本實用新型涉及近海余環(huán)流觀測領(lǐng)域，具體為一種近海底層拉格朗日余環(huán)流觀測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在近海環(huán)境研究中，海流是基本的動力條件，而過濾掉潮流的拉格朗日余環(huán)流可以表征海水中物質(zhì)例如泥沙、污染物以及營養(yǎng)鹽等的凈輸運，因此是至關(guān)重要的。目前拉格朗日余環(huán)流的現(xiàn)場觀測并不多見，且現(xiàn)有的觀測方法主要是利用海面漂流浮標(biāo)得到標(biāo)識水微團(tuán)的軌跡，從而得到表層拉格朗日余環(huán)流，而針對近海底層拉格朗日余環(huán)流的觀測方法則更不成熟。在深海，水下聲學(xué)定位的追蹤方法可以實時定出水下漂流浮標(biāo)的軌跡，但其成本很高，且由于近海海底的反射會造成聲場復(fù)雜，使得這一方法在近岸不具可行性。人工水母的方法雖然可以觀測底層的拉格朗日余環(huán)流，但因其回收時間不可控且回收率較低，不適用于定量觀測。針對這種情況，亟需提出一種更可行且成本較低的觀測底層拉格朗日環(huán)流的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型目的在于提供一種可以大量布放且能夠更準(zhǔn)確方便低成本地觀測近海底層拉格朗日環(huán)流的方法，以解決上述背景技術(shù)中存在的問題。

一種近海底層拉格朗日余環(huán)流觀測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)監(jiān)控處理系統(tǒng)，其特征在于還包括隨流移動監(jiān)測終端，

所述的隨流移動監(jiān)測終端包括十字帆，該十字帆中部為圓柱狀的水密控制倉，水密控制倉頂部為水密天線盒，所述的十字帆為尼龍十字帆以增加隨水性，同時也可以在帆體上增減配重，以保證移動終端密度為近中性；

所述水密天線盒內(nèi)部有GPRS移動通信天線、GPS/北斗定位天線及海事衛(wèi)星通訊天線，水密天線盒2底部中央留有線纜通道，通過水密接頭和控制倉的通訊線纜相連；水密天線盒的主要作用是進(jìn)行各類數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送；

所述的水密控制倉內(nèi)有數(shù)據(jù)線纜、微控制器、GPS/北斗定位模塊、GPRS移動通信模塊、海事衛(wèi)星通訊模塊、計時器、液壓泵及大容量鉛酸蓄電池，

同時水密控制倉外部設(shè)有氣囊及保護(hù)氣囊的支架，所述氣囊通過導(dǎo)管與液壓泵相連，其主要作用是定時通過液壓泵改變氣囊的體積，從而改變移動終端整體的浮力，以實現(xiàn)終端在水里的升降。通過計時器定時控制終端的升降，每當(dāng)終端上升到海面，即可通過GPS/北斗模塊進(jìn)行定位，并通過GPRS或海事衛(wèi)星將位置信息傳輸至數(shù)據(jù)監(jiān)控處理系統(tǒng)。水密控制倉與天線盒通過數(shù)據(jù)線纜進(jìn)行連接。

所述的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括GPRS移動通訊和海事衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)。

所述的數(shù)據(jù)監(jiān)控處理系統(tǒng)包括監(jiān)控終端、主控服務(wù)器、后臺運算模塊和前臺可視化顯示模塊。

系統(tǒng)運行時，如圖3，微控制器命令漂浮在水面的移動終端進(jìn)行GPS或北斗定位，并通過GPRS模塊撥號與主控服務(wù)器建立連接，經(jīng)由數(shù)據(jù)線纜及天線裝置傳送定位數(shù)據(jù)，若利用移動通信網(wǎng)絡(luò)無法建立連接，則切換至海事衛(wèi)星通訊模塊進(jìn)行撥號建立連接，將數(shù)據(jù)發(fā)回主控服務(wù)器。數(shù)據(jù)傳輸完成后主控服務(wù)器對微控制器應(yīng)答，微控制器即開始控制液壓泵減小移動終端體積從而使儀器以指定下沉速度到達(dá)水底，之后再次控制液壓泵使儀器總體密度近中性從而使移動終端隨水運動。計時模塊到達(dá)指定時刻后微控制器控制液壓泵增大儀器體積從而上浮至水面，再次進(jìn)行GPS定位并向主控服務(wù)器發(fā)送位置信息。主控服務(wù)器支持多線程訪問，便于同時接收、解包多個數(shù)據(jù)，并將定位信息分類存放于數(shù)據(jù)庫中。后臺運算模塊負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)，得到拉格朗日環(huán)流數(shù)據(jù)。用戶可由監(jiān)控終端登錄主控服務(wù)器以可視化形式查看移動終端返回的位置數(shù)據(jù)。主控服務(wù)器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)將控制指令送往隨流移動監(jiān)測終端，進(jìn)行控制儀器升降等工作。

