CN115240397A - 大陆架灾害数据采集系统及监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大陆架灾害数据采集系统及监测系统。其中，所述大陆架灾害数据采集系统用于采集海底数据，并将所述海底数据发送给陆地监测系统，所述陆地监测系统用于根据所述海底数据进行监测操作，所述大陆架灾害数据采集系统包括：浮标，所述浮标用于设置于海面；数据采集装置，所述数据采集装置包括第一通信模块、第一数据采集模块和运动组件，所述运动组件用于控制所述数据采集装置埋入海底沉积层；所述第一数据采集模块用于采集所述海底数据；所述第一通信模块用于与所述浮标通信连接，并用于将所述海底数据发送给所述浮标。本发明能够避免大陆架灾害数据采集系统受到海浪操作、渔民作业等影响，从而提高地震监测等监测操作的准确性。

Description

大陆架灾害数据采集系统及监测系统

技术领域

本发明涉及数据采集技术领域，尤其涉及一种大陆架灾害数据采集系统及监测系统。

背景技术

目前，地震、海啸等灾害仍时有发生。

相关技术中，通过在大陆架的近浅海区域进行地震监测工作，以预防海洋自然灾害等。但是上述方法由于布置于近浅海区域，使得监测装置容易受到海浪噪声，以及渔民作业的影响，从而影响地震监测等监测操作的准确性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种大陆架灾害数据采集系统及监测系统，能够避免大陆架灾害数据采集系统受到海浪操作、渔民作业等影响，从而提高地震监测等监测操作的准确性。

根据本发明的第一方面实施例的大陆架灾害数据采集系统，所述大陆架灾害数据采集系统用于采集海底数据，并将所述海底数据发送给陆地监测系统，所述陆地监测系统用于根据所述海底数据进行监测操作，所述大陆架灾害数据采集系统包括：

浮标，所述浮标用于设置于海面，并用于与所述陆地监测系统通信连接；

数据采集装置，所述数据采集装置包括第一通信模块、第一数据采集模块和运动组件，所述运动组件用于控制所述数据采集装置埋入海底沉积层；所述第一数据采集模块用于采集所述海底数据；所述第一通信模块用于与所述浮标通信连接，并用于将所述海底数据发送给所述浮标。

根据本发明实施例的大陆架灾害数据采集系统，至少具有如下有益效果：通过将数据采集装置埋入海底沉积层，降低了数据采集装置容易受到海浪、海底洋流，以及耦合原因导致噪声过大而无法准确识别数据的问题，并且能够有效防止受到渔民作业的影响。通过将浮标设置于海面，实现了与数据采集装置，以及设置于大陆的陆地监测系统的双向通信，从而实现了数据实时传输功能。

根据本发明的一些实施例，所述运动组件包括：

运动控制单元，所述运动控制单元用于监测所述数据采集装置的当前位置信息，并根据所述当前位置信息和预设的目标位置信息生成控制信号；

电机，所述电机与所述运动控制单元连接，所述电机用于根据所述控制信号切换工作状态；

驱动件，所述驱动件与所述电机连接；

压力件，所述压力件用于与所述驱动件连接；

其中，所述驱动件用于根据所述工作状态驱动所述压力件进行螺旋运动和直线运动，以控制所述数据采集装置下埋预设深度。

根据本发明的一些实施例，所述预设深度的范围为0cm至400cm。

根据本发明的一些实施例，所述海底数据包括振动数据，所述第一数据采集模块包括：

振动传感器，所述振动传感器用于根据海底振动生成电信号；

数据处理单元，所述数据处理单元与所述振动传感器连接，用于根据所述电信号得到所述振动数据。

根据本发明的一些实施例，所述数据采集装置还包括；

第一电池，所述第一电池用于提供第一电源；

第一电源管理模块，所述第一电源管理模块分别与所述第一电池、所述第一数据采集模块连接，所述第一电源管理模块用于对所述第一电源进行转换处理操作。

根据本发明的一些实施例，所述浮标包括：

第二通信模块，所述第二通信模块与所述第一通信模块通信连接，所述第二通信模块用于接收所述海底数据；

主控模块，所述主控模块与所述第二通信模块连接，所述主控模块用于对所述海底数据进行处理；

第三通信模块，所述第三通信模块与所述主控模块连接，所述第三通信模块用于通过第一通信方式或第二通信方式与所述陆地监测系统通信连接，所述第三通信模块用于将处理后的所述海底数据发送给所述陆地监测系统；

