CN115235434B - 深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统及工作方法 - Google Patents

深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统及工作方法 Download PDF

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CN115235434B CN202210915417.5A CN202210915417A CN115235434B CN 115235434 B CN115235434 B CN 115235434B CN 202210915417 A CN202210915417 A CN 202210915417A CN 115235434 B CN115235434 B CN 115235434B
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Abstract

本发明提供了一种深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统及工作方法,包括包括监测装置、回收装置和留置装置。通过本发明的技术方案，由此便能够获得最能体现深海内波扰动海底边界层环境特征的最优聚类结果和投影方向向量，即深海内波扰动海底边界层环境的评价模型可以变成非线性关系可以获得一个具体的评价数值，可以对应s个评价等级标准的投影特征值范围进行分级，可以分析出湍流混合程度、温度、盐度、浊度、溶解氧、压力、叶绿素浓度、甲烷浓度、底栖生物数量等不同影响指标的权重，分析出主控因素和一般因素，从而达到监测预警的目的。

Description

深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统及工作方法
技术领域
本发明涉及深海观测技术领域，具体而言，特别涉及一种深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统及工作方法。
背景技术
海洋内波在全球陆地边缘海域广泛发育，其中中国南海的内波能量最大，范围最广，目前发现内波影响海水深度超过200m，深海内波的垂直混合作用可以打破海水的稳定的温跃层，从而改变海水营养盐以及微生物的垂向分布，同时由于内波作用，海底温度、压力也相应发生改变，影响海底甲烷释放，从而改造底部生态系统，内波又可以造成海底悬浮，形成沙波，造成雾状层，从而改变整个海底的地形地貌特征，因此对深海内波扰动海底环境的长期监测变得尤为重要，然而由于海洋深水环境复杂，传统技术手段和方法获取的数据有限，深海内波扰动海底环境的长期监测变得十分困难，目前的原位观测装置不满足这种深海原位长期监测的需求，缺乏深海内波对海底环境参数的影响的定量化研究。因此，研究一种深海内波扰动海底环境的长期监测系统及方法是十分重要的。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统及工作方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统，包括监测装置、回收装置和留置装置，监测装置包括声学多普勒剖面仪、声学多普勒流速仪、高精度压力传感器、高精度温盐深传感器、沉积物与底层水取样装置、叶绿素传感器、深海相机、甲烷传感器，所述声学多普勒剖面仪向上设置，所述声学多普勒流速仪有两台，分别向上设置和向下设置；
所述回收装置包括浮球、回收架、声学释放器、吊环、信标、铁链、深海相机电池仓、甲烷传感器电池仓，所述回收架的框架内部集成了所述监测装置和信标、声学释放器、铁链、深海相机电池仓和甲烷传感器电池仓，回收架的外部设置有浮球提供浮力，所述声学释放器有两台并向安装在连接回收架内部中心位置，声学释放器的下端装有铁链，吊环设置在回收架的顶端中心位置；
所述留置装置包括螺纹孔、4个配重盘、卡孔、拉绳、拉环、系环、配重架，配重架顶部为方形框架，其四角斜向下延伸且底端与配重盘连接，所述拉绳有4根，拉绳的上端与拉环固定连接，下端与系环连接，系环固定安装在配重架顶端，铁链穿过拉环使得声学释放器通过铁链与留置装置相连接。
作为优选方案，回收架由316L不锈钢焊接成型。
进一步地，回收架分为上下两层，上层安装有声学释放器、信标、声学多普勒剖面仪和向上设置的声学多普勒流速仪，下层安装有高精度压力传感器、高精度温盐深传感器、沉积物与底层水取样装置、叶绿素传感器、深海相机、甲烷传感器、深海相机电池仓、甲烷传感器电池仓和向下设置的声学多普勒流速仪。
作为优选方案，每个配重盘上有4个螺纹孔，卡孔与所配重架相配合连接。
作为优选方案，声学多普勒剖面仪、声学多普勒流速仪、高精度压力传感器、高精度温盐深传感器、沉积物与底层水取样装置、叶绿素传感器、深海相机、甲烷传感器都通过螺丝和抱箍固定在回收装置的回收架上，沉积物与底层水取样装置通过缆绳与科考船吊钩相连。
