一種海洋環(huán)境剖面觀測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海洋環(huán)境監(jiān)測的技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種海洋環(huán)境剖面觀測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，對陸地資源的開采已經(jīng)越來越深入，也導(dǎo)致陸地資源頻臨枯竭，人們把眼光投向比陸地更廣闊的大海，海洋蘊藏著比陸地多得多的資源。為了更好地利用海洋資源，就需要對海洋環(huán)境參數(shù)進行采集。
[0003]為實現(xiàn)海洋環(huán)境參數(shù)的采集，世界各國都開發(fā)了各自的海洋環(huán)境剖面觀測系統(tǒng)。有的采用陸地絞車的形式，但是這類陸地絞車在監(jiān)測海洋環(huán)境時有局限性。日本NKG OCEAN公司研制了 ASE-3型水下絞車用于檢測海洋環(huán)境，其采用電機驅(qū)動，對控制、能源、傳動和驅(qū)動模塊進行了密封，采用SUS304不銹鋼、PVC等耐腐蝕材料制作而成。美國Interoceansystem公司研制的VPS系列水下絞車體積龐大，重量較重，采用自由排纜方式，使用直徑較大的窄圓盤，提高了系統(tǒng)的可靠性。
[0004]但是，這些海洋環(huán)境剖面觀測系統(tǒng)會受母船的束縛，人力物力成本巨大，系統(tǒng)在海中漂浮時會遇到纏繞水草和碰撞等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種海洋環(huán)境剖面觀測系統(tǒng)，其提高了絞車的可靠性，進而增加了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不受母船的束縛，減少了人力物力成本，也避免了系統(tǒng)在海中漂浮時纏繞水草和碰撞等問題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:這種海洋環(huán)境剖面觀測系統(tǒng)，其包括水下系留絞車系統(tǒng)、傳感器集成浮球單元、聲學(xué)釋放器單元；水下系留絞車系統(tǒng)包括基座、絞車、絞車控制單元，基座和絞車通過絞車控制單元控制聲學(xué)釋放器實現(xiàn)連接和分離；傳感器集成浮球單元包括浮球、溫鹽深剖面感測器CTD、海面觀測及波浪測量傳感器ADCP，浮球通過無電纜繩索與絞車相連，在海洋中靠自身浮力上升并被絞車牽引而下降；聲學(xué)釋放器單元與絞車控制單元連接。
[0007]由于浮球在海洋中靠自身浮力上升并被絞車牽引而下降，絞車通過絞車控制單元來控制，所以提高了絞車的可靠性，進而增加了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性；聲學(xué)釋放器單元在接收母船上的指令后，通過絞車控制單元來將水下絞車與基座分離開，分離后的水下絞車依靠其自身的正浮力浮到水面，實現(xiàn)回收。整體系統(tǒng)在工作時可以置于海底，實現(xiàn)無人值守，所以能夠不受母船的束縛，減少了人力物力成本，也避免了系統(tǒng)在海中漂浮時纏繞水草和碰撞等問題。
【附圖說明】
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的海洋環(huán)境剖面觀測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0009]如圖1所示，這種海洋環(huán)境剖面觀測系統(tǒng)，其包括水下系留絞車系統(tǒng)、傳感器集成浮球單元、聲學(xué)釋放器單元；水下系留絞車系統(tǒng)包括基座、絞車、絞車控制單元，基座和絞車通過絞車控制單元控制聲學(xué)釋放器實現(xiàn)連接和分離，進而實現(xiàn)系統(tǒng)的回收；傳感器集成浮球單元包括浮球、溫鹽深剖面感測器CTD (Conductance Temperature Depth，也稱為溫鹽深儀，是一種用于探測海水溫度，鹽度，深度等信息的探測儀器)、海面觀測及波浪測量傳感器ADCP (Acoustic Doppler Current Profilers，聲學(xué)多普勒流速剖面儀，能直接測出斷面的流速剖面、具有不擾動流場、測驗歷時短、測速范圍大等特點。目前被廣泛用于海洋、河口的流場結(jié)構(gòu)調(diào)查、流速和流量測驗等)，浮球通過無電纜繩索與絞車相連，浮球在海洋中靠自身浮力上升并被絞車牽引而下降；絞車的作業(yè)控制程序可根據(jù)浮球接收的實驗室指令進行修改；聲學(xué)釋放器單元與絞車控制單元連接。
[0010]由于浮球在海洋中靠自身浮力上升并被絞車牽引而下降，絞車通過絞車控制單元來控制，所以提高了絞車的可靠性，進而增加了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性；聲學(xué)釋放器單元在接收母船上的指令后，通過絞車控制單元來將水下絞車與基座分離開，分離后的水下絞車依靠其自身的正浮力浮到水面，實現(xiàn)回收。整體系統(tǒng)在工作時可以置于海底，實現(xiàn)無人值守，所以能夠不受母船的束縛，減少了人力物力成本，也避免了系統(tǒng)在海中漂浮時纏繞水草和碰撞等問題。
[0011]另外，絞車控制單元通過雙向絲杠式機械排纜，并通過全液壓伺服系統(tǒng)來驅(qū)動。這樣大大提高了絞車的可靠性，進而增加了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0012]另外，水下系留絞車系統(tǒng)還包括充電電池作為絞車的電源。這樣實現(xiàn)在無人值守的情況下對海洋環(huán)境數(shù)據(jù)進行立體剖面檢測。
[0013]另外，水下系留絞車系統(tǒng)還包括壓力傳感器，其采集壓力信息來獲知潮汐數(shù)據(jù)，從而得到潮起潮落的數(shù)據(jù)規(guī)律。
[0014]另外，傳感器集成浮球單元還包括小功率水聲通訊模塊，當(dāng)浮球下降到海底接近絞車時，其通過水聲通訊與絞車控制單元實現(xiàn)信息的交互。以便從實驗室發(fā)送指令到浮球，等待浮球下降到海底，能夠通過水聲通訊模塊與絞車控制單元進行通訊，從而將接收的新指令發(fā)送給絞車控制單元，改變絞車的運行模式。
