CN104567828A - 一种海洋环境剖面观测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋环境剖面观测系统,其提高了绞车的可靠性，进而增加了整个系统的稳定性，不受母船的束缚，减少了人力物力成本，也避免了系统在海中漂浮时缠绕水草和碰撞等问题。其包括水下系留绞车系统、传感器集成浮球单元、声学释放器单元；水下系留绞车系统包括基座、绞车、绞车控制单元，基座和绞车通过绞车控制单元控制声学释放器实现连接和分离；传感器集成浮球单元包括浮球、温盐深剖面感测器CTD、海面观测及波浪测量传感器ADCP，浮球通过无电缆绳索与绞车相连，在海洋中靠自身浮力上升并被绞车牵引而下降；声学释放器单元与绞车控制单元连接。

Description

一种海洋环境剖面观测系统

技术领域

本发明属于海洋环境监测的技术领域，具体地涉及一种海洋环境剖面观测系统。

背景技术

随着人类科学技术的迅速发展，对陆地资源的开采已经越来越深入，也导致陆地资源频临枯竭，人们把眼光投向比陆地更广阔的大海，海洋蕴藏着比陆地多得多的资源。为了更好地利用海洋资源，就需要对海洋环境参数进行采集。

为实现海洋环境参数的采集，世界各国都开发了各自的海洋环境剖面观测系统。有的采用陆地绞车的形式，但是这类陆地绞车在监测海洋环境时有局限性。日本NKG OCEAN公司研制了ASE-3型水下绞车用于检测海洋环境，其采用电机驱动，对控制、能源、传动和驱动模块进行了密封，采用SUS304不锈钢、PVC等耐腐蚀材料制作而成。美国Interocean system公司研制的VPS系列水下绞车体积庞大，重量较重，采用自由排缆方式，使用直径较大的窄圆盘，提高了系统的可靠性。

但是，这些海洋环境剖面观测系统会受母船的束缚，人力物力成本巨大，系统在海中漂浮时会遇到缠绕水草和碰撞等问题。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种海洋环境剖面观测系统,其提高了绞车的可靠性，进而增加了整个系统的稳定性，不受母船的束缚，减少了人力物力成本，也避免了系统在海中漂浮时缠绕水草和碰撞等问题。

本发明的技术解决方案是：这种海洋环境剖面观测系统，其包括水下系留绞车系统、传感器集成浮球单元、声学释放器单元；水下系留绞车系统包括基座、绞车、绞车控制单元，基座和绞车通过绞车控制单元控制声学释放器实现连接和分离；传感器集成浮球单元包括浮球、温盐深剖面感测器CTD、海面观测及波浪测量传感器ADCP，浮球通过无电缆绳索与绞车相连，在海洋中靠自身浮力上升并被绞车牵引而下降；声学释放器单元与绞车控制单元连接。

由于浮球在海洋中靠自身浮力上升并被绞车牵引而下降，绞车通过绞车控制单元来控制，所以提高了绞车的可靠性，进而增加了整个系统的稳定性；声学释放器单元在接收母船上的指令后，通过绞车控制单元来将水下绞车与基座分离开，分离后的水下绞车依靠其自身的正浮力浮到水面，实现回收。整体系统在工作时可以置于海底，实现无人值守，所以能够不受母船的束缚，减少了人力物力成本，也避免了系统在海中漂浮时缠绕水草和碰撞等问题。

附图说明

图1是根据本发明的海洋环境剖面观测系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，这种海洋环境剖面观测系统，其包括水下系留绞车系统、传感器集成浮球单元、声学释放器单元；水下系留绞车系统包括基座、绞车、绞车控制单元，基座和绞车通过绞车控制单元控制声学释放器实现连接和分离，进而实现系统的回收；传感器集成浮球单元包括浮球、温盐深剖面感测器CTD(Conductance Temperature Depth，也称为温盐深仪，是一种用于探测海水温度，盐度，深度等信息的探测仪器)、海面观测及波浪测量传感器ADCP(Acoustic Doppler Current Profilers，声学多普勒流速剖面仪，能直接测出断面的流速剖面、具有不扰动流场、测验历时短、测速范围大等特点。目前被广泛用于海洋、河口的流场结构调查、流速和流量测验等)，浮球通过无电缆绳索与绞车相连，浮球在海洋中靠自身浮力上升并被绞车牵引而下降；绞车的作业控制程序可根据浮球接收的实验室指令进行修改；声学释放器单元与绞车控制单元连接。

