CN114355479B - 一种空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置，属于气象海洋探测技术领域，包括：外壳，外壳内设置有降落伞舱、浮体舱和探头舱；降落伞舱内设置有降落伞和微型气象站；浮体舱内设置有主控单元、定位通信模块、波浪测量模块和探头释放驱动装置；探头舱内设置有XCTD探头、探头释放装置和探头固定装置。该测量装置在下落过程中通过微型气象站实现大气垂直结构的气象数据的测量，在海面漂浮过程中通过波浪测量模块和微型气象站中实现海浪数据和海气界面的气象数据的测量，通过XCTD探头实现上层海洋现场数据‑海洋温盐深剖面数据的测量，本发明实现了台风海域大气垂直结构、海气界面和上层海洋的气象海洋环境信息数据的一体化观测。

Description

一种空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置

技术领域

本发明涉及气象海洋探测技术领域，特别是涉及一种空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置。

背景技术

台风是发生在热带海洋上的一种具有暖心结构的强烈热带气旋，是一种灾害性天气系统。全球约三分之一的热带气旋生成于西北太平洋，并主要向西或西北方向移动，强台风在登陆过程中会造成狂风、巨浪、风暴潮等气象海洋灾害，会造成巨大的经济损失和严重的人员伤亡，因此准确预测台风（尤其是超强台风）的发展过程对防灾减灾具有重要意义。台风是天气尺度上最强烈的海气相互作用过程，可造成海气间大量的热量和动量通量交换，引起海表面温度下降、波浪场增强、海洋混合层加深等一系列上层海洋响应，上层海洋的这些响应又反馈影响了台风系统强度和移动路径。

目前，台风预报主要依靠台风现场观测数据和数值模式预报，台风现场观测数据是台风强度和路径准确预报的基础。其中，台风现场观测数据包含了对台风影响海域大气垂直结构、海气界面和上层海洋进行直接观测得到的气象海洋环境信息数据，只有对台风影响海域大气垂直结构、海气界面和上层海洋进行现场一体化观测，综合考虑大气与上层海洋间相互作用，才能更好地预测台风的发生和演变过程，提升台风、风暴潮等气象海洋灾害预警的准确性。

目前常规的台风现场观测手段有天基卫星遥感，空基航空飞行器、机载探空仪以及地基气象雷达、自动站、探空气球等。上述观测手段可以对台风直接或间接的进行观测，获取台风在大气中的现场数据，然而无法对与台风相互作用强烈的上层海洋进行观测。近年来，海洋浮标/潜标、无人船及水下滑翔机等海洋环境观测设备逐步应用到台风观测领域，用于海气界面和上层海洋环境数据测量，然而上述设备无法在台风形成后再于台风海域针对性的布放，缺乏应对台风观测的机动性，且上述设备价格昂贵、易受到台风摧毁造成重大经济损失。

综上，对台风影响海域大气垂直结构、海气界面和上层海洋的气象海洋环境信息数据的一体化观测，可以有效提高台风强度和运动路径预报精度，提升台风预警监测和防灾减灾能力。现有台风观测手段均无法实现对台风影响海域大气垂直结构、海气界面和上层海洋的气象海洋环境信息数据进行一体化直接观测，影响了台风数值预报精度，制约了我国台风学科发展和预报能力进一步提升。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置，以实现台风海域大气垂直结构、海气界面和上层海洋的气象海洋环境信息数据的一体化观测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置，所述测量装置包括：

外壳，所述外壳内从上到下依次设置有降落伞舱、浮体舱和探头舱；

所述降落伞舱内设置有降落伞和微型气象站；

所述浮体舱内设置有主控单元、定位通信模块、波浪测量模块和探头释放驱动装置；

所述探头舱内设置有XCTD（ expendable Conductivity Temperature DepthProfiler，投弃式温盐深仪）探头、探头释放装置和探头固定装置；

所述微型气象站与所述主控单元连接，所述微型气象站用于在所述测量装置处于空中下落过程时测量空中的气象数据，作为第一气象信息，在所述测量装置处于海面漂浮过程时测量海气界面的气象数据，作为第二气象信息，并将所述第一气象信息和所述第二气象信息发送给所述主控单元；

