CN100343696C - 底水原位地球化学探测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在原地直接测量底水地球化学性质的系统。它属于物质或物体的探测领域，专利分类号G01V。该系统包括一个提水式地球化学测试仓A；一个离底高度计等与系统配套的其他传感器组B；一个用于水下的耐压、密封桶体以及用于水下连接的耐压密封接插件C；还包括一个水下数字采集处理子系统D；一个甲板显示与记录子系统E；一个宽带传输子系统F。本系统比用采水器采底水送实验室测量的传统方法，数据真实，效率高。本发明实际上是一种近底探测平台，可以加载各种底水探测传感器以及水下可视化探查设备。从而提高水下遥测遥控的效能。用途十分广泛。

Description

底水原位地球化学探测系统
技术领域
本发明涉及探测可燃冰(天然气水合物)的底水地球化学原位探测技术，属于物质或物体的探测领域，专利分类号G01V。
背景技术
天然气水合物是一种亚稳体系，它的形成、分解均与所处的地球化学环境有关，因而，可以利用与水合物密切相关的各种气、水异常及其派生的地球化学标志进行探查。底水(紧贴海底的海水)最有可能保留海底的有用的地球化学信息，因而成为探测水异常的首选对象。目前国内外研制的用于探测底水的地球化学方法，均是用采水器将底水采集到考察船上，在考察船的实验室或送到基地实验室对水样的烃类气体含量等地球化学性质进行分析。用采水器采集深海的底水到甲板，由于温压条件剧烈变化，水样可能发生溶解的气体逃逸等物理化学变化，试验室测试的地球化学参数就不真实。从2000-3000m深度采一次水需要是1-2小时，工作效率很低。因此，有必要开发一种底水原位地球化学测试技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在原地直接测量底水地球化学性质的系统。他比用采水器采水送实验室测量的传统方法，数据真实，效率高。
本发明的技术方案是：一种底水原位地球化学探测系统，包括一个提水式地球化学测试仓A；一个离底高度计等与系统配套的其他传感器组B；一个用于水下的耐压、密封桶体以及用于水下连接的耐压密封接插件C；还包括一个水下数字采集处理子系统D；一个甲板显示与记录子系统E；一个宽带传输子系统F；其中水下采集处理子系统D与宽带传输子系统F的水下部分F1连接，装入耐压密封桶体C中；外接的传感器通过连接电缆连接到耐压密封桶体的耐压水密插座上，并且接到水下数字采集处理子系统D上；铠装铜芯同轴电缆F3的水下接口通过耐压密封桶体上的耐压水密插座接入宽带传输子系统F的水下部分F1；铠装铜芯同轴电缆F3的甲板接口接入宽带传输子系统F的甲板部分F2；船上显示与记录子系统E和宽带传输子系统F的甲板部分F2连接。
所述的提水式地球化学测试仓，包括测试仓体A1，它的前端接引水管A2，后端接水泵A3，测试仓侧面开孔，插上一组地球化学传感器A4。开动水泵A3，底水就从引水管A2进入测试仓A1，流经地球化学传感器的探头，传感器就可检测海水地球化学性质，并传给水下数字采集处理子系统D。
所述的水下数字采集处理子系统D。利用计算机技术，采集外接的地球化学传感器的模拟或数字信号并加以处理，连同其他传感器组采集的设备离海底高度等数据，通过宽带传输子系统F传送到甲板。
所述的船上显示与记录子系统E，使用计算机接收水下采集的数据，显示在屏幕上，同时记录在磁盘或磁带上。
由于本发明采用了铠装铜芯同轴电缆F3，替代了昂贵的光缆，因此，相对价格较低，在海底地形复杂的情况下，其工作安全性也比光缆好。
附图说明
图1是本发明的底水原位地球化学探测系统的系统连接框图。
图2是本发明的提水式地球化学测试仓的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明的底水原位地球化学探测系统的系统连接进行详细说明。
用电缆将提水式地球化学测试仓A的地球化学传感器以及离底高度计等与系统配套的传感器组B连接到耐压桶C内的水下数字采集处理子系统D，数字采集处理子系统D再通过宽带传输子系统水下部分F1连接到铜芯同轴电缆F3；水下数字采集处理子系统D采集外接的传感器的模拟(或数字)信号，通过铜芯同轴缆宽带传输子系统F的水下部分F1，到铜芯同轴电缆F3，传送到铜芯同轴缆宽带传输子系统F的甲板部分F2，再到船上显示与记录子系统E，E将数据显示在屏幕上，同时记录在磁盘或磁带上。
图2是本发明的提水式地球化学测试仓A结构图，测试仓体A1前端连接引水管A2，后端连接深海水泵A3，一组地球化学传感器的探头插入测试仓体，引水管长3米，工作时下垂于安装测试仓体的拖体之下方。当拖体到达离海底2-4米处，引水管头的引水口离海底0-1米，开动水泵，底水(离海底0-1米的海水)就源源不断地从引水口进入引水管，上提到测试仓体，流过传感器的探头，从水泵的出水口流出。传感器的探头始终浸泡在新鲜的底水中，测试底水的地球化学特性。
以下介绍本发明应用在深海底水地球化学探测的使用过程：
(1)将水下数字采集处理子系统D与宽带传输子系统水下部分F1连接，装入耐压桶C内，固定到水下拖架上；
(2)用电缆将提水式地球化学测试仓A的地球化学传感器A4，其他传感器组B以及电源等水下部件连接到耐压桶C；
(3)宽带传输子系统水下部分F1与铠装电缆F3连接；
(4)铠装电缆F3的另一端连接到宽带传输子系统甲板部分F2，F2再连接到船上显示与记录子系统E。
(5)打开船上显示与记录子系统E，检查系统各部分工作是否正常；
(6)若系统工作正常，开动绞车，将水下设备吊起下海；
(7)水下数字采集处理子系统D采集水下拖架离海底高度值，传输到甲板，显示在屏幕上；
(8)水下拖架离底高度达到2-4米，水下数字采集处理子系统D自动打开水泵，开始采集地球化学传感器的信号，通过铜芯同轴缆宽带传输子系统传输到船上显示与记录子系统E，显示在屏幕上，同时记录在磁盘或磁带上；
(9)操作绞车，保持水下拖架离海底高度为2-4米。当水下数字采集处理子系统D检测到离海底高度已超过4米，自动关掉水泵，避免离海底高度高于1米的海水进入测试仓；当水下数字采集处理子系统D检测到离海底高度少于2米，自动关掉水泵，避免引水口触及海底，将海底泥砂吸入水泵，损坏水泵。
(10)船上显示与记录子系统E记录测区、测线编号，当前时间，水下设备工作状态(离底高度，水泵开/停，电源电压等)和地球化学传感器检测到的底水特性，记录成文件，保存在磁盘中。
(11)工作结束，关设备，最后开动绞车，将水下设备上提，收回甲板。
综上所述，本发明由于采用的上述提水式测试仓技术，保证了水下地球化学传感器实时检测离海底0-1米的底水的原位特性，比用采水器采水送实验室测量的传统方法，数据真实，效率高；同时水下设备主体在探测过程中始终保持在离海底2-4米的高度上，设备稳定性和安全性好。
本发明实际上是一种近底探测平台，可以加载各种底水探测传感器以及水下可视化探查设备。从而提高水下遥测遥控的效能。用途十分广泛。
本发明还可以应用于水下海洋油气调查与开采、水下环境监测等领域，有广阔的应用前景。
与本发明的构思相同的各种方案，都在本权利要求的保护范围之内。