由于浮球在海洋中靠自身浮力上升并被绞车牵引而下降，绞车通过绞车控制单元来控制，所以提高了绞车的可靠性，进而增加了整个系统的稳定性；声学释放器单元在接收母船上的指令后，通过绞车控制单元来将水下绞车与基座分离开，分离后的水下绞车依靠其自身的正浮力浮到水面，实现回收。整体系统在工作时可以置于海底，实现无人值守，所以能够不受母船的束缚，减少了人力物力成本，也避免了系统在海中漂浮时缠绕水草和碰撞等问题。

另外，绞车控制单元通过双向丝杠式机械排缆，并通过全液压伺服系统来驱动。这样大大提高了绞车的可靠性，进而增加了整个系统的稳定性。

另外，水下系留绞车系统还包括充电电池作为绞车的电源。这样实现在无人值守的情况下对海洋环境数据进行立体剖面检测。

另外，水下系留绞车系统还包括压力传感器，其采集压力信息来获知潮汐数据，从而得到潮起潮落的数据规律。

另外，传感器集成浮球单元还包括小功率水声通讯模块，当浮球下降到海底接近绞车时，其通过水声通讯与绞车控制单元实现信息的交互。以便从实验室发送指令到浮球，等待浮球下降到海底，能够通过水声通讯模块与绞车控制单元进行通讯，从而将接收的新指令发送给绞车控制单元，改变绞车的运行模式。

另外，传感器集成浮球单元还包括卫星通讯模块，其将海洋环境剖面观测系统获取的卫星位置数据发送到接收终端。

具体地，水下系留绞车系统采用双向丝杠式机械排缆，由全液压伺服驱动，使用系统自带的可充电电池提供能源，实现在无人值守的情况下对海洋环境数据进行立体剖面检测，可靠性能大大提高。水下绞车系统中带有压力传感器，可以根据采集的压力信息获知潮起潮落的数据规律。

传感器集成浮球单元中内置温盐深剖面感测器CTD、海面观测及波浪测量传感器ADCP、水声通讯模块、无线通讯模块、卫星通讯模块。浮球在自身浮力的作用下实现上升过程，在水下绞车的牵引下实现下降过程。在上升和下降过程中，利用CTD测量进行海洋参数的立体剖面观测和数据采集。在浮球上升过程结束浮出水面后，内置的无线通讯模块和卫星通讯模块将数据发送到陆地实验室接收终端。如需改变水下绞车的运行模式，可以从实验室发送指令到浮球，等待浮球下降到海底，通过水声通讯模块与绞车控制单元进行通讯，从而将接收的新指令发送给绞车控制单元，改变绞车的运行模式。

本发明的海洋环境剖面观测系统是可回收、可重新布放的。声学释放器单元在接收母船上的指令后，将水下绞车与基座分离开。分离后的水下绞车依靠其自身的正浮力浮到水面，实现回收。

本发明采用坐底式的液压绞车驱动，带动集成的海洋环境监测传感器浮球，投放后，在无人值守的情况下可以进行海洋环境的立体监测。全液压驱动和双向丝杠式机械排缆方式提高了绞车的可靠性，进而增加了整个系统的稳定性。坐底式的设计可以不受母船的束缚，减少了人力物力成本，也避免了系统在海中漂浮时缠绕水草和碰撞等问题。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种海洋环境剖面观测系统，其特征在于：其包括水下系留绞车系统、传感器集成浮球单元、声学释放器单元；水下系留绞车系统包括基座、绞车、绞车控制单元，基座和绞车通过绞车控制单元控制声学释放器实现连接和分离；传感器集成浮球单元包括浮球、温盐深剖面感测器CTD、海面观测及波浪测量传感器ADCP，浮球通过无电缆绳索与绞车相连，在海洋中靠自身浮力上升并被绞车牵引而下降；声学释放器单元与绞车控制单元连接。

2.根据权利要求1所述的海洋环境剖面观测系统，其特征在于：所述绞车控制单元通过双向丝杠式机械排缆，并通过全液压伺服系统来驱动。

3.根据权利要求1或2所述的海洋环境剖面观测系统，其特征在于：所述水下系留绞车系统还包括充电电池。

4.根据权利要求1所述的海洋环境剖面观测系统，其特征在于：所述水下系留绞车系统还包括压力传感器，其采集压力信息来获知潮汐数据。

5.根据权利要求2所述的海洋环境剖面观测系统，其特征在于：所述传感器集成浮球单元还包括小功率水声通讯模块，当浮球下降到海底接近绞车时，其通过水声通讯与绞车控制单元进行信息的交互。

6.根据权利要求5所述的海洋环境剖面观测系统，其特征在于：所述传感器集成浮球单元还包括卫星通讯模块，其将海洋环境剖面观测系统获取的观测数据通过卫星发送到接收终端，并且接收来自终端的控制指令。