CN103399359A - 一种海底地球物理观测装置 - Google Patents

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陶春辉
吴震宇
刘宜胜
邓显明
钱鑫炎
张金辉
张国堙
顾春华
李怀明
何拥华
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Abstract

本发明公开了一种海底观测机械装置，具体是指一种基于海底观测网的在海底原位实时进行地球物理场观测的海底地球物理观测装置。本发明包括集成机构、电子仓、水下应急能源、地震仪、磁力仪、释放机构、磁力仪拖曳通讯缆和水下湿插拔电缆；其中磁力仪通过磁力仪拖曳通讯缆与电子仓连接，电子仓能过水下湿插拔电缆与海底观测网接驳盒连接；集成机构具有机械吊装件和四个支撑脚。本发明的优点是可以在实验室里，方便、直观的对海底地球物理场进观测与监控，为海洋科学研究提供高分辨率的长时间序列数据。减少了到海上再场观测的人力、财力需求。

Description

一种海底地球物理观测装置
技术领域
本发明涉及一种海底观测机械装置，具体是指一种基于海底观测网的在海底原位实时进行地球物理场观测的海底地球物理观测装置。
背景技术
海洋地球物理观测是一个重要的海洋观测手段，包括地震、地磁、地电、重力和地热等具体的地球物理方法。目前常规的方法手段是船载、船舶拖曳和海底自容式等观测方法。这一系列的常规方法为海洋科学研究、海底地学科学研究和海洋地质灾害研究等方面提供了有效的数据。但随着人类对海底以下地球的认识加深和科学技术的发展，这一系列的常规方法逐渐显现出不能满足科学研究的需求。由于海底地球物理场是一个长期变化的过程，同时在洋中脊和俯冲等板块构造边缘，地震频发，使区域的地球物理场发生频繁变化，常规的地球物理观测手段都需要船舶到现场去观测，无法做到全天候实时的观测，更不可能在海底地震活动时实时观测。所以常规手段最大缺点无法在地质事件发生时及时地进行观测与记录。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提出一种基于海底观测网的海底地球物理观测系统，通过集成机构、控制仓、释放器、地球物理观测仪及其安装装置和岸基工控机等，实现地震、地磁等多种地球物理方法的集成。利用与海底观测网的光电缆与接驳装备，可以全候、实时地进行海底地球物理场观测。
本发明是通过下述技术方案得以实现的：
一种海底地球物理观测装置，其特征在于包括集成机构、电子仓、水下应急能源、地震仪、磁力仪、释放机构、磁力仪拖曳通讯缆和水下湿插拔电缆；其中磁力仪通过磁力仪拖曳通讯缆与电子仓连接，电子仓能过水下湿插拔电缆与海底观测网接驳盒连接；集成机构具有机械吊装件和四个支撑脚；
其中，电子仓内包括有中央控制模块、中央控制模块与电源控制模块双向连接；中央控制模块与状态传感器连接、通过信号调理模块进行信号的通讯；中央控制模块与网络交换模块双向连接；信号调理模块与网络交换模块双向连接；
地震仪和磁力仪与中央控制模块连接，并安放于释放机构；与信号调理模块双向连接；水下应急能源与电源控制模块连接，并受中央控制模块控制；
电子仓由岸基电能供电，并通过海底观测网接驳盒与岸基工控制机连接。
本发明中集成机构完成所述的其他部分的机械集成。控制仓完成所述观测仪器的电子与信息集成，并与海底观测网的接驳盒相连接。岸基工控机安装针对的软件，与控制仓之间实现远程双向通讯。
地球物理观测系统利用船舶与水下机器人布放到海底，通过水下湿插拔电缆与海底观测网的接驳装置连接，通过海底观测网的光电复合缆将地球物理观测系统的观测数据上传到岸基实验室的工控机。
系统整体采用抗海水腐蚀材料，以满足长期在海水环境中工作。同时材料必须是无磁材料，以避免对地磁仪的干扰和观测结果。
