CN106405656B - 一种海底坐底式测量设备触底过程的组合判别方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种海底坐底式测量设备触底过程的组合判别方法及装置，包括在坐底式测量设备上安装水下磁性触发开关与声速测量器件，利用磁性触发开关的磁力部件和开关元件的相对位置变化来判别设备是否坐底；基于声速在空气中和水中的巨大差异，利用声速测量器件来判别设备处于空气中还是水中；利用磁性触发开关的两个输出(触底信号和非触底信号)和声速测量器件的两个输出(空气声速和水声速)，区分出设备从调查船甲板到海底的四种状态：甲板停放状态、甲板起吊状态、水下起吊状态和海底坐底状态。本发明原理简单，可操作性强，易于实现；可充分利用现有的技术，如磁性触发开关、微型CTD或微型SVP(用于声速测量)等；大幅提高可靠性，避免误操作。

Description

一种海底坐底式测量设备触底过程的组合判别方法及装置
技术领域
本发明属于海洋测量通用技术领域，具体涉及一种海底坐底式测量设备触底过程的组合判别方法。
背景技术
海底原位测量是海洋测量技术发展的一个重要趋势。很多原位测量设备采用坐底方式进行水下自动测量，需要通过判别设备的触底过程来控制水下测量作业的启动。目前国内研发出的多种类型的水下触发开关均可用作触底判断，如专利201420466785.7(一种深水非接触式触发开关)、201420182678.1(一种液压支腿触底传感器)、201210434757.2(一种水下磁接近开关)、200510061926.2(一种深海磁性触发开关)等。当原位测量仪器在海底坐底时，可利用这些水下触发开关中的磁力部件(如磁铁)与开关元件的相对位置变化来实现触底过程的判别。但是，对于这种磁性触发开关控制的坐底式测量设备，当其停放在调查船甲板上时，由于处在与海底坐底时相仿的触底状态，因此可能会导致测量过程的启动，从而产生误操作。为了避免这种情况，以往多采用设备强行断电、或者将磁力部件和开关元件进行强制物理隔离的方式。这种方式不仅操作不便，而且容易对设备产生损害。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种海底坐底式测量设备触底过程的组合判别方法，能够有效识别设备在水下触底还是在甲板上停放，从而保证坐底式设备仅在水下触底时才触发测量过程，从而提高了测量的效率和可靠性。
一种海底坐底式测量设备触底过程的组合判别方法，其特征是包括以下步骤：
(1)在海底坐底式测量设备及其吊装机构上安装水下磁性触发开关其中磁性触发开关的磁力部件安装在海底坐底式测量设备上，磁性触发开关的开关元件安装在吊装机构上，并使当海底坐底式测量设备处于非吊装状态时，磁力部件处于开关元件的感应范围内；并在海底坐底式测量设备或其吊装机构上安装声速测量器件；
(2)当海底坐底式测量设备上电启动后，水下磁性触发开关和声速测量器件即开始检测，直至测量过程结束；
(3)利用磁性触发开关的磁力部件和开关元件的相对位置变化(远离或者接近)来判别设备是否坐底；
具体而言，进行触底式吊装时，只有当磁力部件处于开关元件的感应范围内时，判断设备坐底，并发出触底信号，否则当磁力部件远离开关元件的感应范围时，判断设备没有坐底，并发出非触底信号；
(4)基于声速在空气中和水中的差异，利用声速测量器件来判别设备处于空气中还是水中；
(5)利用磁性触发开关的两个输出(触底信号和非触底信号的输出)和声速测量器件的两个输出(空气声速和水声速的输出)的组合，以区分出设备从调查船甲板到海底的四种状态，即甲板停放状态(即输出为触底、空气声速)、甲板起吊状态(即输出为非触底、空气声速)、水下起吊状态(即输出为非触底、水声速)和海底坐底状态(即输出为触底、水声速)；
(6)只有当步骤(5)中同时满足磁性触发开关输出触底信号和声速测量器件输出水声速两个条件时，才视为达到海底触底状态，才能启动水下作业过程。
上述步骤4中，当声速测量器测得的声速在325～355m/s范围时，判断设备处于空气中，并发出空气声速信号，当测得的声速在1350～1550m/s范围时，判断设备处于水中，并发出水声速信号。
上述步骤4中，以1000m/s为阈值，当声速测量器测得的声速低于阈值时，判断设备处于空气中，并发出空气声速信号，当测得的声速高于阈值时，判断设备处于水中，并发出水声速信号。
本发明具有如下优点：
(1)原理简单，可操作性强，易于实现；
(2)可充分利用现有的技术，如磁性触发开关(用于触底判断)、微型CTD或微型SVP(用于声速测量)等；
(3)与以往的触底判断方式相比，能够大幅提高可靠性，避免误操作。
附图说明
图1为本发明实施例的设备结构示意图。
图2为本发明所述方法的流程图。
其中，1.坐底式原位测量仪器 2.吊装机构 3.磁性触发开关 4.声速测量器件 5.设备检测控制电路 6.水密连接器。
具体实施方式
如图1，一种判别海底坐底式测量设备触底的装置，其特征在于该装置包括坐底式测量仪器安装框架1，该框架顶部为吊装机构2，且吊装机构上安装磁性触发开关3，且所述的框架1或者所述的吊装机构2上还安装有声速测量器件4，所述的磁性触发开关3与声速测量器件4均通过水密连接器6将检测信号输入检测控制电路5，该检测控制电路5安装固定在所述的框架1或者所述的吊装机构2上。检测控制电路5通过磁性触发开关3与声速测量器件4输入的信号组合判断海底触底过程，并控制测量过程的启动。
如图2，一种海底坐底式测量设备触底过程的组合判别方法，其特征是包括以下步骤：
(1)在海底坐底式测量设备及其吊装机构上安装水下磁性触发开关其中磁性触发开关的磁力部件安装在海底坐底式测量设备上，磁性触发开关的开关元件安装在吊装机构上，并使当海底坐底式测量设备处于非吊装状态时，磁力部件处于开关元件的感应范围内；并在海底坐底式测量设备或其吊装机构上安装声速测量器件；
(2)当海底坐底式测量设备上电启动后，水下磁性触发开关和声速测量器件即开始检测，直至测量过程结束；
(3)利用磁性触发开关的磁力部件和开关元件的相对位置变化(远离或者接近)来判别设备是否坐底；
具体而言，只有当磁力部件处于开关元件的感应范围内时，判断设备坐底，并发出触底信号，否则当磁力部件远离开关元件的感应范围时，判断设备没有坐底，并发出非触底信号；
(4)基于声速在空气中和水中的差异，利用声速测量器件来判别设备处于空气中还是水中；
(5)利用磁性触发开关的两个输出(触底信号和非触底信号)和声速测量器件的两个输出(空气声速和水声速)的组合，可以区分出设备从调查船甲板到海底的四种状态，即甲板停放状态(触底、空气声速)、甲板起吊状态(非触底、空气声速)、水下起吊状态(非触底、水声速)和海底坐底状态(触底、水声速)。
(6)只有同时满足磁性触发开关输出触底信号和声速测量器件输出水声速两个条件时，才视为达到海底触底状态，才能启动水下作业过程。
实施例
利用本发明的方法，坐底式测量设备从甲板转移至海水中的过程中，随着调查船钢缆的拉紧，吊装机构2被提起，磁性触发开关3的磁力部件和开关元件的相对位置发生改变，从而先后输出不同的电平信号，检测控制电路5据此判断坐底式测量设备1处于触底状态还是非触底状态。
在本实施例中，坐底式测量设备1在甲板停放时，磁性触发开关3的磁力部件处于开关元件的感应范围内，并向检测控制电路5输出高电平信号；当吊装机构2将坐底式测量设备1吊起时，磁性触发开关3的磁力部件远离开关元件的感应范围，并向检测控制电路5输出低电平信号。检测控制电路5根据磁性触发开关3输入的信号电平自动判断坐底式测量设备1处于触底状态还是非触底状态。
与此同时，坐底式测量设备1从甲板转移至海水中的过程中，声速测量器件4先后与空气和海水接触，并测量相应的声速。在空气中的声速一般为325～355m/s(气温-10～35℃时)，而海水中的声速一般为1350～1550m/s(水温-10～35℃时)。在本实施例中，鉴于空气中和海水中的声速差异很大，不失一般性，可以1000m/s为门限值，检测控制电路5接收到来自声速测量器件4输入的声速测量值，如果该声速值在1000m/s以下，则判断坐底式测量设备1处于空气中；如果声速值在1000m/s以上，则判断设备1处于水中。
检测控制电路5根据来自磁性触发开关3和声速测量器件4的输入信号，可以形成附图2所示的四种组合，对应坐底式测量设备1在海上作业时的四个状态过程，即甲板停放状态(触底、空气声速)、甲板起吊状态(非触底、空气声速)、水下起吊状态(非触底、海水声速)和海底坐底状态(触底、海水声速)。
在本实施例中，只有当处于海底坐底状态时，坐底式测量设备1才自动启动后续的测量过程，如钻孔取样、土力学测量、地声测量、海底环境测量等。

