CN114777780A - 一种水下能源保障装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水下能源保障装置，所述装置包括：设置在地面智能管理***内的远距通讯模块、路径解析模块、耗电鉴别模块、方舱标识模块、洋流判断模块以及目标选择模块，远距通讯模块用于分别与无人潜航器以及水下预置能源方舱建立远距通讯连接；多个水下预置能源方舱，分别被投放在不同水下位置，水下预置能源方舱包括各种不同容量的水激活电池；所述目标选择模块用于为缺电状态下的无人潜航器选择匹配的水下预置能源方舱。通过本发明，能够采用分级选择机制为每一缺电状态下的无人潜航器选择电量信息匹配、定位信息匹配以及洋流信息匹配的水下预置能源方舱，从而兼顾缺电无人潜航器的个体充电需求和水下能源保障装置的整体节能需求。

Description

一种水下能源保障装置
技术领域
本发明涉及水下能源保障领域，尤其涉及一种水下能源保障装置。
背景技术
当前水下能源保障问题主要通过两种方式解决，一是使用海底电缆连接电网供电，优点是供电稳定、供应充足，缺点在于海底电缆铺设成本过高，而且不适合远洋海域；二是通过海底洋流发电、淤泥发电等发电方式保障电力供应，这种方式发电效率很低，供电极不稳定，并且在深海环境难以提供大功率的持续供电。
为了保障在远洋海域进行水下活动的无人潜航器等装备的能源供给，一些水下能源供应商采用水激活电池作为能量来源，水激活电池具有以下优点：可长时间输出大功率电能，长期预置免维护；具备多种电池激活方式，反应过程安全可控；不依赖海底自然条件；模块化设计，能够将电池划分为不同容量规格，以便合理匹配充电需求，达到能源的充分利用；功率可调节，功率与能量可解耦。从而解决了水下潜航器等装备在能源耗尽时，需要长途行驶至固定港口区域浮出海面返回岸基等水上保障平台补充能源的问题以及解决了使用海底洋流发电、淤泥发电等发电方式供电不稳定、供电电流较弱的问题。
然而，即使采用精准、自由的投放模式执行水激活电池的投放，其作为一项新开发的水下能源保障设备仍存在以下缺陷：水下潜航器等装备在水下是根据任务自由、随机移动的，原先投放的封装有水激活电池的水下预置能源方舱位置固定，二者存在位置上的矛盾；即使水下潜航器在水下保持固定位置不动，水下预置能源方舱先前投放的位置再精准，在受洋流等复杂水下环境的影响下，方舱的水下位置也会发生变化，导致逐渐远离固定位置的水下潜航器；另外，在海域各个位置投放多个水下预置能源方舱时，需要充电的水下潜航器如果选择备油电离不足或者路径较远的方舱，很有可能造成未到达方舱或者达到方舱但未充分充电的场景；以及如果需要充电的水下潜航器盲目地去寻找路径最远的方舱执行充电操作，在较长路径上行进浪费的电量实际上是对整个水下能源保障***的能源浪费。
发明内容
为了解决上述逐项技术问题，本发明提供了一种水下能源保障装置，能够在引入包括地面智能管理***、海洋信息服务***以及多个水下预置能源方舱的水下能源保障平台，所述地面智能管理***包括远距通讯模块、路径解析模块、耗电鉴别模块、方舱标识模块、洋流判断模块以及目标选择模块的硬件基础上，采用基于缺电无人潜航器以及每一个水下预置能源方舱的各项现场信息基于针对性的分级选择机制智能化地选择出能够满足缺电无人潜航器满额充电需求且路径最短洋流数据最节能的目标方舱以需求无线充电服务，从而在满足缺电无人潜航器各项充电需求的同时，使得整个水下能源保障***最大节能化。
相比较于现有技术，本发明至少需要具备以下几处关键的发明点：
（1）建立包括地面智能管理***、海洋信息服务***以及多个水下预置能源方舱的水下能源保障平台，所述地面智能管理***包括远距通讯模块、路径解析模块、耗电鉴别模块、方舱标识模块、洋流判断模块以及目标选择模块，用于为每一个处于缺电状态的目标无人潜航器提供智能化水下充电导航服务；
（2）基于目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱需要消耗的电量、目标无人潜航器的当前剩余电量、目标无人潜航器的满额电量以及每一个水下预置能源方舱的储备电源剩余电量标识每一个水下预置能源方舱为目标无人潜航器的电量匹配方舱或电量错配方舱；
