CN107390293A - 一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统和控制方法，包括测量船和测量海洋水深H的水深探测仪，测量船尾部拖曳有浮在海面或海面下运动的浮体，浮体尾部通过拖缆拖曳有沉入水中的探测装置，拖缆的长度L为水深H的1.5‑2倍。本发明针对浅水岛礁区水下环境复杂，拖缆长度凭经验设置，水下探测的时候拖缆容易被各种异物或礁石割断，导致探测装置脱离飘走，同时探测装置容易触底，造成设备的损坏的问题。

Description

一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统和控制方法

技术领域

本发明属于海洋海底探测技术领域，特别涉及一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统。

背景技术

现有技术海洋磁力探测多采用测量船拖曳探测装置进行探测，拖曳探测装置的拖缆长度一般通过现有的经验来设定，一般拖缆长度为船长的三倍以上，凭经验设置拖缆长度的探测方法在深海中可以很好的应用，但在浅水岛礁区时不太适用，极易发生拖缆被割断或探测装置触底的探测事故，主要原因在于浅水岛礁区的水下环境复杂，而现有技术的拖缆长度设置不合理，导致水下探测的时候拖缆容易被各种半悬浮异物或水底的礁石割断，导致探测装置脱离飘走，同时探测装置容易触底，造成设备的损坏。

发明内容

本发明针对浅水岛礁区水下环境复杂，拖缆长度凭经验设置，水下探测的时候拖缆容易被各种异物或礁石割断，导致探测装置脱离飘走，同时探测装置容易触底，造成设备的损坏的问题，提供一种既能够避免拖缆被割断，又能防止探测装置飘走或触底的、还能自动上浮的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统。

本发明采用的技术方案是，一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统，包括测量船和测量海洋水深H的水深探测仪，上述测量船尾部拖曳有浮在海面或海面下运动的浮体，上述浮体尾部通过拖缆拖曳有沉入水中的探测装置，上述拖缆的长度L为水深H的1.5-2倍。

本发明提供的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统进一步设置为，上述浮体上设有电源、第一GPS定位仪、控制器、距离传感器。

本发明提供的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统进一步设置为，上述探测装置为光泵磁力仪、第二GPS定位仪、质子磁力仪、磁通门磁力仪中的一种或多种、上述探测装置上还设有辅助电池。

本发明提供的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统进一步设置为，上述浮体的顶部还设有太阳能电池板。

本发明提供的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统进一步设置为，所述测量船上还设有呈梯形布置的循环输送带，所述循环输送带上设有用于快速更换浮体的第一或第二更换装置，所述第一或第二更换装置包括跟随输送带运动的第一或第二移动平台，第一或第二移动平台上设有第一或第二机械卡爪，所述第一或第二机械卡爪上释放一个浮体和与其相连的一个探测装置，所述浮体上设有用于收拢拖缆的子收缆机构，任一个所述浮体通过第二拖缆与设于船体上的第一或第二主收缆机构相连。

本发明提供的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统进一步设置为，上述循环输送带铰接在测量船尾部，其通过滑轮和拉索与设在测量船上的拉索电机相连，上述滑轮设于竖直伸缩杆顶部，上述竖直伸缩杆固定在船尾。

本发明提供的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统进一步设置为，上述拖缆上套设有可沿着拖缆往复运动的小型移动式辅助探测器，上述辅助探测器上设有贴紧在上述拖缆上的弧形轮和驱动弧形轮的辅助电机。

本发明提供的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统进一步设置为，上述辅助探测器包括360度水下摄影机。

本发明提供的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统进一步设置为，上述辅助电机设于环形支架上，上述环形支架与上述弧形轮为径向滑动连接。

本发明提供的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统进一步设置为，上述弧形轮至少设2个，上述弧形轮之间设有拉紧机构，上述拉紧机构包括弹簧。

一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统，其由如上上述的海洋探测系统所有部件外，还包括设于探测装置上的自动上浮机构，上述自动上浮机构包括由弹性材质构成并可膨胀的球状外套，上述外套安装于上述探测装置的顶部中央，上述外套内设有可充气膨胀的气囊，上述气囊内设有点火器和装有高压气体的压力容器，上述点火器与探测装置相连并由其控制。

一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统的控制方法，所述方法包括如下：

（1）：根据水深H控制并实时改变第一拖缆的长度L；

（2）：探测装置故障更换，其具体包括；

第一步：输送带释放通过第一主收缆机构和第一机械卡爪释放一个浮体和一个与其相连的探测装置并开始探测工作。

第二步：在输送带第二机械卡爪上设置一个备用的浮体和一个与其相连的探测装置，浮体由第二主收缆机构相连并释放拖缆。

第三步，当第一步中探测装置上部分探测仪器发生故障的时候，探测船上的主控系统控制输送带运动一段距离，通过输送带将第一步中释放的一个浮体和一个与其相连的探测装置，水平移动一定距离，同时将第二步中备份用的浮体和探测装置的之间的拖缆释放到与探测装置与距离一致位置，第一步中探测装置上所有探测仪关闭，与此同时，第二步中探测装置上所有探测仪打开。