一种深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统及工作方法,其特征在于,具体包括以下步骤：
S1、将监测系统通过科考船运到指定观测地点，首先对各种监测仪器进行充电校正，然后将监测仪器通关抱箍和螺丝固定在回收架上，再把声学释放器固定完成，最后再把回收装置通过铁链与留置装置的拉环相连，完成系统的组装；
S2、监测系统由科考船吊钩通过缆绳布放，沉积物与底层水取样装置通过缆绳也在吊钩之上，布放后等装置触底，等沉积物与底层水取样装置通过自重贯入沉积物10cm左右，拉紧缆绳，获得底部水样和沉积物，其余监测装置开始进行深海内波扰动海底边界层环境的长期监测；
S3、监测完成后，回收方法有两种，一是通过甲板单元利用声学释放器断开铁链，回收装置在浮力状态下上升，留置装置留在海底，然后通过信标发出定位信息进行打捞回收，操作简单；二是利用水下ROV吊钩打捞，可以把整个系统全部打捞回收，节约成本；
S4、解译监测设备关于深海内波扰动海底边界层的海底流速、温度、盐度、浊度、溶解氧、叶绿素含量、压力、甲烷浓度、底部生物变化数据，分析底部海水和表层沉积物性质；
S5、内波的信息可以通过声学多普勒剖面仪进行获得，如内波影响海底边界层的时间、内波到来的时间以及在整个水柱上的流速大小，对数据进行傅里叶函数变换，并进行1min平均，去除噪点；对所有的数据进行相应处理，如流速数据，通过下列公式进行处理：
Figure 661321DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 568097DEST_PATH_IMAGE002
是去除背景流速后内波在海底边界层产生的东西方向、南北方向和垂直方向的流速；/>
Figure 723135DEST_PATH_IMAGE003
分别是内波在海底边界层产生的东西方向、南北方向和垂直方向的实际流速；/>
Figure 133388DEST_PATH_IMAGE004
分别是内波到来之前半小时的东西方向、南北方向和垂直方向的平均流速；/>
Figure 466411DEST_PATH_IMAGE005
分别是内波在海底边界层产生的东西方向、南北方向和垂直方向的脉动流速；
湍动能耗散率用来表征海水的混合能力，是上下流速变化的体现，可表示为
Figure 657221DEST_PATH_IMAGE006
其中，
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是脉动流速，/>
Figure 880709DEST_PATH_IMAGE008
是摩擦速度，/>
Figure 165060DEST_PATH_IMAGE009
是卡门常数（一般取值为0.4），/>
Figure 46428DEST_PATH_IMAGE010
是声学多普勒流速仪距离海底的高度；
采用两个声学多普勒流速仪的湍动能耗散率差值来表征深海内波扰动的海底边界层混合程度，定义为
Figure 526957DEST_PATH_IMAGE011
；
将湍流混合程度、温度、盐度、浊度、溶解氧、压力、叶绿素浓度、甲烷浓度、底栖生物数量作为影响评价指标，则定义X ij （i=1,2,3…n；j=1,2,3…9）其中n为样本个数，X i1 为湍流混合程度，X i2 为温度，X i3 为盐度，X i4 为浊度，X i5 为溶解氧，X i6 为压力，X i7 为叶绿素浓度，X i8 为甲烷浓度，X i9 为底栖生物数量，确定s个相关评价等级；
S6、构建深海内波扰动海底边界层环境的评价模型，双曲线正切函数来反应环境要素的变化特征，从缓慢增加到快速增加再到趋于稳定，描述函数为：
Figure 974119DEST_PATH_IMAGE012
；
双曲线的投影特征值可以表达为：
Figure 898212DEST_PATH_IMAGE013
；
其中
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为投影方向的单位向量，那么b 1 ，b 2 …b 9 分别为对应分量，表示为9个评价指标的权重，其中/>
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利用动态聚类的方法构建适用于深海内波扰动海底边界层环境参数的投影动态聚类指标，曲线投影动态聚类评价指标为两者之间的差值，表示为
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其中投影特征值序列为
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，其评价等级定义为s，其中/>
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，
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表示第t类的样本投影特征值的集合。
