CN111983687A - 一种可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置及其方法，所述装置包括太阳能发电装置、转向轮组、电缆轮、减速机、伺服电机、集成电缆、温度传感器、盐度传感器、锚块、矢量水听器、压力传感器、浮体罐、蓄电池、控制器、数据处理模块、北斗通讯模块、气囊、平衡调整组件、天线，伺服电机的输出端接减速机，减速机输出端设置电缆轮，集成电缆一端与数据处理模块相连，经电缆轮、转向轮组进入海水，其末端设有锚块，集成电缆上分别设有温度传感器、盐度传感器、矢量水听器、压力传感器，传感器采集的数据经处理后再送到控制器。本发明组网后可测量大面积海域详尽的各种海洋声学特性。

Description

一种可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种海洋环境声学特性测量装置，特别涉及一种可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置。

背景技术

海洋声学探测技术是人类认识、开发、利用海洋必不可少的技术，其中海洋环境噪声是声呐接收机的重要背景噪声，对海洋环境噪声的测量尤为关键与重要。深外海水域声场的研究以矢量水听器为基础是目前比较先进的技术，但是目前以矢量水听器为核心组成的单个测量装置系统比较庞大，针对的目标测量海域面积小。

在某一敏感大面积海域测量声学特性时，需要定点投放多个测量装置时，需要一种结构简单、小巧，制造、维修、布放及打捞方便，采用具有主动发射或者被动声呐接收的矢量水听器为核心组成的测量装置，多个装置可组成测量网，实现大面积、长时序的海洋声学特性测量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置，本发明自带主动或者被动声呐系统，多个装置匹配组网测量海洋环境声学信号。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置，包括太阳能发电装置、集成电缆收放装置、集成电缆、温度传感器、盐度传感器、锚块、矢量水听器、压力传感器、浮体罐、蓄电池、控制器、数据处理模块、通讯模块、天线，其特征在于：所述的浮体罐上设有集成电缆收放装置，集成电缆一端与数据处理模块相连，另一端经集成电缆收放装置进入海水，其末端设有锚块，集成电缆上分别设有温度传感器、盐度传感器、矢量水听器、压力传感器，温度传感器、盐度传感器、矢量水听器、压力传感器采集的数据经集成电缆送到数据处理模块，经处理后再送到控制器，控制器分别与蓄电池、通讯模块、数据处理模块相连，设于浮体罐上部的天线与通讯模块相连，太阳能发电装置与蓄电池相连。

上述的可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置中，所述的集成电缆收放装置包括转向轮组、电缆轮、减速机、伺服电机，伺服电机的输出端接减速机，减速机输出端设置电缆轮，集成电缆经电缆轮以及转向轮组进入海水，转向轮组包括设置于浮体罐上部、浮体罐外侧及浮体罐外底部的定滑轮。

上述的可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置中，所述的天线为北斗通讯天线或GPS天线，通讯模块为北斗通讯模块或GPS模块，GPS天线、GPS模块以及控制器依次相连，北斗通讯天线、北斗通讯模块及控制器依次相连。

上述的可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置中，还包括气囊，所述的浮体罐外侧设有气囊，浮体罐上设有上下固定板定位气囊。

上述的可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置中，还包括平衡调整组件，浮体罐相对于电缆轮的另一外侧设有平衡调整组件。

上述的可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置中，浮体罐开口上端设有支板，支板一端与浮体罐铰接，另一端与浮体罐搭扣连接，GPS天线和北斗通讯天线安装在浮体罐的开口上端支板上。

一种可可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置的测量方法，包括以下步骤：将一个带主动声呐系统的悬浮式海洋环境声学特性测量装置N0及N个带被动声呐系统的悬浮式海洋环境声学特性测量装置组网成整套测量系统，带主动声呐系统的悬浮式海洋环境声学特性测量装置N0投放到敏感海域，N1～Nn个带被动声呐系统的悬浮式海洋环境声学特性测量装置投放在带主动声呐系统的装置N0附近的海域中，形成大面积海域的测量网点；