第四步，缩短第一步中第一主收缆机构和浮体上的子收缆机构，使得第一机械卡爪抓紧通过第一主收缆机构C1的收拢的浮体,完成更换过程。

（3）：动态移动观察，具体包括如下：

第一步，通过船体上设置的探测物体用的水下声呐进行探测；

第二步，若发现浮体与探测装置之间有不明物体且可能影响拖缆，则探测船上的控制系统发送信号给辅助探测器73，辅助探测器移动并影响位置，通过水下摄影机的远距离观察功能观察判断该物体是否对拖缆有影响；

第三步，有影响，则控制系统通过浮体上的控制器，控制子拖缆机构，迅速缩短探测装置上拖缆的长度，使得控制装置快速避开障碍物。

（4）自动上浮；具体包括如下：

第一步，探测装置上的控制器实时接收光电复合缆构成的拖缆4收到测量船1发送的距离信号；

第二步，当探测装置上的控制器不能收到收到测量船发送的距离信号时，控制器默认此时拖缆或第二拖缆被切断；

第三步，控制器控制点火器点火，在点火器的作用下，压力容器中的高压气体释放并迅速充满整个气囊，气囊同时撑开外套，整个外套体积迅速变大，海水对外套的浮力迅速增大并带动整个探测装置上浮；

第四步，第二GPS定位仪实时发送位置信号，测量船根据位置信号可快速找到并回收探测装置。

本发明的优点在于：

1.防止触底，本发明的拖缆长度可调节，同时拖缆长度根据水深的不同而自动改变，有效降低了测量仪在浅水岛礁区触底或被礁石割断拖缆的事故发生概率。

2.防止拖缆被割断，由于探测装置与浮体之间距离较长，在浅水岛礁区活动，距离较长，地形复杂，拖缆极易被割断，本发明在拖缆上设有有可以移动的辅助探测器，可以有效避免半悬浮异物对拖缆和探测装置的影响，本发明的辅助探测器可以沿着拖缆正反方向运动，可以根据实际的需要，实时监控不同位置的拖缆周边实际情况，避免拖缆被半悬浮的异物所割断，异物包括半沉在水中的长杆状或其他物体。

3.快速更换，本发明还设有更换装置，当探测装置出现故障的时候，可以快速更换新的探测装置，无需抛锚停船，避免出现探测的盲区。

4.探测装置自动上浮，本发明在探测装置上设置自动上浮机构，使得拖缆断掉后探测装置能迅速稳定的漂浮在海面上，通过浮体和探测装置上的第一和第二GPS定位仪，实施卫星定位，既能够增强卫星捕捉信号的概率，迅速定位探测装置位置，有效防止避免传统的只在浮体上设置第一GPS定位仪，卫星信号极易因为海浪影响，姿态不稳定，信号不强的缺点，又提供一种卫星定位的双保险功能，防止因浮体只设置一个GPS定位仪，一出现故障，则探测装置和浮体永远找不到，造成巨大损失，达到快速卫星定位，快速打捞，减少回收找寻所需的时间，避免昂贵的探测装置丢失，节约时间和成本。

附图说明

图1本发明的结构示意图。

图2为本发明详细部件示意图。

图3为图2的俯视图。

图4为本发明的浮体和辅助探测器的剖视示意图。

图5为本发明的辅助探测器剖视图。

图6为本发明的自动上浮机构的示意图。

附图说明：1、测量船，2、水深探测仪，3、浮体，31、子收缆机构，4、拖缆，5、探测装置，6、更换装置，61、循环输送带，621、第一主收揽机构，622、第二主收揽机构，63、滑轮，64、拉索，65、拉索电机，66、竖直升降杆，67、第二拖缆，71、弧形轮，72、辅助电机，73、辅助探测器，74、环形支架，75、弹簧，8、球状外套，9、气囊，10、点火器，11、压力容器，A1、一个浮体，B1、一个探测装置，A2、备用的浮体，B2、备用的探测装置。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明的方法、步骤或条件所做的修改或替换，均属于本发明范围，若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟悉的常规手段。

实施例1

本发明采用的技术方案是，一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统，包括测量船1和测量海洋水深H的水深探测仪2，所述测量船1尾部拖曳有浮在海面或海面下运动的浮体3，所述浮体3尾部通过拖缆4拖曳有沉入水中的探测装置5，所述拖缆4的长度L为水深H的1.5-2倍。所述浮体3上设有电源、第一GPS定位仪、控制器、距离传感器。所述探测装置5为光泵磁力仪、第二GPS定位仪、质子磁力仪、磁通门磁力仪中的一种或多种、所述探测装置5上还设有辅助电池。所述浮体3的顶部还设有太阳能电池板。

