CN109405810A - 海底原位实时观测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海底原位实时观测系统及方法，用于实现海洋原位长期实时多参数观测；包括海底观测总控系统、海面中继传输浮标系统、远程监控系统、水声通信机以及卫星通信机，所述海底观测总控系统与海面中继传输浮标系统之间通过水声通信机进行无线通信；所述海面中继传输浮标系统与远程监控系统之间通过卫星通信机进行无线通信。本系统可根据实际应用需求进行岸站远程实时监控、船载远程实时监控、船载作业实时监控等不同方式观测，并根据海洋观测和工程需求在海底观测平台中挂接不同海洋传感器，经水声通信、卫星通信传输至远程监控系统，实现观测点的多参数原位长期实时观测，同时可进行组网式观测。

Description

海底原位实时观测系统及方法

技术领域

本发明属于海洋监测技术领域，尤其涉及一种海底原位实时观测系统及方法。

背景技术

深海海底是最为贴近地球内部的地方，是海洋观测的重要地带。深入海底探究，建设海底观测系统是海洋科学研究的新阶段，是海洋工程应用的需求。海洋观测体系的技术已发展成为包括卫星遥感、浮标阵列、海洋水文/气象观测站、水下剖面、海底观测网络和科学考察船的全球化观测网络，并提供全球实时或准实时的基础信息和产品服务。

目前海底观测系统主要包括：自容式海底观测仪器、船载实时观测仪器以及海底观测网络。自容式海底观测仪器可实现长期原位观测，仪器回收后获得观测数据进行处理分析，在海洋观测中得到了广泛的应用，是目前海洋长期原位观测应用的主流。但自容式海底观测仪器无法满足海洋科学或工程应用中实时观测或准实时观测的需求。船载实时观测仪器可对海洋参数进行实时观测，但船载的海洋参数实时观测测量周期短，无法获悉海洋参数的长期动态变化。海底观测网络技术能满足长期实时观测的需求，建设海底观测网已经成为各主要海洋国家的共识。2009年，世界上第一个大型海底观测网“加拿大海王星(NEPTUNE-Canada)”建成并实现海底多参数长期观测；2015年，日本完成海底观测网络DONET安装，主要用于地震和海啸的观测；2016年，美国设计筹备的更大规模的海底观测系统—大洋观测计划OOI正式启动运行，通过互联网可实现对特定海域的全天候长期观测；欧盟制定欧洲海底观测计划ESONET针对大西洋、北冰洋、黑海、地中海不同海域设站建网，目前已由ESONET发展到EMSO，并创立关于海底的欧洲项目H2020(2015-2018)“EMSODev”为全球海底观测增加可靠性以及减低EMSO成本；2006年，我国启动海底观测组网技术的试验节点关键技术项目，2009年完成了东海海底观测小衢山试验站的建设，2011年同济大学等单位将自主研发的缆系海底观测网与美国MARS深海观测网正式并网运行，布放点水深近900m，时间为6个多月，成功获得了叶绿素等海底化学物质数据，2013年三亚海底观测网络系统投入使用，为我国建设更大规模的海底观测网奠定坚实基础。但上述海底观测网基于光纤等有线网络搭建，可满足长期实时观测的需求，但存在布放困难、布放成本高、海域自由度低等局限。

随着卫星通信与水声通信技术的快速发展，为搭建基于无线通信的海底观测网络提供了技术基础。因此，有必要针对上述已有海底观测系统存在的问题，研制一种基于水声通信与卫星通信的海底原位实时观测系统，能够实现对海底环境的长期实时多参数观测。

发明内容

本发明针对现有海底观测系统的不足提供了一种海底原位实时观测系统及方法，根据海洋观测和工程需求在海底观测平台中挂接不同海洋传感器，经水声通信、卫星通信传输至远程监控系统，可实现观测点的多参数原位长期实时观测。

为了实现上述目的，本发明提供了一种海底原位实时观测系统，包括海底观测总控系统、海面中继传输浮标系统、远程监控系统、水声通信机以及卫星通信机，所述海底观测总控系统与海面中继传输浮标系统之间通过水声通信机进行无线通信；所述海面中继传输浮标系统与远程监控系统之间通过卫星通信机进行无线通信。

优选的，所述海底观测总控系统包括海底观测平台总控制器，所述海底观测平台总控制器采用支持SOPC技术的FPGA和ARM处理器的双核控制器，所述ARM处理器与水声通信机连接。