根据测量目的及目标，测量装置N0对周围海域目标主动发射各种声学探测信号，N1～Nn测量装置被动接收因测量装置N0发射而反馈的海域目标的各种声学信息，各种反馈声学信息及传感器测量信息、位置信息通过北斗通讯模块及天线利用卫星实时传送陆地接收站，同时测量装置N0除主动发射声学探测信号，同时也接收附近海域环境反馈的声学信息，并与本身传感器测量信息、位置测量信息通过北斗通讯模块及天线利用卫星实时传送陆地接收站。

本发明的技术效果在于：本发明不需试验船时时伴随，自带补给电源，可长时间无人值守，自动测试不同海层、海域的各种声学参数。通过数据采集与处理系统可分析出海洋环境的声速及声速发布、海水声吸收、声衰减、风浪噪声、海洋辐射噪声以及间歇源引起的海洋环境噪声变化等。本发明组网后可测量大面积海域详尽的各种海洋声学特性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电原理结构框图；

图3为本发明的组网测量原理结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图1、图2所示，本发明包括太阳能发电装置1、转向轮组2、电缆轮3、减速机4、伺服电机5、集成电缆6、温度传感器7、盐度传感器8、锚块9、矢量水听器10、压力传感器11、浮体罐12、蓄电池13、控制器14、数据处理模块15、GPS模块16、北斗通讯模块17、气囊18、平衡调整组件19、GPS天线20、北斗通讯天线21。

蓄电池13安装在浮体罐12下层可拆卸底板上方；电缆轮3、减速机4、伺服电机5及控制器14、数据处理模块15、GPS模块16、北斗通讯模块17安装在浮体罐12中部可拆卸底板上方。

集成电缆6一端绕在电缆轮3上，并与控制器连接，另一端通过焊接在浮体罐外侧的转向轮组2进入海水，转向轮组2包括设置于浮体罐上部、浮体罐外侧及浮体罐外底部的定滑轮，集成电缆6上依次装有盐度传感器7、温度传感器8、压力传感器11、矢量水听器10、锚块9。整个浮体罐12焊接而成，不需开底部孔使用各种制造精度及维修、维护成本高的水密件，集成电缆的硫化程度、外观、圆度要求不高，制造方便，结构精巧，节约制造成本。

太阳能发电装置1及GPS天线20、北斗通讯天线21安装在浮体罐12的开口上端支板上，支板一端铰链，一端搭扣，保证整个浮体罐内的设备仪器安装、拆卸方便，又保证浮体罐12端口封闭。

气囊18设在浮体罐12外部，浮体罐12上焊有上下固定板定位气囊18。

浮体罐12上部外侧装有平衡调整组件19，整套装置装好后通过更换或调整砝码保证装置平衡。

本发明的工作过程是：

太阳能发电装置1充电到蓄电池13中，蓄电池13分别给伺服电机5、控制器14及各用电模块供电。控制器14通过集成电缆6连接盐度传感器7、温度传感器8、压力传感器11、伺服电机5及各模块。

压力传感器11将水中深度位置信息传给控制器14，控制器14对伺服电机5发出指令，控制电缆轮3正反转及转动圈数操纵电缆线上升或下潜，从而使各种感应器及矢量水听器到达目标潜层。

矢量水听器10有两种，一种具有主动声呐系统兼具主动发射及接收功能，一种具有被动声呐系统被动接收声学特性信息。

数据处理模块15对矢量水听器10提供的信息处理后发送给控制器14，控制器14将接受到的各种信息（声学特性、温度、盐度、压力以及GPS位置等）通过北斗通讯模块17及天线利用卫星实时传送陆地接收站。

组网测量方法：

如图3所示，组网测量的整套测量系统由一个带主动声呐系统的测量装置N0及N个带被动声呐系统的装置组成，通过布设一系列的测量点来完成整个目标区域的测量。带主动声呐系统的测量装置N0投放到敏感海域，N1～Nn个带被动声呐系统的装置投放在带主动声呐系统的装置N0附近的海域中，形成大面积海域的测量网点。