[0015]另外，傳感器集成浮球單元還包括衛(wèi)星通訊模塊，其將海洋環(huán)境剖面觀測系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星位置數(shù)據(jù)發(fā)送到接收終端。
[0016]具體地，水下系留絞車系統(tǒng)采用雙向絲杠式機械排纜，由全液壓伺服驅(qū)動，使用系統(tǒng)自帶的可充電電池提供能源，實現(xiàn)在無人值守的情況下對海洋環(huán)境數(shù)據(jù)進行立體剖面檢測，可靠性能大大提高。水下絞車系統(tǒng)中帶有壓力傳感器，可以根據(jù)采集的壓力信息獲知潮起潮落的數(shù)據(jù)規(guī)律。
[0017]傳感器集成浮球單元中內(nèi)置溫鹽深剖面感測器CTD、海面觀測及波浪測量傳感器ADCP、水聲通訊模塊、無線通訊模塊、衛(wèi)星通訊模塊。浮球在自身浮力的作用下實現(xiàn)上升過程，在水下絞車的牽引下實現(xiàn)下降過程。在上升和下降過程中，利用CTD測量進行海洋參數(shù)的立體剖面觀測和數(shù)據(jù)采集。在浮球上升過程結(jié)束浮出水面后，內(nèi)置的無線通訊模塊和衛(wèi)星通訊模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到陸地實驗室接收終端。如需改變水下絞車的運行模式，可以從實驗室發(fā)送指令到浮球，等待浮球下降到海底，通過水聲通訊模塊與絞車控制單元進行通訊，從而將接收的新指令發(fā)送給絞車控制單元，改變絞車的運行模式。
[0018]本發(fā)明的海洋環(huán)境剖面觀測系統(tǒng)是可回收、可重新布放的。聲學(xué)釋放器單元在接收母船上的指令后，將水下絞車與基座分離開。分離后的水下絞車依靠其自身的正浮力浮到水面，實現(xiàn)回收。
[0019]本發(fā)明采用坐底式的液壓絞車驅(qū)動，帶動集成的海洋環(huán)境監(jiān)測傳感器浮球，投放后，在無人值守的情況下可以進行海洋環(huán)境的立體監(jiān)測。全液壓驅(qū)動和雙向絲杠式機械排纜方式提高了絞車的可靠性，進而增加了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。坐底式的設(shè)計可以不受母船的束縛，減少了人力物力成本，也避免了系統(tǒng)在海中漂浮時纏繞水草和碰撞等問題。
[0020]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種海洋環(huán)境剖面觀測系統(tǒng)，其特征在于:其包括水下系留絞車系統(tǒng)、傳感器集成浮球單元、聲學(xué)釋放器單元；水下系留絞車系統(tǒng)包括基座、絞車、絞車控制單元，基座和絞車通過絞車控制單元控制聲學(xué)釋放器實現(xiàn)連接和分離；傳感器集成浮球單元包括浮球、溫鹽深剖面感測器CTD、海面觀測及波浪測量傳感器ADCP，浮球通過無電纜繩索與絞車相連，在海洋中靠自身浮力上升并被絞車牽引而下降；聲學(xué)釋放器單元與絞車控制單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋環(huán)境剖面觀測系統(tǒng)，其特征在于:所述絞車控制單元通過雙向絲杠式機械排纜，并通過全液壓伺服系統(tǒng)來驅(qū)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的海洋環(huán)境剖面觀測系統(tǒng)，其特征在于:所述水下系留絞車系統(tǒng)還包括充電電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋環(huán)境剖面觀測系統(tǒng)，其特征在于:所述水下系留絞車系統(tǒng)還包括壓力傳感器，其采集壓力信息來獲知潮汐數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海洋環(huán)境剖面觀測系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器集成浮球單元還包括小功率水聲通訊模塊，當(dāng)浮球下降到海底接近絞車時，其通過水聲通訊與絞車控制單元進行信息的交互。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的海洋環(huán)境剖面觀測系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器集成浮球單元還包括衛(wèi)星通訊模塊，其將海洋環(huán)境剖面觀測系統(tǒng)獲取的觀測數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星發(fā)送到接收終端，并且接收來自終端的控制指令。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種海洋環(huán)境剖面觀測系統(tǒng),其提高了絞車的可靠性，進而增加了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不受母船的束縛，減少了人力物力成本，也避免了系統(tǒng)在海中漂浮時纏繞水草和碰撞等問題。其包括水下系留絞車系統(tǒng)、傳感器集成浮球單元、聲學(xué)釋放器單元；水下系留絞車系統(tǒng)包括基座、絞車、絞車控制單元，基座和絞車通過絞車控制單元控制聲學(xué)釋放器實現(xiàn)連接和分離；傳感器集成浮球單元包括浮球、溫鹽深剖面感測器CTD、海面觀測及波浪測量傳感器ADCP，浮球通過無電纜繩索與絞車相連，在海洋中靠自身浮力上升并被絞車牽引而下降；聲學(xué)釋放器單元與絞車控制單元連接。
【IPC分類】G01C13-00
【公開號】CN104567828
【申請?zhí)枴緾N201410829890
【發(fā)明人】劉貴杰, 王新寶, 王安憶, 何銳, 連軍帥, 李俊
【申請人】中國海洋大學(xué), 青島光明環(huán)保技術(shù)有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月26日