优选的，所述海底观测总控系统还包括海底观测平台总控制器外挂设备，所述海底观测平台总控制器外挂设备包括原位观测传感器、方位姿态传感器、高度计、压力计以及贯入系统；所述FPGA通过传感器通用性接口与原位观测传感器连接，用于采集各原位观测传感器的数据信息以及对其进行电流电压控制与检测；所述ARM处理器通过专用配置接口与方位姿态传感器、高度计、压力计及贯入系统连接，采集数据信息并进行信息处理与存储。

优选的，所述海面中继传输浮标系统包括海面中继浮标总控制器及海面中继浮标总控制器外挂设备，所述海面中继浮标总控制器外挂设备包括方位姿态传感器、温度传感器及气压传感器，所述海面中继浮标总控制器采用ARM处理器作为总处理器负责系统的调度与管理，所述ARM处理器通过专用配置接口与方位姿态传感器、温度传感器及气压传感器连接，采集各传感器数据信息并进行信息处理与存储。

优选的，所述海底观测平台总控制器及海面中继浮标总控制器均采用两级防死机监控结构，分别监测控制器的冷复位启动及热复位启动，热复位启动采用看门狗设计，冷复位启动采用CPLD防死机逻辑设计。

优选的，所述海底观测平台总控制器及海面中继浮标总控制器均设置有电流比较器，用于海底观测平台总控制器外挂设备与海面中继浮标总控制器外挂设备的故障隔离保护。

优选的，所述海底观测平台总控制器及海面中继浮标总控制器设置有可控开关电源电路，用于为海底观测总控系统与海面中继传输浮标系统提供可控电源。

优选的，所述远程监控系统包括船载作业监控系统、船载远程监控系统以及远程陆上监控系统，所述船载作业监控系统通过水声通信机与海底观测总控系统进行通信；所述远程陆上监控系统包括岸站服务器，所述岸站服务器设置为包括中央服务器及观测设备服务器的两级数据结构，用于数据的分布式存储；所述的船载远程监控系统是远程陆上监控系统的船载应用。

本发明还提供了一种海底原位实时观测方法，采用所述的海底原位实时观测系统，包括海底布放过程、海底贯入过程、海底观测过程、海底起拔过程以及系统回收过程。

优选的，所述海底布放过程具体步骤包括：海底观测总控系统的FPGA及与其连接的观测传感器不工作，ARM处理器处于周期性工作睡眠状态，水声通信机持续供电，并与船载作业监控系统进行周期性交互通信，与ARM处理器连接的高度计、压力计及方位姿态传感器周期性采集数据；

所述海底贯入过程具体步骤包括：海底观测总控系统的FPGA及与其连接的观测传感器不工作，ARM处理器处于周期性工作睡眠状态，水声通信机持续供电，并与船载作业监控系统进行周期性交互通信，压力计不工作，高度计及方位姿态传感器周期性采集数据；

所述海底观测具体步骤包括：观测传感器、高度计、压力计、方位姿态传感器周期性工作，非工作状态则掉电，海底观测平台总控制器周期性工作在工作模式与待机模式；水声通信机持续供电；并与海面中继传输浮标系统、船载远程监控系统及远程陆上监控系统进行周期性交互通信；

所述海底起拔过程具体步骤包括：海底观测总控系统的FPGA及与其连接的观测传感器不工作，ARM处理器处于周期性工作睡眠状态，水声通信机持续供电，并与船载作业监控系统进行周期性交互通信，压力计不工作，高度计及方位姿态传感器周期性采集数据；

所述系统回收过程具体步骤包括：海底观测总控系统的FPGA及与其连接的观测传感器不工作，ARM处理器处于周期性工作睡眠状态，水声通信机持续供电，并船载作业监控系统进行周期性交互通信，与ARM处理器连接的高度计、压力计及方位姿态传感器周期性采集数据。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明针对海洋科学研究与海洋工程作业的实时观测需求，设计了海底原位实时观测系统，海底观测平台(即海底观测总控系统)与海面中继浮标(即海面中继传输浮标系统)采用水声通信，而远程监控系统与海面中继浮标之间采用卫星通信，从服务器到各个远程监控客户端采用互联网通信。可以根据海洋科学研究和海洋工程作业需求在海底观测平台中挂接不同海洋传感器，经水声通信、卫星通信传输至远程监控系统，可实现观测点的多参数原位长期实时观测，同时可进行组网式观测，用户可通过远程监控客户端监测海底观测传感器，实时获取观测数据，进行海底原位长期实时观测。