根据测量目的及目标，测量装置N0对周围海域目标主动发射各种声学探测信号，N1～Nn测量装置被动接收因测量装置N0发射而反馈的海域目标的各种声学信息，各种反馈声学信息及测量装置本身测得的温盐度、GPS位置等多个测量信息通过北斗通讯模块及天线利用卫星实时传送陆地接收站，同时测量装置N0除主动发射声学探测信号，同时也接收附近海域环境反馈的声学信息，并与本身测得的温盐度、GPS位置等多个测量信息通过北斗通讯模块及天线利用卫星实时传送陆地接收站。

陆地接收站根据N0、N1～Nn 测量装置提供的广阔海域的各个目标位置海洋环境的各种信息参数，从而更全面、更精准、长时间、详尽的获取了整个测量网中各种海洋声学特性参数。

Claims (7)

1.一种可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置，包括太阳能发电装置、集成电缆收放装置、集成电缆、温度传感器、盐度传感器、锚块、矢量水听器、压力传感器、浮体罐、蓄电池、控制器、数据处理模块、通讯模块、天线，其特征在于：所述的浮体罐上设有集成电缆收放装置，集成电缆一端与数据处理模块相连，另一端经集成电缆收放装置进入海水，其末端设有锚块，集成电缆上分别设有温度传感器、盐度传感器、矢量水听器、压力传感器，温度传感器、盐度传感器、矢量水听器、压力传感器采集的数据经集成电缆送到数据处理模块，经处理后再送到控制器，控制器分别与蓄电池、通讯模块、数据处理模块相连，设于浮体罐上部的天线与通讯模块相连，太阳能发电装置与蓄电池相连。

2.根据权利要求1所述的可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置，其特征在于：所述的集成电缆收放装置包括转向轮组、电缆轮、减速机、伺服电机，伺服电机的输出端接减速机，减速机输出端设置电缆轮，集成电缆经电缆轮以及转向轮组进入海水，转向轮组包括设置于浮体罐上部、浮体罐外侧及浮体罐外底部的定滑轮。

3.根据权利要求1所述的可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置，其特征在于：所述的天线为北斗通讯天线或GPS天线，通讯模块为北斗通讯模块或GPS模块，GPS天线、GPS模块以及控制器依次相连，北斗通讯天线、北斗通讯模块及控制器依次相连。

4.根据权利要求1所述的可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置，其特征在于：还包括气囊，所述的浮体罐外侧设有气囊，浮体罐上设有上下固定板定位气囊。

5.根据权利要求1所述的可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置，其特征在于：还包括平衡调整组件，浮体罐相对于电缆轮的另一外侧设有平衡调整组件。

6.根据权利要求1所述的可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置，其特征在于：浮体罐开口上端设有支板，支板一端与浮体罐铰接，另一端与浮体罐搭扣连接，GPS天线和北斗通讯天线安装在浮体罐的开口上端支板上。

7.一种如权利要求1－6所述的可组网的悬浮式海洋环境声学特性测量装置的测量方法，包括以下步骤：将一个带主动声呐系统的悬浮式海洋环境声学特性测量装置N0及N个带被动声呐系统的悬浮式海洋环境声学特性测量装置组网成整套测量系统，带主动声呐系统的悬浮式海洋环境声学特性测量装置N0投放到敏感海域，N1～Nn个带被动声呐系统的悬浮式海洋环境声学特性测量装置投放在带主动声呐系统的装置N0附近的海域中，形成大面积海域的测量网点；

根据测量目的及目标，测量装置N0对周围海域目标主动发射各种声学探测信号，N1～Nn测量装置被动接收因测量装置N0发射而反馈的海域目标的各种声学信息，各种反馈声学信息及传感器测量信息、位置信息通过北斗通讯模块及天线利用卫星实时传送陆地接收站，同时测量装置N0除主动发射声学探测信号，同时也接收附近海域环境反馈的声学信息，并与本身传感器测量信息、位置测量信息通过北斗通讯模块及天线利用卫星实时传送陆地接收站。

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