实施例2

所述测量船上还设有呈梯形布置的循环输送带61，所述循环输送带61上设有用于快速更换浮体的第一或第二更换装置，所述第一或第二更换装置包括跟随输送带运动的第一或第二移动平台，第一或第二移动平台上设有第一或第二机械卡爪，所述第一或第二机械卡爪上释放一个浮体3和与其相连的一个探测装置5，所述浮体上设有用于收拢拖缆的子收缆机构31，任一个所述浮体通过第二拖缆与设于船体上的第一或第二主收缆机构相连。

所述循环输送带61铰接在测量船1尾部，其通过滑轮63和拉索64与设在测量船1上的拉索电机65相连，所述滑轮63设于竖直伸缩杆66杆顶部，所述竖直伸缩杆66杆固定在船尾。 具体实施时，如图3所示，

第一步：输送带61释放通过第一主收缆机构621和第一机械卡爪释放一个浮体A1和一个与其相连的探测装置B1并开始探测工作。浮体A2由第二主收缆机构621相连并释放拖缆。

第二步：在输送带61第二机械卡爪上设置一个备用的浮体A2和一个与其相连的备用的探测装置B2，备用的浮体A2由第二主收缆机构622相连并释放拖缆。

第三步，当第一步中探测装置上部分探测仪器发生故障的时候，探测船上的主控系统控制输送带运动一段距离，通过输送带将第一步中释放的一个浮体和一个与其相连的探测装置，水平移动一定距离，同时将第二步中备份用的浮体和探测装置的之间的拖缆释放到与探测装置与距离一致位置，第一步中探测装置上所有探测仪关闭，与此同时，第二步中探测装置上所有探测仪打开。

第四步，缩短第一步中第一主收缆机构和浮体上的子收缆机构，使得第一机械卡爪抓紧通过第一主收缆机构C1的收拢的浮体,完成更换过程。

实施例3

所述拖缆4上套设有可沿着拖缆4往复运动的小型移动式辅助探测器73，所述辅助探测器73上设有贴紧在所述第一拖缆4上的弧形轮71和驱动弧形轮71的辅助电机72。所述辅助探测器73包括360度水下摄影机（旋转电机744固定在环形支架74的外通过齿轮741连接有环形齿条742，环形齿条上设有摄像头743），所述辅助电机72设于环形支架74上，所述环形支架74与所述弧形轮71为径向滑动连接，所述弧形轮71至少设2个，所述弧形轮71之间设有拉紧机构，所述拉紧机构包括弹簧75。

由于浮体3与探测装置5之间有时候的距离非常远，有时候长达几百米或几十米，因此在如此长的距离范围内，常常会出现意想不到的监控盲区，比如受到半悬浮状态的物体缠绕或者撞击。因此通过设置移动式辅助探测器73，可以通过视频或探测雷达发现异常水情。具体实施时：

第一步，通过船体上设置的探测物体用的水下声呐进行探测；

第二步，若发现浮体与探测装置之间有不明物体且可能影响拖缆，则探测船上的控制系统发送信号给辅助探测器73，辅助探测器移动并影响位置，通过水下摄影机的远距离观察功能观察判断该物体是否对拖缆有影响；

第三步，有影响，则控制系统通过浮体上的控制器，控制子拖缆机构，迅速缩短探测装置上拖缆的长度，使得控制装置快速避开障碍物。

实施例4

结合实施例2，一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统，其由如上上述的海洋探测系统所有部件外，还包括设于探测装置5上的自动上浮机构，上述自动上浮机构包括由弹性材质构成并可膨胀的球状外套8，上述外套安装于上述探测装置5的顶部中央，上述外套内设有可充气膨胀的气囊9。

本发明提供的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统进一步设置为，上述气囊9内设有点火器10和装有高压气体的压力容器11，上述点火器10与探测装置5相连并由其控制。本发明在探测装置5上设有自动上浮机构，当探测装置5上的控制器不能通过由光电复合缆构成的第一拖缆4收到测量船1发送的距离信号的时候，控制器默认此时第一拖缆4被切断，控制器控制点火器10点火，在点火器10的作用下，压力容器11中的高压气体释放并迅速充满整个气囊9，气囊9同时撑开外套，整个外套体积迅速变大，海水对外套的浮力迅速增大并带动整个探测装置5上浮。点火器10和压力容器11为现有普通技术，可以使用汽车安全气囊9的点火器10。气囊9囊体也采用普通汽车安全气囊9的囊体。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统，包括测量船和测量海洋水深H的水深探测仪，所述测量船尾部拖曳有浮在海面或海面下运动的浮体，所述浮体尾部通过拖缆拖曳有沉入水中的探测装置，其特征在于：所述拖缆的长度L为水深H的1.5-2倍。