所述定位通信模块与所述主控单元连接，所述定位通信模块用于获取所述测量装置的定位信息，并将所述定位信息发送给所述主控单元；

所述波浪测量模块与所述主控单元连接，所述波浪测量模块用于在所述测量装置处于海面漂浮过程时测量海浪数据，并将所述海浪数据发送给所述主控单元；

所述主控单元与所述探头释放驱动装置连接，所述探头释放驱动装置与所述探头释放装置连接，所述主控单元用于在所述测量装置下降到海面时控制所述探头释放驱动装置动作，所述探头释放装置用于控制探头固定装置释放所述XCTD探头；

所述XCTD探头与所述主控单元连接，所述XCTD探头用于测量海洋温盐深剖面数据，并将所述海洋温盐深剖面数据发送给所述主控单元。

可选的，所述降落伞舱内还设置有脱伞模块；

所述脱伞模块固定在所述降落伞舱的底部，所述降落伞与所述脱伞模块通过牵引绳连接；

所述脱伞模块的控制端与所述主控单元连接；

所述主控单元用于当所述测量装置降落至海面时，控制所述脱伞模块进行所述降落伞和所述降落伞舱的底部的脱离。

可选的，所述脱伞模块包括电控开关和电加热丝；

所述电控开关设置在所述电加热丝的导电通路上；

所述电控开关的控制端与所述主控单元连接；

所述电加热丝连接在所述牵引绳和所述降落伞舱的底部之间，用于加热时熔断释放所述降落伞。

可选的，所述探头固定装置包括定位支架、探头投放筒、投放筒盖板和连接装置；

所述探头投放筒设置在所述定位支架上；

所述XCTD探头设置在所述探头投放筒内；

所述连接装置的一端与所述定位支架连接，所述连接装置的另一端与所述投放筒盖板连接，所述连接装置用于可断开的将所述投放筒盖板设置在所述探头投放筒的下端开口处。

可选的，所述连接装置包括弹簧和拉绳，所述弹簧设置在所述探头投放筒远离所述探头舱中心的一侧，所述拉绳设置在所述探头投放筒靠近所述探头舱中心的一侧；

所述弹簧的一端和所述拉绳的一端均与所述定位支架连接，所述弹簧的另一端和所述拉绳的另一端均与所述投放筒盖板连接；

所述弹簧在投放筒盖板未脱落时处于拉伸状态。

可选的，所述XCTD探头的数量为一个或多个，对应的所述探头投放筒、所述投放筒盖板和所述连接装置的数量为一个或多个；

每个所述连接装置的拉绳的对应位置上均设置有一个霍尔传感器；所述霍尔传感器与所述主控单元连接；

所述霍尔传感器用于检测探头释放装置的切割刀是否经过所述拉绳位置，并将检测结果发送给所述主控单元；所述检测结果用于表征所述拉绳所对应的探头投放筒中的XCTD探头是否被释放；所述主控单元用于根据所述检测结果控制探头释放驱动装置的工作状态。

可选的，探头释放驱动装置包括：电机，所述探头释放装置包括：连接杆和切割刀；

所述电机设置在所述浮体舱和所述探头舱之间的隔板上；

所述电机通过所述连接杆与所述切割刀传动连接；

所述切割刀用于切割所述拉绳。

可选的，所述浮体舱内填充有轻质保温材料。

可选的，所述浮体舱内还设置有温度传感器和电加热装置；

所述温度传感器与所述主控单元连接，所述主控单元与所述电加热装置的控制端连接；

所述温度传感器用于监测浮体舱内部的温度；

所述主控单元还用于当浮体舱内部的温度小于温度阈值时，控制所述电加热装置进行加热。

可选的，所述探头舱的内表面还设置有海表温盐传感器，所述海表温盐传感器与所述主控单元连接；

所述海表温盐传感器用于在所述测量装置处于海面漂浮过程时测量海表温盐数据，并将所述海表温盐数据发送给所述主控单元。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开一种空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置，所述测量装置包括：外壳，所述外壳内从上到下依次设置有降落伞舱、浮体舱和探头舱；所述降落伞舱内设置有降落伞和微型气象站；所述浮体舱内设置有主控单元、定位通信模块、波浪测量模块和探头释放驱动装置；所述探头舱内设置有XCTD探头、探头释放装置和探头固定装置。本发明的测量装置在下落过程中通过微型气象站实现大气垂直结构中的气象数据的测量，在海面漂浮过程中通过波浪测量模块和微型气象站实现海浪数据和海气界面的气象数据的测量，通过XCTD探头实现上层海洋现场数据-海洋温盐深剖面数据的测量，本发明实现了台风海域大气垂直结构、海气界面和上层海洋的气象海洋环境信息数据的一体化观测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置的观测流程图。

