CN105517889B - 监测系统、组件、方法和应用 - Google Patents

监测系统、组件、方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN105517889B
CN105517889B CN201480046783.5A CN201480046783A CN105517889B CN 105517889 B CN105517889 B CN 105517889B CN 201480046783 A CN201480046783 A CN 201480046783A CN 105517889 B CN105517889 B CN 105517889B
Authority
CN
China
Prior art keywords
data
sensor
frequency
low frequency
further comprise
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201480046783.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105517889A (zh
Inventor
W·霍普韦尔
J·N·汤普森
M·巴斯奈特
M·莫里斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fairfield Industries Inc
Original Assignee
Fairfield Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fairfield Industries Inc filed Critical Fairfield Industries Inc
Publication of CN105517889A publication Critical patent/CN105517889A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105517889B publication Critical patent/CN105517889B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/38—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2211/00—Applications
    • B63B2211/02—Oceanography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B51/00—Marking of navigation route
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/48—Means for searching for underwater objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C7/00—Salvaging of disabled, stranded, or sunken vessels; Salvaging of vessel parts or furnishings, e.g. of safes; Salvaging of other underwater objects
    • B63C7/26—Means for indicating the location of underwater objects, e.g. sunken vessels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/38—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
    • G01V1/3808—Seismic data acquisition, e.g. survey design

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

一种实时海洋声波监测系统和方法，用于检测、跟踪、记录、分析、通信或以其他方式得到和管理指示海洋存在和/或火星的数据，以及使用这样的数据避免或减轻对海洋环境的有害影响。该系统包括多个水下仪器包(SP)，包括记录声波信号和其他传感器数据的传感器，以允许进行延后和/或实时的原位数据通信以及控制单个的仪器包和系统配置。各SP可具有无线的声波和/或光学模块或组件，以使SP和/或其他收集点，例如使多个水面舰艇、ROV、水下收发器或AUV之间能够进行通信。该SP可进一步包括附加单组件或多组件地震传感器或其他功能传感器，用于收集可与所获得的声波数据组合使用的数据(这可涉及如下文描述的环境条件以及涉及海洋哺乳动物声波数据)，从而协助鉴定、定位和/或改变所感知的环境中的哺乳动物的特征和/或种群(一个或多个)，或者其他刺激，例如但不限于辐射、运动以及确实或潜在令人感兴趣的任何其他可检测刺激。