作为优选方案，步骤S5中深海内波对海底边界层环境影响评价指标的量纲和数值范围都不相同，对于数值越大越优的评价指标：
Figure 586407DEST_PATH_IMAGE021
；
对于数值越小越优的评价指标：
Figure 664084DEST_PATH_IMAGE022
；
其中
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为第i个样本的第j个评价指标的初始数值，/>
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为第j个评价指标的样本最小值，/>
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为第j个评价指标的样本最大值。
作为优选方案，步骤S6中聚类分析的思想是当
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越大，得到的结果就越好，因此/>
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Figure 493314DEST_PATH_IMAGE029
。
本发明由于采用了以上技术方案，与现有技术相比使其具有以下有益效果：由此便能够获得最能体现深海内波扰动海底边界层环境特征的最优聚类结果和投影方向向量，即深海内波扰动海底边界层环境的评价模型可以变成非线性关系可以获得一个具体的评价数值，可以对应s个评价等级标准的投影特征值范围进行分级，可以分析出湍流混合程度、温度、盐度、浊度、溶解氧、压力、叶绿素浓度、甲烷浓度、底栖生物数量等不同影响指标的权重，分析出主控因素和一般因素，从而达到监测预警的目的。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明装置布放前整体示意图；
图2为本发明装置监测装置和回收装置示意图；
图3为本发明装置留置装置示意图；
图4为本发明的监测方式流程框图；
图5为本发明评价方法流程框图，
其中，图1至图3中附图标记与部件之间的对应关系为：
浮球-1、回收架-2、声学多普勒流速仪-3、声学释放器-4、吊环-5、信标-6、声学多普勒剖面仪-7、高精度温盐深传感器-8、高精度压力传感器-9、沉积物与底层水取样装置-10、铁链-11、叶绿素传感器-12、深海相机-13、甲烷传感器-14、甲烷传感器电池仓-15、深海相机电池仓-16、螺纹孔-17、配重盘-18、卡孔-19、拉绳-20、拉环-21、系环-22、配重架-23。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合图1至图5对本发明的实施例的深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统及工作方法进行具体说明。
如图1至图3所示，本发明提出了一种深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统，包括监测装置、回收装置和留置装置，监测装置包括声学多普勒剖面仪7、声学多普勒流速仪3、高精度压力传感器9、高精度温盐深传感器8、沉积物与底层水取样装置10、叶绿素传感器12、深海相机13、甲烷传感器14，所述声学多普勒剖面仪7向上设置，可以获得水深600m的内波流速剖面，所述声学多普勒流速仪3有两台，分别向上设置和向下设置，可以获得整个底边界层的流速点大小，所述高精度压力传感器9可以获得深海内波对底部压力响应变化，所述高精度温盐深传感器可以获得深海内波对海底边界层的温度、盐度、溶解氧、浊度等参数变化，沉积物与底层水取样装置可以获得海底的表层沉积物和底层海水样本，所述叶绿素传感器监测深海内波作用下海底叶绿素变化；
所述回收装置包括浮球1、回收架2、声学释放器4、吊环5、信标6、铁链11、深海相机电池仓16、甲烷传感器电池仓15，所述回收架2的框架内部集成了所述监测装置和信标6、声学释放器4、铁链11、深海相机电池仓16和甲烷传感器电池仓15，吊环5作用有两个，一是回收装置上浮到海面上方便吊钩打捞，二是如果发生状况可以利用水下ROV进行连接打捞。回收架2由316L不锈钢焊接成型。回收架2分为上下两层，上层安装有声学释放器4、信标6、声学多普勒剖面仪7和向上设置的声学多普勒流速仪3，下层安装有高精度压力传感器9、高精度温盐深传感器8、沉积物与底层水取样装置10、叶绿素传感器12、深海相机13、甲烷传感器14、深海相机电池仓16、甲烷传感器电池仓15和向下设置的声学多普勒流速仪3。回收架2的外部设置有浮球1提供浮力，所述声学释放器4有两台并向安装在连接回收架2内部中心位置，接受声学释放信号，声学释放器4的下端装有铁链11，吊环5设置在回收架2的顶端中心位置；所述信标用于所述回收系统在海面上的定位；声学多普勒剖面仪7、声学多普勒流速仪3、高精度压力传感器9、高精度温盐深传感器8、沉积物与底层水取样装置10、叶绿素传感器12、深海相机13、甲烷传感器14都通过螺丝和抱箍固定在回收装置的回收架2上，沉积物与底层水取样装置10通过缆绳与科考船吊钩相连，通过拉紧缆绳可以获取海底沉积物柱状样，所述深海相机可以获得海底边界层的动态变化，并利用图像处理法，可以获得海底边界层的悬浮颗粒特征和海底生物特征，所述甲烷传感器可以获得深海内波扰动海底甲烷值的大小变化。
