CN110531431A - 一种海洋地磁日变观测装置及地磁测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋地磁日变观测装置及地磁测量方法。所述装置包括观测船和设置在观测船上的多个浮动主体，所述浮动主体上安装有地磁设备，所述浮动主体包括定位装置、驱动装置、无线通讯装置、数据处理装置、存储装置、电源装置，所述观测船上设置有控制中心，所述控制中心包括无线通讯单元、数据处理单元、存储单元、报警装置。本发明通过在深海中待测量的纬度上投放多个浮动主体，并在质子磁力仪采集浮动主体自身磁场干扰信息后，对该纬度的地磁场进行数据采集，不需要以观测船为载体，从而可以使观测船不受观测点的限制，快速的将多个浮动主体投放至多个观测点，从而大大提高了数据采集的效率。

Description

一种海洋地磁日变观测装置及地磁测量方法

技术领域

本发明涉及海洋地磁场测量技术领域，具体为一种海洋地磁日变观测装置及地磁测量方法。

背景技术

地磁场是指地球内部存在的天然磁性现象，行军、航海利用地磁场对指南针的作用来定向，人们还可以根据地磁场在地面上分布的特征寻找矿藏。地磁场的变化能影响无线电波的传播，当地磁场受到太阳黑子活动而发生强烈扰动时，远距离通讯将受到严重影响，甚至中断，假如没有地磁场，从太阳发出的强大的带电粒子流(通常叫太阳风)，就不会受到地磁场的作用发生偏转，而是直射地球。

所以，对地磁场的测量是十分重要的一项科研活动，地磁场不是一定恒定值，地磁场日变化的规律一般是白天变化大，夜间变化小，在地磁场测量过程中，为保证测量数据的精度，一般都需要在测区或测区附近同纬度地区架设地磁日变观测站进行地磁日变同步观测，要求此地磁日变观测站能够控制整个测区，对于陆地地磁场测量，地磁日变观测站选址来说相对比较容易，而对于远海地磁场测量，选址相对困难，对于远海测量，磁日变观测站只能安置于测量船上，由于测量船本身受洋流、海风等影响，测量的位置不固定，进而导致地磁日变观测站达不到所要求的测量精度，CN201810652737.X公开了一种基于无人机的海上航磁日变站及地磁测量方法，其通过船载将安装有地磁设备的无人机运送至远海中的测量区域，并通过无人机飞行控制系统控制无人机的补偿飞行、位置调整以及定点悬停，从而使无人机上的地磁设备能够准确的测量到该测量点的地磁数据，但是，这种方式也存在局限，无人机必须要以测量船作为载体，这样就只能在某一测量点完全完成测量后在驶向下一测量点，使测量的效率很慢，如何能够提高测量的效率，是有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋地磁日变观测装置及地磁测量方法，使观测船不受观测点的限制，提高地磁场数据采集的效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种海洋地磁日变观测装置，包括观测船和设置在观测船上的多个浮动主体，所述浮动主体上安装有地磁设备，所述地磁设备采用质子磁力仪，所述浮动主体包括定位装置，用于对浮动主体的位置进行定位；

优选的，所述定位装置采用GPS卫星定位装置或北斗卫星定位装置，本申请的浮标主体设置有自动导航系统，自动导航系统的用途是由GPS卫星定位装置或北斗卫星定位装置接收移动主体的当前位置并将数据跟用户自定义的目的地比较、参照电子地图计算行驶路线，并实时将信息反馈给浮标主体。

包括驱动装置，用于在浮动主体偏离既定位置时将浮动主体推回原来的位置；

优选的，所述驱动装置有若干个，且均匀分布固定在浮动主体的下端，所述驱动装置采用电动螺旋桨推进，进一步的，本申请使用两个电动螺旋桨推进，当两个电动螺旋桨通转速转动时，能够推动移动主体向前移动，当两个电动螺旋桨转速不一致时，可以调整移动主体的前进方向。

