CN213274245U - 一种自适应坐底观测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及定点海洋观测技术领域，具体涉及自适应坐底观测系统，包括海床基箱体、重力锚和释放缆，海床基箱体使用释放缆连接重力锚，海床基箱体内设置控制器、拉力传感器、受控绞车、声学通信机、释放装置；控制器使用信号线缆连接拉力传感器、受控绞车、声学通信机和释放装置；控制器读取拉力传感器数据，控制受控绞车调整释放缆的长度，适应沉积物的厚度及其变化，使坐底观测系统箱体上部悬浮在海水中能够收到水声信号且坐底观测系统箱体下部位于软沉积物层中坐底观测系统箱体不会被拖网拖走，达到坐底观测系统能够正常回收的效果，解决了现有的坐底观测系统释放缆长度不能适应布防点沉积物厚度可能造成坐底观测系统丢失的难题。

Description

一种自适应坐底观测系统

技术领域

本实用新型涉及定点海洋观测技术领域，具体为一种自适应坐底观测系统。

背景技术

坐底观测系统是一种在海底长期连续工作的观测装置，坐底观测系统内部搭载各种自容式探测仪器，布设于海底后，仪器对对海洋要素进行长期连续的观测，尤其是长期测量海洋动力参数，获取水下长期综合观测资料，坐底观测系统的对海洋物理、化学、生物和地质特征的研究具有重要意义。坐底观测系统下放到海底进行观测与收集数据常常受到海底复杂因素的影响。

坐底观测系统沉在海底进行观测时，由于潮汐、内波和海底海流作用容易卷起海底沉积物将坐底观测系统逐步覆盖，尤其是当海水受到台风或地震波巨大扰动时，海底沉积物厚度发生变化，可能将坐底观测系统掩埋，此时坐底观测系统无法收到外界的声学释放上浮指令，造成数据无法回收，坐底观测系统无法回收而丢失；坐底观测系统箱体也可能悬浮在海水中没有接触海底，容易被渔网拖走而丢失，最终造成财产损失。现有技术如CN201610041742.8公开一种新型全自动坐底观测系统，包括盘座体、浮体、释放器以及控制系统，浮体设于容置腔内经释放器固定并通过绳索与容置腔相连，释放器与控制系统连接，盘座体上设有盖体以及驱动装置，盘座体下方设有脱淤装置，在盖体或盘座体上设有检测元件，所述检测元件与控制系统相连，控制系统发送将盖体脱离海床泥沙层的驱动信号至脱淤装置，检测元件检测到盖体脱离海床泥沙层后发送检测信号至控制系统，控制系统接收检测信号后并发送将盖体打开的启闭信号至驱动装置，驱动装置打开盖体，控制系统发送释放浮体的释放信号至释放器，释放器释放浮体。CN105675254B和CN105730653B研究了坐底观测系统防止淤泥覆盖技术。

坐底观测系统的常用的基本结构是固定长度的释放缆一端连接坐底观测系统箱体内的声学释放器，另一端固定连接重力锚(配重)，声学释放器释放释放缆和重力锚之后，坐底观测系统箱体在正的净浮力作用下上浮回收。固定长度的释放缆的长度是估计的，不是布防现场实测沉积物厚度之后确定的，由于海流的扰动，布防的位置有一定偏差，准确实测沉积物厚度，从而精确设计释放缆的长度不易，布防坐底观测系统的工作中常会出现坐底观测系统接释放缆太短，坐底观测系统被埋丢失，或者出现坐底观测系统接释放缆太长，坐底观测系统被拖走丢失的技术难题，因此一部分人认为不能在沉积物上布放坐底观测系统。研究一种释放缆的长度自适应海底软沉积物层厚度的坐底观测系统，以减小坐底观测系统丢失的可能性，减低丢失海洋观测仪器的几率，就能解决这一技术难题。

另外，现有的坐底观测系统同时包括声学通信机和声学释放器，利用声学通信机可以在不回收坐底观测系统的情况下回收观测数据；声学释放器包括声学通信机部分和释放装置部分，声学通信机部分接收来自母船的甲板单元的释放指令。声学通信机和声学释放器各自独立工作，显然，声学通信机和声学释放器的声学通信部分重复配置，增加了坐底观测系统的成本。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种自适应坐底观测系统，释放缆的长度能够适应软沉积物层厚度变化，达到坐底观测系统箱体下部始终位于软沉积物层中，从而坐底观测系统箱体不会被渔网拖走；同时，坐底观测系统箱体上部悬浮在海水中，坐底观测系统箱体顶部声学通信机能够收到水声信号，坐底观测系统能够正常回收的技术效果。

