CN201297992Y - 深海分层气密采水系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的深海分层气密采水系统包括水上控制系统和水下采水系统，水上控制系统包括计算机终端及与计算机终端相连的甲板单元，水下采水系统包括框架、释放装置、水下控制单元、采水瓶环形阵列、温盐深传感器单元和水下电源和数据接口单元。应用本实用新型的深海分层气密采水系统不仅能够快速采集到海水样品，还能完整保留样品里的气态成分，为深海气体的研究提供能真实地反映原位气体的成分组成信息的海水样品。这种深海气密采水系统不仅为追踪海洋物理、化学和生物变化的过程和机理，同时也为热液硫化物、天然气水合物等资源的探寻提供重要指标。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种深海采水系统，具体说涉及一种采集深海不同水层水样，并实现气密采样的系统。
背景技术
深海气体的研究具有重要的科学意义和实践意义。一方面，深海气体在影响全球气候变化的气体生物地球化学循环中起着及其关键的作用，其研究可为追索海洋物理、化学和生物变化的过程和机理，预测全球气候环境的变化提供有价值的信息。另一方面，深海气体分布异常还是探寻热液硫化物、天然气水合物等资源的重要指标。因此采集整个海洋垂直剖面气密的海水样品，可以为深海气体的研究提供可靠而连续的原始数据。
现有的采水器主要用于采集水样，其设计中没有考虑气体的保存。当采水器在深海采集水样后，从数千米的高压低温环境回收到常温常压环境的过程中，海水中气体的溶解度会因温度、压力的改变而发生变化，部分气体可能会由于过饱和而逸出损失，从而使得分析数据不能真实地反映原位气体的成分组成信息。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种可靠、便捷的深海分层气密采水系统，为深海气体的研究提供可靠而连续的原始数据。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：深海分层气密采水系统包括水上控制系统和水下采水系统，水上控制系统包括计算机终端和用于电源和数据接驳的甲板单元，计算机终端与甲板单元相连；水下采水系统包括框架、释放装置、水下控制单元、采水瓶环形阵列、温盐深传感器单元和水下电源和数据接口单元，释放装置和水下控制单元固定在框架的中心位置，采水瓶环形阵列环绕释放装置和水下控制单元固定在框架上，温盐深传感器单元和水下电源和数据接口单元固定在框架的底部，释放装置上装有释放钩，每个释放钩对应一个采水瓶；水下控制单元包括第一微控制器以及与第一微控制器相连的第一存储器、第一实时时钟和电磁铁驱动电路，电磁铁驱动电路与用于触发释放装置的电磁铁相连。温盐深传感器单元包括温度传感器、盐度传感器、深度传感器、信号放大电路、A/D转换单元、第二存储器、第二微控制器和第二实时时钟，温度传感器、盐度传感器和深度传感器的输出信号经信号放大电路放大后与A/D转换单元的输入端相连，A/D转换单元的输出端与第二微控制器的输入端相连，第二存储器和第二实时时钟与第二微控制器相连，水下电源和数据接口单元用于电源和数据的接驳，其一端通过铠装电缆与甲板单元相连，另一端与水下控制单元和温盐深传感器单元相连。
上述的采水瓶环形阵列由装有压力自适应平衡腔的气密采水瓶组成。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型解决了采水系统不能保留海水中的气体成份的问题，使得分析数据真实地反映原位气体的成分组成信息，应用本实用新型的深海分层气密采水系统不仅能够快速采集到海水样品，还能完整保留样品里的气态成分，为深海气体的研究提供能真实地反映原位气体的成分组成信息的海水样品。这种深海气密采水系统不仅为追踪海洋物理、化学和生物变化的过程和机理，同时也为热液硫化物、天然气水合物等资源的探寻提供重要指标。
附图说明
图1是深海分层气密采水系统的结构示意图；
图2是水下控制单元的电路示意图；
图3是温盐深传感器单元的电路示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型的深海分层气密采水系统，包括水上控制系统和水下采水系统，水上控制系统包括计算机终端1和用于电源和数据接驳的甲板单元2，计算机终端1上的两个串口通过两条串口线分别与甲板单元2上的两个串口相连，水下采水系统包括框架3、释放装置4、水下控制单元5、采水瓶环形阵列6、温盐深传感器单元7和水下电源和数据接口单元8，释放装置4和水下控制单元5固定在框架3的中心位置，采水瓶环形阵列6环绕释放装置4和水下控制单元5固定在框架3上，温盐深传感器单元7和水下电源和数据接口单元8固定在框架3的底部，释放装置4上装有释放钩，每个释放钩对应一个采水瓶。