（3）采用分级选择机制以基于每一个电量匹配方舱所在洋流方向、内部电量分配状况以及电量充裕程度从多个电量匹配方舱中选择单个电量匹配方舱以作为目标无人潜航器执行无人充电的目标方舱，从而在满足目标无人潜航器充电需求的同时尽可能节省整个保障平台的消耗能源。
根据本发明的第一方面，提供了一种水下能源保障装置，所述装置包括：
远距通讯模块，设置在地面智能管理***内，用于分别与每一个无人潜航器以及每一个水下预置能源方舱建立远距通讯连接，获取每一个无人潜航器的各项实时信息以及每一个水下预置能源方舱的各项实时信息，每一个无人潜航器的各项实时信息包括水下定位数据、当前剩余电量、单位里程耗电量以及满额电量，每一个水下预置能源方舱的各项实时信息包括储备电源剩余电量以及水下定位数据；
多个水下预置能源方舱，分别被投放在不同水下位置，每一个水下预置能源方舱包括无线充电单元、平台供电单元和通讯控制单元，所述平台供电单元包括维持水下预置能源方舱***工作的工作电源以及备用以待向附近靠近的无人潜航器提供无线充电需要的电量的储备电源，每一个储备电源包括各种不同容量的水激活电池；
路径解析模块，与所述远距通讯模块连接，用于将当前剩余电量小于等于预设电量阈值的某一无人潜航器作为目标无人潜航器，基于目标无人潜航器的水下定位数据以及每一个水下预置能源方舱的水下定位数据确定从二者之间的最短里程；
洋流判断模块，用于基于各个海域分别对应的各个洋流方向、目标无人潜航器的水下定位数据以及每一个水下预置能源方舱的水下定位数据确定二者之间的洋流信息，所述洋流信息为每一个水下预置能源方舱相对于目标无人潜航器为洋流上游位置或洋流下游位置；
耗电鉴别模块，分别与所述远距通讯模块以及所述路径解析模块连接，用于基于目标无人潜航器的单位里程耗电量以及目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱的最短里程计算目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱需要消耗的电量以作为路程电量输出；
方舱标识模块，分别与所述远距通讯模块以及所述耗电鉴别模块连接，用于基于目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱需要消耗的电量、目标无人潜航器的当前剩余电量、目标无人潜航器的满额电量以及每一个水下预置能源方舱的储备电源剩余电量标识每一个水下预置能源方舱为目标无人潜航器的电量匹配方舱或电量错配方舱；
目标选择模块，分别与所述洋流判断模块以及所述方舱标识模块连接，用于在目标无人潜航器的电量匹配方舱为多个且存在相对于目标无人潜航器为洋流下游位置的水下预置能源方舱时，选择相对于目标无人潜航器为洋流下游位置的水下预置能源方舱作为目标充电方舱；
其中，所述路径解析模块、所述耗电鉴别模块、所述方舱标识模块、所述洋流判断模块以及所述目标选择模块均设置在地面智能管理***内。
根据本发明的第二方面，提供了一种水下能源保障方法，所述方法包括使用如上述的水下能源保障平台以建立包括地面智能管理***、海洋信息服务***以及多个水下预置能源方舱的水下能源保障平台并根据缺电无人潜航器和水下预置能源方舱的当前各项参数采用分级选择机制智能选择为缺电无人潜航器执行无人充电的目标方舱。
根据本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被执行时实现如上述的水下能源保障方法的各个步骤。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明的水下能源保障装置的技术流程图。
图2为根据本发明的实施例1示出的水下能源保障装置的结构示意图。
图3为根据本发明的水下能源保障装置的水下预置能源方舱的结构示意图。
图4为根据本发明的实施例2示出的水下能源保障装置的结构示意图。
图5为根据本发明的实施例3示出的水下能源保障装置的结构示意图。
图6为根据本发明的实施例4示出的水下能源保障装置的结构示意图。
图7为根据本发明的实施例6示出的计算机可读存储介质的示意图。