Description

监测系统、组件、方法和应用
本申请涉及并要求来自于2013年7月18日提交的美国临时专利申请61/847,668和2013年12月19日提交的美国临时专利申请61/918,255的优先权，其内容通过全文引用的方式并入本文。
本发明的实施方案一般属于监测系统、设备、技术及其应用领域。更特别地，本发明的实施方案和方面属于在海洋环境中进行这样的监测，以监测、鉴定、跟踪和以其他方式表征海洋物种和/或其他海洋对象，以及多种刺激对这些海洋物种和/或其他海洋对象的一个或多个影响。甚至更特别地，本发明的实施方案和方面属于实时的基于声波的海洋(水面或水下)监测系统、设备、技术及其应用。
海上商业经营可影响海洋环境，包括该环境中的植物、动物和哺乳动物。例如在渔业中，可能偶然地捕捉、伤害和/或杀死保护物种、濒危物种或甚至非靶向的物种。类似地，水面和水下的海洋地震活动和油/气勘探活动可能偶然地干扰海洋环境。进一步的信息可从美国内政部海洋能源管理局(BOEM)和美国商业部国家海洋渔业服务局(NMFS)获得。
发明人已经意识到享有一种海洋声波监测系统，以及用于检测、跟踪、记录、分析、通信或以其他方式得到和管理指示海洋存在和/或火星的数据以及使用这样的数据避免或减轻对海洋环境的有害影响的合适的监测系统、系统组件和方法将是有利并且有益的。如本文接下来描述的以及如所附权利要求的记载所体现的发明启用了这样的监测系统、系统组件和方法，用于实现所意识到的优点和益处。
本发明的一个实施方案是实时的基于声波的海洋监测系统。所述系统包括接收器；以及能够工作地与所述接收器通信的多个传感器包(SP)，其中每个传感器包进一步包括壳体；至少一个声波传感器；计时源；电源；数据存储器；以及数据采集组件。在多个非限制性方面中，所述实时的海洋声波监测系统可进一步包括以下特征或限制，或由以下特征或限制表征：
-其中至少一些SP包括用于检测盐度、温度、浊度、pH、有机材料、溶解固体、浮游植物、光通量、生物发光、O2、CO2、水流以及对象速度中的至少一种的附加传感器；
-其中至少一些SP包括用于检测时钟同步数据、高、中和低频声波数据、甚低频(例如，地震)数据、(低频，例如，<100Hz)地震引起的数据和颗粒速度数据中的至少一种的附加传感器；
-其中至少一些SP包括用于检测时钟同步数据、高、中和低频声波数据、甚低频(例如，地震)数据、(低频，例如，<100Hz)地震数据和颗粒速度数据中的至少一种的附加传感器；
-其中所述多个SP是自主的和自给的；
-其中所述计时源是原子钟；
-其中每个SP由声波识别算法与声波分类算法中的一种编程，从而可生成用于传输至所述接收器的数据包；
-其中所述接收器被布置于水面舰艇、ROV、AUV、浮筒中的一个中、水柱中、海床上、陆地上；
-其进一步包括能够生成检测结果和分类结果的仪器/计算单元；
-其中每个SP可按计划同步地或异步地传输数据包。
本发明的一个实施方案是一种用于监测海洋环境体积的方法。所述方法包括检测所述海洋环境体积内与现象有关的范围为200Hz<fhigh<150kHz的高频率；检测所述海洋环境体积内与不同现象有关的范围为0<flow≤200Hz的低频率；以及，临时将所述低频相关现象与所述高频相关现象关联起来。在多个非限制性方面中，所述用于监测海洋环境体积的方法可进一步包括以下特征或限制，或由以下特征或限制表征：
-进一步包括在检测与海洋地震事件相关的低频率之前检测与海洋对象相关的高频率，检测所述与海洋地震事件相关的低频率，以及在检测所述与海洋地震事件相关的低频率后检测与所述海洋对象相关的高频率；
-进一步包括检测与运动的海洋对象相关的高频率；
-进一步包括使用包括接收器和多个传感器包(SP)的实时海洋声波监测系统，其中每个传感器包还包括壳体、至少一个声波传感器、计时、电源、数据存储器和数据采集组件；
-进一步包括临时将多个实时SP处的来自未知位置处的源的声波信号的检测关联起来，并三角测量所述源的已知位置；
-进一步包括将所述接收器布置于海床的至少一个位置处，悬浮于所述海洋环境体积中、水面舰艇上、ROV中、AUV中、浮筒中或陆地上；
-进一步包括产生至少一个所述SP中的数据包，并将同步或异步传输所述数据包；
-进一步包括在至少一个所述SP中启用警报模式，与数据接收器通信；
-进一步包括将所述SP中的至少一些布置于所述海洋环境体积内；
-进一步包括将所述SP中的至少一些布置于所述海洋环境体积的底表面上。
-进一步包括将所述SP中的至少一些布置悬浮于所述海洋环境体积中；
-进一步将所述SP中的至少一些布置于所述海洋环境体积外；
-其中所述SP中的至少一些包括用于检测盐度、温度、浊度、pH、有机材料、溶解固体、浮游植物、光通量、生物发光、O2、CO2、水流以及对象速度中的至少一种的附加传感器；
-其中所述SP中的至少一些包括用于检测时钟同步数据、高、中、低频声波数据、甚低频(例如，地震)数据、(低频，例如，<100Hz)地震数据和颗粒速度数据中的至少一种的附加传感器；
其中所述SP中的至少一些包括用于检测时钟同步数据、高、中、低频声波数据、甚低频(例如，地震)数据、(低频，例如，<100Hz)地震数据和颗粒速度数据中的至少一种的附加传感器；
-进一步包括使所述SP与另一单元通信，所述单元包括不同的SP、水面舰艇、ROV、水下收发器和AUV，以及单组件和/或多组件地震传感器；
-进一步包括当所述SP被布置于所述海洋环境体积中时，校正所述SP。
所述实时的基于声波的海洋监测系统包括含有传感器的多个水下仪器包(SP)，用于例如，记录声波信号和其他传感器数据，以允许进行延后和/或实时的原位数据通信以及控制单个的仪器包和系统配置。这些传感器包是自主的和自给的，不与表面或彼此进行物理连接。各SP可具有无线的声波和/或光学模块或组件，以使SP和/或其他收集点，例如使多个水面舰艇、ROV、水下收发器或AUV之间能够进行通信。所述SP进一步可包括附加单组件或多组件地震传感器或其他功能传感器，用于收集可与所获得的声波数据组合使用的数据(这可涉及如下文描述的环境条件以及涉及海洋哺乳动物声波数据)，从而协助鉴定、定位和/或改变所感知的环境中的哺乳动物的特征和/或种群(一个或多个)，或者其他刺激，例如但不限于辐射、运动以及确实或潜在令人感兴趣的任何其他可检测刺激。