本实用新型所采用的技术解决方案是：一种自适应坐底观测系统包括坐底观测系统箱体、重力锚和释放缆，所述坐底观测系统箱体使用所述释放缆连接所述重力锚，所述坐底观测系统箱体内设置控制器、拉力传感器、信号线缆、受控绞车、声学通信机、释放装置，所述控制器使用所述信号线缆连接所述拉力传感器、所述受控绞车、所述声学通信机和所述释放装置；其中控制器用于控制所述释放缆的长短以确保所述坐底观测系统箱体上部全部处于所述海水中。

具体的，所述控制器包括主程序模块、数据采集模块、参数设置模块、数据处理模块、通信模块、回收处理模块、释放缆长度调整模块，主程序模块调用释放缆长度调整模块以实现对所述释放缆的控制以确保所述坐底观测系统箱体上部全部处于所述海水中。释放缆长度调整模块读取传感器数值，如果拉力小于阈值下限，发出电磁铁加电指令，制动器松开，接着发出电机正转指令收缩释放缆直到拉力大于阈值下限；然后发出电磁铁断电指令，制动器制动，主程序模块返回参数设置模块。释放缆长度调整模块读取传感器数值，如果拉力大于阈值上限，发出电磁铁加电指令松开制动器，接着发出电机反转指令释放释放缆直到小于阈值上限。然后发出电磁铁断电指令，制动器制动，主程序模块返回参数设置模块。

具体来说其原理如下：控制器、拉力传感器、受控绞车三者共同作用调整释放缆长度。隔板将坐底观测系统分为坐底观测系统箱体上部和坐底观测系统箱体下部，最佳工作状态是坐底观测系统箱体上部悬浮在海水中，坐底观测系统箱体下部位于软沉积物层中，隔板作为分解面，这个时候释放缆受到的拉力设定为阈值。因为软沉积物层密度大于海水密度，坐底观测系统箱体上部部分进入软沉积物层的时候，控制器采集拉力传感器检测到的释放缆受到的拉力，释放缆受到的拉力超过阈值，控制器发出控制指令给受控绞车释放释放缆，重新达到释放缆受到的拉力等于阈值，坐底观测系统箱体上部全部回到海水，以便能接收水声信号。因为软沉积物层密度大于海水密度，坐底观测系统箱体下部部分进入海水中的时候，控制器采集拉力传感器检测到的释放缆受到的拉力，释放缆受到的拉力小于阈值，控制器发出控制指令给受控绞车收缩释放缆，重新达到释放缆受到的拉力等于阈值，坐底观测系统箱体下部重新全部回到软沉积物层中；

所述受控绞车包括电机、行星减速器、转轴、卷缆滚筒、制动器，所述电机输出轴连接所述行星减速器的输入轴；所述行星减速器的输出轴连接所述转轴，所述转轴与所述卷缆滚筒刚性连接，所述制动器键连接所述转轴。

所述释放装置包括机架、吸盘式电磁铁、圆盘、三角挡块、小弹簧、连接杆、大弹簧、圆柱销和所述信号线缆，所述机架螺纹连接在隔板上，所述吸盘式电磁铁螺栓连接在所述机架上，所述吸盘式电磁铁使用所述信号线缆连接所述控制器，所述连接杆一端焊接所述三角挡块，所述小弹簧套在所述连接杆上，所述连接杆穿过所述机架与所述圆盘螺纹连接，所述圆柱销套上所述大弹簧穿入所述机架的连接孔和所述释放缆绕成的连接圈之中。

所述吸盘式电磁铁包括外壳、密封件、磁芯、线圈、被吸物体，所述外壳内设有所述线圈，所述线圈内设有所述磁芯，所述磁芯与所述外壳之间设有所述密封件，所述线圈产生的磁场在所述磁芯、所述被吸物体和所述外壳之中形成磁通路。

所述重力锚包括钢筋混凝土块及倒刺，所述倒刺焊接在所述钢筋混凝土块的下方；所述重力锚中心设置有吊环，所述释放缆与所述吊环固定连接。

所述箱体下部的凸台螺栓连接防泥底板，所述防泥底板下方设置有塑料压板，所述塑料压板通过螺栓与所述防泥底板固定连接。

所述塑料压板上方固定安装有开缝隙弹性体，所述释放缆穿过所述开缝隙弹性体和所述塑料压板上的穿缆孔与所述重力锚中心设置的所述吊环固定连接。

所述塑料压板上开设有拉断槽，所述拉断槽环绕所述穿缆孔设置。

本实用新型的漂浮式坐底观测系统的自适应控制方法，其包括下述步骤：

(1)程序开始，控制器初始化；

(2)控制器启动拉力传感器工作，测量数据；

(3)控制器收集和存储数据。

(4)如果没收到回收指令且拉力>1.01F0，制动器松开，起动电机释放释放缆直到拉力F<＝1.01F0；如果没收到回收指令且拉力<0.99F0，制动器松开，起动电机收缩释放缆直到拉力>＝0.99F0，然后程序转下一步；

