CN212030525U - 一种海洋站浅表层水质参数剖面观测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种海洋站浅表层水质参数剖面观测装置，第一层节点增加了分离式浮体与模块化配重设计，可不受潮位变化的影响，始终实时获取海洋浅表层的数据，水下层及以下观测节点可以根据观测需求，确定布放深度，进行水质参数观测。该剖面观测装置包括设置于海洋站平台且相互连接的平台测控单元和水上感应信号耦合器，还包括连接于浮体材料内部的多个水下感应信号耦合器和表层水质参数传感器；所述水上感应信号耦合器和水下感应信号耦合器通过信号传输钢缆连接；所述信号传输钢缆与固定在平台上并且伸入海洋水面下的金属导电管材连接，形成回路。水下层及以下观测节点具有电磁固定夹块和模块化配重，用于布放和回收。

Description

一种海洋站浅表层水质参数剖面观测装置

技术领域

本实用新型属于海洋观测领域，尤其是涉及一种海洋站浅表层水质参数剖面观测装置。

背景技术

在海洋观测领域中，海洋浅表层水文环境的观测是非常重要的，但现有的用于海洋浅表层水文环境剖面观测的装置，对于作业人员和作业船只的要求较为专业，布放和维护成本较高，不适用于低成本且需长期运行维护的海洋观测业务。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种海洋站浅表层水质参数剖面观测装置，布放和维护技术要求难度降低，降低了安全风险，也节省了观测系统的运维成本。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种海洋站浅表层水质参数剖面观测装置，包括设置于海洋站平台且相互连接的平台测控单元和水上感应信号耦合器，还包括连接于浮体材料内部的多个水下感应信号耦合器和表层水质参数传感器；所述水上感应信号耦合器和多个水下感应信号耦合器通过信号传输钢缆连接；所述信号传输钢缆与固定在平台上并且伸入海洋水面下的金属导电管材连接，形成回路。

感应耦合数据传输的原理是表层水质参数传感器通过水下感应信号耦合器将测量数据耦合为电磁信号，通过海水与信号传输钢缆进行信号传递，耦合信号通过水上感应信号耦合器接收电磁信号，通过平台测控单元进行解调处理将电磁信号还原为测量数据，最终传送给上位机。

进一步的，还设有仪器限位卡环，所述仪器限位卡环包括长度可调的安装支杆，以及卡环；所述安装支杆一端固定在所述海洋站平台边缘，所述卡环设置在所述安装支杆的另一端，所述信号传输钢缆穿过仪器限位卡环布放入海水中。

更进一步的，还设有钢缆固定卡环，所述钢缆固定卡环设有用于固定在所述海洋站平台的平台立柱的固定部，以及连接在固定部上、用于固定信号传输钢缆的钢缆卡环。

进一步的，所述海洋站平台设有钢缆线轴，所述信号传输钢缆通过钢缆线轴布放。

进一步的，所述信号传输钢缆的端部连接用于沉入海底的重力锚。

进一步的，所述浮体材料通过定位夹块固定在信号传输电缆上。

进一步的，所述第一层节点通过分离式浮体与模块化配重设计，始终位于海洋表面。

进一步的，所述水下层及以下观测节点利用电磁固定夹块和模块化电磁配重，完成布放和回收，其布放深度可以根据观测需求确定。

进一步的，浮体、传输钢缆以及模块化配重的表面喷涂强度高、抗腐蚀、耐老化的聚脲弹性体，减少海洋生物附着，提高观测数据质量。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种海洋站浅表层水质参数剖面观测装置具有以下优势：

(1)本实用新型使用的仪器设备均自带电池，无需外部供电即可自主工作，使现场对外部保障的技术要求难度降低，减少不必要风险；

(2)本实用新型的结构为轻小型设计，布放和回收均在水面操作完成，便于仪器维护，也降低了海试操作人员的安全风险；

(3)本实用新型的结构中，通过重力锚沉入海底，使用于传输数据的信号传输钢缆两点微紧绷固定，消除此前重力锚悬置可能在海流作用下对平台及其他海底仪器带来损坏的问题、避免了信号传输钢缆姿态过于松软从而与平台、其他海底仪器发生缠绕而损坏的问题；

(4)本实用新型通过钢缆固定卡环的固定以及重力锚沉入海底，使仪器限位卡环自身不承受重力锚的拉力，仅承受信号传输钢缆水中净重以及浮力材料的横向拉力，降低了试验中信号传输钢缆、仪器及重力锚丢失的风险。

