CN109000709A - 一种感应式北极冰下固定层位海洋观测装置 - Google Patents

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刘娜
林丽娜
王颖杰
孔彬
王欢齐
何琰
王晓阳
刘高原
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Abstract

本发明公开了一种感应式北极冰下固定层位海洋观测装置，包括设置在舱体底部的承重缆，承重缆下方自上向下依次设置有数据接收环、第一温盐传感器、第二温盐传感器、第三温盐传感器、第四温盐传感器、第五温盐传感器、温盐深传感器和承重块；每个传感器分别通过导线连接一个数据发射器；舱体内部设置有数据接收器，数据接收器通过数据传输线缆与数据接收环相连接。本发明可以完成极地冰下海洋重要环境参数高频实时监测；可以灵活增减观测层位和更换测量位置，监测海洋关键层位环境参数。

Description

一种感应式北极冰下固定层位海洋观测装置
技术领域
本发明属于海洋科学技术领域，具体地说，涉及一种感应式北极冰下固定层位海洋观测装置。
背景技术
近年来，北极环境发生着快速变化，如北极地区气温持续升高、北极海冰大面积减少、冷盐跃层消退与恢复、淡水通量增加等。北极海洋的变化主要发生在上层，上层海洋作为直接与海冰和大气接触的水体，是冰-海-气相互作用的重要组成部分。尤其是近年来北极海冰多年冰不断较少，面积逐渐缩减，因此更容易为大气和上层海洋提供有利的耦合条件，上层海洋的变化会更加剧烈。受冰情、低温等恶劣环境的限制，冰下上层海洋的观测尤其是长期连续观测一直是极地调查的难点。现有冰下海洋观测设备比较成熟的是由美国伍兹霍尔海洋研究所研制的冰基剖面舱体(Ice-tethered Profiler，ITP)，工作原理是沿一条垂直的缆绳上下移动同时能够连续收集海洋观测数据。但观测范围基本在冰下7m以下，不能直接观测冰-海界面，且受耗电量和观测时长的影响，观测频率较低，一般为每日2～3次。因此在冰下上层海洋快速变化的大背景下，研制可高频、连续观测冰-水界面及上层海洋关键层位的设备是十分必要的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种感应式北极冰下固定层位海洋观测装置。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种感应式北极冰下固定层位海洋观测装置，包括设置在舱体底部的承重缆，所述承重缆下方自上向下依次设置有数据接收环、第一温盐传感器、第二温盐传感器、第三温盐传感器、第四温盐传感器、第五温盐传感器、温盐深传感器和承重块；第一温盐传感器、第二温盐传感器、第三温盐传感器、第四温盐传感器、第五温盐传感器和温盐深传感器分别通过导线连接一个数据发射器；所述舱体内部设置有数据接收器，所述数据接收器通过数据传输线缆与数据接收环相连接。
可选地，所述的舱体底部连接有304不锈钢-M12-U型螺栓，承重缆套接在304不锈钢-M12-U型螺栓上，所述承重缆与304不锈钢-M12-U型螺栓的连接处设置有304不锈钢-M12–钢缆套环；所述承重缆通过304不锈钢-M12钢缆夹头锁死。
可选地，设置在冰层中的数据传输线缆外侧设置有聚氨酯泡沫板，所述的聚氨酯泡沫板外侧设置有聚氨酯防水漆。
可选地，设置在水层中的数据传输线缆外侧设置有PVC钢丝管。
可选地，所述第一温盐传感器、第二温盐传感器、第三温盐传感器、第四温盐传感器、第五温盐传感器、温盐深传感器承重块和距舱体的距离分别为5m、10m、15m、20m、25m、30m和35m。
可选地，所述的第一温盐传感器和第四温盐传感器的型号为 RBRconcertoC.T.Chl.ODO；第二温盐传感器、第三温盐传感器、第五温盐传感器的型号为RBRduo CT；所述温盐深传感器的型号为 RBRconcerto CTD。
可选地，所述承重缆采用包塑钢缆；包塑钢缆直径12mm。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
1)本发明采用商用传感器和感应耦合通信模块，通过普通塑包钢缆就可以完成数据实时传输，无需水密连接及其它复杂的保护措施就能方便连接入舱体观测系统，具有较高的稳定性和较长的使用寿命；
2)本发明可以完成极地冰下海洋重要环境参数高频实时监测；
3)本发明可以灵活增减观测层位和更换测量位置，监测海洋关键层位环境参数；
4)本发明的温盐深传感器可以为系统提供水下深度参考。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明感应式冰下固定层位海洋观测装置的结构示意图；
图2是本发明承重缆与舱体的连接结构示意图；
图3是本发明聚氨酯泡沫板与多芯水密电缆的连接结构示意图；
图4是本发明数据传输示意图。
图中，1.舱体，2.承重缆，3.数据接收环，4.第一温盐传感器， 5.第二温盐传感器，6.第三温盐传感器，7.第四温盐传感器，8.第五温盐传感器，9.温盐深传感器，10.承重块，11.数据发射器，12.数据接收器，13.数据传输线缆，14.304不锈钢-M12-U型螺栓， 15.304不锈钢-M12–钢缆套环，16.304不锈钢-M12钢缆夹头， 17.聚氨酯泡沫板。
具体实施方式