图8为根据本发明的水下能源保障装置所应用的无人潜航器的结构示意图。
具体实施方式
水激活电池是一种以海水为电解液或以水为溶剂，或水既作为正极活性物质又起溶剂作用的电池，但海水或水仅在电池使用时才注入电池，即激活所述水激活电池。最早出现的水激活电池是Mg-AgCl电池。
水激活电池可以具体分类如下：1、以海水为电解液的电池，如：Mg-AgCl，Mg-Cu2Cl2，Mg-PbCl2，Mg-PbO2，Mg-CuI，Mg-CuSCN，Mg-Ag2O和中性电解液的铝-空气电池；2、以海水或淡水为溶剂的电池，如Al-Ag2O电池；3、正极活性物质和溶剂是海水或淡水的电池，如：Li-H2O，Na-H2O电池等。
水激活电池的具体特点如下：贮存寿命长，低温性能好；输出能量以及输出功率高；特别适合在有水的场合下使用。水激活电池的具体用途如下：鱼雷推进，声纳浮标，探空气球，海底电缆增音机，航标灯，应急灯，电动汽车，以及电动工具等。
然而，在将水激活电池作为水下能源保障装置的主体供电设备时，一般是将各种不同容量的水激活电池作为储备电源封装在水下预置能源方舱内进行定点投放，这样在各个海域的水下存在分布在各个不同位置的各个水下预置能源方舱，这些水下预置能源方舱位置相对固定，而在水下活动的每一个水下潜航器是灵活游动的，导致水下潜航器与水下预置能源方舱匹配困难，寻找水下预置能源方舱过程较为复杂，很难在确定适合自身各项充电需求的水下预置能源方舱的同时，维护整个水下能源保障装置的高效的能量利用率。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种水下能源保障装置，首先搭建针对性设计的硬件平台，所述硬件平台包括远距通讯模块、路径解析模块、耗电鉴别模块、方舱标识模块、洋流判断模块、目标选择模块、海洋信息服务***以及多个水下预置能源方舱，随后获取缺电无人潜航器以及每一个水下预置能源方舱的各项现场信息，包括电量信息、定位信息和洋流信息，在上述硬件保障和信息保障的基础上，引入定制的分级选择机制以为缺电无人潜航器智能化选择出满足缺电无人潜航器个体以及水下能源保障***整体各项需求的目标方舱用于前往无线充电，从而提升了水下能源保障***的管理水平。
如图1所示，给出了根据本发明示出的水下能源保障装置的技术流程图。
第一步，建立包括地面智能管理***、海洋信息服务***以及多个水下预置能源方舱的水下能源保障平台，为后续用于缺电无人潜航器无线充电的目标水下预置能源方舱的选择提供硬件保障；
第二步，地面智能管理***从缺电无人潜航器处获取缺电无人潜航器的各项现场数据，包括缺电无人潜航器的水下定位数据、当前剩余电量、单位里程耗电量以及满额电量，地面智能管理***从每一个水下预置能源方舱获取每一个水下预置能源方舱的各项现场数据，包括每一个水下预置能源方舱的储备电源剩余电量以及水下定位数据，以及地面智能管理***从海洋信息服务***处获取各个海域分别对应的各个洋流方向，为后续用于缺电无人潜航器无线充电的目标水下预置能源方舱的选择提供信息保障；
第三步，引入分级选择机制用于为缺电无人潜航器选择出与缺电无人潜航器的电量信息匹配、定位信息匹配以及洋流信息匹配的水下预置能源方舱以作为目标水下预置能源方舱，便于缺电无人潜航器前往执行无线充电。
本发明的关键点在于，在移动状态下的缺电无人潜航器面对周围各个固定状态下的水下预置能源方舱时，执行针对性的硬件平台的搭建和现场信息的筛选，在此基础上，利用综合考虑电量信息匹配、定位信息匹配以及洋流信息匹配的分级选择机制为缺电无人潜航器选择最为匹配的水下预置能源方舱，从而兼顾缺电无人潜航器的个体充电需求和水下能源保障装置的整体节能需求。
下面，将对本发明的水下能源保障装置以实施例的方式进行具体说明。
实施例1
图2为根据本发明的实施例1示出的水下能源保障装置的结构示意图。
如图2所示，所述水下能源保障装置包括以下部件：
远距通讯模块，设置在地面智能管理***内，用于分别与每一个无人潜航器以及每一个水下预置能源方舱建立远距通讯连接，获取每一个无人潜航器的各项实时信息以及每一个水下预置能源方舱的各项实时信息，每一个无人潜航器的各项实时信息包括水下定位数据、当前剩余电量、单位里程耗电量以及满额电量，每一个水下预置能源方舱的各项实时信息包括储备电源剩余电量以及水下定位数据；
