CN217820900U - 一种集成ais的海底地震仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种集成AIS的海底地震仪，属于海底地震仪技术领域。该装置包括壳体、底板和配重块，壳体的内部设置有耐压仓和浮力块，底板内嵌于壳体的底部，耐压仓的内部设置有蓄电池、中央控制器、地震波接收器和AIS仪，壳体的顶部设置有水声换能器和压力传感器，底板的对称设置有至少四组电池释放器，电池释放器包括执行板和芯杆，执行板设置于底板的顶部，配重块的中心开设有通孔，芯杆的底端贯穿底板后延伸至通孔的内部，该装置将AIS仪器集成至海底地震仪内部，当海底地震仪被打捞或回收作业时，自行启动AIS仪，确定海底地震仪的位置，方便调查船对海底地震仪进行目标跟踪和递进航行，避免设备资产和采集数据的损失。

Description

一种集成AIS的海底地震仪

技术领域

本实用新型涉及海底地震仪技术领域，具体而言，涉及一种集成AIS的海底地震仪。

背景技术

海底地震仪是近五十年来发展起来的高新海底探测技术。相比于常规的多道地震技术，由很多台海底地震仪组成的阵列其长度大，可接收宽角反射、宽角折射的P波和转换S波等丰富的信息，因此在海底构造科学研究、海底地震监测，以及海洋油气资源勘查领域等领域得到广泛应用。

船舶自动识别系统(AIS)主要用于渔业捕捞作业，也被称为网位仪，其将本船和他船的精确船位、航向、航速(矢量线)、转向速度和最近船舶会遇距离等动态信息和船名、呼号、船型、船长与船宽等静态信息通过VHF自动、定时播发，在VHF覆盖范围内装备AIS设备的船舶，可自动接收到这些信息。

海底地震探测通常有很多台海底地震仪组成的阵列共同完成，每台海底地震仪相互独立，是独立的个体，目前传统使用的海底地震仪的设备构架不利于大批量设备的管理，而且海底地震仪在海上回收阶段，目前只能靠肉眼搜寻，作业效率低，且在风浪大、能见度差等不利条件下，难以找到海底地震仪的位置，导致设备丢失，另外，海底地震仪在海底作业期间，可能被渔民作业捕获并打捞，也可能造成设备丢失，除经济损失外还伴随着站位数据的损失，尽可能找到回收失败的海底地震仪也是急需解决的问题。

实用新型内容

为了弥补以上不足，本实用新型提供的一种集成AIS的海底地震仪，将AIS仪器集成至海底地震仪内部，当海底地震仪被打捞或回收作业时，自行启动AIS仪，确定海底地震仪的位置，方便调查船对海底地震仪进行目标跟踪和递进航行，避免设备资产和采集数据的损失。

本实用新型是这样实现的：

一种集成AIS的海底地震仪，包括壳体、底板和配重块，所述壳体为中空结构，所述壳体的内部设置有耐压仓和浮力块，所述底板内嵌于所述壳体的底部，所述配重块设置有至少四组，且分别设置于所述底板的底部四角，所述浮力块设置于所述耐压仓的上方，且与所述壳体的顶板固定连接，所述耐压仓的两侧均设置有密封连接的端盖，所述耐压仓的内部设置有蓄电池、中央控制器、地震波接收器和AIS仪，所述壳体的顶部设置有水声换能器和压力传感器，所述底板的对称设置有至少四组电磁释放器，所述电磁释放器包括执行板和芯杆，所述执行板与芯杆固定连接，所述执行板设置于所述底板的顶部，所述配重块的中心开设有通孔，所述芯杆的底端贯穿所述底板后延伸至所述通孔的内部。