其中，所述主控模块还用于根据所述第一通信方式的工作状态对所述海底数据进行截取操作，得到目标数据；所述主控模块还用于控制所述第三通信模块以所述第二通信方式将所述目标数据发送给所述陆地监测系统。

根据本发明的一些实施例，所述浮标还包括：

第二数据采集模块，所述第二数据采集模块与所述主控模块连接，所述第二数据采集模块用于采集水温、盐度、波高中的至少一种；

其中，所述第三通信模块还用于将所述水温、所述盐度、所述波高中的至少一种发送给所述陆地监测系统。

根据本发明的一些实施例，所述浮标还包括：

太阳能供电模块，所述太阳能供电模块用于生成电能；

第二电源管理模块，所述第二电源管理模块分别与所述太阳能供电模块、所述主控模块连接，所述第二电源管理模块用于对所述电能进行转换处理操作；

第二电池，所述第二电池分别与所述第二电源管理模块、所述第二通信模块连接，所述第二电池用于根据所述电能生成第二电源。

根据本发明的第二方面实施例的监测系统，包括：

多个如第一方面所述的大陆架灾害数据采集系统；其中，多个所述大陆架灾害数据采集系统设置位置不同；

陆地监测系统，所述陆地监测系统分别与多个所述大陆架灾害数据采集系统通信连接，所述陆地监测系统用于根据多个所述大陆架灾害数据采集系统采集的海底数据进行海底监测操作。

根据本发明的一些实施例，所述陆地监测系统包括：

数据分析模块，所述数据分析模块用于根据多个所述海底数据进行震源位置分析、震源属性分析、震源移动分析中的至少一种，并得到分析结果；

报警模块，所述报警模块与所述数据分析模块连接，所述报警模块用于根据所述分析结果进行报警操作。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例大陆架灾害数据采集系统的一示意图；

图2为本发明实施例大陆架灾害数据采集系统的一模块框图；

图3为本发明实施例大陆架灾害数据采集系统中运动组件的一模块框图；

图4为本发明实施例监测系统的一示意图。

附图标记：

浮标100、第二通信模块101、主控模块102、第三通信模块103、第二数据采集模块104、太阳能供电模块105、第二电源管理模块106、第二电池107、数据采集装置200、第一通信模块201、第一数据采集模块202、运动组件203、运动控制单元204、电机205、驱动件206、压力件207、振动传感器208、数据处理单元209、第一电池210、第一电源管理模块211、陆地监测系统300。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者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。

目前，近海振动观测存在如下难点：第一，海浪导致设置于浅海海底的地震仪获取的数据存在较大的噪声；第二，受渔民作业影响，设置于浅海海底的地震仪观测设备容易遭到破坏；第三，难以实现数据的实时传输。

基于此，本申请实施例提供了一种大陆架灾害数据采集系统及监测系统，通过将大陆架灾害数据采集系统的数据采集部分埋入海底沉积层，降低了数据采集装置容易受到海浪、海底洋流，以及耦合原因导致噪声过大而无法准确识别数据的问题，并且能够有效防止受到渔民作业的影响。通过将大陆架灾害数据采集系统的数据传输部分设置于海面，实现了与大陆架灾害数据采集系统的数据采集部分，以及设置于大陆的陆地监测系统的双向通信，从而实现了数据实时传输功能。

需要说明的是，本申请实施例所描述的海底沉积层指海底泥沙、海洋生物残骸等所形成的特殊底层。海底沉积区可划分为大陆架(包括大陆浅滩、大陆棚)、大陆坡、大洋底和深海沟，本申请实施例所描述的海底是指除大陆架以外，其他不易受到渔民作业影响，以及噪声影响的区域，对此本申请实施例不作具体限定。

参照图1和图2，本申请实施例提供了一种大陆架灾害数据采集系统，该大陆架灾害数据采集系统用于采集海底数据，并用于将海底数据发送给陆地监测系统，陆地监测系统用于根据海底数据进行监测操作。该大陆架灾害数据采集系统包括浮标100和数据采集装置200，浮标100用于设置于海面，并用于与陆地监测系统通信连接。数据采集装置200包括第一通信模块201、第一数据采集模块202和运动组件203，运动组件203用于控制数据采集装置200埋入海底沉积层，第一数据采集模块202用于采集海底数据，第一通信模块201用于与浮标100通信连接，并用于将海底数据发送给浮标100。