其中，所述远距通讯模块可以包括多个不同类型的通讯子模块用于分别实现与每一个无人潜航器以及每一个水下预置能源方舱之间的远距通讯连接，例如，所述远距通讯模块可以包括水下通讯子模块用于与无人潜航器的水声通信模块建立水下通信链路，还可以包括网络通讯子模块用于与无人潜航器的无线通信模块建立无线网络通信链路；
多个水下预置能源方舱，分别被投放在不同水下位置，如图3所示，每一个水下预置能源方舱包括无线充电单元、平台供电单元和通讯控制单元，所述平台供电单元包括维持水下预置能源方舱***工作的工作电源以及备用以待向附近靠近的无人潜航器提供无线充电需要的电量的储备电源，每一个储备电源包括各种不同容量的水激活电池；
例如，如图1所示，每一个水下预置能源方舱可以包括多个水下基座和一个水密封装舱体，所示水密封装舱体设置在所述多个水下基座之上，所述多个水下基座用于保证所述水下预置能源方舱在水下环境下的移动距离受限，所述水密封装舱体内部用于容纳无线充电单元、平台供电单元和通讯控制单元；
路径解析模块，与所述远距通讯模块连接，用于将当前剩余电量小于等于预设电量阈值的某一无人潜航器作为目标无人潜航器，基于目标无人潜航器的水下定位数据以及每一个水下预置能源方舱的水下定位数据确定从二者之间的最短里程；
洋流判断模块，用于基于各个海域分别对应的各个洋流方向、目标无人潜航器的水下定位数据以及每一个水下预置能源方舱的水下定位数据确定二者之间的洋流信息，所述洋流信息为每一个水下预置能源方舱相对于目标无人潜航器为洋流上游位置或洋流下游位置；
耗电鉴别模块，分别与所述远距通讯模块以及所述路径解析模块连接，用于基于目标无人潜航器的单位里程耗电量以及目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱的最短里程计算目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱需要消耗的电量以作为路程电量输出；
方舱标识模块，分别与所述远距通讯模块以及所述耗电鉴别模块连接，用于基于目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱需要消耗的电量、目标无人潜航器的当前剩余电量、目标无人潜航器的满额电量以及每一个水下预置能源方舱的储备电源剩余电量标识每一个水下预置能源方舱为目标无人潜航器的电量匹配方舱或电量错配方舱；
目标选择模块，分别与所述洋流判断模块以及所述方舱标识模块连接，用于在目标无人潜航器的电量匹配方舱为多个且存在相对于目标无人潜航器为洋流下游位置的水下预置能源方舱时，选择相对于目标无人潜航器为洋流下游位置的水下预置能源方舱作为目标充电方舱；
其中，所述路径解析模块、所述耗电鉴别模块、所述方舱标识模块、所述洋流判断模块以及所述目标选择模块均设置在地面智能管理***内；
以及其中，所述路径解析模块、所述耗电鉴别模块、所述方舱标识模块、所述洋流判断模块以及所述目标选择模块可以采用不同最大运算量的可编程逻辑器件来实现。
实施例2
图4为根据本发明的实施例2示出的水下能源保障装置的结构示意图。
如图4所示，相比较于本发明的实施例1，所述水下能源保障装置还包括：
水下投放***，包括定位投放单元和通信单元，用于将每一个水下预置能源方舱投放到水下设定位置；
其中，所述定位投放单元包括水下投放模块和水下定位模块，所述通信单元包括远程通信模块和***通信模块，所述水下定位模块与所述***通信模块连接；
以及其中，所述水下投放***还可以包括内部存储芯片，用于存储定位投放单元和通信单元的输入数据和输出数据。
实施例3
图5为根据本发明的实施例3示出的水下能源保障装置的结构示意图。
如图5所示，相比较于本发明的实施例1，所述水下能源保障装置还包括：
方向下载设备，设置在地面智能管理***内，与所述洋流判断模块连接的同时与远端的海洋信息服务***建立无线网络连接，用于从所述海洋信息服务***处通过无线网络下载各个海域分别对应的各个洋流方向；