所述留置装置包括螺纹孔17、4个配重盘18、卡孔19、拉绳20、拉环21、系环22、配重架23，配重架23顶部为方形框架，其四角斜向下延伸且底端与配重盘18连接，所述拉绳20有4根，拉绳20的上端与拉环21固定连接，下端与系环22连接，所述配重架起到支持和固定作用，系环22固定安装在配重架23顶端，铁链11穿过拉环21使得声学释放器4通过铁链11与留置装置相连接，两台声学释放器有一台接受到甲板单元指令便可完成释放。每个配重盘18上有4个螺纹孔17，螺纹孔17可以在装置下降时减少海水的阻力，并且可以根据水深通过螺栓连接配重盘增加或减少装置重量，卡孔19与所配重架23相配合连接。
一种深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统及工作方法,其特征在于,具体包括以下步骤：
S1、将监测系统通过科考船运到指定观测地点，首先对各种监测仪器进行充电校正，然后将监测仪器通关抱箍和螺丝固定在回收架上，再把声学释放器固定完成，最后再把回收装置通过铁链与留置装置的拉环相连，利用上下卡槽配合连接，完成系统的组装；
S2、监测系统由科考船吊钩通过缆绳布放，沉积物与底层水取样装置通过缆绳也在吊钩之上，布放后等装置触底，等沉积物与底层水取样装置通过自重贯入沉积物10cm左右，拉紧缆绳，获得底部水样和沉积物，其余监测装置开始进行深海内波扰动海底边界层环境的长期监测；
S3、监测完成后，回收方法有两种，一是通过甲板单元利用声学释放器断开铁链，回收装置在浮力状态下上升，留置装置留在海底，然后通过信标发出定位信息进行打捞回收，操作简单；二是利用水下ROV吊钩打捞，可以把整个系统全部打捞回收，节约成本；
S4、解译监测设备关于深海内波扰动海底边界层的海底流速、温度、盐度、浊度、溶解氧、叶绿素含量、压力、甲烷浓度、底部生物变化数据，分析底部海水和表层沉积物性质；
S5、内波的信息可以通过声学多普勒剖面仪进行获得，如内波影响海底边界层的时间、内波到来的时间以及在整个水柱上的流速大小，对数据进行傅里叶函数变换，并进行1min平均，去除噪点；对所有的数据进行相应处理，如流速数据，通过下列公式进行处理：
Figure 274189DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
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是去除背景流速后内波在海底边界层产生的东西方向、南北方向和垂直方向的流速；/>
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分别是内波在海底边界层产生的东西方向、南北方向和垂直方向的实际流速；/>
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分别是内波到来之前半小时的东西方向、南北方向和垂直方向的平均流速；/>
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分别是内波在海底边界层产生的东西方向、南北方向和垂直方向的脉动流速；
湍动能耗散率用来表征海水的混合能力，是上下流速变化的体现，可表示为
Figure 749776DEST_PATH_IMAGE006
其中，
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是脉动流速，/>
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是摩擦速度，/>
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是卡门常数（一般取值为0.4），/>
Figure 730053DEST_PATH_IMAGE010
是声学多普勒流速仪距离海底的高度；
采用两个声学多普勒流速仪的湍动能耗散率差值来表征深海内波扰动的海底边界层混合程度，这是影响海底边界层的一个重要因素，定义为
Figure 116035DEST_PATH_IMAGE030
；
将湍流混合程度、温度、盐度、浊度、溶解氧、压力、叶绿素浓度、甲烷浓度、底栖生物数量作为影响评价指标，则定义X ij （i=1,2,3…n；j=1,2,3…9）其中n为样本个数，X i1 为湍流混合程度，X i2 为温度，X i3 为盐度，X i4 为浊度，X i5 为溶解氧，X i6 为压力，X i7 为叶绿素浓度，X i8 为甲烷浓度，X i9 为底栖生物数量，确定s个相关评价等级；