包括无线通讯装置，用于与控制中心进行无线通讯；

包括数据处理装置，用于分析处理信息；

包括存储装置，用于存储浮动主体既定位置的坐标信息；

包括电源装置，用于对浮动主体和地磁设备进行供电；

所述观测船上设置有控制中心，所述控制中心包括无线通讯单元，用于与各个浮动主体进行无线通讯；

包括数据处理单元，用于信息的整合、分析、处理；

包括存储单元，用于存储各个浮动主体的既定位置的坐标信息和地磁设备获取的地磁信息；

包括报警装置，用于提醒管理中心的工作人员浮动主体数据采集完成。

优选的，所述报警装置可选用报警铃或报警灯，所述报警装置设置在控制中心的监控室内。

优选的，所述无线通讯装置和无线通讯单元均采用Wi-Fi模块或移动网络模块。

优选的，所述电源装置采用太阳能发电模块，用于将光能转换成电能，为设备进行供电，在浮动主体上还设置有可充电电池，用于存储所述太阳能发电模块的电能，并在所述太阳能发电模块不发电或发电不足时，为设备供电，本申请在浮动主体上设置有太阳能光伏板，进一步的，可使用可折叠的太阳能光伏板，使海面风力较大时，光伏板能够折叠，减小受风面。

优选的，所述浮动主体上还设置有风力传感器，用于感应浮动主体周围的风速。

一种使用海洋地磁日变观测装置进行地磁测量的方法，包括以下步骤：

S1：通过观测船将多个浮动主体运送到远海中待测量的纬度上，将多个浮动主体分别投放至不同的观测点处；

S2：控制中心通过无线通讯单元向每个浮动主体发送其各自测量点的坐标信息，并将坐标信息存储在浮动主体的存储装置内；

S3：浮动主体进行补偿游动，并在所述浮动主体进行补偿游动过程中，质子磁力仪采集浮动主体自身磁场干扰信息；

S4：在浮动主体的补偿游动结束后，浮动主体静止在测量点处，质子磁力仪开始进行海洋地磁测量，并将采集的数据存储到浮动主体的存储装置内；

S5：当某一测量点的地磁数据采集完成后，浮动主体通过无线通讯装置通知观测船对该浮动主体进行回收。

优选的，所述风速传感器感应到海面风速较大时，地磁设备停止数据采集，并在风速传感器感应到风速平缓时，通过驱动装置将浮动主体推回测量点后，地磁设备开始工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明通过在深海中待测量的纬度上投放多个浮动主体，并在质子磁力仪采集浮动主体自身磁场干扰信息后，对该纬度的地磁场进行数据采集，由于浮动主体是漂浮在海面上，不需要以观测船为载体，从而可以使观测船不受观测点的限制，快速的将多个浮动主体投放至多个观测点，从而大大提高了数据采集的效率。

附图说明

图1为本发明浮动主体结构示意图；

图中：1-浮动主体，2-地磁设备，3-驱动装置，4-数据处理装置，5-存储装置，6-定位装置，7-无线通讯装置，8-电源装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种海洋地磁日变观测装置，包括观测船和设置在观测船上的多个浮动主体1，所述浮动主体1上安装有地磁设备2，所述地磁设备2采用质子磁力仪，所述浮动主体1包括定位装置6，用于对浮动主体1的位置进行定位；

具体来说，所述定位装置6采用GPS卫星定位装置6或北斗卫星定位装置6，本申请的浮标主体1设置有自动导航系统，自动导航系统的用途是由GPS卫星定位装置6或北斗卫星定位装置6接收移动主体1的当前位置并将数据跟用户自定义的目的地比较、参照电子地图计算行驶路线，并实时将信息反馈给浮标主体1。

包括驱动装置3，用于在浮动主体1偏离既定位置时将浮动主体1推回原来的位置；

具体来说，所述驱动装置3有若干个，且均匀分布固定在浮动主体1的下端，所述驱动装置3采用电动螺旋桨推进，进一步的，本申请使用两个电动螺旋桨推进，当两个电动螺旋桨通转速转动时，能够推动移动主体1向前移动，当两个电动螺旋桨转速不一致时，可以调整移动主体1的前进方向。