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。

本发明的目的是提供一种空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置，以实现台风影响海域大气垂直结构、海气界面和上层海洋的气象海洋环境信息数据的一体化观测。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明实施例提供一种空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置，所述测量装置包括：外壳1，外壳1内从上到下依次设置有降落伞舱2、浮体舱3和探头舱4；

降落伞舱2内设置有降落伞12和微型气象站5；浮体舱3内设置有主控单元6、定位通信模块（图1中未示出，其在浮体舱3内，且与位于降落伞舱2内的天线17连接）、波浪测量模块7和探头释放驱动装置8；探头舱4内设置有XCTD探头9、探头释放装置10和探头固定装置11；其中，XCTD探头9是一种先进的电导率、温度剖面测量设备，盐度是由电导率换算得到的。

微型气象站5与主控单元6连接，微型气象站5用于在测量装置处于空中下落过程时测量空中的气象数据，作为第一气象信息，在测量装置处于海面漂浮过程时测量海气界面的气象数据，作为第二气象信息，并将第一气象信息和第二气象信息发送给主控单元6；定位通信模块与主控单元6连接，所述定位通信模块用于获取测量装置的定位信息，并将定位信息发送给主控单元6；波浪测量模块7与主控单元6连接，波浪测量模块7用于在所述测量装置处于海面漂浮过程时测量海浪数据，并将所述海浪数据发送给主控单元6；主控单元6与探头释放驱动装置8连接，所述探头释放驱动装置8与探头释放装置10连接，主控单元6用于控制探头释放驱动装置8动作，探头释放装置10用于控制探头固定装置11释放XCTD探头9；XCTD探头9与主控单元6连接，XCTD探头9用于测量海洋温盐深剖面数据，并将海洋温盐深剖面数据发送给主控单元6。

其中，波浪测量模块7为集成的加速度传感器和测量电路，通过感受测量装置随波浪的起伏，计算海浪波高、波周期等参数。波浪测量模块7安装于测量装置浮体舱3中心位置，以减少测量装置自身摇摆对波浪测量精度的影响。

微型气象站5集成有气温、湿度、气压、风速、风向传感器，可在测量装置在空中下落过程中测量台风垂直结构的大气温度、湿度、压力参数。当测量装置下落至海面后，微型气象站5连续测量海气界面大气温度、湿度、压力、风速、风向等气象要素。

定位通信模块可选用北斗定位通信模块，通过安装于降落伞舱2的接收天线17获取卫星定位信号，根据卫星定位信号获取定位信息，并将定位信息和台风现场观测数据传输至主控单元6。

示例性的，该外壳1包括铝质圆筒和上端盖，铝质圆筒包括上端的密封的浮体舱3，下端的半开放式的探头舱4，上端盖设置在铝质圆筒的上部，上端盖与铝质圆筒围成的空间为降落伞舱2。其中，浮体舱3用于保护内部电子设备（该电子设备为主控单元6等）并提供浮力，其内壁填充有轻质保温材料，该轻质保温材料的作用是使测量装置浮于海面及保温，该轻质保温材料的密度小于海水密度。探头舱4上端与浮体舱3相连，下端为敞口式结构。探头舱4的侧壁具有与外界连通的窗口。

降落伞舱2内还设置有脱伞模块13；脱伞模块13固定在降落伞舱2的底部，降落伞12与脱伞模块13通过牵引绳14连接；脱伞模块13的控制端与主控单元6连接；主控单元6用于当测量装置降落至海面时，控制脱伞模块13进行降落伞12和降落伞舱2的底部的脱离。其中，主控单元6判断测量装置是否降落至海面的方式示例性的为：当测量装置内的北斗定位通信模块所获取的定位信息中的定位高度在五分钟内未发生明显变化且定位高度基本为海平面高度时，可判定测量装置已降落至海面。