其中，与所述洋流判断模块连接的同时与远端的海洋信息服务***建立无线网络连接包括：与所述洋流判断模块连接的同时与远端的海洋信息服务***建立时分双工通信链路的无线网络连接；
以及替换地，与所述洋流判断模块连接的同时与远端的海洋信息服务***建立无线网络连接包括：与所述洋流判断模块连接的同时与远端的海洋信息服务***建立频分双工通信链路的无线网络连接。
实施例4
图6为根据本发明的实施例4示出的水下能源保障装置的结构示意图。
如图6所示，相比较于本发明的实施例1，所述水下能源保障装置还包括：
海洋信息服务***，与各个水下探测器以及各个海事卫星分别建立数据连接，用于获取各个海域分别对应的各个洋流方向；
其中，所述海洋信息服务***用于将各个海域分别对应的各个洋流方向通过无线网络发送给所述方向下载设备；
其中，与各个水下探测器以及各个海事卫星分别建立数据连接，用于获取各个海域分别对应的各个洋流方向包括：各个水下探测器均匀分布在海域的不同位置，所述各个水下探测器用于分别提供各种所在位置的水流信息；
以及其中，与各个水下探测器以及各个海事卫星分别建立数据连接，用于获取各个海域分别对应的各个洋流方向还包括：各个海事卫星用于基于分别采集和绘制的云图数据提供洋流相关信息。
在上述实施例的任一实施例中，可选地，在所述水下能源保障装置中：
所述目标选择模块还用于在目标无人潜航器的电量匹配方舱为多个且不存在相对于目标无人潜航器为洋流下游位置的水下预置能源方舱时，选择具有剩余电量在最大容量的水激活电池内占比最高的储备电源的水下预置能源方舱作为目标充电方舱；
其中，所述目标选择模块还用于在目标无人潜航器的电量匹配方舱为多个且不存在相对于目标无人潜航器为洋流下游位置的水下预置能源方舱时，选择具有剩余电量在最大容量的水激活电池内占比最高的储备电源的水下预置能源方舱作为目标充电方舱包括：当存在多个剩余电量在最大容量的水激活电池内占比最高且占比相等的储备电源时，选择具有储备电源剩余电量最多的水下预置能源方舱作为目标充电方舱；
其中，当存在多个剩余电量在最大容量的水激活电池内占比最高且占比相等的储备电源时，选择具有储备电源剩余电量最多的水下预置能源方舱作为目标充电方舱包括：针对每一个储备电源，剩余电量在最大容量的水激活电池内占比为储备电源中最大容量的水激活电池的剩余总电量除以储备电源所有容量的水激活电池的剩余总电量所获得的比值；
以及其中，针对每一个储备电源，剩余电量在最大容量的水激活电池内占比为储备电源中最大容量的水激活电池的剩余总电量除以储备电源所有容量的水激活电池的剩余总电量所获得的比值包括：所述比值的取值在0到1之间。
在上述实施例的任一实施例中，可选地，在所述水下能源保障装置中：
基于目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱需要消耗的电量、目标无人潜航器的当前剩余电量、目标无人潜航器的满额电量以及每一个水下预置能源方舱的储备电源剩余电量标识每一个水下预置能源方舱为目标无人潜航器的电量匹配方舱或电量错配方舱包括：将目标无人潜航器的满额电量同时减去目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱需要消耗的电量以及目标无人潜航器的当前剩余电量以获得目标无人潜航器的期望充入电量，并在某一个水下预置能源方舱的储备电源剩余电量大于等于目标无人潜航器的期望充入电量时，判断所述某一个水下预置能源方舱为目标无人潜航器的电量匹配方舱；
以及其中，基于目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱需要消耗的电量、目标无人潜航器的当前剩余电量、目标无人潜航器的满额电量以及每一个水下预置能源方舱的储备电源剩余电量标识每一个水下预置能源方舱为目标无人潜航器的电量匹配方舱或电量错配方舱还包括：采用二进制数值0X01标识水下预置能源方舱为目标无人潜航器的电量匹配方舱，采用二进制数值0X00标识水下预置能源方舱为目标无人潜航器的电量错配方舱。
在上述实施例的任一实施例中，可选地，在所述水下能源保障装置中：