Claims (1)

1.一种海底坐底式测量设备触底过程的组合判别方法，其特征是包括以下步骤：
（1）在海底坐底式测量设备及其吊装机构上安装水下磁性触发开关其中磁性触发开关的磁力部件安装在海底坐底式测量设备上，磁性触发开关的开关元件安装在吊装机构上，并使当海底坐底式测量设备处于非吊装状态时，磁力部件处于开关元件的感应范围内；并在海底坐底式测量设备或其吊装机构上安装声速测量器件；
（2）当海底坐底式测量设备上电启动后，水下磁性触发开关和声速测量器件即开始检测，直至测量过程结束；
（3）利用磁性触发开关的磁力部件和开关元件的相对位置变化来判别设备是否坐底，所述的相对位置变化是磁力部件和开关元件相互远离或者相互接近；
具体而言，进行触底式吊装时，只有当磁力部件处于开关元件的感应范围内时，判断设备坐底，并发出触底信号，否则当磁力部件远离开关元件的感应范围时，判断设备没有坐底，并发出非触底信号；
（4）基于声速在空气中和水中的差异，利用声速测量器件来判别设备处于空气中还是水中；
（5）利用磁性触发开关的两个输出和声速测量器件的两个输出的组合，以区分出设备从调查船甲板到海底的四种状态，即甲板停放状态、甲板起吊状态、水下起吊状态和海底坐底状态；所述磁性触发开关的两个输出是触底信号和非触底信号的输出；所述声速测量器件的两个输出是空气声速和水声速的输出；
（6）只有当步骤（5）中同时满足磁性触发开关输出触底信号和声速测量器件输出水声速两个条件时，才视为达到海底触底状态，才能启动水下作业过程。
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