在本实用新型的一种实施例中，所述壳体的底部内侧阵列开设有装配槽，所述底板的侧边对应所述装配槽的位置均设置有卡块，所述装配槽的一侧开设有活动槽，所述活动槽的内部滑动设置有活动块，所述活动块的一端延伸至所述活动槽的外侧且与所述卡块的一侧抵接，所述活动块的另一侧设置有弹簧件，所述弹簧件的两端分别与所述活动块的侧壁和所述活动槽的内壁抵接。

在本实用新型的一种实施例中，所述通孔的内径与所述芯杆的外径相适配，所述芯杆的外壁等距开设有环形槽，所述环形槽的内部设置有线圈，所述线圈与所述执行板电性连接，所述线圈的外侧填充有密封胶。

在本实用新型的一种实施例中，所述芯杆的材质为电工纯铁，所述线圈采用铜材，所述密封胶为环氧树脂胶。

在本实用新型的一种实施例中，所述蓄电池的输出端与所述中央控制器的输入端电性连接，所述地震波接收器和所述AIS仪均与所述中央控制器电性连接，所述水声换能器和所述压力传感器的输出端均与所述中央控制器的输入端电性连接，所述执行板的输入端与所述中央控制器的输出端电性连接。

在本实用新型的一种实施例中，所述地震波接收器的一侧设置有平衡架，所述平衡架与所述地震波接收器活动连接，所述平衡架的一侧与所述耐压仓的内壁固定连接。

在本实用新型的一种实施例中，所述壳体的顶部还设有频闪灯，所述壳体的一侧设置有人机接口，所述人机接口与所述中央控制器电性连接，所述人机接口的端部设置有密封盖。

在本实用新型的一种实施例中，所述壳体的顶部设置有吊绳，所述吊绳呈十字形结构，所述吊绳的两端贯穿所述壳体后与所述底板固定连接。

本实用新型通过上述设计得到的一种集成AIS的海底地震仪，其有益效果是：

(1)本装置采用自沉浮式结构，海面布放后自行沉放至海底，通过地震波接收器配合平衡架工作实时采集海底地震波变化，海底作业结束后，调查船发布声学释放命令，水声换能器接收命令信号，并通过中央控制器控制执行板切断线圈电源，使芯杆与配重块分离，壳体部分受浮力块作用自行上浮至海面，由调查船回收；

(2)装置集成AIS仪，为海底地震仪通过精准授时、定位和广播服务，配合压力传感器检测壳体外部受压，可及时得知某个站位的地震仪被意外捞起，并可及时完成站位的空缺补充，同时，通过AIS仪的工作，实现海底地震仪的超视距搜索功能，可以极大提高仪器搜寻、回收效率和成功率，大大降低设备资产和采集数据的丢失概率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施方式提供的一种集成AIS的海底地震仪的结构示意图；

图2为本实用新型实施方式提供的一种集成AIS的海底地震仪另一视角的结构示意图；

图3为本实用新型实施方式提供的一种集成AIS的海底地震仪的剖视结构示意图；

图4为图3中A处的放大视图；

图5为图3中B处的放大视图；

图中：100、壳体；101、耐压仓；1011、端盖；1012、蓄电池；1013、中央控制器；1014、地震波接收器；1015、平衡架；1016、AIS仪；102、浮力块；103、水声换能器；104、压力传感器；105、频闪灯；106、人机接口；1061、密封盖；107、装配槽；1071、活动槽；1072、活动块；1073、弹簧件；108、吊绳；200、底板；201、电磁释放器；2011、执行板；2012、芯杆；2013、环形槽；2014、线圈；2015、密封胶；202、卡块；300、配重块；301、通孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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”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”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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例