(5)制动器制动；返回第3步。

(6)如果收到回收指令；关闭观测仪器；电磁铁加电，释放装置工作，释放重力锚。

优选地，还包括在第(2)步后，用于测量数据时间间隔的下述步骤：

(2)-1：设置参数，T＝t0,N＝1,M＝m0；T为延时变量，t0为一个延时周期的时间，用户设定，默认值60秒；N为调整释放缆长度设置的时间计数器，初值为1，M为延时倍数，m0为初值用户设定，默认值480，即每天调整3次释放缆，选择调整次数需要计算校核电机配带电池的电量；

同时，在第(3)步后还包括下述步骤：

(3)-1:控制器没有收到回收指令；N＝N+1；计数器加1，休眠延时t0；如果N<M；程序返回第(2)-1步；如果N>＝M，程序转下一步即第(4)步。

与现有技术对比，本实用新型具备以下有益效果：

首先，本实用新型的自适应坐底观测系统包括控制器、拉力传感器和受控绞车，控制器间隔一段时间读取拉力传感器数值，操控受控绞车的电机调整释放缆的长度，适应沉积物的变化，从而实现坐底观测系统箱体下部位于软沉积物层中，坐底观测系统箱体不会被拖网拖走；同时，坐底观测系统箱体上部悬浮在海水中，坐底观测系统箱体顶部声学通信机能够收到水声信号，坐底观测系统能够正常回收。克服了部分人认为坐底观测系统系统不能布放在厚软的沉积物层的海域的技术偏见，丰富了坐底观测系统产品。

进一步地，本实用新型的自适应坐底观测系统包括由控制器、声学通信机和释放装置构成智能子系统，实现声学释放功能；声学通信机传递存储在控制器里的所有坐底观测系统的观测数据。解决现有的坐底观测系统同时包括声学通信机和声学释放器，声学释放器的声学通信部分与声学通信机重复配置的问题，降低了坐底观测系统的成本。

另外，本实用新型的自适应坐底观测系统还可以构造控制器、传感器、执行机构为智能子系统，将坐底观测系统构造为模块化的智能观测平台，在海试中不断完善算法，经过一定阶段的算法积累和优化，坐底观测系统系统逐渐进化为一个定点观测智能系统，节省布放时间和科研经费，降低单位数据的观测费用。解决现有的坐底观测系统是多件仪器简单组合，没有控制器，各个仪器不能相互协作适应环境变化完成观测任务的问题。

附图说明

图1为一种自适应坐底观测系统结构示意图；

图2为受控绞车结构示意图；

图3为释放装置结构示意图；

图4为吸盘式电磁铁结构示意图；

图5为塑料压板结构示意图；

图6为开缝隙弹性体结构示意图；

图7为自适应坐底观测系统技术效果示意图；

图8为自适应坐底观测系统工作流程图；

图中：

防砂网100、箱体壁101、坐底观测系统箱体盖102、释放装置103、声学通信机104、控制器105、拉力传感器106、ADCP(声学多普勒流速剖面仪)107、螺栓一108、信号线缆109、右上固定支架110、可选观测仪器111、转轴112、隔板113、受控绞车114、凸台115、电机116、螺栓二117、行星减速器118、右下固定支架119、钢筋混凝土块 120、防泥底板121、倒刺122、卷缆滚筒123、塑料压板124、开缝隙弹性体125、释放缆126、吊环127、毛毡垫128、制动器129、左下固定支架130、浮力球131、硬沉积物层132、过渡沉积物层133、重力锚134、下放缆135、箱体下部136、软沉积物层 137、左上固定支架138、箱体上部139、坐底观测系统箱体140、CTD(温盐深仪)141、海水142；