深海内波对海底边界层环境影响评价指标的量纲和数值范围都不相同，为了消除量纲的影响，需要对各项评价指标进行无量纲化处理，对于数值越大越优的评价指标：
Figure 161352DEST_PATH_IMAGE031
；
对于数值越小越优的评价指标：
Figure 25402DEST_PATH_IMAGE032
其中
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为第j个评价指标的样本最大值。
S6、构建深海内波扰动海底边界层环境的评价模型，双曲线正切函数来反应环境要素的变化特征，从缓慢增加到快速增加再到趋于稳定，描述函数为：
Figure 223111DEST_PATH_IMAGE036
；
双曲线的投影特征值可以表达为：
Figure 610099DEST_PATH_IMAGE037
；
其中
Figure 72304DEST_PATH_IMAGE038
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利用动态聚类的方法构建适用于深海内波扰动海底边界层环境参数的投影动态聚类指标，其主要目的是要求类内样本最大化的聚集，这种聚集程度可以用类间内的长度和来表示，同时要求类间样本最大化的分散，这种分散程度可以用样本间的分散度来表示，因此曲线投影动态聚类评价指标为两者之间的差值，表示为
Figure 759134DEST_PATH_IMAGE041
其中投影特征值序列为
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。
在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统的工作方法，所述深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统包括监测装置、回收装置和留置装置，其特征在于,所述监测装置包括声学多普勒剖面仪（7）、声学多普勒流速仪（3）、高精度压力传感器（9）、高精度温盐深传感器（8）、沉积物与底层水取样装置（10）、叶绿素传感器（12）、深海相机（13）、甲烷传感器（14），所述声学多普勒剖面仪（7）向上设置，所述声学多普勒流速仪（3）有两台，分别向上设置和向下设置；
所述回收装置包括浮球（1）、回收架（2）、声学释放器（4）、吊环（5）、信标（6）、铁链（11）、深海相机电池仓（16）、甲烷传感器电池仓（15），所述回收架（2）的框架内部集成了所述监测装置和信标（6）、声学释放器（4）、铁链（11）、深海相机电池仓（16）和甲烷传感器电池仓（15），回收架（2）的外部设置有浮球（1）提供浮力，所述声学释放器（4）有两台并向安装在连接回收架（2）内部中心位置，声学释放器（4）的下端装有铁链（11），吊环（5）设置在回收架（2）的顶端中心位置；所述回收架（2）分为上下两层，上层安装有声学释放器（4）、信标（6）、声学多普勒剖面仪（7）和向上设置的声学多普勒流速仪（3），下层安装有高精度压力传感器（9）、高精度温盐深传感器（8）、沉积物与底层水取样装置（10）、叶绿素传感器（12）、深海相机（13）、甲烷传感器（14）、深海相机电池仓（16）、甲烷传感器电池仓（15）和向下设置的声学多普勒流速仪（3）；
所述留置装置包括螺纹孔（17）、4个配重盘（18）、卡孔（19）、拉绳（20）、拉环（21）、系环（22）、配重架（23），配重架（23）顶部为方形框架，其四角斜向下延伸且底端与配重盘（18）连接，所述拉绳（20）有4根，拉绳（20）的上端与拉环（21）固定连接，下端与系环（22）连接，系环（22）固定安装在配重架（23）顶端，铁链（11）穿过拉环（21）使得声学释放器（4）通过铁链（11）与留置装置相连接；
具体包括以下步骤：
S1、将监测系统通过科考船运到指定观测地点，首先对各种监测仪器进行充电校正，然后将监测仪器通关抱箍和螺丝固定在回收架上，再把声学释放器固定完成，最后再把回收装置通过铁链与留置装置的拉环相连，完成系统的组装；
S2、监测系统由科考船吊钩通过缆绳布放，沉积物与底层水取样装置通过缆绳也在吊钩之上，布放后等装置触底，等沉积物与底层水取样装置通过自重贯入沉积物10cm左右，拉紧缆绳，获得底部水样和沉积物，其余监测装置开始进行深海内波扰动海底边界层环境的长期监测；
S3、监测完成后，回收方法有两种，一是通过甲板单元利用声学释放器断开铁链，回收装置在浮力状态下上升，留置装置留在海底，然后通过信标发出定位信息进行打捞回收，操作简单；二是利用水下ROV吊钩打捞，可以把整个系统全部打捞回收，节约成本；
S4、解译监测设备关于深海内波扰动海底边界层的海底流速、温度、盐度、浊度、溶解氧、叶绿素含量、压力、甲烷浓度、底部生物变化数据，分析底部海水和表层沉积物性质；
