標牽至船右側傳感器托盤附近，觀察潛標的平衡狀態(tài)。當潛標下放到托盤以下3-4米的時候，可以進行基本測試。測試串口連接通過，查詢功率模式為High，測試噪音水平為1338。
[0031]2.系統(tǒng)復位，時間同步，讀取當前狀態(tài)，開啟數(shù)據(jù)周期上傳:
[0032]系統(tǒng)復位，保證潛標系統(tǒng)的自檢測，開啟SD卡的記錄；進行時間同步，使得上位機的時間與潛標的時間一致；讀取潛標的當前狀態(tài)，然后進行排油功能測試，測試電機和液壓栗等核心驅動系統(tǒng)的功能，檢測是否存在故障。測試完成后，開始接收CTD數(shù)據(jù)。CTD測量周圍溫度、鹽度和深度，微結構測量模塊實時測量潛標的通訊狀態(tài)、通訊功率、警報狀態(tài)、電壓及時間等參數(shù)，聲通信模塊用于傳遞CTD模塊和微結構測量模塊的實時數(shù)據(jù)以及上位機下達的指令，聲信標模塊開啟超短基線定位實現(xiàn)考察船對潛標的水下定位，聲通信模塊和聲信標模塊交替工作。
[0033]3.潛標下潛:
[0034]時間成功同步后，繼續(xù)下放潛標，暫停聲通訊模塊，開啟超短基線定位軟件，對潛標位置進行實時觀測追蹤。
[0035]4.潛標定深:
[0036]潛標下潛至1300米深處時，通過拋載模塊控制潛標拋載，潛標接收到“拋載A”指令，通過水聲貓上傳“響應拋載A”信號，然后通電熔斷系有重塊A的熔斷絲，將A重塊拋入水中。拋掉A重塊的潛標基本處于中性浮力狀態(tài)，此時上位機通過聲通信模塊發(fā)送“定深1300米”指令，水下控制系統(tǒng)接收到定深指令，調用定深操作任務，周期性參考當前深度，液壓控制模塊通過控制液壓馬達精確調節(jié)浮力皮囊的大小，以實現(xiàn)懸停在制定深度1300米。
[0037]在此期間，CTD模塊不斷測量周圍溫度、鹽度和深度，并將數(shù)據(jù)存儲、上傳。CTD傳感器的采樣頻率為0.2Hz，即每5秒鐘一次采樣，其過程為CTD以中斷的方式將獲取的時間、溫度、鹽度和深度信息發(fā)給主控芯片，主控芯片將所得該組信息實時存入SD卡中。SD卡每塊存儲20組T-CTD (時間-溫度、鹽度、深度)數(shù)據(jù)，所以100秒鐘的時間正好有使得SD卡中的一塊寫完。當SD卡的一塊寫完的時候，主控電路選擇將該塊的4組T-CTD (時間-溫度、鹽度、深度)數(shù)據(jù)，即20秒一次間隔的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機。
[0038]5.上浮:
[0039]定深結束后，通過拋載模塊控制潛標拋載，潛標接收到“拋載B”指令，通過水聲貓上傳“響應拋載B”信號，然后通電熔斷系有重塊B的熔斷絲，將B重塊拋入水中，潛標開始上浮。
[0040]6.定位回收:
[0041]上浮過程中，通過超短基線定位系統(tǒng)對潛標進行實時定位，并將船駛向潛標所在位置。通過自動盤車緩緩收起繩纜，在回收繩子期間，偶爾打開周期上傳功能，接收CTD數(shù)據(jù)，偶爾讀取潛標當前狀態(tài)。當潛標深度在10米以內時，打開聲通信模塊低功耗功能，為潛標露出水面做準備。當潛標露出水面的時候，通過無線信標確定潛標在海水表面的方位。之后，船接近潛標，將潛標拖向漁船船尾，利用起吊裝置吊起并放置于甲板上。
[0042]以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種海底熱液冷泉觀測潛標水下控制系統(tǒng)，其特征在于，包括主控芯片、聲通信模塊、聲信標模塊、液壓控制模塊、拋載控制模塊、無線定位模塊、電源模塊、微結構測量模塊和CTD模塊；聲通信模塊、聲信標模塊、液壓控制模塊、拋載控制模塊、無線定位模塊、電源模塊、微結構測量模塊和CTD模塊分別與主控芯片相連接。2.根據(jù)權利要求1所述的海底熱液冷泉觀測潛標水下控制系統(tǒng)，其特征在于，所述聲通信模塊采用Modem UWM3000水聲通信器，用于與上位機進行命令和數(shù)據(jù)傳輸。3.根據(jù)權利要求1所述的海底熱液冷泉觀測潛標水下控制系統(tǒng)，其特征在于，所述聲信標模塊包括TC10000HA型收發(fā)器和TN10010C型信標機，用于對潛標進行水下定位。4.