其中，降落伞12采用高强度PE纤维材料制成，通过降落伞12的伞型和面积设计可使得测量装置在空中稳定下落，且在落入海面时不被冲击损坏。降落伞12的底部的牵引绳14可通过由电热丝组成的脱伞模块13与测量装置的铝质圆筒的密封端部相连。

示例性的，脱伞模块13包括电控开关和电加热丝；电控开关设置在电加热丝的导电通路上。具体的，电控开关的输入端与电源模块的正极连接，电控开关的输出端与所述电加热丝的一端连接；电源模块的负极与电加热丝的另一端连接；电控开关的控制端与主控单元6连接；电加热丝连接在牵引绳14和降落伞舱2的底部之间，用于加热时熔断释放所述降落伞12。

探头释放驱动装置8包括：电机，探头释放装置10包括：连接杆10-1和切割刀10-2；电机设置在所述浮体舱3和所述探头舱4之间的隔板上，电机的输出轴穿过所述隔板上的通孔进入所述探头舱4；所述电机的输出轴与所述连接杆10-1的一端轴连接，连接杆10-1的另一端与切割刀10-2的一端连接；切割刀10-2的刀刃朝向电机的转动方向。

示例性的，电机为步进螺旋步进电机。其中，螺旋步进电机位于探头浮体舱3内，连接杆10-1上端与螺旋步进电机相连，通过隔板上的通孔与切割刀10-2相连。连接杆10-1和隔板上的通孔之间采用O型圈密封，保证密封舱的水密。其中，切割刀10-2为镰刀形结构，切割刀10-2上安装有磁铁18。

探头固定装置11包括定位支架11-1、探头投放筒11-2、投放筒盖板11-3和连接装置11-4；探头投放筒11-2设置在定位支架11-1上；XCTD探头9设置在探头投放筒11-2内；连接装置11-4的一端与定位支架11-1连接，连接装置11-4的另一端与投放筒盖板11-3连接，连接装置11-4用于可断开的将投放筒盖板11-3设置在探头投放筒11-2的下端开口处。

连接装置11-4包括弹簧11-4-1和拉绳11-4-2，弹簧11-4-1设置在探头投放筒11-2远离所述探头舱4中心的一侧，拉绳11-4-2设置在所述探头投放筒11-2靠近探头舱4中心的一侧；弹簧11-4-1和拉绳11-4-2的一端与定位支架11-1连接，弹簧11-4-1和拉绳11-4-2的另一端与投放筒盖板11-3连接；弹簧11-4-1在投放筒盖板11-3未脱落时处于拉伸状态。

示例性的，XCTD探头9的数量为一个或多个，对应的探头投放筒11-2、投放筒盖板11-3和连接装置11-4的数量为一个或多个；

每个连接装置11-4的拉绳11-4-2的对应位置上均设置有一个霍尔传感器11-5；霍尔传感器11-5与所述主控单元6连接；霍尔传感器11-5用于检测探头释放装置10的切割刀10-2是否经过所述拉绳11-4-2位置，即用于检测所述连接装置11-4对应的XCTD探头9是否被释放，并将检测结果发送给所述主控单元6；主控单元6还用于根据所述检测结果控制探头释放驱动装置8的工作状态。

示例性的，探头舱4内部通过定位支架11-1固定有4个探头投放筒11-2，探头投放筒11-2内锁止有XCTD探头9。两个定位支架11-1分两层嵌套固定在探头舱4内部，上层的定位支架11-1位于探头舱4的中部位置，下层的定位支架11-1位于探头舱4的底部位置。定位支架11-1为开有五个通孔的圆形盘状结构，定位支架11-1外径与探头舱4的内壁直径大小一致，中轴线与探头舱4的体中轴线重合。定位支架11-1周边圆周方向的4个大小相同的通孔直径与探头投放筒11-2外径大小一致，均匀间隔90度，探头投放筒11-2自两个固定支架对应通孔穿过，与探头舱4的上壁相连。定位支架11-1中间通孔直径为2cm。