以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明公开了一种感应式北极冰下固定层位海洋观测装置，如图 1-3所示，包括设置在设置在舱体1底部的承重缆2，所述承重缆2 下方自上向下依次设置有数据接收环3、第一温盐传感器4、第二温盐传感器5、第三温盐传感器6、第四温盐传感器7、第五温盐传感器8、温盐深传感器9和承重块10；第一温盐传感器4、第二温盐传感器5、第三温盐传感器6、第四温盐传感器7、第五温盐传感器 8和温盐深传感器9分别通过导线连接一个数据发射器11；所述舱体1内部设置有数据接收器12，所述数据接收器12通过数据传输线缆13与数据接收环3相连接；所述数据发射器11与数据接收环 3耦合连接。
本装置为水下30m分层，由5个层位的温盐传感器、1个层位的温盐深传感器组成，用于冰下海洋温度剖面、盐度和压力的测定。
本装置利用电磁耦合原理以非接触的形式通过承重缆完成传感器通信。水下每个传感器需配备感应耦合数据发射器。承重缆上部安装数据接收环，其数据传输线通过水密接头进舱。
本装置的传感器与数据接收环3之间的数据传输采用感应耦合方式，不需要数据线缆。
可选地，所述的舱体1底部连接有304不锈钢-M12-U型螺栓 14，承重缆2套接在304不锈钢-M12-U型螺栓14上，所述承重缆2与304不锈钢-M12-U型螺栓14的连接处设置有304不锈钢 -M12–钢缆套环15；所述承重缆2通过304不锈钢-M12钢缆夹头16锁死，以保证牢固。
可选地，设置在冰层中的数据传输线缆13外侧设置有聚氨酯泡沫板17，所述的聚氨酯泡沫板17外侧设置有聚氨酯防水漆。承重缆通过U型螺栓、钢缆套环和钢缆夹头连接。冰下固定层利用聚氨酯泡发泡材料和粘结剂保护，外层涂抹防水漆进一步保护。
可选地，设置在水层中的数据传输线缆13外侧设置有PVC钢丝管，可以起到缓冲保护的作用。
可选地，所述第一温盐传感器4、第二温盐传感器5、第三温盐传感器6、第四温盐传感器7、第五温盐传感器8、温盐深传感器9 和承重块10和距舱体1的距离分别为5m、10m、15m、20m、 25m、30m和35m。
可选地，所述的第一温盐传感器4和第四温盐传感器7的型号为RBRconcertoC.T.Chl.ODO；所述的第二温盐传感器5、第三温盐传感器6和第五温盐传感器8的型号为RBRduo CT；所述温盐深传感器9的型号为RBRconcerto CTD。
可选地，所述承重缆2采用包塑钢缆；包塑钢缆直径12mm；包塑钢缆起承重和数据传输媒介的作用。
本发明的使用方法是：使用本发明的装置进行极地冰下海洋环境参数监测时，首先需要在冰面钻开一个合适大小的圆孔，然后将承重块、承重缆和水下传感器依次放入海水中，最后将舱体固定在冰面完成本发明布放工作。完成布放后，本发明将实时上传5个层位海水温度和盐度参数和1个层位海水温度、盐度和深度参数至用户。
本发明的装置在低温条件下，模块的数据传输和采集系统的观测性能、耐低温性和稳定性。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种感应式北极冰下固定层位海洋观测装置，其特征在于，包括设置在舱体(1)底部的承重缆(2)，所述承重缆(2)下方自上向下依次设置有数据接收环(3)、第一温盐传感器(4)、第二温盐传感器(5)、第三温盐传感器(6)、第四温盐传感器(7)、第五温盐传感器(8)、温盐深传感器(9)和承重块(10)；第一温盐传感器(4)、第二温盐传感器(5)、第三温盐传感器(6)、第四温盐传感器(7)、第五温盐传感器(8)和温盐深传感器(9)分别通过导线连接一个数据发射器(11)；所述舱体(1)内部设置有数据接收器(12)，所述数据接收器(12)通过数据传输线缆(13)与数据接收环(3)相连接。
2.根据权利要求1所述的感应式冰下固定层位海洋观测装置，其特征在于，所述的舱体(1)底部连接有304不锈钢-M12-U型螺栓(14)，承重缆(2)套接在304不锈钢-M12-U型螺栓(14)上，所述承重缆(2)与304不锈钢-M12-U型螺栓(14)的连接处设置有304不锈钢-M12–钢缆套环(15)；所述承重缆(2)通过304不锈钢-M12钢缆夹头(16)锁死。
3.根据权利要求1所述的感应式冰下固定层位海洋观测装置，其特征在于，设置在冰层中的数据传输线缆(13)外侧设置有聚氨酯泡沫板(17)，所述的聚氨酯泡沫板(17)外侧设置有聚氨酯防水漆。
4.根据权利要求1所述的感应式冰下固定层位海洋观测装置，其特征在于，设置在水层中的数据传输线缆(13)外侧设置有PVC钢丝管。
5.根据权利要求1所述的感应式冰下固定层位海洋观测装置，其特征在于，所述第一温盐传感器(4)、第二温盐传感器(5)、第三温盐传感器(6)、第四温盐传感器(7)、第五温盐传感器(8)、温盐深传感器(9)承重块(10)和距舱体(1)的距离分别为5m、10m、15m、20m、25m、30m和35m。
6.根据权利要求1所述的感应式冰下固定层位海洋观测装置，其特征在于，所述的第一温盐传感器(4)和第四温盐传感器(7)的型号为RBRconcerto C.T.Chl.ODO；第二温盐传感器(5)、第三温盐传感器(6)、第五温盐传感器(8)的型号为RBRduo CT；所述温盐深传感器(9)的型号为RBRconcerto CTD。
7.根据权利要求1所述的感应式冰下固定层位海洋观测装置，其特征在于，所述承重缆(2)采用包塑钢缆；包塑钢缆直径12mm。
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