基于目标无人潜航器的单位里程耗电量以及目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱的最短里程计算目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱需要消耗的电量以作为路程电量输出包括：将目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱的最短里程除以目标无人潜航器的单位里程耗电量以获得目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱需要消耗的电量；
其中，将目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱的最短里程除以目标无人潜航器的单位里程耗电量以获得目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱需要消耗的电量包括：将目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱的最短海里除以目标无人潜航器的单位海里耗电量以获得目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱需要消耗的电量；
其中，每一个水下预置能源方舱的储备电源剩余电量为其储备电源各种不同容量的水激活电池分别对应的各个剩余电量的总和；
其中，如图3所示，所述无线充电单元包括无线充电接驳模块和无线充电发射模块，所述通讯控制单元包括水声通信模块、中央控制模块和声学定位信标；
以及其中，所述通讯控制单元还包括并行数据总线，用于分别与水声通信模块、中央控制模块和声学定位信标连接，建立水声通信模块、中央控制模块和声学定位信标两两之间的并行数据通信链路。
在上述实施例的任一实施例中，可选地，在所述水下能源保障装置中：
每一水激活电池包括耐用外壳、储水舱、排气管、进液口、电池舱，所述储水舱中注满海水，所述电池舱中分布有正负极板，用于放电，储水舱、排气管、进液口以及电池舱位于所述耐用外壳内；
其中，所述水激活电池在接收到放电指令后，进液口打开，储水舱中的海水进入电池舱中，电池激活开始放电；当电池舱中气压大于预设气压阈值时，打开排气管，把电池舱中的空气和放电过程中产生的废气排放至储水舱上部，当电池放电电压小于预设电压阈值时，放电结束，进液口和排气管关闭；
其中，每一个储备电源包括各种不同容量的水激活电池包括：每一个储备电源包括第一容量的水激活电池、第二容量的水激活电池以及第三容量的水激活电池，所述第二容量大于所述第一容量且小于所述第三容量；
以及其中，每一个储备电源包括第一容量的水激活电池、第二容量的水激活电池以及第三容量的水激活电池，所述第二容量大于所述第一容量且小于所述第三容量包括：所述第二容量的数值是所述第一容量的数值的两倍，所述第三容量的数值是所述第二容量的数值的两倍。
实施例5
在本实施例中，本发明搭建了一种水下能源保障方法，所述方法包括使用如上述的水下能源保障平台以建立包括地面智能管理***、海洋信息服务***以及多个水下预置能源方舱的水下能源保障平台并根据缺电无人潜航器和水下预置能源方舱的当前各项参数采用分级选择机制智能选择为缺电无人潜航器执行无人充电的目标方舱。
实施例6
图7为根据本发明的实施例6示出的计算机可读存储介质的示意图。如图7所示，根据本公开实施例的计算机可读存储介质60，其上存储有非暂时性计算机可读指令61。当该非暂时性计算机可读指令61由处理器运行时，执行前述的本发明的实施例5的水下能源保障方法的全部或部分步骤。
另外，在所述水下能源保障装置中，所述方舱标识模块还用于在某一个水下预置能源方舱的储备电源剩余电量小于目标无人潜航器的期望充入电量时，判断所述某一个水下预置能源方舱为目标无人潜航器的电量错配方舱；
以及在所述水下能源保障装置中，如图8所示，每一个无人潜航器可以包括无线充电单元和导航通信单元，所述无线充电单元包括无线充电接驳模块和无线充电接收模块，所述导航通信单元包括声呐导航模块、水声通信模块和无线通信模块。