XCTD探头9通过弹簧11-4-1、投放筒盖板11-3、拉绳11-4-2锁止于在探头舱4内的探头投放筒11-2内。弹簧11-4-1位于探头投放筒11-2外侧，其上端与探头投放筒11-2的筒体相连，下端与投放筒盖板11-3相连，投放筒盖板11-3通过弹簧11-4-1一侧的转动轴与探头投放筒11-2相连，在XCTD探头9未投放时弹簧11-4-1处于紧绷状态（即拉伸状态）。弹簧11-4-1对侧有一根拉绳11-4-2，拉绳11-4-2上端与探头投放筒11-2的筒体相连，下端与投放筒盖板11-3相连，确保XCTD探头9锁止于探头投放筒11-2内。其中，拉绳11-4-2选用高强度、易切割材质。

XCTD探头9通过铜质细漆包线与浮体舱3内主控单元6相连，可将实测的海洋温盐深剖面数据通过该漆包线实时传输至主控单元6，XCTD探头9为一次性测量装置，待海洋温盐深剖面测量完成后漆包线在探头重力作用下自动断裂，XCTD探头9沉入海底。

示例性的，霍尔传感器11-5安装在拉绳11-4-2上端，用于检测切割刀10-2是否到达程序设定位置，是否将拉绳11-4-2割断。在释放测量探头时，螺旋步进电机带动切割刀10-2旋转，切割刀10-2携带磁铁18会从霍尔传感器11-5下方通过，切断探头投放筒11-2上的拉绳11-4-2，此时主控单元6通过霍尔传感器11-5获得探头释放信号，螺旋步进电机带动切割刀10-2继续旋转，当霍尔传感器11-5信号消失后，主控单元6控制螺旋步进电机停止转动。

示例性的，浮体舱3内还设置有温控模块15，温控模块15包括温度传感器和电加热装置，电加热装置示例性的为电加热片，安装于浮体舱3的中部位置，温度传感器用于监测浮体舱3的内部温度，电加热片可在浮体舱3的内部温度过低时开启加热，确保舱内电子设备可在高空低温环境下正常工作。

探头舱4的内表面还设置有海表温盐传感器16，海表温盐传感器16与主控单元6连接；海表温盐传感器16用于在所述测量装置处于海面漂浮过程时测量海表温盐数据，并将海表温盐数据发送给主控单元6。

本发明的主控单元6与温控模块15、脱伞模块13、探头释放驱动装置8、定位通信模块、微型气象站5、波浪测量模块7、海表温盐传感器16、XCTD探头9相连，负责控制各模块完成设定的动作，并采集各模块测量数据，将测量数据通过定位通信模块传输至用户终端。

为实现台风垂直气象要素剖面和海气界面、上层海洋气象水文要素一体化观测，基于上述空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置，本发明还提供了台风垂直气象要素剖面和海气界面、上层海洋水文要素一体化观测方法，如图2所示，空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置的观测流程具体为：

根据卫星云图所探测到的台风眼位置，按照用户指令控制搭载测量装置的航空飞行器抵近台风区域，并投放测量装置。

测量装置由航空飞行器投放后，测量装置的外壳1的上端盖脱落（在上端盖的外部设置有风力板，投放后可在风力的作用下使上端盖脱落），降落伞12在空气的作用下展开，携带测量装置在台风区域大气中降落，测量装置的微型气象站5对空中温度、湿度、气压要素进行测量，并传输至主控单元6；定位通信模块接收北斗卫星定位信号（该实施例中定位通信模块选用北斗定位通信模块），根据北斗卫星定位信号获取定位信息，并将定位信息传输至主控单元6，主控单元6根据测量装置在空中下落过程中定位信息的变化计算风速、风向参数。

当测量装置的北斗定位通信模块所获取的定位信息中的定位高度在五分钟内未发生明显变化且定位高度基本为海平面高度时，可判定测量装置已降落至海面。此时，为防止降落伞12对该测量装置后续测量任务造成影响，脱伞模块13的电加热丝通电熔断，实现降落伞12与测量装置脱离。