请参照附图1-5所示，本实用新型提供一种技术方案：一种集成AIS的海底地震仪，包括壳体100、底板200和配重块300，壳体100为中空结构，壳体100由两个开口相对的碗状外壳对接组成，且在拼接处密封连接，防止海水进入壳体100内部，壳体100的内部设置有耐压仓101和浮力块102，底板200内嵌于壳体100的底部，底板200内嵌保证了装置外形的美观，配重块300设置有至少四组，且分别设置于底板200的底部四角，配重块300加大装置的重力，方便在布放时使地震仪能顺利沉入海底，浮力块102设置于耐压仓101的上方，且与壳体100的顶板固定连接，浮力块102用于壳体100与配重块300脱离后的上浮，可在深海高静压环境下为海底地震采集系统主体提供正浮力，耐压仓101的两侧均设置有密封连接的端盖1011，耐压仓101为整体密封结构，防止海水浸入仓内损坏工作电器件，端盖1011也方便了耐压仓101内设备的组装和拆卸，方便维修，耐压仓101的内部设置有蓄电池1012、中央控制器1013、地震波接收器1014和AIS仪1016，壳体100的顶部设置有水声换能器103和压力传感器104，水声换能器103用于与调查船建立通信连接，接收调查船发出的指令，压力传感器104用于检测地震仪的工作环境压力，判断海底地震仪的下沉和上浮的状态，底板200的对称设置有至少四组电磁释放器201，电磁释放器201包括执行板2011和芯杆2012，执行板2011与芯杆2012固定连接，执行板2011设置于底板200的顶部，配重块300的中心开设有通孔301，芯杆2012的底端贯穿底板200后延伸至通孔301的内部，电磁释放器201用于接收命令后断开与配种块的连接，配重块300被抛弃在海底，海底地震采集系统主体由于浮力块102提供的正浮力上升至海面。

作为本实用新型的一种实施例，进一步的，壳体100的底部内侧阵列开设有装配槽107，底板200的侧边对应装配槽107的位置均设置有卡块202，装配槽107的一侧开设有活动槽1071，活动槽1071的内部滑动设置有活动块1072，活动块1072的一端延伸至活动槽1071的外侧且与卡块202的一侧抵接，活动块1072的另一侧设置有弹簧件1073，弹簧件1073的两端分别与活动块1072的侧壁和活动槽1071的内壁抵接，活动块1072与卡块202的配合使壳体100与底板200的装配简单且牢固，方便装置的组装。

作为本实用新型的一种实施例，进一步的，通孔301的内径与芯杆2012的外径相适配，芯杆2012的外壁等距开设有环形槽2013，环形槽2013的内部设置有线圈2014，线圈2014与执行板2011电性连接，线圈2014的外侧填充有密封胶2015，芯杆2012的材质为电工纯铁，线圈2014采用铜材，密封胶2015为环氧树脂胶，执行板2011用于控制线圈2014电路的通断，铜质线圈2014通电后与芯杆2012产生磁吸力，断电后磁吸力消失，线圈2014的匝数越多，磁吸力越大，使得芯杆2012与配重块300的连接更加牢固，环氧树脂胶起到密封线圈2014的作用，也是其与芯杆2012的固定更加牢靠。

作为本实用新型的一种实施例，进一步的，蓄电池1012的输出端与中央控制器1013的输入端电性连接，蓄电池1012为海底地震仪的工作提供电源，地震波接收器1014和AIS仪1016均与中央控制器1013电性连接，地震波接收器1014包括三分量检波器、水听器和数采单元，三分量检波器接收的海底沉积物地层X、Y、Z三个分量振动信号，并转换为模拟电信号发送给数采单元，水听器接收的海水振动信号，并转换为模拟电信号发送给数采单元，数采单元包含四路信号调理电路和四路模数转换电路，同步对X、Y、Z三个分量振动信号和标量水声振动信号进行调理、模数转换，转换为四路数字信号，并发送给中央控制器1013，AIS仪1016为海底地震采集系统提供授时、定位和广播服务，水声换能器103和压力传感器104的输出端均与中央控制器1013的输入端电性连接，中央控制器1013接收水声换能器103的指令信号从而输出相对应的控制信号，中央控制器1013通过压力传感器104的实时检测信号判断海底地震采集系统的浮沉状态，执行板2011的输入端与中央控制器1013的输出端电性连接，执行板2011用于接收中央控制器1013关于释放配重块300的控制信号，根据控制信号切断线圈2014的电源。

