导致在海面上下振荡，提高卫星通信的稳定性和传输成功率。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
1.一种剖面浮标控制方法，其特征在于，包括下潜控制步骤和上浮控制步骤，其中：
s1：下潜控制步骤，包括：将油囊排油下潜并执行悬停控制，控制所述剖面浮标下潜至第一预设深度并进入悬停过程，当悬停时间满足悬停等待时间时，结束悬停过程，将油囊排油继续下潜，直至满足停止下潜条件；停止下潜条件是指满足所述剖面浮标下潜至第二预设深度或者下潜时间超过预设下潜时间，所述第二预设深度大于第一预设深度；
s2：上浮控制步骤，下潜控制步骤结束之后分阶段执行上浮控制，至少包括两步：s21：控制将油囊回油，使得油囊胀大至预设值，所述剖面浮标开始上浮；
s22：检测浮标参数，浮标参数不处于对应的预设参数范围内时，继续回油控制油囊继续胀大，所述剖面浮标继续上浮直至海面；
其中，所述浮标参数包括探测得到的上浮速度、上浮距离、下潜深度、距海面深度、上浮延时时间中的一项或几项，所述对应的预设参数范围至少包括预设的上浮速度范围、上浮距离范围、距海面深度范围、上浮延时时间范围中的一种或者它们之间的组合；
将油囊排油是指将油囊中的液压油排出至油缸，将油囊回油是指将油缸中的液压油排入至油囊。
2.根据权利要求1所述的剖面浮标控制方法，其特征在于，悬停控制之前包括：预设悬停参数，所述悬停参数包括悬停深度、悬停最大深度和悬停最小深度，其中所述悬停最大深度大于悬停深度，所述悬停最小深度小于悬停深度；还包括预设悬停油囊油量和悬停变化油量、悬停等待时间；所述悬停控制包括：
s10：检测剖面浮标深度，并将剖面浮标深度与所述悬停最小深度相比较；
s11：若剖面浮标深度大于所述悬停最小深度，进入悬停过程，将油囊回油控制油囊胀大至悬停油囊油量，并对悬停时间计时，执行步骤s12；否则，返回步骤s10；
s12：将悬停时间与悬停等待时间进行比较，若悬停时间不小于悬停等待时间，则结束悬停过程。
3.根据权利要求2所述的剖面浮标控制方法，其特征在于，步骤s11中，将油囊回油控制油囊胀大至悬停油囊油量后，还包括记录当前油囊油量v0，步骤s12中若悬停时间小于悬停等待时间，则执行以下步骤：
s120：检测剖面浮标深度，并将剖面浮标深度与所述悬停最小深度相比较；
s121：若剖面浮标深度小于所述悬停最小深度，将油囊排油控制油囊缩小，并对排油时间计时；
s122：若排油时间不小于预设时间，停止排油；
s123:将油囊回油控制油囊胀大；
s124：检测油囊油量，若油量的减量达到悬停变化油量0err，满足当前油量为v0-0err，停止油囊回油，并执行s125，否则，返回步骤s123，其中，0err＞0；
s125：返回步骤s12。
4.根据权利要求3所述的剖面浮标控制方法，其特征在于，步骤s121中，若剖面浮标深度不小于所述悬停最小深度，还包括：
s126：将剖面浮标深度与所述悬停最大深度相比较；
s127：若剖面浮标深度大于所述悬停最大深度，将油囊回油控制油囊胀大；
s128：检测油囊油量，若油量的增量达到悬停变化油量0err，满足当前油量为v0 0err，停止油囊回油，并执行s129，否则，返回步骤s127；
s129：返回步骤s12。
5.根据权利要求4所述的剖面浮标控制方法，其特征在于，步骤s124中停止油囊回油之后还包括将振荡次数加1，步骤s125中还包括判断振荡次数，若振荡次数不大于预设次数，则返回步骤s12，否则，结束悬停过程；步骤s128中停止油囊回油之后还包括将振荡次数加1，步骤s129中还包括判断振荡次数，若振荡次数不大于预设次数，则返回步骤s12，否则，结束悬停过程。
6.根据权利要求3所述的剖面浮标控制方法，其特征在于，步骤s121中将油囊排油控制油囊缩小的控制方法为：打开设置在油缸与油囊之间的电控阀门，利用海水压力指将油囊中的液压油排出至油缸。