测量装置降落至海面后，微型气象站5开始连续测量海气界面大气温度、湿度、压力、风速、风向等气象要素。主控单元6给波浪测量模块7上电，波浪测量模块7通过感受测量装置随海浪上下沉浮计算波高、波周期等海浪数据。海表温盐传感器16测量海表温盐数据，并将所述海表温盐数据发送给主控单元6。

当测量装置接到XCTD探头9的释放指令后或根据投放前程序设定，首先给拟投放XCTD探头9上电，主控单元6控制步进螺旋电机带动固定于连接杆10-1上的切割刀10-2转动，当切割刀10-2转动到与该XCTD探头9的探头投放筒11-2对应霍尔传感器11-5下方后，割断探头投放筒11-2外的拉绳11-4-2，投放筒盖板11-3在弹簧11-4-1作用下翻转，XCTD探头9在自身重力作用下得以快速释放。主控单元6通过霍尔传感器11-5获得XCTD探头9的释放信号。此时，螺旋步进电机带动切割刀10-2继续旋转，当霍尔传感器11-5信号消失后，主控单元6控制螺旋步进电机停止转动。

假设切割刀10-2转动到霍尔传感器11-5下方的时刻（既主控单元6获取霍尔传感器11-5信号的时刻）为T1，根据前期试验获取的霍尔传感器11-5接收到切割刀10-2信号与探头释放间的时间间隔为TE，则XCTD探头9入水时间零点为T0=T1+TE。之后，便可以根据XCTD探头9入水后时间-深度计算公式计算各时刻XCTD探头9的下降深度Z(t)：

其中，Z(t)表示XCTD探头9在海水中所下落的深度，单位为米。t为XCTD探头9入水后所经历的时间，单位为秒，A、B为固定系数，两者可通过理论计算和试验获得。

进而可以得到各时刻海洋温盐数据与下降深度之间的对应关系，最后得到上层海洋温盐深剖面数据。海洋温盐深剖面数据可通过漆包线实时传输至主控单元6，待海洋温盐深剖面测量完成后漆包线在XCTD探头9重力作用下自动断裂，XCTD探头9沉入海底。

测量装置测量的气象水文数据经主控单元6初步质量控制后实时传输至用户中心，经再次质量控制后输入到台风数值预报及预警模型，进行台风强度和路径的预报，用于防灾减灾。

为探究台风作用下上层海洋环境数据变化趋势，用户中心可根据台风演变，下达下一个探头释放指令或者根据程序设定，释放下一个XCTD探头9，直至探头舱4内的所有XCTD探头9均释放完成。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明在台风过境期间能够对台风垂直气象要素剖面、海气界面气象水文要素和上层海洋温盐深剖面数据进行为期几天的短时一体化测量，获取台风过境期间大气海洋现场直接观测数据，优化台风数值预报模型，提高台风强度和路径预报精度。

本发明可通过有人驾驶飞机、无人机、平流层飞艇等航空器布放，不受地基条件约束，摆脱了母船人工布放，可在台风造成的极端恶劣天气、海况下投放使用，可用于监测台风发生、发展、消亡的全过程。

本发明可实现实现台风垂直气象要素剖面和台风影响海域海气界面、上层海洋气象水文要素一体化观测。尤其是通过一种简单可靠的探头释放机构实现了多枚XCTD探头9的程控/定时投放，实现了台风影响下上层海洋温盐深剖面的定点、快速、多次测量，为研究台风与上层海洋的相互作用提供了丰富的现场观测数据。所获取的台风作用下气象海洋现场测量数据输入到台风数值预报及预警模型，可提高台风强度和运动路径预报精度，将有效提升台风、风暴潮等气象海洋灾害预警预报能力。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：

外壳，所述外壳内从上到下依次设置有降落伞舱、浮体舱和探头舱；

所述降落伞舱内设置有降落伞和微型气象站；

所述浮体舱内设置有主控单元、定位通信模块、波浪测量模块和探头释放驱动装置；

所述探头舱内设置有XCTD探头、探头释放装置和探头固定装置；

所述微型气象站与所述主控单元连接，所述微型气象站用于在所述测量装置处于空中下落过程时测量空中的气象数据，作为第一气象信息，在所述测量装置处于海面漂浮过程时测量海气界面的气象数据，作为第二气象信息，并将所述第一气象信息和所述第二气象信息发送给所述主控单元；