2.根据权利要求1所述的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统，其特征在于：所述浮体上设有电源、第一GPS定位仪、控制器、距离传感器。

3.根据权利要求2所述的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统，其特征在于：

所述探测装置为光泵磁力仪、第二GPS定位仪、质子磁力仪、磁通门磁力仪中的一种或多种、所述探测装置上还设有辅助电池。

4.根据权利要求3所述的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统，其特征在于：所述浮体的顶部还设有太阳能电池板。

5.根据权利要求1或4所述的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统，其特征在于：所述测量船上还设有呈梯形布置的循环输送带，所述循环输送带上设有用于快速更换浮体的第一或第二更换装置，所述第一或第二更换装置包括跟随输送带运动的第一或第二移动平台，第一或第二移动平台上设有第一或第二机械卡爪，所述第一或第二机械卡爪上释放一个浮体和与其相连的一个探测装置，所述浮体上设有用于收拢拖缆的子收缆机构，任一个所述浮体通过第二拖缆与设于船体上的第一或第二主收缆机构相连。

6.根据权利要求5所述的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统，其特征在于：所述循环输送带铰接在测量船尾部，其通过滑轮和拉索与设在测量船上的拉索电机相连，所述滑轮设于竖直伸缩杆顶部，所述竖直伸缩杆固定在船尾。

7.根据权利要求1或6所述的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统，其特征在于：所述拖缆上套设有可沿着拖缆往复运动的小型移动式辅助探测器，所述辅助探测器上设有贴紧在所述拖缆上的弧形轮和驱动弧形轮的辅助电机，所述辅助探测器包括360度水下摄影机。

8.根据权利要求7所述的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统，其特征在于：

所述辅助电机设于环形支架上，所述环形支架与所述弧形轮为径向滑动连接，所述弧形轮至少设2个，所述弧形轮之间设有拉紧机构，所述拉紧机构包括弹簧。

9.一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统，其特征在于：其由如权利要求9所述的海洋探测系统所有部件外，还包括设于探测装置上的自动上浮机构，所述自动上浮机构包括由弹性材质构成并可膨胀的球状外套，所述外套安装于所述探测装置的顶部中央，所述外套内设有可充气膨胀的气囊，所述气囊内设有点火器和装有高压气体的压力容器，所述点火器与探测装置相连并由其控制。

10.如权利要求9所述的一种用于浅水岛礁区的海洋探测系统的控制方法，其特征在于：所述方法包括如下：

（1）：根据水深H控制并实时改变第一拖缆的长度L；

（2）：探测装置故障更换，其具体包括；

第一步：输送带释放通过第一主收缆机构和第一机械卡爪释放一个浮体和一个与其相连的探测装置并开始探测工作；

第二步：在输送带第二机械卡爪上设置一个备用的浮体和一个与其相连的探测装置，浮体由第二主收缆机构相连并释放拖缆；

第三步，当第一步中探测装置上部分探测仪器发生故障的时候，探测船上的主控系统控制输送带运动一段距离，通过输送带将第一步中释放的一个浮体和一个与其相连的探测装置，水平移动一定距离，同时将第二步中备份用的浮体和探测装置的之间的拖缆释放到与探测装置与距离一致位置，第一步中探测装置上所有探测仪关闭，与此同时，第二步中探测装置上所有探测仪打开；

第四步，缩短第一步中第一主收缆机构和浮体上的子收缆机构，使得第一机械卡爪抓紧通过第一主收缆机构C1的收拢的浮体,完成更换过程；

（3）：动态移动观察，具体包括如下：

第一步，通过船体上设置的探测物体用的水下声呐进行探测；

第二步，若发现浮体与探测装置之间有不明物体且可能影响拖缆，则探测船上的控制系统发送信号给辅助探测器73，辅助探测器移动并影响位置，通过水下摄影机的远距离观察功能观察判断该物体是否对拖缆有影响；

第三步，有影响，则控制系统通过浮体上的控制器，控制子拖缆机构，迅速缩短探测装置上拖缆的长度，使得控制装置快速避开障碍物；

（4）自动上浮；具体包括如下：

第一步，探测装置上的控制器实时接收光电复合缆构成的拖缆4收到测量船1发送的距离信号；

第二步，当探测装置上的控制器不能收到收到测量船发送的距离信号时，控制器默认此时拖缆或第二拖缆被切断；

第三步，控制器控制点火器点火，在点火器的作用下，压力容器中的高压气体释放并迅速充满整个气囊，气囊同时撑开外套，整个外套体积迅速变大，海水对外套的浮力迅速增大并带动整个探测装置上浮；

第四步，第二GPS定位仪实时发送位置信号，测量船根据位置信号可快速找到并回收探测装置。