其中，无线充电接驳模块用于和水下预置能源方舱的无线充电接驳模块配合，用于保证无人潜航器在无线充电过程中的姿态稳定；无线充电接收模块用于和水下预置能源方舱的无线充电发射模块配合，用于进行能量传输；声呐导航模块用于和水下预置能源方舱的声学定位信标配合，引导无人潜航器到达指定位置，并成功接驳，水声通信模块用于和水下预置能源方舱进行信息交流，无线通信模块用于和地面智能管理***的远距通讯模块进行信息交流。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置/电子设备/计算机可读存储介质/计算机程序产品实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水下能源保障装置，其特征在于，所述装置包括：
远距通讯模块，设置在地面智能管理***内，用于分别与每一个无人潜航器以及每一个水下预置能源方舱建立远距通讯连接，获取每一个无人潜航器的各项实时信息以及每一个水下预置能源方舱的各项实时信息，每一个无人潜航器的各项实时信息包括水下定位数据、当前剩余电量、单位里程耗电量以及满额电量，每一个水下预置能源方舱的各项实时信息包括储备电源剩余电量以及水下定位数据；
多个水下预置能源方舱，分别被投放在不同水下位置，每一个水下预置能源方舱包括无线充电单元、平台供电单元和通讯控制单元，所述平台供电单元包括维持水下预置能源方舱***工作的工作电源以及备用以待向附近靠近的无人潜航器提供无线充电需要的电量的储备电源，每一个储备电源包括各种不同容量的水激活电池；
路径解析模块，与所述远距通讯模块连接，用于将当前剩余电量小于等于预设电量阈值的某一无人潜航器作为目标无人潜航器，基于目标无人潜航器的水下定位数据以及每一个水下预置能源方舱的水下定位数据确定从二者之间的最短里程；
洋流判断模块，用于基于各个海域分别对应的各个洋流方向、目标无人潜航器的水下定位数据以及每一个水下预置能源方舱的水下定位数据确定二者之间的洋流信息，所述洋流信息为每一个水下预置能源方舱相对于目标无人潜航器为洋流上游位置或洋流下游位置；
耗电鉴别模块，分别与所述远距通讯模块以及所述路径解析模块连接，用于基于目标无人潜航器的单位里程耗电量以及目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱的最短里程计算目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱需要消耗的电量以作为路程电量输出；
方舱标识模块，分别与所述远距通讯模块以及所述耗电鉴别模块连接，用于基于目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱需要消耗的电量、目标无人潜航器的当前剩余电量、目标无人潜航器的满额电量以及每一个水下预置能源方舱的储备电源剩余电量标识每一个水下预置能源方舱为目标无人潜航器的电量匹配方舱或电量错配方舱；
目标选择模块，分别与所述洋流判断模块以及所述方舱标识模块连接，用于在目标无人潜航器的电量匹配方舱为多个且存在相对于目标无人潜航器为洋流下游位置的水下预置能源方舱时，选择相对于目标无人潜航器为洋流下游位置的水下预置能源方舱作为目标充电方舱；
其中，所述路径解析模块、所述耗电鉴别模块、所述方舱标识模块、所述洋流判断模块以及所述目标选择模块均设置在地面智能管理***内。
2.如权利要求1所述的水下能源保障装置，其特征在于，所述装置还包括：
水下投放***，包括定位投放单元和通信单元，用于将每一个水下预置能源方舱投放到水下设定位置；
其中，所述定位投放单元包括水下投放模块和水下定位模块，所述通信单元包括远程通信模块和***通信模块，所述水下定位模块与所述***通信模块连接。
3.如权利要求1所述的水下能源保障装置，其特征在于，所述装置还包括：
方向下载设备，设置在地面智能管理***内，与所述洋流判断模块连接的同时与远端的海洋信息服务***建立无线网络连接，用于从所述海洋信息服务***处通过无线网络下载各个海域分别对应的各个洋流方向。
4.如权利要求1所述的水下能源保障装置，其特征在于，所述装置还包括：
海洋信息服务***，与各个水下探测器以及各个海事卫星分别建立数据连接，用于获取各个海域分别对应的各个洋流方向；