电磁铁201、铁磁性盘202、制动盘203、连接螺栓204、轴承205；螺栓206、信号线缆109、支架207、耐腐蚀弹簧208、锁紧顶杆209；

长螺栓301、圆盘302、三角挡块303、小弹簧304、连接杆305、大弹簧306、圆柱销307、吸盘式电磁铁308、短螺栓309、机架310、密封垫311；

联接孔401、外壳402、密封件403、增强钢丝圈404、磁芯405、线圈406、间隙一407、被吸物体408、间隙二409、间隙三410、内六角螺栓一411、电源线412、水密封垫 413、继电器414、内六角螺栓二415、密封圈416、耐压盖417、电池418；

连接孔501、拉断槽502、穿缆孔503、毛刷504；

缝隙601；

坐底观测系统一701、坐底观测系统二702、坐底观测系统三703、海水142、坐底观测系统上部705、坐底观测系统下部706、连接释放缆707、软沉积物层137、配重块 709、过渡沉积物层133、硬沉积物层132。

具体实施方式

实施例1：本实施例的自适应坐底观测系统，包括坐底观测系统箱体140、重力锚134和释放缆126，坐底观测系统箱体140优选玻璃钢制成，重力锚134优选钢筋混凝土制成，释放缆126优选芳纶制成，所述坐底观测系统箱体140使用所述释放缆126 连接所述重力锚134，所述坐底观测系统箱体140内设置控制器105、拉力传感器106、信号线缆109、受控绞车114、声学通信机104、释放装置103，所述控制器105使用所述信号线缆109连接所述拉力传感器106、所述受控绞车114、所述声学通信机104 和所述释放装置103；

所述受控绞车114包括电机116、行星减速器118、转轴112、卷缆滚筒123、制动器129，所述电机116输出轴连接所述行星减速器118的输入轴；所述行星减速器118 的输出轴连接所述转轴112，所述转轴112与所述卷缆滚筒123刚性连接，所述制动器 129键连接所述转轴112。

控制器105包括中央处理器、内存、外存、接口电路、电源和水密封耐压机壳，中央处理器分别连接内存、外存和接口电路，中央处理器、内存、外存、接口电路分别连接电源；电机116包括定子、转子、换向器、电刷、水密封耐压机壳、轴承、电源和继电器；制动器129包括电磁铁201及其电源和继电器；所述控制器105使用所述信号线缆109连接所述受控绞车114，包括两个连接，第一个连接：信号线缆109连接控制器105接口电路和电机116的继电器，控制器105控制电机的启动、停止、正传和反转。第二个连接：信号线缆109连接控制器105接口电路和制动器129的电磁铁201的继电器，控制器105控制继电器的闭合和打开，继电器闭合电磁铁201产生磁力，继电器打开电磁铁201不产生磁力。

所述控制器105使用所述信号线缆109连接所述释放装置103；信号线缆109连接所述控制器105接口电路和所述释放装置103的吸盘式电磁铁308的继电器414，控制器105控制继电器414的闭合和打开，继电器414闭合电磁铁308产生磁力，继电器 414打开电磁铁308不产生磁力。

所述控制器105使用所述信号线缆109连接所述声学通信机104，信号线缆109连接所述控制器105接口电路和所述声学通信机104的接口电路，优选USB3.0接口。控制器105接收的声学通信机104传递的来自母船的释放指令，控制器105根据释放指令操控释放装置103释放释放缆126及其连接的重力锚134，回收坐底观测系统箱体 140及其搭载的仪器；控制器105还可以使用声学通信机104向母船发送收集并存储的 ADCP 107、CTD 141和可选观测仪器111的状态数据和测量的海洋要素数据。

由此上述可知，控制器105的软件包括主程序模块、数据采集模块、参数设置模块、数据处理模块、通信模块、回收处理模块、释放缆长度调整模块。首先，控制器完成硬件自检之后，启动操作系统运行主程序模块；主程序模块调用数据采集模块，发出观测仪器启动指令，启动观测仪器，监控观测仪器工作是否正常。其次，主程序模块调用参数设置模块设置参数T＝t0,N＝1,M＝m0，主程序模块调用数据处理模块，读取各个仪器和传感器数据，加密数据存储到控制器上的外存的数据库中；主程序模块调用通信模块，接收声学通信机的数据。再次，如果无回收指令，主程序模块休眠延时t0，主程序模块的计数器N加一计数，然后主程序模块判定如果计数器N大于等于M，主程序模块调用释放缆长度调整模块收放释放缆。释放缆长度调整模块读取传感器数值，如果拉力小于阈值下限，发出电磁铁加电指令，制动器松开，接着发出电机正转指令收缩释放缆直到拉力大于阈值下限；然后发出电磁铁断电指令，制动器制动，主程序模块返回参数设置模块。释放缆长度调整模块读取传感器数值，如果拉力大于阈值上限，发出电磁铁加电指令松开制动器，接着发出电机反转指令释放释放缆直到小于阈值上限。然后发出电磁铁断电指令，制动器制动，主程序模块返回参数设置模块。最后，如果有回收指令，主程序模块调用回收处理模块，回收处理模块发出观测仪器关闭指令和电磁铁加电指令，观测仪器关闭后，电磁铁加电释放重力锚，坐底观测系统上浮出海面。