(5)本实用新型采取了防生物附着措施，便于后续维护与观测数据质量的提高。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的海洋站浅表层水质参数剖面观测装置示意图；

图2为本实用新型实施例所述的海洋站浅表层水质参数剖面观测装置局部示意图；

图3为本实用新型实施例所述的水上感应信号耦合器信号连接示意图；

图4为本实用新型实施例所述的第一层观测节点的局部示意图；

图5为本实用新型实施例所述的水下感应信号耦合器信号连接示意图。

附图标记说明：

1-海平面；2-平台；3-平台立柱；4-钢缆固定卡环；5-仪器限位卡环； 6-信号传输钢缆；7-安装支架；8-平台测控单元；9-水上感应信号耦合器；10-水下感应信号耦合器；11-第一层水质参数传感器；12-钢缆线轴；13-定位夹块；14-金属导电管材；15-重力锚；16-电磁固定夹块；17-模块化电磁配重；18-第二层水质参数传感器；19-钢缆固定夹块；20-水密电缆；21-浮体材料；22-温盐深传感器；23-叶绿素传感器；24-水密接插件；25-配重模块；26-密封筒体。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型在海洋站平台2上设置钢缆线轴12，在平台立柱3设有钢缆固定卡环4，在平台2边缘设有仪器限位卡环5，平台上还固定有金属导电管材14，并确保所述金属导电管材14始终有一部分在海平面 1以下，信号传输钢缆6缠绕在钢缆线轴12上，布放时会顺序穿过钢缆固定卡环4、仪器限位卡环5然后布放在海水中，信号传输钢缆6的入水的一端连接可沉入海底的重力锚15，另一端连接平台上的金属导电管材14，形成回路。

其中所述仪器限位卡环5包括长度可调的安装支杆，以及卡环；所述安装支杆的一端固定在所述海洋站平台2边缘，所述卡环设置在所述安装支杆的另一端。

其中所述钢缆固定卡环4设有用于固定在所述海洋站平台2的平台立柱 3的固定部，以及连接在固定部上、用于固定信号传输钢缆的钢缆卡环。

海洋站平台2上设有安装支架7，平台测控单元8与水上感应信号耦合器9集成在安装支架7上；如图2所示，信号传输钢缆6分别穿过钢缆固定夹块19、水上感应信号耦合器9；水上感应信号耦合器9与平台测控单元8 通过水密电缆20连接，具体连接方式如图3所示，所述平台测控单元为处理器或单片机，水上感应信号耦合器9的信号线连接平台测控单元8的CI，水上感应信号耦合器9的地线连接平台测控单元8的GND。

所述第一层观测节点中的水下感应信号耦合器10和表层水质参数传感器11都集成在浮体材料上，浮体材料通过定位夹块13连接在信号传输钢缆 6上，水下感应信号耦合器10固定连接在信号传输钢缆6上通过配重的调整使其始终位于海洋表面上。

本实用新型的实施例中，如图4所示，第一层观测节点中表层水质参数传感器11包括温盐深传感器22、叶绿素传感器23等，浮体材料为21，配重模块为25，水下感应信号耦合器10与温盐深传感器22连接在密封筒体 26内，叶绿素传感器20等其他水质参数传感器通过水密接插件24和水密电缆17接入密封筒体18内与水下感应信号耦合器10连接。

水下感应信号耦合器10将表层水质参数传感器11的信号进行调制通过信号传输钢缆6发给水上感应信号耦合器9。平台测控单元8用于调制解调通过两个信号耦合器和钢缆传输的温盐深、叶绿素等水质测量数据后进行存储并发给上位机。

水下信号耦合器和各水质参数传感器件的连接如图5所示。

第二层及以下水质参数观测节点的构成与第一层类似，区别是增加了电磁固定夹块16和模块化电磁配重17。

需要说明的是，本实用新型所用的平台测控单元、水上感应信号耦合器、水下感应信号耦合器、以及各种传感器、模块化电磁配重、配重模块等都是现有产品，连接关系也属于本领域常规技术。