在本實用新型中，所述的GPS/北斗模塊、GPRS模塊和海事衛(wèi)星傳輸模塊均采用市場上通用的OEM模塊。

有益效果

本實用新型的近海底層拉格朗日余環(huán)流觀測系統(tǒng)結(jié)合成熟而先進(jìn)的GPS全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System)或北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)、GPRS移動通訊網(wǎng)絡(luò)、海事衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行定位監(jiān)測及數(shù)據(jù)傳輸，技術(shù)靈活、可靠、價格低廉，適合大面積推廣。

本實用新型通過控制儀器體積能夠計算得出升降速度，結(jié)合水深數(shù)據(jù)可以控制儀器的垂向升降時間，并通過控制儀器體積改變儀器密度，從而具有良好的隨水性。

本實用新型通過計時模塊可以控制儀器的升降時刻，從而使觀測數(shù)據(jù)更加符合拉格朗日余流的定義，使計算結(jié)果更加可靠。

本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，易運輸，價格低廉，可用于大面積投放觀測。

附圖說明

圖1是本實用新型的隨流移動監(jiān)測終端結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明的天線盒與水密控制倉的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實用新型的系統(tǒng)架構(gòu)圖。

其中，1.十字帆，2.天線盒，3.水密控制倉，4.GPRS移動通訊天線，5.GPS/北斗定位天線，6.海事衛(wèi)星通訊天線，7.數(shù)據(jù)線纜，8.海事衛(wèi)星模塊，9.GPS/北斗定位模塊，10.計時器，11.GPRS移動通訊模塊，12.控制器，13.電池組，14.液壓泵，15.導(dǎo)管，16.氣囊，17.支架。

具體實施方式

參見圖1、2，本實施例為一個觀測底層拉格朗日余流的實施例方案，包括數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)監(jiān)控處理系統(tǒng)，其特征在于還包括隨流移動監(jiān)測終端，

所述的隨流移動監(jiān)測終端包括十字帆1，該十字帆1中部為圓柱狀的水密控制倉3，水密控制倉3頂部為水密天線盒2，所述的十字帆1為尼龍十字帆以增加隨水性，同時也可以在帆體上增減配重，以保證移動終端密度為近中性；

所述水密天線盒2內(nèi)部有GPRS移動通信天線4、GPS/北斗定位天線5及海事衛(wèi)星通訊天線6，水密天線盒2底部中央留有線纜通道，通過水密接頭和控制倉3的通訊線纜7相連；水密天線盒的主要作用是進(jìn)行各類數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送；

所述的水密控制倉3內(nèi)有數(shù)據(jù)線纜7、微控制器12、GPS/北斗定位模塊9、GPRS移動通信模塊11、海事衛(wèi)星通訊模塊8、計時器10、液壓泵14及大容量鉛酸蓄電池13，

同時水密控制倉3外部設(shè)有氣囊16及保護(hù)氣囊16的支架17，所述氣囊16通過導(dǎo)管15與液壓泵14相連，其主要作用是定時通過液壓泵14改變氣囊16的體積，從而改變移動終端整體的浮力，以實現(xiàn)終端在水里的升降。通過計時器10定時控制終端的升降，每當(dāng)終端上升到海面，即可通過GPS/北斗模塊9進(jìn)行定位，并通過GPRS或海事衛(wèi)星將位置信息傳輸至數(shù)據(jù)監(jiān)控處理系統(tǒng)。水密控制倉3與天線盒2通過數(shù)據(jù)線纜7進(jìn)行連接。

尼龍帆1以木質(zhì)骨架將三張邊長80cm方形尼龍面交叉組成中心對稱的十字帆1，所用材質(zhì)具有良好的隨水移動性，可通過配重調(diào)整浮力；水密控制倉3為圓柱狀，十字帆1的四個帆葉呈對稱的十字形分布在水密控制倉3的四面，并與水密控制倉3連接；天線盒2采用ABS塑料材質(zhì)，防水性好，上面為玻璃天窗，內(nèi)有支架及配重，確保殼中通訊天線保持直立姿態(tài)；數(shù)據(jù)線纜7護(hù)套采用防水、抗拉性能好的聚氨酯材質(zhì)，內(nèi)含GPS天線饋線、GPRS天線饋線、衛(wèi)星天線饋線，每對饋線用鍍錫線編織，防止饋線間高頻電磁干擾；微控制器11采用ARM32位的Cortex^TM-M3CPU單片機(jī)STM32f103；電池倉12采用大容量6V鉛酸蓄電池；氣囊16可設(shè)置在水密控制倉3的側(cè)面和底部，本實施例的圖中設(shè)置在底部；液壓泵13采用微型不銹鋼齒輪泵。