附图说明

图1为本发明海底原位实时观测系统拓扑图；

图2为本发明的海底观测总控系统拓扑图；

图3为本发明的中继传输浮标系统拓扑图；

图4为本发明的远程监控系统拓扑图；

图5为本发明的防死机监控结构拓扑图；

图6为本发明的故障隔离监测结构拓扑图；

图7为本发明的低功耗供电结构拓扑图；

图8为本发明的低功耗模式开关控制原理图；

图9为实施例SEEGeo海底原位实时观测系统拓扑图。

具体实施方式

以下，结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的描述。

本发明提供了一种海底原位实时观测系统及方法，本发明针对海洋科学观测、海底资源勘探、海底工程作业的原位长期实时观测需求，在国家自然科学基金重大科研仪器研制项目(41427803)和青岛海洋科学与技术国家实验室开放基金(QNLM2016ORP0414)的支持下，提出一种基于水声通信和卫星通信的海底原位长期实时多参数的观测系统。

参考图1所示，一种海底原位实时观测系统，观测系统的通信是由水声通信、卫星通信、互联网通信组成完整链路，包括海底观测总控系统、海面中继传输浮标系统、远程监控系统、水声通信机以及卫星通信机，海底观测总控系统与海面中继传输浮标系统之间通过水声通信机进行无线通信；海面中继传输浮标系统与远程监控系统之间通过卫星通信机进行无线通信。即海底观测平台(即海底观测总控系统)与海面中继浮标(即海面中继传输浮标系统)采用水声通信，而远程监控系统与海面中继浮标之间采用卫星通信，从服务器到各个远程监控客户端采用互联网通信。

海洋环境错综复杂，海洋现象不是能由单一学科所描述，需要有能够支撑多学科观测的仪器。本发明设计的海底观测总控系统即海底观测平台，能够支持多学科观测，海底观测平台设计通用性接口和常规仪器电源电压接口，可搭载不同传感器。

参考图1、图2所示，图2为海底观测总控系统结构图；所示海底观测平台的总控制器采用支持SOPC技术的FPGA和低功耗ARM处理器作为双核控制器。考虑到系统不同的工作过程，如系统布放过程、海底贯入过程、海底观测过程、海底起拔过程、系统回收过程，ARM处理器通过专用配置接口直接连接水声通信机、方位姿态传感器、高度计、压力计、贯入系统等海底观测平台在布放过程、回收过程中需要使用的设备；FPGA通过传感器通用性接口挂接需要长期观测的原位观测传感器，负责海底观测传感器系统的工作调度，数据采集以及对各传感器系统的电流电压检测；同时海底控制器支持双备份数据存储，即CF卡与SD卡存储，保证系统数据安全性；数据通信格式采用Modbus协议，系统与外界传感器连接采用星型结构，设计多路传感器采集通道，各传感器通道均采用标准RS232接口并提供多种供电电压选择。

海面中继浮标即海面中继传输浮标系统设计如图3所示，海面中继浮标的总控制器采用ARM处理器作为主处理器负责系统任务的调度与管理；采用水声通信机与海底观测平台进行信息交互；采用卫星通信机与远程服务器进行交互通信；海面中继浮标挂载了方位姿态传感器、温度传感器、压力传感器，并设有GPS模块和高精度时钟模块，系统采用双SD卡存储。海面中继浮标供电单元设计方面，采用了“太阳能电池+锂电池”组合供电的方式，为无阳光照射情况下海面中继浮标提供供电需求。

远程监控系统是海底原位观测系统的远程监控中心，包括船载作业监控系统、船载远程监控系统以及远程陆上监控系统，船载作业监控系统通过水声通信机与海底观测总控系统进行交互通信；船载远程监控系统监测、远程陆上监控系统与海面中继传输浮标系统之间通过卫星通信方式进行交互。远程监控系统是由监控客户端软件子系统、服务器前端软件子系统和数据库存储子系统三部分构成，系统构成如图4所示。实现了终端软件之间的网络通信、服务器前端软件之间的网络通信、服务器前端软件与北斗终端一体机(卫星通信机)之间的串口通信，实现控制命令、参数配置命令的发送及采集数据、命令应答、状态信息的接收。