安装操作流程如下：

(1)调试：完成多层水质参数传感器与水下感应信号耦合器、水上感应信号耦合器9与平台测控单元8、以及水下感应信号耦合器10与水上感应信号耦合器9之间的组装与联调；

(2)布放重力锚：重力锚15与信号传输钢缆6的端部连接，并进行布放；

(3)安装仪器：将第二层观测节点的表层水质参数传感器、水下感应信号耦合器通过电磁固定夹块16安装在信号传输钢缆6上，并通过螺栓固定好浮体材料。仪器在浮体和配重的重力作用下，到达指定深度，随后电磁固定夹块吸合，仪器固定在钢缆上。利用类似的方法完成第一层节点的布放，第一层节点随海洋表面运动，只需通过夹块10固定即可。

(4)固定钢缆：确定信号传输钢缆6的长度，并按照长度确定好位置安装钢缆固定卡环4，随后将钢缆固定卡环4固定在平台立柱3上。

(5)形成回路：将金属导电管材14固定在平台上，并确保始终有一部分在海平面1以下，平台测控单元8与水上感应信号耦合器9集成在安装支架上，并将信号传输钢缆6与金属导电管材14连接，形成回路。

(6)系统固定与测试：将安装支架7、钢缆线轴12以及仪器限位卡环 5固定在平台上，对系统进行测试，检验是否正常工作。

(7)回收与维护：将钢缆释放一定的长度，将船靠近布放的仪器，首先将第一层节点拆除；通过上位机发送指令给第二层节点，电磁固定夹块16 和电磁配重17释放，仪器的重力大于浮力，沿着钢缆上浮至水面，完成第二层节点的拆除与维护。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海洋站浅表层水质参数剖面观测装置，其特征在于，包括设置于海洋站平台且相互连接的平台测控单元和水上感应信号耦合器，还包括连接于浮体材料内部的多个水下感应信号耦合器和表层水质参数传感器；所述水上感应信号耦合器和多个水下感应信号耦合器通过信号传输钢缆连接；所述信号传输钢缆与固定在平台上并且伸入海洋水面下的金属导电管材连接，形成回路。

2.根据权利要求1所述的一种海洋站浅表层水质参数剖面观测装置，其特征在于，还设有仪器限位卡环，所述仪器限位卡环包括长度可调的安装支杆，以及卡环；安装支架的一端固定在所述海洋站平台边缘，所述卡环设置在所述安装支杆的另一端，所述信号传输钢缆穿过仪器限位卡环布放入海水中。

3.根据权利要求1或2所述的一种海洋站浅表层水质参数剖面观测装置，其特征在于，还设有钢缆固定卡环，所述钢缆固定卡环设有用于固定在所述海洋站平台的平台立柱的固定部，以及连接在固定部上、用于固定信号传输钢缆的钢缆卡环。

4.根据权利要求1或2所述的一种海洋站浅表层水质参数剖面观测装置，其特征在于，所述金属导电管材一部分在海平面以下。

5.根据权利要求1所述的一种海洋站浅表层水质参数剖面观测装置，其特征在于，所述海洋站平台设有钢缆线轴，所述信号传输钢缆通过钢缆线轴进行长度调节。

6.根据权利要求1所述的一种海洋站浅表层水质参数剖面观测装置，其特征在于，所述信号传输钢缆的端部连接用于沉入海底的重力锚。

7.根据权利要求1所述的一种海洋站浅表层水质参数剖面观测装置，其特征在于，所述浮体材料通过螺栓和螺母固定在信号传输电缆上。

8.根据权利要求1所述的一种海洋站浅表层水质参数剖面观测装置，其特征在于：水中设有多层观测节点，第一层观测节点中的水下感应信号耦合器和表层水质参数传感器都集成在浮体材料上，浮体材料通过定位夹块连接在信号传输钢缆上，水下感应信号耦合器固定连接在信号传输钢缆上通过配重的调整使其始终位于海洋表面上。

9.根据权利要求7所述的一种海洋站浅表层水质参数剖面观测装置，其特征在于：第二层及以下观测节点中的表层水质参数传感器、水下感应信号耦合器通过电磁固定夹块安装在信号传输钢缆上，并通过螺栓固定好浮体材料，仪器在浮体和配重的重力作用下，到达指定深度。

10.根据权利要求1所述的一种海洋站浅表层水质参数剖面观测装置，其特征在于：所述平台测控单元为处理器或单片机，水上感应信号耦合器的信号线连接平台测控单元的信号输入端，水上感应信号耦合器的地线连接平台测控单元的接地端。

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