包括无线通讯装置7，用于与控制中心进行无线通讯；

包括数据处理装置4，用于分析处理信息；

包括存储装置5，用于存储浮动主体1既定位置的坐标信息；

包括电源装置8，用于对浮动主体1和地磁设备2进行供电；

所述观测船上设置有控制中心，所述控制中心包括无线通讯单元，用于与各个浮动主体1进行无线通讯；

包括数据处理单元，用于信息的整合、分析、处理；

包括存储单元，用于存储各个浮动主体1的既定位置的坐标信息和地磁设备2获取的地磁信息；

包括报警装置，用于提醒管理中心的工作人员浮动主体1数据采集完成，便于对浮动主体1进行回收。

具体来说，所述报警装置可选用报警铃或报警灯，所述报警装置设置在控制中心的监控室内。

具体来说，所述无线通讯装置7和无线通讯单元均采用Wi-Fi模块或移动网络模块。

具体来说，所述电源装置8采用太阳能发电模块，用于将光能转换成电能，为设备进行供电，在浮动主体1上还设置有可充电电池，用于存储所述太阳能发电模块的电能，并在所述太阳能发电模块不发电或发电不足时，为设备供电，本申请在浮动主体1上设置有太阳能光伏板，进一步的，可使用可折叠的太阳能光伏板，使海面风力较大时，光伏板能够折叠，减小受风面。

具体来说，所述浮动主体1上还设置有风力传感器，用于感应浮动主体1周围的风速，当感应到风速较大，浮动主体1不能维持原位时，地磁设备2停止工作，以便保证采集数据的准确性，而且更加节省电能，所述风速传感器感应到海面风速较大时，会将浮动主体1吹离观测点，而且仅靠浮动主体1上的驱动装置3很难使浮动主体1保持在观测点，而且会十分费电，地磁设备2停止数据采集，并在风速传感器感应到风速平缓时，通过GPS导航规划浮动主体1此时游动至观测点的航线，并通过驱动装置3将浮动主体1推回测量点后，地磁设备2开始工作。

一种使用海洋地磁日变观测装置进行地磁测量的方法，包括以下步骤：

S1：通过观测船将多个浮动主体1运送到远海中待测量的纬度上，将多个浮动主体1分别投放至不同的观测点处；

观测点的经纬度是通过天文观测确定的，根据地磁测量的目的和要求，测点又有复测点和普通点之分，复测点的距离一般为二、三百公里，每年复测1次，复测点的地磁资料主要是用来研究地磁场的长期变化，它在很大程度上弥补了地磁台站少、分布不均匀的缺陷，普通点的距离一般为几十公里，其资料主要用来编绘地磁图；

S2：控制中心通过无线通讯单元向每个浮动主体1发送其各自测量点的坐标信息，并将坐标信息存储在浮动主体1的存储装置5内；

观测船在靠近观测点时，即向海中投放一个浮动主体1，并将相对应的观测点的坐标发送至该浮动主体1，便于浮动主体1规划行驶路线后，通过驱动装置3将浮动主体1推送到观测点；

S3：浮动主体1进行补偿游动，并在所述浮动主体1进行补偿游动过程中，质子磁力仪采集浮动主体1自身磁场干扰信息；

所述补偿游动的方式为浮动主体1按照数字8的游动形式分别沿水平四个方向游动的方式，每次所述补偿游动的时间不小于1分钟，每次所述补偿游动的距离不小于10米；

S4：在浮动主体1的补偿游动结束后，浮动主体1静止在测量点处，质子磁力仪开始进行海洋地磁测量，并将采集的数据存储到浮动主体1的存储装置5内；

当浮动主体1由于洋流、海风等原因偏离观测点时，浮动主体1下方的驱动装置3开始工作，将浮动主体1推回观测点，以保证观测数据的准确性，采集的数据可存储在浮动主体1的存储装置5内，也可以通过无线通讯装置7发送到控制中心；