Claims (1)

1.底水原位地球化学探测系统，其特征在于，该系统包括一个提水式地球化学测试仓；一个离底高度计等与系统配套的其他传感器组；一个用于水下的耐压、密封桶体以及用于水下连接的耐压密封接插件；还包括一个水下数字采集处理子系统；一个甲板显示与记录子系统；一个宽带传输子系统，分成水下部分和甲板部分，中间用船用铠装铜芯同轴电缆连接。其中水下采集处理子系统与宽带传输子系统的水下部分连接，装入耐压密封桶体中；外接的传感器通过连接电缆连接到耐压密封桶体的耐压水密插座上，并且接到水下数字采集处理子系统上；铠装铜芯同轴电缆的水下接口通过耐压密封桶体上的耐压水密插座接入宽带传输子系统的水下部分；铠装铜芯同轴电缆的甲板接口接入宽带传输子系统的甲板部分；船上显示与记录子系统和宽带传输子系统的甲板部分连接。所述的提水式地球化学测试仓，由测试仓体、前端引水管和后端水泵组成，测试仓体侧面开孔，插上一组地球化学传感器，引水管下垂，进水口在测试仓下方2-3米处，开动水泵，底水就从引水管进入测试仓，流经地球化学传感器的探头，使传感器可检测底水地球化学性质，并传给水下数字采集处理子系统，所述的水下数字采集处理子系统，利用计算机技术，采集外接的地球化学传感器的模拟或数字信号并加以处理，连同其他传感器组采集的设备离底高度等数据，通过宽带传输子系统传送到甲板的船上显示与记录子系统，并按用户设定的离底高度有效范围自动控制水泵的开/停：即当离底高度达到有效范围时自动打开水泵，采集地球化学传感器的信号；离底高度高于有效范围上限，自动关掉水泵，避免离底高度高于1米的水进入测试仓；离底高度低于有效范围下限，也自动关掉水泵，避免引水口触底，将泥砂吸入水泵，损坏水泵。所述的船上显示与记录子系统，使用计算机接收水下采集的数据，显示在屏幕上，同时记录在磁盘或磁带上，本底水原位地球化学探测系统使用时将水下数字采集处理子系统与宽带传输子系统水下部分连接，装入耐压桶内；耐压桶连同提水式地球化学测试仓、其他传感器组以及电源等水下部件固定到水下拖架上；用电缆将提水式地球化学测试仓的地球化学传感器和其他传感器以及电源连接到耐压桶；宽带传输子系统水下部分与铠装电缆连接；铠装电缆的另一端连接到宽带传输子系统的甲板部分，再连接到船上显示与记录子系统。打开船上显示与记录子系统，检查系统各部分工作是否正常；若系统工作正常，设定离底高度有效范围，开动绞车，将水下设备吊起下水；水下数字采集处理子系统采集水下拖架离底高度值，传输到甲板，显示在屏幕上；水下拖架离底高度达到有效范围，水下数字采集处理子系统自动打开水泵，开始采集地球化学传感器的信号，通过铜芯同轴缆宽带传输子系统传输到船上显示与记录子系统，显示在屏幕上，同时记录在磁盘或磁带上；当水下数字采集处理子系统检测到离底高度已超出有效范围，自动关掉水泵，避免离底高度高于1米的水进入测试仓，或引水口触底，将泥砂吸入水泵，损坏水泵，船上显示与记录子系统记录测区、测线编号，当前时间，包括离底高度和水泵开/停以及电源电压在内的水下设备工作状态(离底高度，水泵开/停，电源电压等)和地球化学传感器检测到的底水特性，记录成文件，保存在磁盘中，工作结束，关设备，最后开动绞车，将水下设备上提，收回甲板。
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