可以理解的是，本申请实施例提供的大陆架灾害数据采集系统包括两部分，一部分是用于进行数据采集的数据采集装置200；另一部分是用于进行数据传输的浮标100。数据采集装置200包括用于与浮标100进行通信连接的第一通信模块201、用于进行海底数据采集的第一数据采集模块202，以及用于驱动数据采集装置200整体埋入海底沉积层的运动组件203。其中，海底数据为陆地监测系统进行监测操作所需的数据，海底数据能够反映大陆架海面的灾害情况，例如，当陆地监测系统包括海洋地震监测功能时，海底数据包括海底振动数据；当陆地监测系统包括海啸监测功能时，海底数据包括海底地形图像、深海录音数据等。

可以理解的是，浮标100指漂浮于海面的指示器，其既能够与数据采集装置200的第一通信模块201通信连接，又能够与设置于大陆的陆地监测系统通信连接，从而实现将数据采集装置200采集到的海底数据转发给陆地监测系统。陆地监测系统对该海底数据进行保存，并对该海底数据进行分析处理等操作，以实现海底地震监测、海啸监测等功能，从而实现对大陆架海面灾害的有效监测。

参照图3，在一些实施例中，运动组件203包括运动控制单元204、电机205、驱动件206和压力件207。运动控制单元204用于监测数据采集装置200的当前位置信息，并根据当前位置信息和预设的目标位置信息生成控制信号。电机205与运动控制单元204连接，电机205用于根据控制信号切换工作状态。驱动件206分别与电机205、压力件207连接，驱动件206用于根据工作状态驱动压力件207进行螺旋运动和直线运动，以控制数据采集装置200下埋预设深度。

可以理解的是，当将数据采集装置200设置于海底后，为了使数据采集装置200固定于海底沉积层中，以提高海底数据的准确性，数据采集装置200还需进行自埋操作，即运动组件203控制数据采集装置200整体在海底向下运动预设深度。具体地，当运动控制单元204通过图像分析、压力、海底物质分析等方法确认数据采集装置200当前位置信息与预设的目标位置信息相同时如确认数据采集装置200整体已坐落海底时，运动控制单元204生成对应的控制信号，以控制电机205的工作状态由关闭切换为工作。压力件207通过运动导轨与驱动件206连接，驱动件206用于将电机205输入的旋转运动转换为螺旋运动和直线运动，使得压力件207带动整个数据采集装置200下埋预设深度。其中，螺旋运动和直线运动的运动方向均为海底方向。可以理解的是，电机205为伺服电机。数据采集装置200设置于海底的方法可采用相关技术中的设置方法，对此本申请实施例不作具体限定。

可以理解的是，当数据采集装置200下埋预设深度后，可控制压力件207上的运动导轨与驱动件206脱离，即控制压力件207与驱动件206不再刚性连接。此时，驱动件206的运动将不再影响压力件207，驱动件206仅通过柔性通信线缆与电机205等其他结构连接。运动控制单元204通过检测电机205的负载减少以确定刚性连接断开，运动控制单元204控制电机205带动驱动件206回转，以使驱动件206远离压力件207，从而完成整个下埋操作。

在一些实施例中，预设深度的范围为0cm至400cm，即将数据采集装置200设置于海底后，还需通过运动组件203带动数据采集装置200向下自埋0cm至400cm中的任一深度。可以理解的是，预设深度还可以根据实际需要设置其他数值范围，对此本申请实施例不作具体限定。

参照图2，在一些实施例中，海底数据包括振动数据，第一数据采集模块202包括振动传感器208和数据处理单元209。振动传感器208用于根据海底振动生成电信号；数据处理单元209与振动传感器208连接，数据处理单元209用于根据电信号得到振动数据。具体地，当陆地监测系统包括海洋地震监测功能时，海底数据包括振动数据。振动传感器208用于根据海底振动生成对应的电信号，数据处理单元209用于将该模拟电信号转换为数字信号，以进行保存。并且，数据处理单元209还用于对转换后的数字信号进行分析和提取，例如：进行噪声、特征数据的区分和处理，以识别得到有效数据，并通过对该有效数据分析得到振动数据。

参照图2，在一些实施例中，数据采集装置200还包括第一电池210和第一电源管理模块211。第一电池210用于提供第一电源；第一电源管理模块211分别与第一电池210、第一数据采集模块202连接，第一电源管理模块211用于对第一电源进行转换处理操作。可以理解的是，第一电池210为能够提供第一电源的电池包或电池模组，第一电源管理模块211与数据处理单元209连接，第一电源管理模块211用于对该第一电源进行变换、分配、检测等操作，以转换为适配于数据处理单元209的电源。