远程监控系统的数据存储方面，设计了分布式数据存储子系统，包括中央服务器和观测设备服务器两级结构，实现了监控软件的系统信息管理、数据存储以及数据库备份维护，增强了数据存储的安全性和查询操作的高效性；为保证系统登录安全，系统设计了具有用户身份认证和权限管理功能的监控客户端软件。通过用户信息的查询，实现用户身份的认证机制，并通过查询用户权限为登录用户显示不同的操作主界面。

海底原位观测系统是一套针对远海、深海进行原位长期观测的设备，设备维护困难，因此需要设计一套完整可靠的防护措施，保障设备能够满足长期实时观测。本发明针对系统可能出现的问题进行提前防护，主要包括系统防死机设计、故障监测与故障隔离设计、系统低功耗设计等安全设计，下面将对各部分的具体设计进行介绍。

(1)系统防死机设计

控制器死机现象是系统稳定性设计中不可避免的问题，海洋环境的特殊性与后期维护的困难性对系统防死机性能的要求极为苛刻。参考图2、图3、图5所示，为满足系统在海底长期观测，对系统的控制器(即海底观测平台总控制器与海面中继浮标总控制器)可靠性设计采用两级防死机监控，分别监测控制器的冷复位启动与热复位启动。

控制器的热复位启动采用看门狗设计，对于程序受到外部干扰导致程序跳出有效程序区，看门狗能有效抑制死机，但是一旦程序进入含有“喂狗”指令的死循环，控制器将无法复位。因此本发明还设计CPLD防死机逻辑设计，防死机逻辑接收大于主程序循环时间的监控信号，如果控制器发生异常，CPLD逻辑未接收到正常监控信号，逻辑设计将会对整个控制器进行冷复位启动处理，即设定一定时间断电，而后再重新系统上电。该设计大大提高了系统的可靠性，在系统死机后仍然能够有效的重新启动。

(2)故障监测与隔离设计

系统的控制器(即海底观测平台总控制器与海面中继浮标总控制器)需搭载多路传感器、通信机，为避免仪器工作过程的相互干扰，系统的控制器采用“数字处理逻辑+快速比较器”的过电流保护方案实现主控制器外挂设备(包括水声通信机、方位姿态传感器、高度计、贯入系统、原位观测传感器、温度传感器、气压传感器等)的故障自动隔离保护，同时保证正常外挂设备的上电启动与正常供电。如图6所示，系统的控制器在硬件中设计了电流比较器，如果各个传感器的电流异常，超过所设定的阈值时，电流监控信号将会发生变化，逻辑积分器对电流监控信号做积分，防止毛刺干扰，通过积分值来判断系统是否发生故障。系统故障监测与隔离设计可以有效地提高系统安全性，保护好昂贵的海洋传感器，为长期的海洋观测提供技术保障。

(3)低功耗设计

海底观测平台在海底工作电量有限，因此，海底观测平台需要在功耗方面进行设计，海底观测平台运行过程中功耗越低，观测工作时间将越长。针对系统低功耗设计，本发明提出如下具体措施：

①设计供电可控电源电路：参考图7所示，在电路设计方面，海底观测平台总控制器及海面中继浮标总控制器的海底总控电源设置为可控开关供电电源电路，为海底观测总控系统与海面中继传输浮标系统的外挂设备提供可控电源。采取模块化设计方式，按照功能分块后，控制器在对各自功能模块供电时，加入可控开关，当该模块处于闲置状态下，关断其供电电路。

②低功耗模式：参考图8所示，系统设计低功耗运行模式，在系统完成各个传感器采集工作后，将断开以FPGA为核心控制系统的数据采集部分供电(包括对FPGA核心板供电),并且在完成数据上传后水声通信机将进入低功耗监听模式。该模式下，仅需提供维持系统待机的电能。

目前，上述的海底原位实时观测系统已应用于国家重大科研仪器研制项目—复杂深海工程地质原位长期观测设备(SEEGeo)。海底原位实时观测系统应用于SEEGeo项目中,是为了建立自动长期连续的现场观测技术与数据分析，实现对深海工程地质条件的定量描述，获悉工程地质环境动态变化过程与影响因素，设备将实际应用于南海北部陆坡深水区复杂工程地质研究，获得深海沉积物工程性质及其动态变化、沉积物孔隙水压力与液化过程、海底面侵蚀与堆积动态变化、底层海水动力条件等观测信息。