在本实施例中，在海底地震仪投放入海之前，AIS仪1016为中央控制器1013授时，获取高精度协调世界时UTC；在海底地震采集系统投放至海中并下沉至一定深度后，AIS仪1016断电、节省能源；在海底地震采集系统完成作业上浮至海面后，AIS仪1016为海底地震采集系统提供再次授时、定位和广播服务，自动将海底地震采集系统当前位置坐标以广播形式发送至调查船，调查船根据接收到的位置坐标航行至海底地震采集系统当前位置，将海底地震采集系统打捞回收。

当海底地震仪被拖网渔船打捞漏出海面后，压力传感器104检测检测到压力从正压力减小至零压力，AIS仪1016自动将设备信息和位置信息通过VHF自动、定时播发，若在10海里之内，调查船可以直接接收到的AIS仪发出的信号，直观显示在雷达、电子海图屏幕上，若设备被运回至岸边，则被沿岸基站接收到的AIS仪信号，通过网络传输到AIS信息平台，调查人员可以根据获取的信息定位、搜寻并取回设备。

作为本实用新型的一种实施例，进一步的，地震波接收器1014的一侧设置有平衡架1015，平衡架1015与地震波接收器1014活动连接，平衡架1015的一侧与耐压仓101的内壁固定连接，平衡架1015用于地震波接收器1014的调平，使地震波接收器1014信号采集更加稳定准确。

作为本实用新型的一种实施例，进一步的，壳体100的顶部还设有频闪灯105，壳体100的一侧设置有人机接口106，人机接口106与中央控制器1013电性连接，人机接口106的端部设置有密封盖1061，频闪灯105在海底地震采集系统浮出海面后发出频闪光信号，方便在晚上或视线不佳时快速找到海底地震仪的位置，人机接口106提供上位设备与中央控制器1013之间的通讯接口，允许用户对海底地震采集系统进行设置和数据传输。

作为本实用新型的一种实施例，进一步的，壳体100的顶部设置有吊绳108，吊绳108呈十字形结构，吊绳108的两端贯穿壳体100后与底板200固定连接，吊绳108在贯穿壳体100处均有高压力密封处理，吊绳108方便海底地震仪的投放和回收，吊绳108与底板200连接，使吊装受力性更强，防止壳体100受损。

具体的，该一种集成AIS的海底地震仪的工作原理是：工作人员在调查船上将芯杆2012插入至配重块300的通孔301内，并通过执行板2011为线圈2014通电，完成配重块300与壳体100的连接，然后使用吊装设备将海底地震仪吊放至海中，地震仪受配重块300的重力作用，沉入海底并与海底沉积物耦合，地震波接收器1014开始工作，采集地震波的变化并传输至中央控制器1013内储存，当海底地震采集系统需要进行数据回收时，调查船发出指令，水声换能器103接收到指令信号并传输至中央控制器1013上，中央控制器1013再输出控制信号至电磁释放器201，执行板2011切断线圈2014电源，芯杆2012与配重块300之间的磁吸力消失，此时浮力块102为海底地震采集系统主体提供正浮力，整个壳体100上浮至海面，此时压力传感器104检测到压力从正压力减小至零压力后，中央控制器1013启动AIS仪1016，将仪器识别号、本身位置、系统状态等信息主动向周边广播，调查船接收到的AIS仪的信号后，在雷达图上锁定目标并抵进航行，将海底地震采集系统吊装打捞上船，拔出人机接口106的密封盖1061，通过人机接口106连接上位机读取采集数据。

需要说明的是，蓄电池1012、中央控制器1013、地震波接收器1014、AIS仪1016、水声换能器103、压力传感器104和执行板2011的具体型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。