参照图2，在一些实施例中，浮标100包括第二通信模块101、主控模块102和第三通信模块103。第二通信模块101与第一通信模块201通信连接，第二通信模块101用于接收海底数据。主控模块102与第二通信模块101连接，主控模块102用于对海底数据进行处理。第三通信模块103与主控模块102连接，第三通信模块103用于通过第一通信方式或第二通信方式与陆地监测系统通信连接，第三通信模块103用于将处理后的海底数据发送给陆地监测系统。其中，主控模块102还用于根据第一通信方式的工作状态对海底数据进行截取操作，以得到目标数据，并用于控制第三通信模块103以第二通信方式将目标数据发送给陆地监测系统。

可以理解的是，第三通信模块103包括两个通信单元，其中，一个通信单元用于通过第一通信方式与陆地监测系统通信连接，另一个通信单元用于通过第二通信方式与陆地监测系统通信连接。例如，第一通信方式为4G、5G等移动通信方式，第二通信方式为卫星通信方式。主控模块102通过第二通信模块101获取数据采集装置200采集的海底数据，并用于对海底数据进行二次噪声处理、保存、特征提取等操作。主控模块102还用于将通过上述操作的海底数据通过第一通信方式或第二通信方式发送给陆地监测系统，使得陆地监测系统能够根据接收到的海底数据进行灾害监测等操作。

其中，当第一通信方式出现通信断路时，例如浮标100所处海域无4G信号时，主控模块102对获取得到的海底数据进行截取，以截取得到有效数据，并将该有效数据作为目标数据。主控模块102通过第二通信方式将该目标数据发送给陆地监测系统，使得陆地监测系统能够根据该目标数据进行灾害监测等操作。

在一些实施例中，浮标100还包括第二数据采集模块104。第二数据采集模块104与主控模块102连接，第二数据采集模块104用于采集水温、盐度、波高中的至少一种。其中，第三通信模块103还用于将水温、盐度、波高中的至少一种发送给陆地监测系统。可以理解的是，浮标100还包括第二数据采集模块104，第二数据采集模块104包括能够采集各类海洋数据的传感器，以分别采集得到水温、盐度、波高等数据，从而为陆地监测系统的监测操作提供辅助判断作用。其中，水温指海水温度，盐度指海水盐分含量，波高指海面波浪高度。

在一些实施例中，浮标100还包括太阳能供电模块105、第二电源管理模块106和第二电池107。太阳能供电模块105用于生成电能。第二电源管理模块106分别与太阳能供电模块105、主控模块102连接，第二电源管理模块106用于对电能进行转换处理操作。第二电池107分别与第二电源管理模块106、第二通信模块101连接，第二电池107用于根据电能生成第二电源。可以理解的是，浮标100包括太阳能供电模块105和第二电池107组成的双供电系统。其中，太阳能供电模块105包括太阳能电池板，该太阳能电池板用于将太阳的辐射能转换为电能。第二电源管理模块106用于对该电能进行变换、分配、检测等操作，以得到适配于主控模块102的供电能源，以及用于对第二电池107进行充电操作的供电能源。第二电池107用于在充电操作后生成第二电源，该第二电源用于对主控模块102、第二通信模块101进行供电操作。

参照图4，本申请实施例还提供了一种监测系统，该监测系统包括多个如上述任一实施例所描述的大陆架灾害数据采集系统和陆地监测系统300。多个大陆架灾害数据采集系统(如包括浮标a1、数据采集装置b1、浮标a2、数据采集装置b2、浮标a3、数据采集装置b3......浮标an、数据采集装置bn共n个大陆架灾害数据采集系统)设置于不同的海域位置，以分别采集得到不同的海底数据。陆地监测系统300分别与多个大陆架灾害数据采集系统通信连接，陆地监测系统300用于根据多个不同的海底数据进行海底监测操作。

其中，陆地监测系统300包括数据分析模块和报警模块。数据分析模块用于根据多个海底数据进行震源位置分析、震源属性分析、震源移动分析中的至少一种，并得到分析结果。报警模块与数据分析模块连接，报警模块用于根据分析结果进行报警操作。可以理解的是，分析结果包括分析数值、灾害危险等级等信息，当分析结果满足报警条件时，如分析数值大于预设阈值、灾害危险等级达到预设等级时，报警模块将自动触发报警操作。报警操作包括广播、指示灯、短信等形式的操作。可以理解的是，报警模块还可以与互联网联动，以通过网络等形式进行及时预警。

可见，上述大陆架灾害数据采集系统实施例中的内容均适用于本监测系统的实施例中，本监测系统实施例所具体实现的功能与上述大陆架灾害数据采集系统实施例相同，并且达到的有益效果与上述大陆架灾害数据采集系统实施例所达到的有益效果也相同。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.大陆架灾害数据采集系统，其特征在于，所述大陆架灾害数据采集系统用于采集海底数据，并将所述海底数据发送给陆地监测系统，所述陆地监测系统用于根据所述海底数据进行监测操作，所述大陆架灾害数据采集系统包括：