电机116浸泡在海水中工作，需要选用耐腐蚀、耐水压、防附着的电机机壳和动密封的电机输出轴，耐腐蚀、耐水压、防附着这些要求是海水中工作零部件的基本要求，本申请的坐底观测系统选用的接插件、其它零部件及其外壳全部需要满足这些条件，不再逐一阐述。

如图2所示，制动器129包括电磁铁201、铁磁性盘202、锁紧顶杆209、耐腐蚀弹簧208、信号线缆109，锁紧顶杆209套上耐腐蚀弹簧208穿过左下固定支架130上的孔，锁紧顶杆209正对制动盘203的孔，螺纹连接铁磁性盘202，铁磁性盘202正对左侧的电磁铁201，螺栓206穿过电磁铁201和支架207的联接孔，将其固定在左下固定支架130上，控制器105使用信号线缆109连接电磁铁201的电源继电器。在左上固定支架138上还安装了一个同样的制动器。控制器105控制电磁铁201断电，铁磁性盘202失去磁力吸引，弹簧209的弹力作用下，锁紧顶杆209插入制动盘203的孔，制动盘203、与制动盘203键连接的转轴112、与转轴112刚性连接的卷缆滚筒123都不能转动，锁定在一个位置上；控制器105控制电磁铁201加电，磁力吸引铁磁性盘 202，压缩弹簧209，锁紧顶杆209从制动盘203的孔拔出，制动盘203、与制动盘203 键连接的转轴112、与转轴112刚性连接的卷缆滚筒123都可以转动了。制动器129还可以选用成品部件，比如适于水下工作的轴安装常闭式液压制动器。

控制器105使用信号线缆109连接电机116和制动器129，控制器105读取到的拉力传感器106的数据，根据阈值F0松开制动器129，启动、停止、正转和反转电机116、带动卷缆滚筒123调整释放缆126的长度，从而达到箱体下部136埋入软沉积物层137，不容易被拖网拖走；同时，箱体上部139悬浮在海水中，安装在坐底观测系统箱体盖 102上的声学通信机104能够收到水声信号，坐底观测系统正常回收的技术效果。如图 7所示，本申请的坐底观测系统布放情况，即坐底观测系统三703下部706埋入软沉积物层137，不容易被拖网拖走；同时，坐底观测系统上部705悬浮在海水中，箱体顶部声学通信机能够收到水声信号，坐底观测系统正常回收。而现有技术的坐底观测系统的技术效果如坐底观测系统一701或坐底观测系统二702所示，坐底观测系统一701 上部705和坐底观测系统下部706全部埋入软沉积物层137之中，声学通信机104收不到水声信号，坐底观测系统一701不能被回收，永久丢失；坐底观测系统二702上部705和坐底观测系统下部706全部悬浮在海水中，坐底观测系统很可能被渔船拖网拖走，尤其是布置在近岸的坐底观测系统，造成仪器损失或丢失，没有发挥坐底观测系统防拖网的作用。

阈值F0就是当坐底观测系统箱体下部位于软沉积物层中且坐底观测系统箱体上部悬浮在海水中的时候坐底观测系统箱体140及其搭载的仪器受到的净浮力，净浮力就是浮力与重力的差值，可以运用浮力公式通过计算获得，也可以实验测量获得坐底观测系统的阈值F0。坐底观测系统的组装过程。首先，组装坐底观测系统箱体140，在坐底观测系统箱体140内部使用不锈钢螺栓或扎箍安装固定浮力球131、控制器105、 CTD141、可选观测仪器111；隔板113上安装可透气透水的毛毡垫128后，不锈钢螺栓连接接释放装置103；其次，ADCP 107和声学通信机104分别安装在可以前后左右摆动的支架上，摆动的支架图中未画出，其作用是保证ADCP107的工作姿态垂直向上，然后支架固定在坐底观测系统箱体盖102上，使用螺栓一108固定在坐底观测系统箱体壁101上，所有缝隙处用防砂网100罩住；再次，电机116的输出轴连接行星减速器118的输入轴，行星减速器118的输出轴连接转轴112，转轴112与卷缆滚筒123刚性连接，制动器129安装在转轴112的左端。橡胶垫放置在防泥底板121和坐底观测系统箱体140的凸台115之间，防泥底板121和坐底观测系统箱体140的凸台115使用螺栓二117连接。防泥底板121上安装左下固定支架130、右下固定支架119，转轴112与卷缆滚筒123刚性连接，转轴112左端安装制动器129；转轴112安装左下固定支架130、右下固定支架119上，轴与支架之间设置轴承205，接着安装左上固定支架 138和右上固定支架110，左下固定支架130、左上固定支架138和防泥底板121三者使用螺栓连接，右下固定支架119、右上固定支架110和防泥底板121三者使用螺栓连接；再次，释放缆126顺序缠绕在卷缆滚筒123上，一端连接在释放装置103上，释放缆126另一端穿过开缝隙弹性体125和塑料压板124，连接吊环127，开缝隙弹性体 125和塑料压板124卡在防泥底板121预留的长孔之中。