所述定位通信模块与所述主控单元连接，所述定位通信模块用于获取所述测量装置的定位信息，并将所述定位信息发送给所述主控单元；

所述波浪测量模块与所述主控单元连接，所述波浪测量模块用于在所述测量装置处于海面漂浮过程时测量海浪数据，并将所述海浪数据发送给所述主控单元；

所述主控单元与所述探头释放驱动装置连接，所述探头释放驱动装置与所述探头释放装置连接，所述主控单元用于在所述测量装置下降到海面时控制所述探头释放驱动装置动作，所述探头释放装置用于控制探头固定装置释放所述XCTD探头；

所述XCTD探头与所述主控单元连接，所述XCTD探头用于测量海洋温盐深剖面数据，并将所述海洋温盐深剖面数据发送给所述主控单元；

所述探头固定装置包括定位支架、探头投放筒、投放筒盖板和连接装置；

所述探头投放筒设置在所述定位支架上；

所述XCTD探头设置在所述探头投放筒内；

所述连接装置的一端与所述定位支架连接，所述连接装置的另一端与所述投放筒盖板连接，所述连接装置用于可断开的将所述投放筒盖板设置在所述探头投放筒的下端开口处；

所述连接装置包括弹簧和拉绳，所述弹簧设置在所述探头投放筒远离所述探头舱中心的一侧，所述拉绳设置在所述探头投放筒靠近所述探头舱中心的一侧；

所述弹簧的一端和所述拉绳的一端均与所述定位支架连接，所述弹簧的另一端和所述拉绳的另一端均与所述投放筒盖板连接；

所述弹簧在投放筒盖板未脱落时处于拉伸状态；

所述XCTD探头的数量为一个或多个，对应的所述探头投放筒、所述投放筒盖板和所述连接装置的数量为一个或多个；

每个所述连接装置的拉绳的对应位置上均设置有一个霍尔传感器；所述霍尔传感器与所述主控单元连接；

所述霍尔传感器用于检测探头释放装置的切割刀是否经过所述拉绳位置，并将检测结果发送给所述主控单元；所述检测结果用于表征所述拉绳所对应的探头投放筒中的XCTD探头是否被释放；所述主控单元用于根据所述检测结果控制探头释放驱动装置的工作状态；

探头释放驱动装置包括：电机，所述探头释放装置包括：连接杆和切割刀；

所述电机设置在所述浮体舱和所述探头舱之间的隔板上；

所述电机通过所述连接杆与所述切割刀传动连接；

所述切割刀用于切割所述拉绳。

2.根据权利要求1所述的空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置，其特征在于，所述降落伞舱内还设置有脱伞模块；

所述脱伞模块固定在所述降落伞舱的底部，所述降落伞与所述脱伞模块通过牵引绳连接；

所述脱伞模块的控制端与所述主控单元连接；

所述主控单元用于当所述测量装置降落至海面时，控制所述脱伞模块进行所述降落伞和所述降落伞舱的底部的脱离。

3.根据权利要求2所述的空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置，其特征在于，所述脱伞模块包括电控开关和电加热丝；

所述电控开关设置在所述电加热丝的导电通路上；

所述电控开关的控制端与所述主控单元连接；

所述电加热丝连接在所述牵引绳和所述降落伞舱的底部之间，用于加热时熔断释放所述降落伞。

4.根据权利要求1所述的空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置，其特征在于，所述浮体舱内填充有轻质保温材料。

5.根据权利要求1所述的空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置，其特征在于，所述浮体舱内还设置有温度传感器和电加热装置；

所述温度传感器与所述主控单元连接，所述主控单元与所述电加热装置的控制端连接；

所述温度传感器用于监测浮体舱内部的温度；

所述主控单元还用于当浮体舱内部的温度小于温度阈值时，控制所述电加热装置进行加热。

6.根据权利要求1所述的空投式台风海域气象海洋环境信息测量装置，其特征在于，所述探头舱的内表面还设置有海表温盐传感器，所述海表温盐传感器与所述主控单元连接；

所述海表温盐传感器用于在所述测量装置处于海面漂浮过程时测量海表温盐数据，并将所述海表温盐数据发送给所述主控单元。

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