S5：当某一测量点的地磁数据采集完成后，浮动主体1通过无线通讯装置7通知观测船对该浮动主体1进行回收，浮动主体1可漂浮在海面上，对该观测点的地磁场变化进行长时间的观测，并通过太阳能补充自身的电量，可维持长时间观测所需要的能量，不需要观测船提供能源，从而使提高地磁场数据采集的效率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种海洋地磁日变观测装置，包括观测船和设置在观测船上的多个浮动主体(1)，其特征在于：所述浮动主体(1)上安装有地磁设备(2)，所述浮动主体(1)包括定位装置(6)，用于对浮动主体(1)的位置进行定位；

包括驱动装置(3)，用于在浮动主体(1)偏离既定位置时将浮动主体(1)推回原来的位置；

包括无线通讯装置(7)，用于与控制中心进行无线通讯；

包括数据处理装置(4)，用于分析处理信息；

包括存储装置(5)，用于存储浮动主体(1)既定位置的坐标信息；

包括电源装置(8)，用于对浮动主体(1)和地磁设备(2)进行供电；

所述观测船上设置有控制中心，所述控制中心包括无线通讯单元，用于与各个浮动主体(1)进行无线通讯；

包括数据处理单元，用于信息的整合、分析、处理；

包括存储单元，用于存储各个浮动主体(1)的既定位置的坐标信息和地磁设备(2)获取的地磁信息；

包括报警装置，用于提醒管理中心的工作人员浮动主体(1)数据采集完成。

2.根据权利要求1所述的一种海洋地磁日变观测装置，其特征在于：所述地磁设备(2)采用质子磁力仪。

3.根据权利要求1所述的一种海洋地磁日变观测装置，其特征在于：所述定位装置(6)采用GPS卫星定位装置(6)或北斗卫星定位装置(6)。

4.根据权利要求1所述的一种海洋地磁日变观测装置，其特征在于：所述驱动装置(3)有若干个，且均匀分布固定在浮动主体(1)的下端，所述驱动装置(3)采用电动螺旋桨推进。

5.根据权利要求1所述的一种海洋地磁日变观测装置，其特征在于：所述无线通讯装置(7)和无线通讯单元均采用Wi-Fi模块或移动网络模块。

6.根据权利要求1所述的一种海洋地磁日变观测装置，其特征在于：所述电源装置(8)采用太阳能发电模块，用于将光能转换成电能，为设备进行供电，在浮动主体(1)上还设置有可充电电池，用于存储所述太阳能发电模块的电能，并在所述太阳能发电模块不发电或发电不足时，为设备供电。

7.根据权利要求1所述的一种海洋地磁日变观测装置，其特征在于：所述报警装置可选用报警铃或报警灯，所述报警装置设置在控制中心的监控室内。

8.根据权利要求1所述的一种海洋地磁日变观测装置，其特征在于：所述浮动主体(1)上还设置有风力传感器，用于感应浮动主体(1)周围的风速。

9.一种使用如权利要求1-8任一项所述的海洋地磁日变观测装置进行地磁测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：通过观测船将多个浮动主体(1)运送到远海中待测量的纬度上，将多个浮动主体(1)分别投放至不同的观测点处；

S2：控制中心通过无线通讯单元向每个浮动主体(1)发送其各自测量点的坐标信息，并将坐标信息存储在浮动主体(1)的存储装置(5)内；

S3：浮动主体(1)进行补偿游动，并在所述浮动主体(1)进行补偿游动过程中，质子磁力仪采集浮动主体(1)自身磁场干扰信息；

S4：在浮动主体(1)的补偿游动结束后，浮动主体(1)静止在测量点处，质子磁力仪开始进行海洋地磁测量，并将采集的数据存储到浮动主体(1)的存储装置(5)内；

S5：当某一测量点的地磁数据采集完成后，浮动主体(1)通过无线通讯装置(7)通知观测船对该浮动主体(1)进行回收。

10.根据权利要求9所述的地磁测量方法，其特征在于，所述方法还包括：所述风速传感器感应到海面风速较大时，地磁设备(2)停止数据采集，并在风速传感器感应到风速平缓时，通过驱动装置(3)将浮动主体(1)推回测量点后，地磁设备(2)开始工作。