最后，在水池中铺设沉积物，灌注海水，将安装调试完毕的坐底观测系统放入水池中，静止后观察坐底观测系统陷入沉积物的深度或坐底观测系统露在沉积物上面的高度。控制器105使用水密接插件连接微机，在微机上设置不同的F0,下载到控制器105 之中，控制器105按照设定的F0控制受控绞车114收放释放缆126，观察坐底观测系统箱体140位于软沉积物层中深度变化，当坐底观测系统箱体下部136全部位于软沉积物层中且坐底观测系统箱体上部139全部悬浮在海水中的时候的阈值F0就是测量值。

实施例2：如图3所示，机架310使用长螺栓301螺纹连接在隔板113上，隔板113 与机架310使用密封垫311密封；控制器105使用信号线缆109连接吸盘式电磁铁308 的电源继电器；吸盘式电磁铁308使用短螺栓309螺栓连接在机架310上；连接杆305 一端焊接三角挡块303，小弹簧304套在连接杆305上，连接杆305穿过机架310与圆盘302螺纹连接，圆柱销307套上大弹簧306穿入机架310的连接孔和释放缆126绕成的连接圈之中。圆盘302选用铁磁性材料制成，本申请中暴露在海水中的零件都选用耐腐蚀材料。释放缆126的连接圈套在圆柱销307上，圆柱销307将受到释放缆126 的拉力传给机架310，再传给隔板113。吸盘式电磁铁308断电状态，在小弹簧304的弹力作用下三角挡块303挡住圆柱销307，平衡大弹簧306的弹力；吸盘式电磁铁308 通电状态，吸盘式电磁铁308吸引圆盘302连接杆305带动三角挡块303上行，圆柱销307在大弹簧306弹力作用下向左运动，圆柱销307脱离释放缆126的连接圈，释放缆126与机架310的带连接孔的连接架分离。

实施例3:如图4所示，吸盘式电磁铁308包括联接孔401、外壳402、密封件403、增强钢丝圈404、磁芯405、线圈406、间隙一407、被吸物体408、间隙二409、间隙三410、内六角螺栓一411、电源线412、水密封垫413、继电器414、内六角螺栓二 415、密封圈416、耐压盖417、电池418，外壳402上留有联接孔401，外壳402内设有线圈406，线圈406内设有磁芯405，磁芯405与外壳402之间设有密封件403，密封件403由非导磁材料制成，外壳402和磁芯405由导磁材料制成，被吸物体408由铁磁性材料制成，磁芯405、被吸物体被吸物体408和外壳402构成磁通路。线圈406 引出电源线412，环氧树脂密封胶灌封引线孔；电源线412连接继电器414再连接电池 418，控制器105的信号线缆109连接继电器414，控制器105发出加电控制信号给继电器414，继电器414接通，电源418给线圈406供电，线圈406产生的磁场在磁芯 405、被吸物体408和外壳402在形成的磁通路之中传导，被吸物体408被磁场力吸引。

密封件403橡胶材质，非导磁材料，首先具有密封作用，在图示椭圆虚线密封区域，外壳402、磁芯405在内六角螺栓一411的作用下压紧密封区域，阻挡海水渗漏进入线圈406；耐压盖417与外壳402之间垫上密封圈416，内六角螺栓二415连接耐压盖417 与外壳402为一体形成容纳电池418和继电器414的密封空间。非导磁材料制成的密封件403同时具有分割磁通路的作用，分割外壳402和磁芯405为独立的零件，便于建立磁通路，线圈406产生的磁场在磁芯405、被吸物体被吸物体408和外壳402之中形成磁通路。由奥氏体非磁性钢制成增强钢丝圈404增加密封件403的刚度。水密封垫413套在内六角螺栓411上，防止海水经过内六角螺栓411渗入，拧紧内六角螺栓 411的时候，内部嵌入增强钢丝圈404的密封件403压紧变形，突出的材料进入间隙二 409、间隙三410，根据耐压深度计算确定内六角螺栓411的预警力。间隙一407的作用是防止外壳402和磁芯405干涉。