如图9所示，海底观测平台搭载观测海底沉积物工程力学性质的传感器系统(包括声学量测系统、孔压量测系统、电阻率量测系统、海流计、浊度计)、海底观测平台布放/回收的监控传感器(包括方位姿态传感器、高度计及压力计)与贯入系统。系统在贯入过程中可监测探杆贯入深度、以及贯入过程中整个观测平台的倾斜程度、设备距离海底的高度，海底压力等参数。所搭载的海底观测传感器系统包括：沉积物三维高密度电阻率量测系统(简称电阻率量测系统)、沉积物孔隙水(气)压力量测系统(简称孔压量测系统)、沉积物声学特征量测系统(简称声学量测系统)、海水浊度计(简称浊度计)、海流计等。

本发明还提供了一种海底原位实时观测方法，采用上述的海底原位实时观测系统，包括：海底观测平台布放过程、海底贯入过程、海底观测过程、海底起拔过程、回收过程，本实施例中各个工作过程的详细描述如下所述：

布放过程：FPGA等观测传感器系统(包括FPGA及各观测传感器)不工作；ARM系统处于周期性工作睡眠状态；水声通信机持续供电，每10s与船载作业监控系统交互一次，每次每秒最多接收100字节命令信息、发送100字节数据信息；高度计、压力计、方位姿态传感器每10s采集一次数据，每次工作时间持续约1s。

海底贯入过程：贯入操作持续时间约1800s；FPGA等观测传感器系统(包括FPGA及各观测传感器)不工作；ARM处理器处于周期性工作睡眠状态；水声通信机持续供电，每10s与船载作业监控系统交互一次，每次每秒最多接收100字节命令信息、发送100字节数据信息；压力计不工作，高度计、方位姿态传感器每10s采集一次数据，每次工作持续约1s。

海底观测过程：观测传感器、高度计、压力计、方位姿态等传感器每天工作1次，非工作时间时各个传感器掉电；海底观测平台总控制器周期工作在工作模式和待机模式，工作模式持续时间为各个传感器工作时间总和；水声通信机持续供电，水声通信机工作在发送模式、接收模式和待机模式，水声通信机发送数据持续时间根据观测数据量、通信效率和通信速率计算，接收持续时间同发送持续时间。

海底起拔过程：起拔操作持续时间约1800s；FPGA等观测传感器系统(包括FPGA及各观测传感器)不工作；ARM处理器处于周期性工作睡眠状态；水声通信机持续供电，每10s与船载作业监控系统交互一次，每次每秒最多收100字节命令信息、发送100字节数据信息；压力计不工作，高度计、方位姿态传感器每10s采集一次数据，每次工作持续约1s。

回收过程：FPGA等观测传感器系统(包括FPGA及各观测传感器)不工作；ARM处理器处于周期性工作睡眠状态；水声通信机持续供电，每10s与船载作业监控系统交互一次，每次每秒最多接收100字节命令信息、发送100字节数据信息；高度计、压力计、方位姿态传感器每10s采集一次数据，每次工作持续约1s。

本发明针对海洋科学研究与海洋工程作业的实时观测需求，设计了海底原位实时观测系统，系统结合卫星和水声通信技术实现了无线连续实时原位长期多参数海底观测。此外，系统通过设计多模式工作方式实现无人值守海底观测。海底观测平台可挂接海洋化学、地球物理学、工程土力学、海洋学等多学科传感器，实现海底多参数观测。用户通过远程控制中心监测海底传感器,实时获取科学数据,进行海底原位长期实时观测。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，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、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种海底原位实时观测系统，其特征在于，包括海底观测总控系统、海面中继传输浮标系统、远程监控系统、水声通信机以及卫星通信机，所述海底观测总控系统与海面中继传输浮标系统之间通过水声通信机进行无线通信；所述海面中继传输浮标系统与远程监控系统之间通过卫星通信机进行无线通信。

2.根据权利要求1所述的海底原位实时观测系统，其特征在于，所述海底观测总控系统包括海底观测平台总控制器，所述海底观测平台总控制器采用支持SOPC技术的FPGA和ARM处理器的双核控制器，所述ARM处理器与水声通信机连接。