7.根据权利要求1所述的剖面浮标控制方法，其特征在于，所述步骤s22中，浮标上浮延时时间处于预设的延时时间范围之内，且浮标上浮速度小于预设的上浮速度范围的下限值，排油控制油囊胀大的预设值为10ml-100ml，预设的上浮速度范围为0.05m/s-0.3m/s，下潜深度范围为2000m-4000m，预设延时时间范围为40000s-80000s。
8.根据权利要求1所述的剖面浮标控制方法，其特征在于，所述步骤s22中，浮标参数对应的预设参数范围值包括多个区间，每一个的区间范围对应一个的排油控制油囊胀大的值；当上浮速度小于0.05m/s，油囊胀大50ml；当上浮速度大于0.05m/s且小于0.1m/s，油囊胀大40ml；当上浮速度大于0.1m/s且小于0.15m/s，油囊胀大30ml；当上浮速度大于0.15m/s且小于0.2m/s，油囊胀大20ml。
9.根据权利要求1-8任一项所述的剖面浮标控制方法，其特征在于，步骤s22中浮标参数不处于对应的预设参数范围内包括以下条件的一种或它们之间任意的组合：
a、上浮延时时间处于上浮延时时间范围之内，且上浮速度小于预设上浮速度；
b、距海面深度不处于预设的打气深度范围之内，且上浮速度小于预设上浮速度；
c、上浮延时时间处于上浮延时时间范围之内，且上浮速度不再增加；
d、距海面深度不处于预设的打气深度范围之内，且上浮速度不再增加；
优选的，步骤s22中按照当前所处的上浮速度范围所对应的油囊变化量控制油囊胀大；
优选的，步骤s21中在不同深度时所述预设值不同；
优选的，所述分阶段执行上浮控制包括以下步骤：
s200：检测下潜深度，若达到预设下潜深度，则记录下潜深度h1，并将油囊回油，控制油囊胀大v1，并进入步骤s210，否则，执行步骤s201；
s201：检测下潜阶段运行时间，若超过下潜预设延时，则记录下潜深度h2，并将油囊回油，控制油囊胀大v2，然后进入步骤s210，否则，执行步骤s213；
s210：检测上浮速度和上浮延时时间，若上浮速度小于预设上浮速度v1，且上浮延时时间处于预设的上浮延时时间范围t1之内，将油囊回油，控制油囊胀大v3，执行步骤s213，否则，执行步骤s211；
s211：检测距海面深度，若距海面深度不处于预设的打气深度范围l3之内，且上浮速度小于预设上浮速度v2时，将油囊回油，控制油囊胀大v4，执行步骤s213，否则，执行步骤s212；
s212：检测距海面深度和上浮延时时间，若上浮延时时间处于预设的上浮延时时间范围t2之内，且距海面深度不处于预设的打气深度范围l3之内时，将油囊回油，控制油囊胀大v5后执行步骤s213，否则，执行步骤s213；
s213：等待时间t3后，检测距海面深度，若距海面深度处于预设的打气深度范围l3之内时，执行步骤s230，否则，返回步骤s210；
s230：进入通信阶段；
优选的，还包括修改浮标的运行参数步骤，所述运行参数包括回传参数命令、剖面初始参数命令、剖面参数命令、启动剖面命令、悬停参数命令、阶段排油参数命令、温度气压命令中的任一种或者多种，所述回传参数命令包括温度、深度、电导率、盐度、上浮油量、球内温压、设备运行总电压、设备运行总电流，剖面初始参数命令包括ctd存数间隔、gps发数间隔、打气深度、油囊最大油量，剖面参数命令包括油囊最小深度、下潜深度、剖面个数，悬停参数命令包括悬停深度、悬停深度误差、预估悬停油量、悬停油量增量、悬停时长，阶段排油参数命令包括浮标上浮速度、阶段排油油量增量中的任一种或多种；
优选的，所述剖面浮标自第一预设深度继续下潜至预设下潜条件时，利用海水压力将油囊排油。
10.一种剖面浮标，其特征在于，至少包括油囊、油泵和探测器，所述探测器用于检测浮标参数，所述油泵至少用于将油缸中的液压油排入至所述油囊；所述剖面浮标按照权利要求1-9任一项所述的剖面浮标控制方法执行控制。
技术总结