吸盘式电磁铁308是静密封，比电机转轴的动密封便宜，可靠性高，局限是吸盘式电磁铁308只能获得短距离直线运动，多数时候需要和其它机构配合使用。

实施例4:实施例4为对实施例1至3作进一步限定；所述重力锚134，包括钢筋混凝土块120及倒刺122，倒刺122与钢筋混凝土块120内钢筋焊接为一体，所述倒刺 122焊接在所述钢筋混凝土块120的下方；钢筋和倒刺122优选耐腐蚀不锈钢适应长期浸泡在海水中工作；倒刺122插入过渡沉积物层133，避免坐底观测系统在海底受力滑动，所述重力锚134中心设置有吊环127，所述释放缆126与所述吊环127固定连接。下放缆135连接在两边的未标记的吊环127上，下放缆135用于布防坐底观测系统的时候穿引起吊缆。

实施例5：如图1和2所示，所述防泥底板121螺栓连接箱体下部136的凸台115，防泥底板121和箱体下部136的凸台115之间放置厚度可调整定的橡胶垫，所述防泥底板121下方设置有塑料压板124，所述塑料压板124通过螺栓与所述防泥底板121固定连接。

实施例6：如图1和5所示，所述塑料压板124上方固定安装有开缝隙弹性体125，所述释放缆126穿过所述开缝隙弹性体125和所述塑料压板124上的穿缆孔503与所述重力锚134中心设置的所述吊环127固定连接。穿缆孔503与连接接释放缆126之间具有间隙，保证接接释放缆126可以在其中移动；毛刷504阻挡沉积物通过塑料压板124进入受控绞车114。如图6所示，开缝隙弹性体124上开有缝隙601，缝隙601 在不受力的时候是闭合的，防止沉积物通过缝隙601，同时释放缆126可以在开缝隙弹性体124中运动。

实施例7：如图5所示，所述塑料压板124上开设有拉断槽502，所述拉断槽502 环绕所述穿缆孔503设置。释放缆126缆头尺寸较开缝隙弹性体124和穿缆孔503大，释放的时候，释放缆126缆头卡在开缝隙弹性体124和穿缆孔503处，在坐底观测系统箱体140的净浮力作用下，从塑料压板123的拉断槽502处拉断，开缝隙弹性体124 和拉断的塑料压板123与坐底观测系统箱体140分离，和钢筋混凝土块120留在硬沉积物层132上。

实施例8如图8自适应坐底观测系统工作流程图所示，本实用新型的自适应坐底观测系统的控制方法，其包括调整释放缆以使其压力处于阈值，以及是否回收坐底观测系统。步骤如下：

1.程序开始，控制器初始化；

2.控制器启动观测仪器工作，测量数据；

3.设置参数，T＝t0,N＝1,M＝m0；T为延时变量，t0为一个延时周期的时间，用户设定，默认值60秒；N为调整释放缆长度设置的时间计数器，初值为1，M为延时倍数，m0为初值用户设定，默认值480，即每天调整3次释放缆，选择调整次数需要计算校核电机配带电池的电量；

4.控制器收集和加密存储数据。

5.控制器没有收到回收指令；N＝N+1；计数器加1，休眠延时t0；

6.如果N<M；程序返回第4步；

7.如果N>＝M，程序转下一步；

8.如果拉力>1.01F0，所述控制器105采集拉力传感器106检测到的释放缆126受到的拉力，判断所述释放缆126受到的拉力是否落在设定的阈值区间，阈值区间由阈值下限和阈值上限确定，如果拉力大于阈值上限，再由所述控制器105发出控制指令给所述受控绞车114松开制动器129，启动电机116释放释放缆126直到拉力回到阈值区间；

9.如果拉力<0.99F0，如果拉力小于阈值下限，再由所述控制器105发出控制指令给受控绞车114松开所述制动器129，收缩所述释放缆126直到拉力回到阈值区间,确保所述坐底观测系统箱体上部139全部处于海水142中；