图1示出了根据本发明的一个说明性方面的示例性传感器包。
图2示出了根据本发明的一个说明性方面的操作地部署于海洋环境体积的海底上的SP阵列。
图3是根据本发明的一个说明性方面的传感器包(SP)的顶部截面示意图，示出了其多个组件的布置。
图4是根据本发明的一个说明性方面的传感器包的示意框图，示出了所述传感器包的某些组件/模块。
图5是根据本发明的一个说明性方面于高水平描述完全监测调查操作方法的流程图。
图1示出了一个示例性传感器包(SP)100。图2示出了操作地部署于海洋环境体积的海底上的SP阵列。图1是FairfieldNodal(Sugarland,TX)Z3000自主海底传感器(OBS)的照片复制品，其包括内部地震传感器145，并且被改造成通过顶表面中的端口接受附加传感器类型；例如，光学传感器110、化学传感器115和其他用户可选择的传感器155。还示出了用于压力传感器和温度传感器的端口165，以及用于数据通信和供电的端口160。
图2更具体地示出了限定体积勘探空间(例如1800km3，20km×30km×3km(深))的水柱(water column)中的一个非限制性的示例性海底传感器(OBS)网。这些SP单元在检测模式上彼此独立。
图3是SP 100的顶部截面示意图。每个SP单元包括至少一个声波传感器102、计时源135、电源125、数据存储器(存储和控制)140、数据采集电子器件136(数据采集和处理)和数据总线120。还可提供通信模块(数据提取)130。一些SP可包含附加的传感器(例如(但不限于)，颗粒运动传感器101和振动传感器103、光学传感器110、化学传感器115)以检测例如(但不限于)盐度、温度浊度、pH、有机材料、溶解固体、浮游植物、光通量、生物发光、O2、CO2、水流、声级以及对象速度。该数据在本文中可称为“慢”数据。本领域公知这样的台式(benchtop)或浅水测量的商用技术，而它们从来没有与海床附近或海床上的具有计时能力的地震质量声波仪器共定位来对多种现象进行三角测量和关联。可定制化的监测系统允许用户在一组可用的技术中进行选择，以针对具体要求来配置系统。各测量子系统具有电源，以及通向主节点的数据连接。所述数据由数据采集子系统136根据用户定义的时间表和取样计划来采集。根据需要，可使更连续的数据类型分配专用的资源。
其他可访问的数据在本文中可被称为“快”数据，包括(但不限于)三角测量数据、时钟同步数据、高、中和低频声波数据、甚低频(例如地震)数据和(低频，例如<100)地震引起的数据。这些SP具有压力壳体，以保护电子器件以及其他对水或压力敏感的组件。
单独或组合地提供声、无线和/或光学通信模式，其中可针对所涉及的数据类型和体积以及传输范围来优化这些模式中的每一种。例如，声通信连接利用低于2MHz的频率，其可传播足以达到海面的距离或SP对之间的距离。SP之间的距离可大至100km，或更大。有利地，可使用声连接来进行命令与控制，并且以每次传输50Mbyte的量级传输数据包。所述声波收发器能够利用多个选择用于短范围传输或长范围传输的频率。
光学通信可利用调谐成在水环境中运作的LED和/或激光，或其他合适的光源。光连接可实施为允许快速命令和控制数据通信连接的收发器。，典型的光波长有利地处在蓝光和绿光的光谱区段中。通常在500米或更短的距离处运作光连接，并且能够传送(大)批量数据(100Mb或更大的量级)，并且能够以数百Mbit/秒来传输。光连接可用于任何可应用大小的数据包。可通过降低数据速率的方式调节数据传输速率以补偿水的浊度和距离，以使数据传输误码率足够低，从而无需多个传输序列。作为另一选择，可通过多次(例如，两次或更多次)重传输相同数据包，并将所传输的包进行比对来验证数据有效性。
所有通信模式可为水下实施的或水面实施的。整个声波传感器系统，以及专门的传感器和数据接收站可在水下实施，以简化部署及海洋活动干扰。将会鉴定、计数、跟踪所检测到的或靶向的地震实体，例如，海洋哺乳动物、其他海洋物种，和/或船只，并且传送和储存数据用于进一步的分析和/或报告。
SP的适当部署可使得能够三角测量多种声波实体的源，例如船只、哺乳动物或其他声波来源。在一个方面中，所述SP名义上放置于海底；但是实际上它们也可悬浮于水柱中。高度精确的始终允许针对多个SP处的声波信号检测进行精准计时，以及通过三角测量对源进行精准定位。原子钟可用于该目的。
三角测量数据使用声波在水中达到SP组的飞行速度的事件。一般而言，声波的速度为约1484M/s。当部署SP时，使用地震产业中公知的方法和设备高精度地确定它们的位置。可将声源的XYZ位置处理为未知量，并将声波速度和到达传感器的时间作为已知量，通过解线性方程系统来计算声源位置。如果已知水变量，例如温度、密度和盐度，则声波速度可更准确，从而提高精确度。已知海底地震节点位置通常在数英尺内。通过重复三角测量，可建立声源的适量轨迹。
可将关于多种声波实体的数据实时通信至接收站。接收站可定位于船只、浮筒、海上或陆地位置上。对于长范围通信，声波连接将提供必要数据。通信子系统或模块可利用接收器201，接收器201被设计成响应信号源的类型，例如声波、光学、无线电频率、磁、光纤或有线的实施方式。可将接收器放到或定位于相应的源的适当范围内的任何位置处。在从海洋环境回收SP单元的情况下，接收器可适当地为船只、平台或陆地上的数据下载装置。实时数据和三角测量通信允许报告对整个水体积中实体的声波计数。对于运动的源，还可报告所述源的轨迹。SP的部署被设计成覆盖令人感兴趣的水体积，并且在地震调查的情况下，设计成覆盖至少整个调查体积。例如，在声波活动期间，海洋哺乳动物的存在将被在检测到所述声波活动之前和市州使用的相同仪器鉴定、跟踪和计数。可针对令人感兴趣的水体积进行实时的对一个或多个船只的反馈。这些结果可在所有天气或水条件下每天24小时生成。对于地震类型的运行，所涉及的所有舰艇可立即使用该信息已减小环境对海洋哺乳动物的影响。