根據(jù)權利要求1所述的海底熱液冷泉觀測潛標水下控制系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓控制模塊包括:電磁換向閥、電機、傳動機構、外皮囊和柱塞栗；其中柱塞栗由液壓缸和活塞組成；主控芯片發(fā)出信號給電磁換向閥和電機，使得電磁換向閥打開到需要位置，同時控制電路驅動電機旋轉，電機的轉動經過傳動機構驅動活塞在液壓缸內作直線運動，通過控制活塞運動使得液壓油流入或流出外皮囊，改變浮標浮力，控制潛標上浮或下沉。5.根據(jù)權利要求1所述的海底熱液冷泉觀測潛標水下控制系統(tǒng)，其特征在于，所述拋載控制模塊通過潛標本體和拋載重物之間快速、可靠的分離，控制潛標下沉以及上浮運動；拋載控制模塊包括陰極導線、陽極導線、鎖緊螺母、外殼、彈簧、不銹鋼絲、載重塊和溶斷艙；陰極導線與陽極導線分別通過鎖緊螺母固定在外殼上，陰極導線下端與不銹鋼絲相連，不銹鋼絲下面懸掛載重塊，彈簧位于外殼與載重塊之間，陰極導線和陽極導線與電源模塊相連，當接到拋載指令時，陰極導線、陽極導線通電，鹽水將充當電解質溶液，不銹鋼絲將發(fā)生電化學腐蝕反應被氧化導致溶斷，完成拋載。6.根據(jù)權利要求1所述的海底熱液冷泉觀測潛標水下控制系統(tǒng)，其特征在于，所述無線定位模塊發(fā)射定位信號，用于潛標浮至水面回收時搜尋潛標位置。7.根據(jù)權利要求1所述的海底熱液冷泉觀測潛標水下控制系統(tǒng)，其特征在于，所述CTD模塊實時測量傳感器周圍的溫度、鹽度和深度；所述微結構測量模塊實時測量潛標的通訊狀態(tài)、通訊功率、警報狀態(tài)、電壓和時間。8.根據(jù)權利要求1所述的海底熱液冷泉觀測潛標水下控制系統(tǒng)，其特征在于，主控芯片采用型號為LPC2292的ARM7芯片。9.一種利用海底熱液冷泉觀測潛標水下控制系統(tǒng)控制潛標實現(xiàn)海底熱液冷泉觀測的方法，其特征在于，包括以下步驟: a.電源模塊啟動，系統(tǒng)初始化； b.CTD模塊、微結構測量模塊、聲通信模塊和聲信標模塊啟動，開始布放潛標； c.潛標下潛:在拋載系統(tǒng)兩個重塊的作用下，潛標下潛到任務指定深度附近； d.定深漂流:通過拋載控制模塊拋掉下降重塊，潛標基本處于中性浮力，通過液壓控制模塊改變浮標浮力，開始定深調節(jié)，潛標保持在指定深度開始漂流； e.潛標上浮:接受到上浮命令或完成任務則通過拋載控制模塊拋掉上升重塊，上浮到海洋表面；否則繼續(xù)定深漂流并采集數(shù)據(jù)； f.結束任務，潛標回收:上浮至海面后CTD模塊和微結構測量模塊關閉，無線定位模塊工作，發(fā)射定位信號，通過無線搜尋器搜尋并回收潛標。10.根據(jù)權利要求9所述的海底熱液冷泉觀測的方法，其特征在于，步驟b中的CTD模塊實時測量周圍溫度、鹽度和深度，聲通信模塊用于傳遞CTD模塊和微結構測量模塊的實時數(shù)據(jù)以及上位機下達的指令，聲信標模塊能夠實現(xiàn)對潛標的水下定位，聲通信模塊和聲信標模塊交替工作。
【專利摘要】本發(fā)明涉及海底熱液冷泉觀測潛標水下控制系統(tǒng)及相關觀測方法，屬于海洋觀測技術領域。本發(fā)明解決目前無法對熱液冷泉噴口的物理、化學特性進行海上實際觀測的問題。本發(fā)明包括主控芯片、無線定位模塊、電源模塊、聲通信模塊、聲信標模塊、液壓控制模塊、拋載控制模塊、微結構測量模塊和CTD模塊；各模塊與主控芯片相連接。通過初始化；各模塊啟動，測量周圍參量，存儲數(shù)據(jù)并實時傳輸；控制潛標下潛、定深、上??；回收潛標等步驟控制潛標實現(xiàn)海底熱液冷泉觀測。本發(fā)明能夠對熱液或者冷泉噴口區(qū)進行溫度、鹽度和深度等物理場結構測量，同時能夠對潛標的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)控，并實時調整潛標的任務規(guī)劃。
【IPC分類】B63B22/18
【公開號】CN105173004
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】欒錫武, 劉鴻
【申請人】青島海洋地質研究所
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年8月14日