浮标，所述浮标用于设置于海面，并用于与所述陆地监测系统通信连接；

数据采集装置，所述数据采集装置包括第一通信模块、第一数据采集模块和运动组件，所述运动组件用于控制所述数据采集装置埋入海底沉积层；所述第一数据采集模块用于采集所述海底数据；所述第一通信模块用于与所述浮标通信连接，并用于将所述海底数据发送给所述浮标。

2.根据权利要求1所述的大陆架灾害数据采集系统，其特征在于，所述运动组件包括：

运动控制单元，所述运动控制单元用于监测所述数据采集装置的当前位置信息，并根据所述当前位置信息和预设的目标位置信息生成控制信号；

电机，所述电机与所述运动控制单元连接，所述电机用于根据所述控制信号切换工作状态；

驱动件，所述驱动件与所述电机连接；

压力件，所述压力件用于与所述驱动件连接；

其中，所述驱动件用于根据所述工作状态驱动所述压力件进行螺旋运动和直线运动，以控制所述数据采集装置下埋预设深度。

3.根据权利要求2所述的大陆架灾害数据采集系统，其特征在于，所述预设深度的范围为0cm至400cm。

4.根据权利要求1所述的大陆架灾害数据采集系统，其特征在于，所述海底数据包括振动数据，所述第一数据采集模块包括：

振动传感器，所述振动传感器用于根据海底振动生成电信号；

数据处理单元，所述数据处理单元与所述振动传感器连接，用于根据所述电信号得到所述振动数据。

5.根据权利要求4所述的大陆架灾害数据采集系统，其特征在于，所述数据采集装置还包括；

第一电池，所述第一电池用于提供第一电源；

第一电源管理模块，所述第一电源管理模块分别与所述第一电池、所述第一数据采集模块连接，所述第一电源管理模块用于对所述第一电源进行转换处理操作。

6.根据权利要求1所述的大陆架灾害数据采集系统，其特征在于，所述浮标包括：

第二通信模块，所述第二通信模块与所述第一通信模块通信连接，所述第二通信模块用于接收所述海底数据；

主控模块，所述主控模块与所述第二通信模块连接，所述主控模块用于对所述海底数据进行处理；

第三通信模块，所述第三通信模块与所述主控模块连接，所述第三通信模块用于通过第一通信方式或第二通信方式与所述陆地监测系统通信连接，所述第三通信模块用于将处理后的所述海底数据发送给所述陆地监测系统；

其中，所述主控模块还用于根据所述第一通信方式的工作状态对所述海底数据进行截取操作，得到目标数据；所述主控模块还用于控制所述第三通信模块以所述第二通信方式将所述目标数据发送给所述陆地监测系统。

7.根据权利要求6所述的大陆架灾害数据采集系统，其特征在于，所述浮标还包括：

第二数据采集模块，所述第二数据采集模块与所述主控模块连接，所述第二数据采集模块用于采集水温、盐度、波高中的至少一种；

其中，所述第三通信模块还用于将所述水温、所述盐度、所述波高中的至少一种发送给所述陆地监测系统。

8.根据权利要求6所述的大陆架灾害数据采集系统，其特征在于，所述浮标还包括：

太阳能供电模块，所述太阳能供电模块用于生成电能；

第二电源管理模块，所述第二电源管理模块分别与所述太阳能供电模块、所述主控模块连接，所述第二电源管理模块用于对所述电能进行转换处理操作；

第二电池，所述第二电池分别与所述第二电源管理模块、所述第二通信模块连接，所述第二电池用于根据所述电能生成第二电源。

9.监测系统，其特征在于，包括：

多个如权利要求1至8任一项所述的大陆架灾害数据采集系统；其中，多个所述大陆架灾害数据采集系统设置位置不同；

陆地监测系统，所述陆地监测系统分别与多个所述大陆架灾害数据采集系统通信连接，所述陆地监测系统用于根据多个所述大陆架灾害数据采集系统采集的海底数据进行海底监测操作。

10.根据权利要求9所述的监测系统，其特征在于，所述陆地监测系统包括：

数据分析模块，所述数据分析模块用于根据多个所述海底数据进行震源位置分析、震源属性分析、震源移动分析中的至少一种，并得到分析结果；

报警模块，所述报警模块与所述数据分析模块连接，所述报警模块用于根据所述分析结果进行报警操作。

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