可提供和使用声波或其他信号类型的信标来针对计时、声波响应或其他感兴趣的参数校准水下的SP。多种类型的传感器中的传感器读数可基于通过与的布置船只、水下布置舰艇、AUV或ROV所载的经校准的参照交叉比较的来进行初始校准。当SP被访问时，可更新校准值。对于声波信号而言，可对位于表面处或表面附近的源和参照进行该比较，在所述表面处，传感器包处的期望值基于振幅/速度/时间模型。
每个SP可具有声波识别算法和分类算法，这些算法可用于生成将要传输至接收站的数据包。根据数据类型，可采用统计和数值分析参考文献中公报的各种相关性分析技术和数据分析技术。考虑到传感器包的长期部署寿命，可通过通信连接将属于该传感器节点的分析技术中的变化下载至该节点。代表性的例子如以下参考文献，"Computer-basedNumerical&Statistical Techniques,"M.Goyal,ISBN0977858251和"Numerical Methodsof Statistics,Volume 1,"John F.Monahan Cambridge University出版社,2001，以及Sheriff,R.E.,1984,Encyclopedic dictionary of exploration geophysics,Societyof Exploration Geophysicists。对于声波分析而言，文献例如"Automatedcategorization of bioacoustic signals:avoiding perceptual pitfalls,"J AcoustSoc Am.2006Jan；119(1):645-53和许多其他声波模式识别分析文章在科学文献中是公知的。数据包可包括例如(但不限于)与维护、状态、原始数据、经处理的数据、计时数据和警报信息有关的信息。该数据可为简述格式或压缩格式，以使数据包可尽可能小。其因此节约了系统电力，尤其当涉及可为相对耗电的通信子系统时更是如此。所述接收站可位于海底，悬浮于水柱中，舰艇、ROV或AUV上。此外，可将所述检测到的声波事件与计时信息一起传输至生成检测结果和分类结果的更强大的仪器/计算单元。每个SP可含有引起产生数据包并按时间表同步或异步传输该数据包的传感器和阈值检测能力。
水下多个SP可存储和保留信息，用于在一段时间后传输至AUV或ROV型舰艇。
多个SP可在彼此之间通过预定途径或在部署之后因某些通信途径的限制而建立的途径进行通信。这可由例如海床结构、存在的设备或噪音源引起。例如，可产生专设(adhoc)配置，以建立一个或多个数据途径。在一些部署配置中，所述多个SP可能不能够与特定SP通信，并且该SP可根据需要在特定的途径中被绕过/越过。如果被绕过的SP不能找到另一个SP来使用它的信息，则该SP可被ROV或AUV访问，从而以光学方式、声学方式或通过其他方式来得到数据。该数据途径可涉及由局部条件确定的绕过或越过得特定SP。可使用任何数据复用通信技术来通信，例如使用码多分址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交频分复用(OFDM)等来通信。如果期望，所述数据可指向选择的用于积累和/或处理的单元。
具体表达的系统和方法使人们能够监测和识别期望的海洋体积内随着时间的环境活动；例如，监测可持续一年，以得到基准读数，然后持续5至10年以得到关于来自地震运行的任何环境影响的信息。感兴趣的海洋体积202具有用户建立的边界，其中所监测的感兴趣的声源处于边界内。用户可使用参数例如针对声级、指定的海洋哺乳动物保护区域、存在的结构、船运航道等调控请求来限定感兴趣的海洋体积的特性。通过使用三角测量，可在边界内或边界外(如果它们正在跨越边界)监测海洋声源。本发明的一个方面通过启用对指定水体积外的源进行检测和识别，建立了用于指定水域内的海洋的源的基准度量。
图5是以高水平描述计划、实施和报告监测调查的流程图。本领域技术人员应领会，每个或所有步骤可无需完成调查，并且可由不同实体来实施一些步骤或多组步骤。
为了监测这样的勘探体积，本文体现的SP系统可围绕比期望的海洋(勘探)体积更大的体积。所体现的声波监测会识别跨越勘探体积边界的标靶，以及勘探体积内的标靶运动。
应领会，海底地震传感器(节点)被设计成检测小于约200Hz的频率(本文称为“低频噪音”)，而例如海洋哺乳动物(所体现的发明的一个方面中主要感兴趣的标靶)传输范围为约30Hz(大的鲸类)至150kHz(海豚)的频率(在本文中称为“高频噪音”)。注，由水下岩层或流体层响应传播至地的声信号而反射的能量生成地震数据。在一些情况下，可因深藏在地底自发起源的地质事件产生所述地震能量。由这些事件导致的地震数据也被称为被动地震。因此，本发明的一些有关实施方案是使得能够检测、监测和处理上述高频噪音以及其与低频噪音(即，地震)的相关性(例如，暂时的)。因此该信息将揭示或至少窥视勘探体积重的海洋地震运行与靶向的环境影响之间的关系(如果有的话)。
所体现的监测系统和方法可提供500m或更小的尺度的高分辨率位置信息。所述系统和方法可利用启用“警报”模式的“智能”组件，在所述“警报”模式中，除非SP通信具有待收集的感兴趣的数据，否则将不会保证从传感器包(SP)收集数据所必要的时间和努力。警报数据可包括来自特定传感器的信号的处理度量表示，初始传感器输出在所述特定传感器中经历了处理以将其转化成可用于与该参数的阈值进行比较的标量和值。如果超过该阈值，则所述SP可采取行动，例如起始于接收器201的数据包通信，或引起所述S改变其采集或处理数据、选择数据、存储数据等。可使用所述数据包传输来发信号，以指示传感器具有需要收集的数据。如图4所示，SP 100可进一步包括警报生成模块180。图4进一步示出，可使用任何类型和数量N的传感器。