其中，所述海洋信息服务***用于将各个海域分别对应的各个洋流方向通过无线网络发送给所述方向下载设备。
5.如权利要求1-4任一所述的水下能源保障装置，其特征在于：
所述目标选择模块还用于在目标无人潜航器的电量匹配方舱为多个且不存在相对于目标无人潜航器为洋流下游位置的水下预置能源方舱时，选择具有剩余电量在最大容量的水激活电池内占比最高的储备电源的水下预置能源方舱作为目标充电方舱；
其中，所述目标选择模块还用于在目标无人潜航器的电量匹配方舱为多个且不存在相对于目标无人潜航器为洋流下游位置的水下预置能源方舱时，选择具有剩余电量在最大容量的水激活电池内占比最高的储备电源的水下预置能源方舱作为目标充电方舱包括：当存在多个剩余电量在最大容量的水激活电池内占比最高且占比相等的储备电源时，选择具有储备电源剩余电量最多的水下预置能源方舱作为目标充电方舱。
6.如权利要求1-4任一所述的水下能源保障装置，其特征在于：
基于目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱需要消耗的电量、目标无人潜航器的当前剩余电量、目标无人潜航器的满额电量以及每一个水下预置能源方舱的储备电源剩余电量标识每一个水下预置能源方舱为目标无人潜航器的电量匹配方舱或电量错配方舱包括：将目标无人潜航器的满额电量同时减去目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱需要消耗的电量以及目标无人潜航器的当前剩余电量以获得目标无人潜航器的期望充入电量，并在某一个水下预置能源方舱的储备电源剩余电量大于等于目标无人潜航器的期望充入电量时，判断所述某一个水下预置能源方舱为目标无人潜航器的电量匹配方舱。
7.如权利要求1-4任一所述的水下能源保障装置，其特征在于：
基于目标无人潜航器的单位里程耗电量以及目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱的最短里程计算目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱需要消耗的电量以作为路程电量输出包括：将目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱的最短里程除以目标无人潜航器的单位里程耗电量以获得目标无人潜航器到每一个水下预置能源方舱需要消耗的电量；
其中，每一个水下预置能源方舱的储备电源剩余电量为其储备电源各种不同容量的水激活电池分别对应的各个剩余电量的总和；
其中，所述无线充电单元包括无线充电接驳模块和无线充电发射模块，所述通讯控制单元包括水声通信模块、中央控制模块和声学定位信标。
8.如权利要求1-4任一所述的水下能源保障装置，其特征在于：
每一水激活电池包括耐用外壳、储水舱、排气管、进液口、电池舱，所述储水舱中注满海水，所述电池舱中分布有正负极板，用于放电；
其中，所述水激活电池在接收到放电指令后，进液口打开，储水舱中的海水进入电池舱中，电池激活开始放电；当电池舱中气压大于预设气压阈值时，打开排气管，把电池舱中的空气和放电过程中产生的废气排放至储水舱上部，当电池放电电压小于预设电压阈值时，放电结束，进液口和排气管关闭；
其中，每一个储备电源包括各种不同容量的水激活电池包括：每一个储备电源包括第一容量的水激活电池、第二容量的水激活电池以及第三容量的水激活电池，所述第二容量大于所述第一容量且小于所述第三容量。
9.一种水下能源保障方法，所述方法包括使用如权利要求1-8任一所述的水下能源保障平台以建立包括地面智能管理***、海洋信息服务***以及多个水下预置能源方舱的水下能源保障平台并根据缺电无人潜航器和水下预置能源方舱的当前各项参数采用分级选择机制智能选择为缺电无人潜航器执行无人充电的目标方舱。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被执行时实现如权利要求9所述方法的各个步骤。
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