10.制动器制动；程序返回第3步。

11.如果收到回收指令；关闭观测仪器；电磁铁加电，释放装置工作，释放重力锚；

12.程序结束。

Claims (9)

1.一种自适应坐底观测系统，包括坐底观测系统箱体(140)、重力锚(134)和释放缆(126)，所述坐底观测系统箱体(140)使用所述释放缆(126)连接所述重力锚(134)，其特征在于：所述坐底观测系统箱体(140)内设置控制器(105)、拉力传感器(106)、信号线缆(109)、受控绞车(114)、声学通信机(104)、释放装置(103)，所述控制器(105)通过所述信号线缆(109)连接所述拉力传感器(106)、所述受控绞车(114)、所述声学通信机(104)和所述释放装置(103)；所述坐底观测系统箱体(140)由隔板(113)分为坐底观测系统箱体上部(139)和坐底观测系统箱体下部(136)；其中控制器(105)用于控制所述释放缆(126)的长短以确保所述坐底观测系统箱体上部(139)全部处于海水(142)中。

2.根据权利要求1所述的一种自适应坐底观测系统，其特征在于：所述控制器(105)包括主程序模块、数据采集模块、参数设置模块、数据处理模块、通信模块、回收处理模块、释放缆长度调整模块，主程序模块调用释放缆长度调整模块以实现对所述释放缆(126)长短的控制以确保所述坐底观测系统箱体上部(139)全部处于所述海水(142)中。

3.根据权利要求1所述的一种自适应坐底观测系统，其特征在于：所述受控绞车(114)包括电机(116)、行星减速器(118)、转轴(112)、卷缆滚筒(123)、制动器(129)，所述电机(116)输出轴连接所述行星减速器(118)的输入轴；所述行星减速器(118)的输出轴连接所述转轴(112)，所述转轴(112)与所述卷缆滚筒(123)刚性连接，所述制动器(129)键连接所述转轴(112)。

4.根据权利要求1所述的一种自适应坐底观测系统，其特征在于：所述释放装置(103)包括机架(310)、吸盘式电磁铁(308)、圆盘(302)、三角挡块(303)、小弹簧(304)、连接杆(305)、大弹簧(306)、圆柱销(307)和所述信号线缆(109)，所述机架(310)螺纹连接在隔板(113)上，所述吸盘式电磁铁(308)螺栓连接在所述机架(310)上，所述吸盘式电磁铁(308)使用所述信号线缆(109)连接所述控制器(105)，所述连接杆(305)一端焊接所述三角挡块(303)，所述小弹簧(304)套在所述连接杆(305)上，所述连接杆(305)穿过所述机架(310)与所述圆盘(302)螺纹连接，所述圆柱销(307)套上所述大弹簧(306)穿入所述机架(310)的连接孔和所述释放缆(126)绕成的连接圈之中。

5.根据权利要求4所述的一种自适应坐底观测系统，其特征在于：所述吸盘式电磁铁(308)包括外壳(402)、密封件(403)、磁芯(405)、线圈(406)、被吸物体(408)，所述外壳(402)内设有所述线圈(406)，所述线圈(406)内设有所述磁芯(405)，所述磁芯(405)与所述外壳(402)之间设有所述密封件(403)，所述线圈(406)产生的磁场在所述磁芯(405)、所述被吸物体(408)和所述外壳(402)之中形成磁通路。

6.根据权利要求1所述的一种自适应坐底观测系统，其特征在于：所述重力锚(134)包括钢筋混凝土块(120)及倒刺(122)，所述倒刺(122)焊接在所述钢筋混凝土块(120)的下方；所述重力锚(134)中心设置有吊环(127)，所述释放缆(126)与所述吊环(127)固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种自适应坐底观测系统，其特征在于：所述坐底观测系统箱体(140)包括箱体下部(136)和箱体上部(139)，所述箱体下部(136)的凸台(115)螺栓连接防泥底板(121)，所述防泥底板(121)下方设置有塑料压板(124)，所述塑料压板(124)通过螺栓与所述防泥底板(121)固定连接。

8.根据权利要求7所述的自适应坐底观测系统，其特征在于：所述塑料压板(124)上方固定安装有开缝隙弹性体(125)，所述释放缆(126)穿过所述开缝隙弹性体(125)和所述塑料压板(124)上的穿缆孔(503)与所述重力锚(134)中心设置的所述吊环(127)固定连接。

9.根据权利要求8所述的自适应坐底观测系统，其特征在于，所述塑料压板(124)上开设有拉断槽(502)，所述拉断槽(502)环绕所述穿缆孔(503)设置。

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