本发明的实施方案和方面还针对所收集和处理的数据的标记或形状因数，即，其外观、感觉和展示，及其可如何进行调节和打包以供第三方使用，还针对使用这样的信息的应用。例如，可用于第三方的信息包可为：需要进一步分析的列表原始数据的形式；概括在监测时间跨度内靶向的活动的形式；或者，在介于两者之间的形式；例如，以实时流或延后流的方式。
虽然本文中已经描述和示出了一些发明性实施方案和方面，但是本领域技术人员应容易地设想许多用于如本文所描述地执行功能和/或得到结果和/或一个或多个优点的其他工具和/或结构，并且每个这样的变型和/或修改被视为落在本文描述的发明性实施方案的范围内。更一般地，本领域技术人员应容易领会，本文描述的所有参数、尺寸、材料和配置旨在示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或配置将依赖于特定的应用或用于使用发明性教导的应用。本领域技术人员将仅使用程序实验就将意识到或能够确定与本文描述的具体发明性实施方案的许多等同方案。因此，应理解，前述实施方案仅以示例性的方式示出，并且在所附权利要求书及其等同物的范围内，发明性实施方案可以以与具体描述和要求保护的方式以外的方式来实现。本公开的发明性实施方案针对本文描述的每个个体特征、系统、制品、材料、套件和/或方法。此外，如果这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法不相互矛盾，则两个或更多个这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法的组合被包括于本公开的发明范围内。
本文定义和使用的所有定义应被理解为优先于词典定义、通过引用并入的文件中的定义和/或所定义的术语的普通意义。
除非清楚的显示与之相反，否则说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一个(a)”和“一个(an)”应理解成意为“至少一个”。
说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应被理解成意为所连接的要素中的“一个或二者”，即，要素在一些情况下共同存在，并且在另一些情况下分离存在。与“和/或”列在一起的多个要素应当以相同的方式解释，即，这样连接的要素中的“一个或多个”。除了由“和/或”条款特别指定的要素以外，可任选存在其他要素，无论这些要素是否与特别指定的要素相关。因此，作为一个非限制性例子，当与开放式末端的语句例如“包括”一起使用时，“A和/或B”的引用在一些实施方案中可指仅A(任选包括除了B以外的要素)；在另一实施方案中，指仅B(任选包括除A以外的要素)；在另一个实施方案中，指A和B二者(任选包括其他要素)；等。
说明书和权利要求书中使用的“或”应被理解为具有与上文定义的“和/或”相同的意义。例如，当用来分开列表中的项时，“或”或“和/或”应当被解释为包括性的，即，包括一些要素或要素列表中的至少一个，但是还包括其中的多余一个，并且任选包括附加的未列出的项。清楚指示相反的仅术语，例如“中的仅一个”或“中的精确的一个”，或者当在权利要求书中使用时，“由......组成”，将指包括精确的一些要素或要素列表中的精确的一个要素。一般而言，当后面有排他性术语“......中的一个”、“......之一”、“......中的仅一个”或“......中的精确的一个”时，例如本文所用的术语“或”应当仅被解释为表示排他性的替代形式(即，“一个或另一个，但是不是二者”)。当在权利要求书中使用是，“基本由......组成”应当具有其在专利法领域所用的普通含义。
如本文在说明书和权利要求书中所使用的，在提及一个或多个要素的列表时，短语“至少一个”应当被理解成意为选自所述要素列表中的任意一个或多个要素的至少一个要素，但是不必包括所述要素列表中具体列出的每个和所有要素中的至少一个，并且不排除所述要素列表中的任何要素组合。该定义还允许可任选存在除了短语“至少一个”所指的要素列表内特别指定的要素以外的要素，无论这些要素是否与特别指定的要素相关。因此，作为一个非限制性例子，“A和B中的至少一个”(或者等同地，“A或B中的至少一个”，或等同地，“A和/或B中的至少一个”在一个实施方案中可指至少一个A，任选包括多于一个A，不存在B(并且任选包括除B以外的要素)；在另一个实施方案中，可指至少一个B，任选包括多于一个B，不存在A(并且任选包括除A以外的要素)；在另一个实施方案中，可指至少一个A，任选包括多于一个A，以及至少一个B，任选包括多于一个B(并且任选包括其他要素)；等。
术语“约”意为所指定的量的量加/减本领域技术人员根据针对该具体量或测量值一般并且合理地意识到的小数量(例如，+10％、+9％、+8％、+7％、+6％、+5％、+4％、+3％、+2％、+1％等)。类似地，术语“基本”意为如本领域技术人员将一般并且合理地意识到的与所修饰的指定的术语相近或相似；例如，在一般制造和/或组装容差内，与通过设计和实施而故意不同相反。
还应理解，除非清楚地指向相反方面，否则在本文要求保护的包括多于一个步骤或动作的方法中，所述方法的步骤或动作的顺序不必限制于所记载的方法的步骤或动作的顺序。
在权利要求书中，以及在上述说明书中，所有过渡短语例如“包括”、“包含”、“带有”、“具有”、“涉及”、“持有”、“由......构成”等应被理解为开方式末端，即，意为包括但不限于。如美国专利局专利审查程序指南章节2111.03中记载的，仅过渡性短语“由......组成”和“基本由......组成”应分别为封闭的或半封闭式的过渡性短语。