需要说明的是，蓄电池1012、中央控制器1013、地震波接收器1014、AIS仪1016、水声换能器103、压力传感器104和执行板2011的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种集成AIS的海底地震仪，其特征在于，包括壳体(100)、底板(200)和配重块(300)，所述壳体(100)为中空结构，所述壳体(100)的内部设置有耐压仓(101)和浮力块(102)，所述底板(200)内嵌于所述壳体(100)的底部，所述配重块(300)设置有至少四组，且分别设置于所述底板(200)的底部四角，所述浮力块(102)设置于所述耐压仓(101)的上方，且与所述壳体(100)的顶板固定连接，所述耐压仓(101)的两侧均设置有密封连接的端盖(1011)，所述耐压仓(101)的内部设置有蓄电池(1012)、中央控制器(1013)、地震波接收器(1014)和AIS仪(1016)，所述壳体(100)的顶部设置有水声换能器(103)和压力传感器(104)，所述底板(200)的对称设置有至少四组电磁释放器(201)，所述电磁释放器(201)包括执行板(2011)和芯杆(2012)，所述执行板(2011)与芯杆(2012)固定连接，所述执行板(2011)设置于所述底板(200)的顶部，所述配重块(300)的中心开设有通孔(301)，所述芯杆(2012)的底端贯穿所述底板(200)后延伸至所述通孔(301)的内部。

2.根据权利要求1所述的一种集成AIS的海底地震仪，其特征在于，所述壳体(100)的底部内侧阵列开设有装配槽(107)，所述底板(200)的侧边对应所述装配槽(107)的位置均设置有卡块(202)，所述装配槽(107)的一侧开设有活动槽(1071)，所述活动槽(1071)的内部滑动设置有活动块(1072)，所述活动块(1072)的一端延伸至所述活动槽(1071)的外侧且与所述卡块(202)的一侧抵接，所述活动块(1072)的另一侧设置有弹簧件(1073)，所述弹簧件(1073)的两端分别与所述活动块(1072)的侧壁和所述活动槽(1071)的内壁抵接。

3.根据权利要求1所述的一种集成AIS的海底地震仪，其特征在于，所述通孔(301)的内径与所述芯杆(2012)的外径相适配，所述芯杆(2012)的外壁等距开设有环形槽(2013)，所述环形槽(2013)的内部设置有线圈(2014)，所述线圈(2014)与所述执行板(2011)电性连接，所述线圈(2014)的外侧填充有密封胶(2015)。

4.根据权利要求3所述的一种集成AIS的海底地震仪，其特征在于，所述芯杆(2012)的材质为电工纯铁，所述线圈(2014)采用铜材，所述密封胶(2015)为环氧树脂胶。

5.根据权利要求1所述的一种集成AIS的海底地震仪，其特征在于，所述蓄电池(1012)的输出端与所述中央控制器(1013)的输入端电性连接，所述地震波接收器(1014)和所述AIS仪(1016)均与所述中央控制器(1013)电性连接，所述水声换能器(103)和所述压力传感器(104)的输出端均与所述中央控制器(1013)的输入端电性连接，所述执行板(2011)的输入端与所述中央控制器(1013)的输出端电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种集成AIS的海底地震仪，其特征在于，所述地震波接收器(1014)的一侧设置有平衡架(1015)，所述平衡架(1015)与所述地震波接收器(1014)活动连接，所述平衡架(1015)的一侧与所述耐压仓(101)的内壁固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种集成AIS的海底地震仪，其特征在于，所述壳体(100)的顶部还设有频闪灯(105)，所述壳体(100)的一侧设置有人机接口(106)，所述人机接口(106)与所述中央控制器(1013)电性连接，所述人机接口(106)的端部设置有密封盖(1061)。

8.根据权利要求1所述的一种集成AIS的海底地震仪，其特征在于，所述壳体(100)的顶部设置有吊绳(108)，所述吊绳(108)呈十字形结构，所述吊绳(108)的两端贯穿所述壳体(100)后与所述底板(200)固定连接。

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