水下控制单元5(见图2)包括第一微控制器32以及与第一微控制器32相连的第一存储器31、第一实时时钟33和电磁铁驱动电路34，电磁铁驱动电路34与用于触发释放装置4的电磁铁35相连。第一微控制器32与水下电源和数据接口单元8相连。
温盐深传感器单元7(见图3)包括温度传感器21、盐度传感器22、深度传感器23、信号放大电路24、A/D转换单元25、第二存储器26、第二微控制器27和第二实时时钟28，温度传感器21、盐度传感器22和深度传感器23的输出信号经信号放大电路24放大后与A/D转换单元25的输入端相连，A/D转换单元25的输出端与第二微控制器27的输入端相连，第二存储器26和第二实时时钟28与第二微控制器27相连。第二微控制器27与水下电源和数据接口单元8相连。
水下电源和数据接口单元8用于电源和数据的接驳通过铠装电缆9与甲板单元2相连。铠装电缆9起到传输数据和电能的作用，同时也承受整个采水系统的重量，铠装电缆9缠绕在母船的绞车10上。
采水瓶环形阵列6随外界压力自动改变容积的气密采水瓶组成，这种气密采水瓶装有压力自适应平衡腔，能随外界压力自动改变容积，使得采水瓶内外压平衡，通过采水瓶的密封装置实现可靠密封，因此能完整地保留样品里的气态成分。
甲板单元2通过水下电源和数据接口单元8实现与水下控制单元5之间的通讯，以及与温盐深传感器单元7之间的通讯。同时甲板单元2通过水下电源和数据接口单元8给水下控制单元5和温盐深传感器单元7供电。
采样前，采样瓶环形阵列6中的每个气密采样瓶处于打开的状态，当整个水下采水系统随铠装电缆9下放时，海水在气密采水瓶中过流，直到水下采水系统到达指定最深的采样水层，停止下放。
在整个下放过程中，温盐深传感器单元7的温度传感器21、盐度传感器22和深度传感器23将采集到的温度、盐度和深度信息经信号放大电路24放大和A/D转换单元25的数字化处理，存入第二微控制器27的第二存储器26里，第二微控制器27将这些信息实时上传到水上控制系统的计算机终端1上。
计算机终端1发命令给水下控制单元5，水下控制单元5的第一微控制器32控制电磁铁驱动电路34驱动电磁铁35，使释放装置4动作，释放钩带动相应的气密采水瓶关闭，实现一次采样。
Claims (2)
1、深海分层气密采水系统，其特征在于包括水上控制系统和水下采水系统，水上控制系统包括计算机终端(1)和用于电源和数据接驳的甲板单元(2)，计算机终端(1)与甲板单元(2)相连；水下采水系统包括框架(3)、释放装置(4)、水下控制单元(5)、采水瓶环形阵列(6)、温盐深传感器单元(7)和水下电源和数据接口单元(8)，释放装置(4)和水下控制单元(5)固定在框架(3)的中心位置，采水瓶环形阵列(6)环绕释放装置(4)和水下控制单元(5)固定在框架(3)上，温盐深传感器单元(7)和水下电源和数据接口单元(8)固定在框架(3)的底部。释放装置(4)上装有释放钩，每个释放钩对应一个采水瓶；水下控制单元(5)包括第一微控制器(32)以及与第一微控制器(32)相连的第一存储器(31)、第一实时时钟(33)和电磁铁驱动电路(34)，电磁铁驱动电路(34)与用于触发释放装置(4)的电磁铁(35)相连；温盐深传感器单元(7)包括温度传感器(21)、盐度传感器(22)、深度传感器(23)、信号放大电路(24)、A/D转换单元(25)、第二存储器(26)、第二微控制器(27)和第二实时时钟(28)，温度传感器(21)、盐度传感器(22)和深度传感器(23)的输出信号经信号放大电路(24)放大后与A/D转换单元(25)的输入端相连，A/D转换单元(25)的输出端与第二微控制器(27)的输入端相连，第二存储器(26)和第二实时时钟(28)与第二微控制器(27)相连，水下电源和数据接口单元(8)用于电源和数据的接驳，其一端通过铠装电缆(9)与甲板单元(2)相连，另一端与水下控制单元(5)和温盐深传感器单元(7)相连。
2、根据权利要求1所述的深海分层气密采水系统，其特征在于采水瓶环形阵列(6)由装有压力自适应平衡腔的气密采水瓶组成。
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