Claims (26)

1.一种用于监测海洋环境体积的方法，包括：
检测所述海洋环境体积内与一现象有关的范围为200Hz<fhigh≤150kHz的高频率；
检测所述海洋环境体积内与不同现象有关的范围为0<flow≤200Hz的低频率；以及
临时将该低频相关现象与该高频相关现象进行相互关联；
进一步包括：
在检测与海洋地震事件相关的低频率之前检测与海洋对象相关的高频率，所述与海洋对象相关的高频率属于与一现象有关的范围为200Hz<fhigh≤150kHz的高频率，所述与海洋地震事件相关的低频率属于与不同现象有关的范围为0<flow≤200Hz的低频率；
检测所述与海洋地震事件相关的低频率；以及
在检测所述与海洋地震事件相关的低频率后检测与所述海洋对象相关的高频率。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
检测与运动的海洋对象相关的高频率。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
使用一实时海洋声波监测系统，该系统包括：
接收器；和
多个传感器包(SP)，
其中每个传感器包进一步包括：
壳体；
至少一个声波传感器；
计时源；
电源；
数据存储器；和
数据采集组件。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：
临时将位于多个实时传感器包(SP)处的来自未知位置处的源的声波信号的检测进行相互关联，并三角测量所述源的已知位置。
5.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：
将所述接收器布置于海床处或悬浮于所述海洋环境体积中、或水面舰艇上、或ROV中、或AUV中、或浮筒中或陆地上。
6.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：
产生至少一个所述传感器包(SP)中的数据包，并同步或异步地传输所述数据包。
7.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：
在至少一个与数据接收器通信的传感器包(SP)中启用警报模式。
8.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：
将至少一些传感器包(SP)布置于所述海洋环境体积内。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
将至少一些传感器包(SP)布置于所述海洋环境体积的底表面上。
10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
将至少一些传感器包(SP)悬浮于所述海洋环境体积中。
11.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
将至少一些传感器包(SP)布置于所述海洋环境体积外。
12.根据权利要求3所述的方法，其中至少一些传感器包(SP)包括用于检测盐度、温度、浊度、pH、有机材料、溶解固体、浮游植物、光通量、生物发光、O2、CO2、水流以及对象速度中的至少一种的附加传感器。
13.根据权利要求3所述的方法，其中至少一些传感器包(SP)包括用于检测时钟同步数据、高、中、低频声波数据、甚低频数据、低频地震引起的数据和颗粒速度数据中的至少一种的附加传感器。
14.根据权利要求12所述的方法，其中至少一些传感器包(SP)包括用于检测时钟同步数据、高、中、低频声波数据、甚低频数据、低频地震引起的数据和颗粒速度数据中的至少一种的附加传感器。
15.根据权利要求3所述的方法，进一步包括使所述传感器包(SP)与另一单元通信，所述单元包括不同的传感器包(SP)、水面舰艇、ROV、水下收发器和AUV，以及单组件和/或多组件地震传感器中的至少一个。
16.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：
当所述多个传感器包(SP)被布置于所述海洋环境体积中时，校正所述多个传感器包(SP)。
17.一种实时海洋声波监测系统，包括：
接收器；和
能够与所述接收器通信的多个传感器包(SP)，
其中每个传感器包进一步包括：
壳体；
至少一个声波传感器；
计时源；
电源；
数据存储器；和
数据采集组件；
所述系统进一步包括用于执行所述一种用于监测海洋环境体积的方法的装置，所述方法包括：检测所述海洋环境体积内与一现象有关的范围为200Hz<fhigh≤150kHz的高频率；
检测所述海洋环境体积内与不同现象有关的范围为0<flow≤200Hz的低频率；以及
临时将该低频相关现象与该高频相关现象进行相互关联；所述方法进一步包括：
在检测与海洋地震事件相关的低频率之前检测与海洋对象相关的高频率；
检测所述与海洋地震事件相关的低频率；以及
在检测所述与海洋地震事件相关的低频率后检测与所述海洋对象相关的高频率。
18.根据权利要求17所述的监测系统，其中至少一些传感器包(SP)包括用于检测盐度、温度、浊度、pH、有机材料、溶解固体、浮游植物、光通量、生物发光、O2、CO2、水流以及对象速度中的至少一种的附加传感器。
19.根据权利要求17所述的监测系统，其中至少一些传感器包(SP)包括用于检测时钟同步数据、高、中和低频声波数据、甚低频数据、低频地震引起的数据和颗粒速度数据中的至少一种的附加传感器。
20.根据权利要求18所述的监测系统，其中所述至少一些传感器包(SP)包括用于检测时钟同步数据、高、中和低频声波数据、甚低频数据、低频地震引起的数据和颗粒速度数据中的至少一种的附加传感器。
21.根据权利要求17所述的监测系统，其中所述多个传感器包(SP)是自主的和自给的。
22.根据权利要求17所述的监测系统，其中所述计时源是原子钟。
23.根据权利要求17所述的监测系统，其中以声波识别算法与声波分类算法中的一种对每个传感器包(SP)编程，从而可生成用于传输至所述接收器的数据包。
24.根据权利要求17所述的监测系统，其中所述接收器被布置于在水面舰艇中、或ROV中、或AUV中、或浮筒中、或在水柱中、或海床上、或陆地上。
25.根据权利要求17所述的监测系统，进一步包括能够生成检测结果和分类结果的仪器/计算单元。
26.根据权利要求17所述的监测系统，其中每个传感器包(SP)可按计划同步地或异步地传输数据包。
CN201480046783.5A 2013-07-18 2014-07-18 监测系统、组件、方法和应用 Expired - Fee Related CN105517889B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361847668P 2013-07-18 2013-07-18
US61/847,668 2013-07-18
US201361918255P 2013-12-19 2013-12-19
US61/918,255 2013-12-19
PCT/US2014/047190 WO2015010017A1 (en) 2013-07-18 2014-07-18 Monitoring system, components, methods, and applications