3.根据权利要求2所述的海底原位实时观测系统，其特征在于，所述海底观测总控系统还包括海底观测平台总控制器外挂设备，所述海底观测平台总控制器外挂设备包括原位观测传感器、方位姿态传感器、高度计、压力计以及贯入系统；所述FPGA通过传感器通用性接口与原位观测传感器连接，用于采集各原位观测传感器的数据信息以及对其进行电流电压控制与检测；所述ARM处理器通过专用配置接口与方位姿态传感器、高度计、压力计及贯入系统连接，采集数据信息并进行信息处理与存储。

4.根据权利要求1所述的海底原位实时观测系统，其特征在于，所述海面中继传输浮标系统包括海面中继浮标总控制器及海面中继浮标总控制器外挂设备，所述海面中继浮标总控制器外挂设备包括方位姿态传感器、温度传感器及气压传感器，所述海面中继浮标总控制器采用ARM处理器作为总处理器负责系统的调度与管理，所述ARM处理器通过专用配置接口与方位姿态传感器、温度传感器及气压传感器连接，采集各传感器数据信息并进行信息处理与存储。

5.根据权利要求2-4任一项所述的海底原位实时观测系统，其特征在于，所述海底观测平台总控制器及海面中继浮标总控制器均采用两级防死机监控结构，分别监测控制器的冷复位启动及热复位启动，热复位启动采用看门狗设计，冷复位启动采用CPLD防死机逻辑设计。

6.根据权利要求2-4任一项所述的海底原位实时观测系统，其特征在于，所述海底观测平台总控制器及海面中继浮标总控制器均设置有电流比较器，用于海底观测平台总控制器外挂设备与海面中继浮标总控制器外挂设备的故障隔离保护。

7.根据权利要求2-4任一项所述的海底原位实时观测系统，其特征在于，所述海底观测平台总控制器及海面中继浮标总控制器设置有可控开关电源电路，用于为海底观测总控系统与海面中继传输浮标系统的外挂设备提供可控电源。

8.根据权利要求1所述的海底原位实时观测系统，其特征在于，所述远程监控系统包括船载作业监控系统、船载远程监控系统以及远程陆上监控系统，所述船载作业监控系统通过水声通信机与海底观测总控系统进行通信；所述远程陆上监控系统包括岸站服务器，所述岸站服务器设置为包括中央服务器及观测设备服务器的两级数据结构，用于数据的分布式存储；所述的船载远程监控系统是远程陆上监控系统的船载应用。

9.一种海底原位实时观测方法，采用权利要求1-4、5、6、7、8任一项所述的海底原位观测系统，其特征在于，包括海底布放过程、海底贯入过程、海底观测过程、海底起拔过程以及系统回收过程。

10.根据权利要求9所述的海底原位实时观测方法，其特征在于，

所述海底布放过程具体步骤包括：海底观测总控系统的FPGA及与其连接的观测传感器不工作，ARM处理器处于周期性工作睡眠状态，水声通信机持续供电，并与船载作业监控系统进行周期性交互通信，与ARM处理器连接的高度计、压力计及方位姿态传感器周期性采集数据；

所述海底贯入过程具体步骤包括：海底观测总控系统的FPGA及与其连接的观测传感器不工作，ARM处理器处于周期性工作睡眠状态，水声通信机持续供电，并与船载作业监控系统进行周期性交互通信，压力计不工作，高度计及方位姿态传感器周期性采集数据；

所述海底观测具体步骤包括：观测传感器、高度计、压力计、方位姿态传感器周期性工作，非工作状态则掉电，海底观测平台总控制器周期性工作在工作模式与待机模式；水声通信机持续供电；并与船载作业监控系统、海面中继传输浮标系统、船载远程监控系统、远程陆上监控系统进行周期性交互通信；

所述海底起拔过程具体步骤包括：海底观测总控系统的FPGA及与其连接的观测传感器不工作，ARM处理器处于周期性工作睡眠状态，水声通信机持续供电，并与船载作业监控系统进行周期性交互通信，压力计不工作，高度计及方位姿态传感器周期性采集数据；

所述系统回收过程具体步骤包括：海底观测总控系统的FPGA及与其连接的观测传感器不工作，ARM处理器处于周期性工作睡眠状态，水声通信机持续供电，并与船载作业监控系统进行周期性交互通信，与ARM处理器连接的高度计、压力计及方位姿态传感器周期性采集数据。