有益效果是，可以在实验室里，方便、直观的对海底地球物理场进观测与监控，为海洋科学研究提供高分辨率的长时间序列数据。减少了到海上再场观测的人力、财力需求。
附图说明
图1本发明的结构示意图
图2本发明的工作原理示意图
1、集成机构  2、电子仓  3、水下应急能源  4、地震仪
5、磁力仪  6、释放机构  7、磁力仪拖曳通讯缆  8、水下湿插拔电缆
9、机械吊装件  10、支撑脚
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施作具体说明：
实施例1
根据附图2所示原理，制作图1所示结构的一种海底地球物理观测装置，其中包括集成机构1、电子仓2、水下应急能源3、地震仪4、磁力仪5、释放机构6、磁力仪拖曳通讯缆7和水下湿插拔电缆8；其中磁力仪5通过磁力仪拖曳通讯缆7与电子仓2连接，电子仓能过水下湿插拔电缆8与海底观测网接驳盒连接；集成机构1具有机械吊装件9和四个支撑脚10；其中，电子仓2内包括有中央控制模块、中央控制模块与电源控制模块双向连接；中央控制模块与状态传感器连接、通过信号调理模块进行信号的通讯；中央控制模块与网络交换模块双向连接；信号调理模块与网络交换模块双向连接；地震仪4和磁力仪5与中央控制模块连接，并安放于释放机构6；与信号调理模块双向连接；水下应急能源3与电源控制模块连接，并受中央控制模块控制；电子仓2由岸基电能供电，并通过海底观测网接驳盒与岸基工控制机连接。
在本实施例中，机械吊装件9用于在系统布放或回收时连接吊装设备的。支撑脚10共有四个，作用是保证系统在海底布放时不陷进海底的沉积物中，其底面积的设计根据布放位置的沉积条件进行计算获得。
在发明在布放时，利用船舶的吊装设备将系统吊放到海底，当系统到达准确位置时，水下机器人通过释放机构6将地震仪4与磁力仪5释放到海底面上。然后再将水下湿插拔电缆8解开，并连接到海底观测网的水下接驳盒上。解开磁力仪拖曳通讯缆7，将磁力仪5拖曳到集成机构1外围的海底。完成以上步骤，地球物理观测装置可以开始工作。
如附图2所示，地球物理观测装置工作时可以简单地分成二种流，即电能流和信息流，在附图2中，实线表示电能流，虚线表示信息流。电能流从岸基电能供到海底观测网接驳盒再到电子仓2，再到各观测设备。岸基工控机与水下电子仓2之间为双向通讯，向下传输控制信息，向上传递观测信息和系统故障信息。水下应急能源3在海底观测网接驳盒的供电故障时应急启动，进接为电子仓2供电。电子仓2内部主要包括中央控制模块、状态传感器、网络交换模块、信号调理模块和电源控制模块。电子仓2内的电源控制模块负责电源的转换和分发，给电子仓内其他模块和观测仪器供电。状态传感器记录整个系统的倾斜与温度状态，并将信息发送到信号调理模块。地震仪4与磁力仪5的观测数据经电子仓2内的信号调理模块和网络交换模块上传到观测网的接驳盒，再转送到岸基工控机，实现本发明的整体观测功能。

Claims (1)

1.一种海底地球物理观测装置，其特征在于包括集成机构（1）、电子仓（2）、水下应急能源（3）、地震仪（4）、磁力仪（5）、释放机构（6）、磁力仪拖曳通讯缆（7）和水下湿插拔电缆（8）；其中磁力仪（5）通过磁力仪拖曳通讯缆（7）与电子仓（2）连接，电子仓能过水下湿插拔电缆（8）与海底观测网接驳盒连接；集成机构（1）具有机械吊装件（9）和四个支撑脚（10）；
其中，电子仓（2）内包括有中央控制模块、中央控制模块与电源控制模块双向连接；中央控制模块与状态传感器连接、通过信号调理模块进行信号的通讯；中央控制模块与网络交换模块双向连接；信号调理模块与网络交换模块双向连接；
地震仪（4）和磁力仪（5）与中央控制模块连接，并安放于释放机构（6）；与信号调理模块双向连接；水下应急能源（3）与电源控制模块连接，并受中央控制模块控制；
电子仓（2）由岸基电能供电，并通过海底观测网接驳盒与岸基工控制机连接。
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