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105517889A CN105517889A (zh) 2016-04-20
CN105517889B true CN105517889B (zh) 2018-05-15

Family

ID=52346751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480046783.5A Expired - Fee Related CN105517889B (zh) 2013-07-18 2014-07-18 监测系统、组件、方法和应用

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20160170060A1 (zh)
EP (1) EP3022113B1 (zh)
CN (1) CN105517889B (zh)
CA (1) CA2918319A1 (zh)
MX (1) MX2016000777A (zh)
WO (1) WO2015010017A1 (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9490910B2 (en) 2013-03-15 2016-11-08 Fairfield Industries Incorporated High-bandwidth underwater data communication system
US9490911B2 (en) 2013-03-15 2016-11-08 Fairfield Industries Incorporated High-bandwidth underwater data communication system
RU2602993C1 (ru) * 2015-09-11 2016-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук Система акустической томографии гидрофизических и геофизических полей в морской среде
RU2602770C1 (ru) * 2015-09-11 2016-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук Способ акустической томографии гидрофизических и геофизических полей в морской среде
US10677946B2 (en) 2016-06-30 2020-06-09 Magseis Ff Llc Seismic surveys with optical communication links
CN106291702A (zh) * 2016-10-17 2017-01-04 中国矿业大学 一种矿井采区应力集中区的时移地震监测方法
US9772288B1 (en) * 2016-12-21 2017-09-26 The United States Of America As Represented By Secretary Of The Navy Autonomous biobuoy systems and methods
EP3815064A4 (en) * 2018-05-09 2022-01-26 Valqari Holdings, Llc AUTONOMOUS VIRTUAL WALL
EP3797319B1 (en) 2018-05-23 2023-08-30 Blue Ocean Seismic Services Limited An autonomous data acquisition system
CN110850476A (zh) * 2019-10-25 2020-02-28 中国石油天然气集团有限公司 海洋地震节点的水声定位和水声检波一体化传感器
CN111245546B (zh) * 2020-01-08 2021-07-30 中国海洋大学 一种链路式一发多收海底节点高精度授时系统
CN111619770B (zh) * 2020-05-22 2022-04-15 国科星图(深圳)数字技术产业研发中心有限公司 一种水下无人机及其控制方法
CN111780728B (zh) * 2020-08-04 2024-07-30 长沙矿冶研究院有限责任公司 深海采矿车对环境扰动的监测系统及监测方法
JP7444264B2 (ja) * 2020-08-12 2024-03-06 日本電気株式会社 水生生物観測装置及び水生生物観測方法
CN113405957B (zh) * 2021-05-31 2023-07-21 清华大学深圳国际研究生院 一种基于可移动平台的水体悬浮颗粒物观测系统
CN113567989A (zh) * 2021-06-18 2021-10-29 广州鸿海海洋技术服务有限公司 一种基于水下机器人的海洋环境监测系统
WO2024201505A1 (en) * 2023-03-31 2024-10-03 Anil Anand Underwater domain awareness system
CN116513372B (zh) * 2023-04-26 2023-09-22 青岛森科特智能仪器有限公司 一种海底沉降及倾斜原位监测网及其工作方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2843805B1 (fr) * 2002-08-22 2004-12-17 Inst Francais Du Petrole Methode et dispositif d'acquisition pour l'exploration sismique d'une formation geologique par des recepteurs permanents implantes au fond de la mer
US20080008037A1 (en) * 2006-07-07 2008-01-10 Welker Kenneth E Acoustic propagation velocity modeling methods, apparatus and systems
US7872477B2 (en) * 2007-04-30 2011-01-18 Kjt Enterprises, Inc. Multi-component marine electromagnetic signal acquisition cable and system
CN101675359B (zh) * 2007-04-30 2014-06-25 Kjt企业有限公司 多分量海洋电磁信号采集电缆、系统和方法
FR2929713B1 (fr) * 2008-04-02 2011-01-28 Sercel Rech Const Elect Systeme d'acquisition de donnees sismiques en milieu marin, a l'aide de flutes sismiques couplees a des moyens de detection et/ou de localisation de mammiferes marins.
US7974151B2 (en) * 2008-09-17 2011-07-05 Westerngeco L.L.C. Cetacean protection system
FR2981758B1 (fr) * 2011-10-19 2013-12-06 Cggveritas Services Sa .