S5、内波的信息可以通过声学多普勒剖面仪进行获得，如内波影响海底边界层的时间、内波到来的时间以及在整个水柱上的流速大小，对数据进行傅里叶函数变换，并进行1min平均，去除噪点；对所有的数据进行相应处理，如流速数据，通过下列公式进行处理：
Figure QLYQS_1
；
其中，
Figure QLYQS_2
是去除背景流速后内波在海底边界层产生的东西方向、南北方向和垂直方向的流速；/>
Figure QLYQS_3
分别是内波在海底边界层产生的东西方向、南北方向和垂直方向的实际流速；/>
Figure QLYQS_4
分别是内波到来之前半小时的东西方向、南北方向和垂直方向的平均流速；/>
Figure QLYQS_5
分别是内波在海底边界层产生的东西方向、南北方向和垂直方向的脉动流速；
湍动能耗散率用来表征海水的混合能力，是上下流速变化的体现，可表示为
Figure QLYQS_6
；
其中，
Figure QLYQS_7
，/>
Figure QLYQS_8
是脉动流速，/>
Figure QLYQS_9
是摩擦速度，/>
Figure QLYQS_10
是卡门常数，/>
Figure QLYQS_11
是声学多普勒流速仪距离海底的高度；
采用两个声学多普勒流速仪的湍动能耗散率差值来表征深海内波扰动的海底边界层混合程度，定义为
Figure QLYQS_12
将湍流混合程度、温度、盐度、浊度、溶解氧、压力、叶绿素浓度、甲烷浓度、底栖生物数量作为影响评价指标，则定义X ij （i=1,2,3…n；j=1,2,3…9）其中n为样本个数，X i1 为湍流混合程度，X i2 为温度，X i3 为盐度，X i4 为浊度，X i5 为溶解氧，X i6 为压力，X i7 为叶绿素浓度，X i8 为甲烷浓度，X i9 为底栖生物数量，确定s个相关评价等级；
S6、构建深海内波扰动海底边界层环境的评价模型，双曲线正切函数来反应环境要素的变化特征，从缓慢增加到快速增加再到趋于稳定，描述函数为：
Figure QLYQS_13
；
双曲线的投影特征值可以表达为：
Figure QLYQS_14
；
其中
Figure QLYQS_15
为投影方向的单位向量，那么b 1 ，b 2 …b 9 分别为对应分量，表示为9个评价指标的权重，其中/>
Figure QLYQS_16
，/>
Figure QLYQS_17
；
利用动态聚类的方法构建适用于深海内波扰动海底边界层环境参数的投影动态聚类指标，曲线投影动态聚类评价指标为两者之间的差值，表示为
Figure QLYQS_18
其中投影特征值序列为
Figure QLYQS_19
，其评价等级定义为s，其中/>
Figure QLYQS_20
，/>
Figure QLYQS_21
表示第t类的样本投影特征值的集合。
2.根据权利要求1所述的一种深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统的工作方法，其特征在于，所述回收架（2）由316L不锈钢焊接成型。
3.根据权利要求1所述的一种深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统的工作方法，其特征在于，每个所述配重盘（18）上有4个螺纹孔（17），卡孔（19）与所配重架（23）相配合连接。
4.根据权利要求1所述的一种深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统的工作方法，其特征在于，所述声学多普勒剖面仪（7）、声学多普勒流速仪（3）、高精度压力传感器（9）、高精度温盐深传感器（8）、沉积物与底层水取样装置（10）、叶绿素传感器（12）、深海相机（13）、甲烷传感器（14）都通过螺丝和抱箍固定在回收装置的回收架（2）上，沉积物与底层水取样装置（10）通过缆绳与科考船吊钩相连。
5.根据权利要求1所述的一种深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统的工作方法，其特征在于，所述步骤S5中深海内波对海底边界层环境影响评价指标的量纲和数值范围都不相同，对于数值越大越优的评价指标：
Figure QLYQS_22
；
对于数值越小越优的评价指标：
Figure QLYQS_23
；
其中
Figure QLYQS_24
为第i个样本的第j个评价指标的初始数值，/>
Figure QLYQS_25
为第j个评价指标的样本最小值， />
Figure QLYQS_26
为第j个评价指标的样本最大值。
6.据权利要求1所述的一种深海内波扰动海底边界层环境的长期监测系统的工作方法，其特征在于，所述步骤S6中聚类分析的思想是当
Figure QLYQS_27
越大，得到的结果就越好，因此
Figure QLYQS_28
当取值最大时，即/>
Figure QLYQS_29
，/>
Figure QLYQS_30
，/>
Figure QLYQS_31
。
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