Also Published As

Publication number Publication date
MX2016000777A (es) 2016-07-22
CN105517889A (zh) 2016-04-20
EP3022113A1 (en) 2016-05-25
US20160170060A1 (en) 2016-06-16
WO2015010017A1 (en) 2015-01-22
CA2918319A1 (en) 2015-01-22
EP3022113A4 (en) 2017-03-15
EP3022113B1 (en) 2018-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105517889B (zh) 监测系统、组件、方法和应用
MacGregor et al. The RAMESSES experiment—III. Controlled-source electromagnetic sounding of the Reykjanes Ridge at 57° 45′ N
Holbrook et al. Ocean internal wave spectra inferred from seismic reflection transects
Favali et al. NEMO-SN1 abyssal cabled observatory in the Western Ionian Sea
Richardson et al. Varying seismic‐acoustic properties of the fluctuating lava lake at Villarrica volcano, Chile
Zuccarello et al. The coupling between very long period seismic events, volcanic tremor, and degassing rates at Mount Etna volcano
De Ridder et al. Daily reservoir‐scale subsurface monitoring using ambient seismic noise
Saad et al. Real‐time earthquake detection and magnitude estimation using vision transformer
Mànuel et al. Ocean bottom seismometer: design and test of a measurement system for marine seismology
Cannata et al. Tracking eruptive phenomena by infrasound: May 13, 2008 eruption at Mt. Etna
Noda et al. Scaling relation between earthquake magnitude and the departure time from P wave similar growth
EP3353577B1 (en) Determining node depth and water column transit velocity
Lv et al. ADE-Net: A deep neural network for DAS earthquake detection trained with a limited number of positive samples
Tolstoy et al. Broadband calibration of the R/V Marcus G. Langseth four‐string seismic sources
Currenti et al. Distributed dynamic strain sensing of very long period and long period events on telecom fiber-optic cables at Vulcano, Italy
Longo et al. Hydro-acoustic signals from the Panarea shallow hydrothermal field: New inferences of a direct link with Stromboli
Trainor-Guitton et al. 3D imaging of geothermal faults from a vertical DAS fiber at Brady Hot Spring, NV USA
Potylitsyn et al. Study of the seismoelectric effect of the second kind using molecular sensors
Günther et al. Seismic waves from elephant vocalizations: A possible communication mode?
Krylov et al. A complex of marine geophysical methods for studying gas emission process on the Arctic Shelf
Krylov et al. Peculiarities of the HVSR method application to seismic records obtained by Ocean-Bottom seismographs in the arctic
Yuan et al. Better Together: Ensemble Learning for Earthquake Detection and Phase Picking
Wamriew et al. Microseismic Monitoring and Analysis Using Cutting-Edge Technology: A Key Enabler for Reservoir Characterization
Cheng et al. Real-time seismic intensity measurements prediction for earthquake early warning: A systematic literature review
Pondthai et al. 3D characterization of a coastal freshwater aquifer in SE Malta (Mediterranean Sea) by time-domain electromagnetics

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180515

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee