JP2021501871A - 海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置及びシステム - Google Patents

海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置及びシステム Download PDF

Info

Publication number
JP2021501871A
JP2021501871A JP2019548032A JP2019548032A JP2021501871A JP 2021501871 A JP2021501871 A JP 2021501871A JP 2019548032 A JP2019548032 A JP 2019548032A JP 2019548032 A JP2019548032 A JP 2019548032A JP 2021501871 A JP2021501871 A JP 2021501871A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
submarine
network
seafloor
internet
seismic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019548032A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6975247B2 (ja
Inventor
裴彦良
▲リュウ▼保▲ファ▼
支鵬遥
▲カン▼光明
▲リウ▼▲チェン▼光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
First Institute of Oceanography SOA
Original Assignee
First Institute of Oceanography SOA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by First Institute of Oceanography SOA filed Critical First Institute of Oceanography SOA
Publication of JP2021501871A publication Critical patent/JP2021501871A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6975247B2 publication Critical patent/JP6975247B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/168Deployment of receiver elements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/38Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
    • G01V1/3843Deployment of seismic devices, e.g. of streamers
    • G01V1/3852Deployment of seismic devices, e.g. of streamers to the seabed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00Buoys
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/18Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
    • G01V1/181Geophones
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/20Arrangements of receiving elements, e.g. geophone pattern
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/22Transmitting seismic signals to recording or processing apparatus
    • G01V1/226Optoseismic systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/38Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
    • G01V1/3808Seismic data acquisition, e.g. survey design
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01Protocols
    • H04L67/12Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00Buoys
    • B63B2022/006Buoys specially adapted for measuring or watch purposes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2211/00Applications
    • B63B2211/02Oceanography
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/01Measuring or predicting earthquakes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/10Aspects of acoustic signal generation or detection
    • G01V2210/14Signal detection
    • G01V2210/142Receiver location
    • G01V2210/1427Sea bed
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/18Network protocols supporting networked applications, e.g. including control of end-device applications over a network

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

本発明は、海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置及びシステムを開示する。該観測装置における海面ブイネットワーク設備は、アンカーシステムを介して海底ネットワーク設備に接続され、海底ネットワーク設備は,海底光電式複合ケーブルを介して海底地震探査設備に接続され、海底地震探査設備は、1つ又は複数あり、海面ブイネットワーク設備は、衛星トランシーバー、モノのインターネットプラットフォームサーバー、ネットワークタイムサーバー、エネルギー自己供給装置を含み、海底ネットワーク設備は、光電分離キャビン、海底サーバー、アンカーブロック及びメカニカルリリーサーを含み、海底地震探査設備は、複数の海底地震計ネットワークノードを含み、複数の海底地震計ネットワークノードの両端が海底光電複合ケーブルを介して直列接続される。本発明の装置及びシステムは、海底構造探査に使用できるとともに、地震災害及び津波事前警報に使用でき、また、エネルギー自己供給、長寿命、無人作業を実現できる。

Description

本出願は、2018年9月12日に中国特許庁に提出した出願番号201811063041.X、発明の名称「海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置及びシステム」の中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容が参照により本出願に組み込まれている。
本発明は、地震探査技術分野に関し、特に海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置及びシステムに関する。
海底地震計は、過去50年間に亘って発展してきた海底探査のためのハイテクであり、海底構造科学研究、海底地震観測や海洋石油・ガス資源の探査などの分野において広く応用されている。従来の海底地震計は、自己容量式自己浮上構造を採用し、設備が海底に配置されてデータを収集し、収集したデータが自己容量式で設備内部に保存され、この場合、設備を回収しないとデータを読み取ることができない。このような海底地震計は、海底構造の探査にのみ使用でき、地震災害や津波の事前警報などの防災分野には使用できない。
これを踏まえ、海底構造探査及び地震災害や津波の事前警報の両方に使用できる海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置及びシステムを提供することが求められる。
上記目的を実現するために、本発明では、以下の技術案を提供する。
海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置であって、
海面ブイネットワーク設備、海底ネットワーク設備、アンカーシステム及び海底地震探査設備を含み、
上記海面ブイネットワーク設備は、海面に浮かび、上記海底ネットワーク設備と上記海底地震探査設備は、いずれも海底に配置され、上記海底地震探査設備は、1つ又は複数あり、上記海面ブイネットワーク設備は、上記アンカーシステムを介して海底ネットワーク設備に接続され、上記海底ネットワーク設備は、海底光電複合ケーブルを介して上記海底地震探査設備に接続され、
上記海面ブイネットワーク設備は、衛星トランシーバー、モノのインターネットプラットフォームサーバー、ネットワークタイムサーバー、エネルギー自己供給装置を含み、上記衛星トランシーバー及びネットワークタイムサーバーは、いずれもモノのインターネットプラットフォームサーバーと通信可能に接続され、上記衛星トランシーバーは、衛星を介して陸上ネットワークコントロールセンターと通信し、上記エネルギー自己供給装置は、上記衛星トランシーバー及びネットワークタイムサーバーそれぞれに接続され、上記モノのインターネットプラットフォームサーバーは、海底地震探査設備に対して監視及び管理し、受信した海底地震探査設備からの地震信号を上記衛星トランシーバーに送信し、また受信した上記衛星トランシーバーから受信した制御命令を海底地震探査設備に送信することに使用され、上記ネットワークタイムサーバーは、上記モノのインターネットプラットフォームサーバーを介して海底地震探査設備にクロック信号を提供することに使用され、上記エネルギー自己供給装置は、上記衛星トランシーバー、上記ネットワークタイムサーバー及び上記海底ネットワーク設備に電源信号を供給することに使用され、
上記海底ネットワーク設備は、光電分離キャビン、海底サーバー、アンカーブロック及びメカニカルリリーサーを含み、上記光電分離キャビンは、上記アンカーシステム及び上記海底地震探査設備それぞれに接続され、上記海底地震探査設備に高圧電源信号を提供し、また、受信した上記海底地震探査設備からの地震信号を海面ブイネットワーク設備に送信することに使用され、上記海底サーバーは、上記光電分離キャビンに接続され、上記モノのインターネットプラットホームサーバーと連携して、上記海底地震探査設備に対して監視及び管理することに使用され、上記アンカーブロックは、メカニカルリリーサーを介してアンカーシステムに接続され、海底ネットワーク設備を海底に固定させることに使用され、
上記海底地震探査設備は、複数の海底地震計測ネットワークノードを含み、複数の海底地震計ネットワークノードの両端が上記海底光電気複合ケーブルを介して直列接続され、上記海底地震計測ネットワークノードは、データ伝送短絡部と海底地震計モジュールを含み、上記データ伝送短絡部は、上記海底地震計モジュールに接続され、高圧電源信号を降圧処理し、受信した信号を光電変換することに使用され、上記海底地震計モジュールは、海底の振動を検知し、地震信号を探査及び生成することに使用される。
上記観測装置は、水中無線センサーをさらに含み、上記水中無線センサーは、上記海底ネットワーク設備に無線で接続され、水中音響データを収集し、上記水中音響データを無線で上記海底ネットワーク設備に伝送することに使用されるようにしてもよい。
上記海面ブイネットワーク設備は、ブイフロート、ラック、ナビゲーションマーク及び目標検知ネットワークカメラを含み、
上記ブイフロートには上記ラックが設置され、上記ラックには衛星トランシーバー、上記モノのインターネットプラットフォームサーバー、上記ネットワークタイムサーバー、上記エネルギー自己供給装置、上記ナビゲーションマーク、上記目標検知ネットワークカメラが設置され、
上記ナビゲーションマークは、海面ブイネットワーク設備の番号及び位置情報を放送することに使用され、
上記目標検知ネットワークカメラは、上記モノのインターネットプラットフォームサーバーに接続され、通過する船を自動的に認識し、上記船を撮影し、撮影した画像を自動的に上記モノのインターネットプラットフォームサーバーにアップロードすることに使用されるようにしてもよい。
上記アンカーシステムは、海面コネクタ、光電変換キャビティ、海底荷重コネクタ、鎧装光電複合ケーブル及びアンカーシステムフロートを含み、
上記光電変換キャビティ及び上記海底荷重コネクタは、それぞれ鎧装光電複合ケーブルの両端に接続され、上記アンカーシステムフロートは、上記海底荷重コネクタの上記鎧装光電複合ケーブルに近い一側に位置し、上記海面コネクタは、上記光電変換キャビティと上記海面ブイネットワーク設備を機械的に接続し、上記海底荷重コネクタは、上記海底ネットワーク設備のメカニカルリリーサーと鎧装光電複合ケーブルを機械的に接続し、上記光電変換キャビティは、上記エネルギー自己供給装置から供給された電源信号を高圧電源信号に変換し、上記高圧電源信号を海底ネットワーク設備に伝送し、また、受信された信号を光電変換することに使用されるようにしてもよい。
上記海底ネットワーク設備は、光電ハイブリッド差し込みコネクタ、ウェットメイト型光電差し込みコネクタ及び無線ネットワークインターフェースをさらに含み、
上記光電ハイブリッド差し込みコネクタは、アンカーシステムと光電分離キャビンを接続することに使用され、上記ウェットメイト型光電差し込みコネクタは、上記海底地震探査設備と上記光電分離キャビンを接続することに使用され、上記無線ネットワークインターフェースは、上記水中の無線センサーに無線で接続することに使用されるようにしてもよい。
上記海底地震計ネットワークノードは、海底ハイドロフォンモジュールをさらに含み、上記海底ハイドロフォンモジュール及びデータ伝送短絡部は、海水の振動を検知することに使用されるようにしてもよい。
上記海底地震計モジュールは、地震センサー、第1信号調整変換回路、第1プロセッサー、光ファイバージャイロコンパス及び姿勢センサーを含み、
上記地震センサーは、3つあり、それぞれ1つの上記第1信号調整変換回路が接続され、上記第1信号調整変換回路、上記光ファイバージャイロコンパス及び上記姿勢センサーは、いずれも第1プロセッサに接続され、上記第1信号調整変換回路は、受信した信号に対して調整及びアナログデジタル変換を行って、地震信号を取得することに使用され、上記光ファイバージャイロコンパスは、方位情報を取得することに使用され、上記姿勢センサーは、ピッチ角とロール角を取得することに使用され、上記第1プロセッサは、上記地震信号、上記方位情報、上記ピッチ角、及び上記ロール角をデータ伝送短絡部に送信するために使用されるようにしてもよい。
上記海底ハイドロフォンモジュールは、ハイドロフォン、第2信号調整変換回路及び第2プロセッサーを含み、
上記ハイドロフォンは、海水のアナログ振動信号を取得することに使用され、上記第2信号調整変換回路は、ハイドロフォン及び上記第2プロセッサーそれぞれに接続され、海水のアナログ振動信号を調整して変換し、海水の振動信号を取得し、上記海水振動信号を第2プロセッサーに伝送することに使用され、上記第2プロセッサーは、上記海水振動信号をデータ伝送短絡部に伝送することに使用されるようにしてもよい。
上記海面コネクタは、ユニバーサルジョイントコネクタと荷重電気スリップリングを含み、上記ユニバーサルジョイントコネクタは、海面ブイネットワーク設備のブイフロートを上記荷重電気スリップリングの一端を機械的に接続し、上記荷重電気スリップリングの他端が光電変換キャビティに接続されるようにしてもよい。
本発明は、海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測システムをさらに提供し、上記観測システムは、複数の上記観測装置を含み、各上記観測装置におけるいずれか1つの海底地震観測装置の端部が隣接する観測装置に接続されるようにしてもよい。
従来技術に比べ、本発明の有益な効果は、以下のとおりである。
本発明は、海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置及びシステムを提案しており、該観測装置の海面ブイネットワーク設備と海底ネットワーク設備は、アンカーシステムを介して接続され、海底ネットワーク設備と海底地震探査設備は、海底光電複合ケーブルを介して接続され、海面ブイネットワーク設備は、衛星トランシーバー、モノのインターネットプラットフォームサーバー、ネットワークタイムサーバー及びエネルギー自己供給装置を含み、海底ネットワーク設備は、光電分離キャビン、海底サーバー、アンカーブロック及びメカニカルリリーサーを含み、海底地震探査設備は、複数の海底地震計ネットワークノードを含み、複数の海底地震計ネットワークノードの両端が海底光電複合ケーブルを介して直列接続される。本発明は、海底構造探査にも、地震災害や津波の事前警報にも使用でき、エネルギー自己供装置の設置によりエネルギー自己供給、長寿命及び無人作業が実現され、ネットワークタイムサーバーの設置によりネットワークタイミングが実現すされ、自己容量式自己浮上海底地震計に存在するクロックドリフトの問題が解決された。
以下、図面を参照して本発明についてさらに説明する。
本発明の実施例における海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置の構造模式図である。 本発明の実施例における海面ブイネットワーク設備の構造ブロック図である。 本発明の実施例における海底ネットワーク設備の構造ブロック図である。 本発明の実施例におけるアンカーシステムの構造模式図である。 本発明の実施例におけるアンカーシステムの構造ブロック図である。 本発明の実施例における海底地震計ネットワークノードの構造模式図である。 本発明の実施例における海底地震計モジュールの構造ブロック図である。 本発明の実施例における海底ハイドロフォンモジュールの構造ブロック図である。 本発明の実施例における海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測システムの構造模式図である。
以下、本発明の実施例における図面と組み合わせて、本発明の実施例における技術案を明確で完全に説明するが、説明する実施例は、本発明の実施例の一部にすぎず、実施例の全部ではないことは明らかである。本発明の実施例に基づいて、創造的な努力なしに当業者によって得られる他のすべての実施例は、すべて本発明の保護範囲に属する。
本発明の上記目的、特徴及び利点をより明確で理解しやすくするために、以下、図面及び特定実施形態を参照しながら本発明についてさらに詳しく説明する。
図1は、本発明の実施例における海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置の構造模式図である。
図1に示すように、実施例の海底のモノのインターネットの海底地震観測装置は、海面ブイネットワーク設備1、海底ネットワーク設備2、アンカーシステム3、海底地震探査設備4及び水中無線センサー5を含み、上記海面ブイネットワーク設備1は、海面に浮かび、上記海底ネットワーク設備2及び上記海底地震探査設備4は、いずれも海底に配置され、上記海底地震探査設備4は、1つ又は複数あり、上記海面ブイネットワーク設備1は、アンカーシステム3を介して上記海底ネットワーク設備2に接続され、上記海底ネットワーク設備2は、海底光電複合ケーブル6を介して上記海底地震探査設備4に接続され、上記水中無線センサー5は、上記海底ネットワーク設備2に無線で接続され、水中音響データを収集して、上記水中音響データを無線で海底ネットワーク設備2に伝送することに使用される。
海面ブイネットワーク設備1:
図2は、本発明の実施例における海面ブイネットワーク設備の構造ブロック図である。図2に示すように、上記海面ブイネットワーク設備1は、衛星トランシーバー101、モノのインターネットプラットフォームサーバー102、ネットワークタイムサーバー103、及びエネルギー自己供給装置104を含み、上記衛星トランシーバー101及び上記ネットワークタイムサーバー103は、いずれもモノのインターネットプラットフォームサーバー102と通信可能に接続され、上記衛星トランシーバー101は、衛星7を介して陸上ネットワークコントロールセンター8と通信し、上記エネルギー自己供給装置104は、上記衛星トランシーバー101及び上記ネットワークタイムサーバー103それぞれに接続され、上記モノのインターネットプラットフォームサーバー102は、上記海底地震探査設備4に対して監視及び管理し、受信した上記海底地震探査設備4からの地震信号を上記衛星トランシーバー101に送信し、また、受信した上記衛星トランシーバー101からの制御指令を上記海底地震探査設備4に送信することに使用され、上記エネルギー自己供給装置104は、上記衛星トランシーバー101、上記ネットワークタイムサーバー103及び上記海底ネットワーク設備2に電源信号を提供することに使用される。
上記衛星トランシーバー101は、データ衛星アンテナ、衛星データトランシーバー及びトランシーバーカプセルを含み、上記衛星トランシーバー101は、海底地震探査設備4によって収集された地震データ及び海底地震探査設備4の状態データを衛星7で陸上ネットワークコントロールセンター8に送信することができ、上記データ衛星アンテナ及び衛星データトランシーバーは、イリジウム衛星、北斗衛星、シルクロード衛星など、現在一般的に使用されている低軌道衛星データ受送信装置のうちの1種又は複数種の組み合わせであってもよく、上記トランシーバーカプセルは、衛星データトランシーバー海水侵食から保護するために衛星データトランシーバーを搭載する。
上記モノのインターネットプラットフォームサーバー102は、プライマリサーバー、アップグレードサーバー、及びサーバーカプセルを含み、上記プライマリサーバーは、高い処理能力及び大容量を有し、上記海底地震探査設備4及び水中無線センサー5を監視及び管理することに使用され、そして、海底ネットワーク設備2によってアップロードされたデータを集めて保存し、データを衛星トランシーバー101に伝送し、上記アップグレードサーバーは、新しい海底地震探査設備4又は新しい周辺センサーが追加されたときに、新しい設備又はセンサーを自動的に識別して、モノのインターネットのアップグレード更新を実現することに使用され、上記サーバーカプセルは、プライマリサーバー及びアップグレードサーバーを海水侵食から保護するようにプライマリサーバー及びアップグレードサーバーを搭載する。
上記ネットワークタイムサーバー103は、PTPマスタークロック、タイミング衛星アンテナ、マスタークロックカプセルを含み、上記PTPマスタークロックは、IEEE1588規格(フルネームは、「ネットワーク測定及び制御システムのための精密クロック同期プロトコルの規格」である)を採用し、クロックの参照ソースとしてGPS衛星または北斗衛星を使用し、数千台のPTPスレーブクロックをサポートし、各海底地震探査設備4に正確なクロックを提供し、海底地震観測装置全体がミリ秒精度で同期したクロックを有することを保証し、上記タイミング衛星アンテナは、PTPマスタークロックの必須部品であり、GPS衛星又は北斗衛星からのタイミング信号を受信することに使用され、上記マスタークロックカプセルは、マスタークロックを海水侵食から保護するようにマスタークロックを搭載することに使用される。
エネルギー自己供給装置104は、ソーラーパネル群、蓄電池パック、電源管理システム及び蓄電池カプセルを含み、上記ソーラーパネル群は、1つ又は複数のソーラーパネルの組み合わせであってもよく、ソーラーパネルは日中蓄電池パックに充電することができ、上記蓄電池パックは、1つ又は複数の蓄電池の組み合わせであってもよく、蓄電池が海底地震観測装置に給電し、上記電源管理システムは、蓄電池パックの充電と放電を管理して、過充電と過放電を回避して、電池寿命を延ばし、上記蓄電池カプセルは、蓄電池パック及び電源管理システムを海水侵食から保護するようにそれらを搭載することに使用される。
選択可能な一実施形態として、上記海面ブイネットワーク設備1は、ブイフロート105、ラック106、ナビゲーションマーク107及び目標検知ネットワークカメラ108をさらに含み、上記ブイフロート105には上記ラック106が設置され、上記ラック106には上記衛星トランシーバー101、上記モノのインターネットプラットフォームサーバー102、上記ネットワークタイムサーバー103、上記エネルギー自己供給装置104、上記ナビゲーションマーク107、上記目標検知ネットワークカメラ108が設置され、上記ナビゲーションマーク107は、近くの船舶が海面ブイネットワークプラットフォームの動的及び静的情報をタイムリーに把握して、必要な回避行動を取るように、上記海面ブイネットワーク設備1の番号及び位置情報を近くの海域の船舶にVHFチャンネルを介して放送し、船舶と海面ブイネットワーク設備1の安全性を保証することに使用され、上記目標検知ネットワークカメラ108は、上記モノのインターネットプラットフォームサーバー102に接続され、通過する船の情報を提供し、上記海面ブイネットワーク設備1が破損された場合に証拠資料を提供するために、通過する船を自動的に検知し、また、上記船を撮影し、撮影した画像をモノのインターネットプラットフォームサーバー102に自動的にアップロードすることに使用される。
上記ブイフロート105は、海面設備に浮力を提供し、過酷な海の条件下で設備が正常に動作できるように、上記ブイフロート105の排水量には十分なマージンを有する必要があり、好ましくは、上記ブイフロート105は、ポリマーフォーム材料で製造され、小比重、低吸水性、耐食性、耐衝突性を有し、好ましくは、上記ブイフロート105の表面には生物付着防止材料がスプレー塗布され、上記ブイフロート105の総排水量が4トン以上である。
海底ネットワーク設備2:
図3は、本発明の実施例における海底ネットワーク設備の構造ブロック図である。図3に示すように、上記海底ネットワーク設備2は、光電分離キャビン201、海底サーバー202、アンカーブロック203及びメカニカルリリーサー204を含み、上記光電分離キャビン201は、上記アンカーシステム3及び上記海底地震探査設備4それぞれに接続され、上記海底地震探査設備4に高圧電源信号を提供し、受信した上記海底地震探査設備4からの地震信号を上記海面ブイネットワーク設備1に送信することに使用され、上記海底サーバー202は、上記光電分離キャビンに接続され、上記モノのインターネットプラットフォームサーバー102と連携して、上記海底地震探査装置4を監視及び管理することに使用され、上記アンカーブロック203は、上記メカニカルリリーサー204を介してアンカーシステム3に接続され、上記海底ネットワーク設備2を海底に固定させることに使用され、観測装置を回収するときに、上記メカニカルリリーサー204がリリースし、上記アンカーシステム3がアンカーブロック203と分離し、上記アンカーブロック203の水中での重量が上記ブイフロート105の最大排水量以上であり、好ましくは、上記アンカーブロック203の重量が4トン以上である。
上記光電分離キャビン201は、第1光ファイバー送受信モジュールとイーサネット登録商標スイッチを含み、上記アンカーシステム3における光ファイバーとケーブルが一緒に光電分離キャビン201に入り、上記アンカーシステム3によって送信された光ファイバー信号が光電分離キャビン201内の第1光ファイバー送受信モジュールに伝送され、上記イーサネット登録商標スイッチは、上記第1光ファイバー送受信モジュール及び上記海底サーバー202それぞれに接続され、第1光ファイバー送受信モジュールからの光ファイバー信号を受信し、受信した光ファイバー信号を上記海底サーバー202に送信することに使用される。
選択可能な一実施形態として、上記海底ネットワーク設備2は、第1PTPスレーブクロック205、第1DC/DCレギュレータモジュール206、第1DC/DC降圧モジュール207、バックアップ電源208、光電ハイブリッド差し込みコネクタ209、ウェットメイト型光電差し込みコネクタ210、無線ネットワークインターフェース211及びバックアップ充放電インターフェース212をさらに含む。
上記第1PTPスレーブクロック205は、海面ブイネットワーク設備1のPTPマスタークロックと組み合わせて使用され、ネットワーク全体にミリ秒精度で同期したクロックを提供し、上記第1DC/DCレギュレータモジュール206は、光電分離キャビン201を介して伝送された後のアンカーシステム3からの高圧電源信号を受信して、高圧電源信号について電圧安定化を行い、その後、上記海底探査設備4に電源を提供し、上記第1DC/DC降圧モジュール207は、アンカーシステムからの高圧電源信号を上記海底ネットワーク設備2の各モジュールユニットにより使用可能な電圧となるまで降圧処理し、好ましくは、上記エネルギー自己供給装置104によって供給され且つアンカーシステム3を介して海底に輸送された直流電源の電圧が200VDC以上であり、上記第1DC/DC降圧モジュール207を通った後、12VDCまで低下し、上記バックアップ電源208は、充電式電池パックであり、海面ブイネットワーク設備1によって供給される電力が不足の場合に、上記海底ネットワーク設備2の各モジュールユニット及び上記海底地震探査設備4に給電し、上記光電ハイブリッド差し込みコネクタ209は、上記アンカーシステム3と上記光電分離キャビン201を接続することに使用され、ウェットメイト型光電差し込みコネクタ210は、海底地震探査設備4と上記光電分離キャビン201を接続することに使用され、上記無線ネットワークインターフェース211は、水中無線センサー5に無線で接続されることに使用され、上記無線ネットワークインターフェース211は、ネットワークコーディネーターを含み、水中音響通信技術、又は低周波電磁波通信技術を採用し、上記バックアップ充放電インターフェース212は、上記バックアップ電源208と外部電源モジュールを接続することに使用され、上記外部電源モジュールは、AUVなどの水中モバイルプラットフォームの電源としてもよく、上記外部電源モジュールは、上記バックアップ電源208のために電力を補充することができ、上記バックアップ電源208が上記外部電源モジュールを充電することもできる。
実施例における上記光電分離キャビン201は、上記海底地震探査設備4の収集キャビンとしても機能し、複数のウェットメイト型光電差し込みコネクタが同時に接続され、海底地震探査設備4に上記第1DC/DCレギュレータモジュール206を通った高圧電源信号を提供し、また各上記海底地震探査設備4からの光ファイバー信号を集約し、上記海底サーバー202は、上記海底地震探査設備4及び水中無線センサー5を監視及び管理し、上記海底地震探査設備4及び水中無線センサー5から送信されたデータを収集して保存し、光電分離キャビン201、光電ハイブリッド差し込みコネクタ209、アンカーシステム3を介して海面ブイネットワーク設備1に伝送する。
アンカーシステム3:
図4は、本発明の実施例におけるアンカーシステムの構造模式図であり、図5は、本発明の実施例におけるアンカーシステムの構造ブロック図である。図4と5に示すように、上記アンカーシステム3は、海面コネクタ301、光電変換キャビティ302、海底荷重コネクタ303、鎧装光電複合ケーブル304及びアンカーシステムフロート305を含む。
上記光電変換キャビティ302及び上記海底荷重コネクタ303は、上記鎧装光電複合ケーブル304の両端にそれぞれ接続され、上記アンカーシステムフロート305は、上記鎧装光電複合ケーブル304の上記海底荷重コネクタ303に近い一側に位置し、上記海面コネクタ301は、上記光電変換キャビティ302と上記海面ブイネットワーク設備1を機械的に接続し、上記海底荷重コネクタ303は、上記海底ネットワーク設備2のメカニカルリリーサー204と鎧装光電複合ケーブル304を機械的に接続し、上記光電変換キャビティ302は、上記エネルギー自己供給装置104によって供給された電源信号を高圧電源信号に変換し、そして、上記高圧電源信号を上記海底ネットワーク設備2に伝送し、また受信した信号を光電変換することに使用される。
上記光電変換キャビティ302は、DC/DC昇圧モジュール及び第2光ファイバー送受信モジュールを含み、上記DC/DC昇圧モジュールは、ケーブルの長距離伝送損失を低減するために、上記エネルギー自己供給装置104によって供給された低電圧直流電源の電圧を上げ、好ましくは、上記エネルギー自己供給装置104によって供給される低電圧直流電源の電圧は12VDCであり、DC/DC昇圧モジュールを通った後、電圧は200VDC以上まで上昇し、上記第2光ファイバー送受信モジュールは、光ファイバ信号をイーサネット登録商標電気信号と相互に変換させ、海底ネットワーク設備2が鎧装光電複合ケーブル304を介して送信してきた光信号をイーサネット登録商標電気信号に変換して上記海面ブイネットワーク設備1に転送する。
上記海底荷重コネクタ303は、鎧装光電複合ケーブル304と上記海底ネットワーク設備2を機械的に接続することに使用され、上記鎧装光電複合ケーブル304の海底に近い端末を補強させて、繰り返し曲げや過度の曲げによる鎧装ケーブルの破損を避けることに使用される。
上記鎧装光電複合ケーブル304は、多心光ファイバー、多心電力ケーブル、内部シース、鎧装層及び外部シースから構成され、好ましくは、上記多心光ファイバーは、単一モードファイバであり、心線数が4本であり、光減衰が0.45dB/Km以下であり、上記多心電力ケーブルは、心線数が6本であり、導体の直流抵抗が25Ω/Km以下でり、上記内部シースは、ケーブル心を保護するためにケーブル心を被覆し、上記鎧装層は、スチール鎧装により引張特性と耐摩耗性を付与し、上記外部シースは、スチール鎧装層を被覆して、スチール鎧装層を海水浸食から保護する。本実施例では、上記鎧装光電複合ケーブル304は、安全作業負荷が2トン以上であり、最大作業負荷が4トン以上であり、破断力が8トン以上である。
上記アンカーシステムフロート305は、鎧装光電複合ケーブル304の海底に近い一端に係留され、水中に鎧装光電複合ケーブル304の重量の一部を相殺し、長い鎧装光電複合ケーブル304が着底することを防ぐ。好ましくは、本発明のアンカーシステムフロート305は、ポリマーフォーム材料で製造されるため、小比重、低吸水性、耐食性、耐衝突性を有する。
選択可能な一実施形態として、上記海面コネクタ301は、ユニバーサルジョイントコネクタ3010及び荷重電気スリップリング3011を含み、上記ユニバーサルジョイントコネクタ3010は、上記海面ブイネットワーク設備1のブイフロート105と上記荷重電気スリップリング3011の一端を機械的に接続し、鎧装光電複合ケーブル304の海面に近い端末を補強させて、繰り返し曲げや過度の曲げによる鎧装ケーブルの破損を避けることに使用され、上記荷重電気スリップリング3011の他端が上記光電変換キャビティ302に接続され、ブイフロート105と鎧装光電複合ケーブル304とが相対回転した状態で電源と地震信号を伝送することに使用される。
海底地震探査設備4:
上記海底地震探査設備4は、複数の海底地震計ネットワークノードを含み、流線型デザインを採用し、複数の上記海底地震計ネットワークノードの両端が上記海底光電複合ケーブル6を介して直列接続され、上記海底地震計ネットワークノードは、データ伝送短絡部401及び海底地震計モジュール402を含み、上記データ伝送短絡部401は、上記海底地震計モジュール402に接続され、上記データ伝送短絡部401は、上記高圧電源信号を降圧処理し、また受信した信号を光電変換することに使用され、上記海底地震計モジュール402は、海底振動を検知し、地震信号を探査及び生成することに使用され、図6は、本発明の実施例における海底地震計ネットワークノードの構造模式図であり、図6に示すように、各上記海底地震計ネットワークノードは、図6の図(a)と図(b)のとおり、1つ又は2つの海底地震計モジュール402を含む。
上記データ伝送短絡部401は、DC/DC降圧ユニット、光ファイバー送受信ユニット及び光電差し込みコネクタを含み、上記DC/DC降圧ユニットは、上記海底ネットワーク設備2から海底光電複合ケーブルを介して伝送してきた高圧電源を海底地震計ネットワークノードの各ユニットにより使用可能な電圧となるまで降圧処理し、好ましくは、上記海底ネットワーク設備2から上記海底光電複合ケーブルを介して伝送してきた高圧電源は200VDC以上であり、DC/DC降圧ユニットを通った後、12VDCまで低下し、上記光ファイバー送受信ユニットは、光ファイバー信号をイーサネット登録商標電気信号と相互に変換させ、上記海底ネットワーク設備2が上記海底光電複合ケーブルを介して伝送してきた光信号をイーサネット登録商標電気信号に変換して、海底地震計モジュール402に転送し、逆にも同様であり、上記光電差し込みコネクタは、海底地震計ネットワークノードと海底光電複合ケーブルを接続することに使用され、海底地震計ネットワークノードが海底にスムーズに配置できるように、所定の引っ張り力に耐えられることが求められる。
上記海底地震計モジュール402は、それぞれ3つの地震センサーと、第1信号調整変換回路、第1プロセッサー、光ファイバージャイロコンパス、姿勢センサー、電子コンパス、第2PTPスレーブクロック、第1時間厳守モジュール、第1ストレージアレイ及び第1ネットワーク通信インターフェイスを含む。
上記地震センサーは、高周波地震センサー、広帯域地震センサー又は加速度センサーであり、上記海底地震計モジュール402の3つの地震センサーの周波数帯域、感度などのパラメータは全く同じであり、1つの地震計ネットワークノードが2つの海底地震計モジュール402を含む場合、この2つの海底地震計モジュール402は、それぞれ異なるタイプの地震センサーを使用すべきであり、例えば、同一海底地震計ネットワークノードには、一方の海底地震計モジュール402は、3つの高周波地震センサーを使用し、他方の海底地震計モジュール402は、3つの広帯域地震センサーを使用する。
上記海底地震計モジュール402における3つの地震センサーは、X、Y、Zの3つの直交座標軸に従って配置される。従来の自己容量式自己浮上海底地震計は、3つの地震センサーのうちXとY方向にある2つのセンサーが水平面に位置し、Z方向のセンサーが垂直に下へむくようにするために、いずれもレべリング装置が必要とされる。レべリング装置のため、従来の自己容量式自己浮上海底地震計は、大型化してしまい、且つ、配置するときに海底面の傾斜角として通常15°以下が必要であり、ケーブル式配置に適しないが、本発明の記海底地震計モジュール402は、レベリング装置を完全に省略し、海底地震計ネットワークノードを任意の方向に配置でき、且つ海底の傾斜角により制限されない。
図7は、本発明の実施例における海底地震計モジュールの構造ブロック図である。図7に示すように、上記海底地震計モジュール402における各上記地震センサーは、1つの上記第1信号調整変換回路に接続され、上記第1信号調整変換回路、上記光ファイバージャイロコンパス、上記姿勢センサー、上記電子コンパス、上記第2PTPスレーブクロック、上記第1時間厳守モジュール、上記第1ストレージアレイ及び第1ネットワーク通信インターフェイスは、いずれも第1プロセッサーに接続され、上記第1信号調整変換回路は、受信した信号に対して調整及びアナログデジタル変換を行って、地震信号を得ることに使用され、上記光ファイバージャイロコンパスは、位置情報を取得することに使用され、上記姿勢センサーは、ピッチ角及びロール角を取得することに使用され、上記電子コンパスは、海底地震計モジュール402の位置基準情報を提供することに使用されるが、光ファイバージャイロコンパスよりも精度が低く、且つ、外部磁性体(計測器のハウジングなど)からの干渉を受けやすいため、光ファイバージャイロコンパスとの情報参照として使用され、上記第1プロセッサーは、上記地震信号、上記方位情報、上記ピッチ角、上記ロール角及び上記基準情報を上記データ伝送短絡部401に伝送し、上記第1ストレージアレイは、地震計モジュール402によって測定された地震データをローカルに保存することに使用され、好ましくは、本実施例における上記第1ストレージアレイは、複数のeMMCストレージチップからストレージアレイを構成し、上記第2PTPスレーブクロックは、海面ブイネットワーク設備1のPTPマスタークロックと組み合わせて使用され、ネットワーク全体にミリ秒精度で同期したクロックを提供し、上記第1時間厳守モジュールは、高精度の水晶発振器とクロックチップを採用し、第2PTPスレーブクロックから送信された1PPS秒パズルに基づいてUTC標準時間に校正し、上記第1ネットワーク通信インターフェースは、上記第1プロセッサーのシリアル信号をイーサネット登録商標信号に変換して上記データ伝送短絡部401に送信する。
選択可能な一実施形態として、上記海底地震計ネットワークノードは、海底ハイドロフォンモジュール403をさらに含み、上記海底ハイドロフォンモジュール403及びデータ伝送短絡部401は、図6の図(c)及び図(d)のとおり、海水の振動を検知することに使用される。
図8は、本発明の実施例における海底ハイドロフォンモジュールの構造ブロック図である。図8に示すように、上記海底ハイドロフォンモジュール403は、ハイドロフォン、第2信号調整変換回路、第2プロセッサー、第3PTPスレーブクロック、第2時間厳守モジュール、第2ストレージアレイ及び第2のネットワーク通信インターフェイスを含み、上記ハイドロフォンは、圧電セラミックハイドロフォンであり、油入り耐圧構造を採用し、海水のアナログ振動信号を取得することに使用され、上記第2信号調整変換回路は、上記ハイドロフォン及び第2プロセッサーそれぞれに接続され、上記海水のアナログ振動信号を調整及び変換し、海水振動信号を得ることに使用され、上記海水振動信号を上記第2プロセッサーに伝送し、上記第2プロセッサは、上記海水振動信号を上記データ伝送短絡部401に伝送することに使用され、上記第3PTPスレーブクロックは、海面ブイネットワーク設備1のPTPマスタークロックと組み合わせて使用され、ネットワーク全体にミリ秒精度で同期したクロックを提供し、上記第2時間厳守モジュールは、高精度の水晶発振器とクロックチップを採用し、第3PTPスレーブクロックから送信された1PPS秒パズルに基づいてUTC標準時間に校正し、上記第2ネットワーク通信インターフェースは、上記第2プロセッサーのシリアル信号をイーサネット登録商標信号に変換して上記データ伝送短絡部401に送信する。
水中無線センサー5:
上記水中無線センサー5は、1つ又は複数あり、上記水中無線センサー5は、自己容量方式で作動し、水中音響通信技術又は低周波電磁波通信技術によってデータを海底ネットワークプラットフォームに無線でアップロードする。上記水中無線センサー5は、静的センサー又は自律型無人潜水機(AUV)に搭載した動的センサーであってもよい。上記水中無線センサー5は、無線で伝送する海底地震計であってもよく、圧力、加速度、温度、密度、塩分、酸性、化学性、導電率、pH、酸素ガス、水素ガス、溶存メタン、濁度などのセンサーであってもよい。
本実施例における上記海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置では、実際の用途において、海面ブイネットワーク設備1は、海底地震探査設備4及び水中無線センサー5からのデータをリアルタイムで受信し、受信した地震データ及び他のセンサーのデータを衛星7で陸上ネットワークコントロールセンター8に送信することに使用され、海面ブイネットワークプラットフォーム8は、ソーラーパネルを介して海面ブイネットワーク設備1に搭載された設備に給電し、またアンカーシステム3を介して海底ネットワーク設備2及び海底地震探査設備4に電源を輸送する。
陸上ネットワークコントロールセンター8は、衛星から送信された地震データ及びその他のセンサーデータを受信してファイル形式で保存し、グラフィックで表示させ、インターネットを介して公開する。
電源及び信号の伝送のために、海面ブイネットワーク設備1と海底ネットワーク設備2の間及び海底ネットワーク設備2と海底地震探査設備4との間はいずれもケーブル方式で接続されている。
本実施例における海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置は、以下の利点を有する。
1)海底地震を探査して、海底構造科学研究に使用できるとともに、海底地震観測をして、地震災害や津波の事前警報に使用でき、また、エネルギー自己供給、長寿命及び無人作業が可能である。
2)海底地震計モジュールは、従来のレベリング装置を完全に省略し、海底地震計ネットワークノードを任意の方向に配置することができ、且つ海底の傾斜角に制限されず、実施しやすくなり、また、海底地震計がPTPネットワークを使用してタイミングし、ネットワークにおけるすべてのノードの時間システムが、誤差が1ミリ秒以下であるほど協定世界時(UTC)と一致し、従来の設備におけるクロックドリフトの問題を完全に解決した。
3)海底ネットワーク設備は、AUVに搭載されている無線センサーを含む多様な水中無線センサーに接続されることができ、分散的で豊かな環境感知能力を持っており、拡張可能なモノのインターネットを形成する。
本発明は、海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測システムをさらに提供し、図9は、本発明の実施例における海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測システムの構造模式図である。図9に示すように、上記観測システムは、複数の上記観測装置を含み、各上記観測装置における任意の海底地震探査設備4の端末が隣接する観測装置に接続される。
この海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測システムは、海底構造探査に使用できるとともに、地震災害や津波の事前警報に使用でき、且つ、エネルギー自己供給、長寿命及び無人作業が実現でき、自己容量式自己浮上海底地震計におけるクロックドリフトの問題を解決し、マルチプラットフォームが海底で相互接続されたモードでの作業を実現した。
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限らず、当業者が持っている知識の範囲で、本発明の主旨を逸脱することなく、さまざまな変化が可能である。
1:海面ブイネットワーク設備
2:海底ネットワーク設備
3:アンカーシステム
4:海底地震探査設備
5:水中無線センサー
6:海底光電複合ケーブル
7:衛星
8:陸上ネットワークコントロールセンター
101:衛星トランシーバー
102:インターネットプラットフォームサーバー
103:ネットワークタイムサーバー
104:エネルギー自己供給装置
105:ブイフロート
106:ラック
107:ナビゲーションマーク
108:目標検知ネットワークカメラ
201:光電分離キャビン
202:海底サーバー
203:アンカーブロック
204:メカニカルリリーサー
205:第1PTPスレーブクロック
206:第1DC/DCレギュレータモジュール
207:第1DC/DC降圧モジュール
208:バックアップ電源
209:光電ハイブリッド差し込みコネクタ
210:ウェットメイト型光電差し込みコネクタ
211:無線ネットワークインターフェース
212:バックアップ充放電インターフェース
301:海面コネクタ
302:光電変換キャビティ
303:海底荷重コネクタ
304:鎧装光電複合ケーブル
305:アンカーシステムフロート
3010:ユニバーサルジョイントコネクタ
3011:荷重電気スリップリング
401:データ伝送短絡部
402:海底地震計モジュール

Claims (10)

  1. 海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置であって、
    海面ブイネットワーク設備、海底ネットワーク設備、アンカーシステム及び海底地震探査設備を含み、
    前記海面ブイネットワーク設備は、海面に浮かび、前記海底ネットワーク設備及び前記海底地震探査設備は、いずれも海底に配置され、前記海底地震探査設備は、1つ又は複数あり、前記海面ブイネットワーク設備は、前記アンカーシステムを介して前記海底ネットワーク設備に接続され、前記海底ネットワーク設備は、前記海底光電複合ケーブルを介して前記海底地震探査設備に接続され、
    前記海面ブイネットワーク設備は、衛星トランシーバー、モノのインターネットプラットフォームサーバー、ネットワークタイムサーバー及びエネルギー自己供給装置を含み、前記衛星トランシーバー及び前記ネットワークタイムサーバーは、いずれも前記モノのインターネットプラットフォームサーバーと通信可能に接続され、前記衛星トランシーバーは、衛星を介して陸上ネットワークコントロールセンターと通信し、前記エネルギー自己供給装置は、前記衛星トランシーバー及び前記ネットワークタイムサーバーそれぞれに接続され、前記モノのインターネットプラットフォームサーバーは、前記海底地震探査設備に対して監視及び管理し、受信した前記海底地震探査設備からの地震信号を前記海面衛星トランシーバーに送信し、また受信した前記海面衛星トランシーバーからの制御指令を前記海底地震探査設備に送信することに使用され、前記ネットワークタイムサーバーは、前記モノのインターネットプラットフォームサーバーを介して前記海底地震観測装置にクロック信号を提供することに使用され、前記エネルギー自己供給装置は、前記衛星トランシーバー、前記ネットワークタイムサーバー及び前記海底ネットワーク設備に電源信号を提供することに使用され、
    前記海底ネットワーク設備は、光電分離キャビン、海底サーバー、アンカーブロック及びメカニカルリリーサーを含み、前記光電分離キャビンは、前記アンカーシステム及び前記海底地震探査設備それぞれに接続され、前記海底地震探査設備に高圧電源信号を提供し、また、受信した前記海底地震探査設備からの地震信号を前記海面ブイネットワーク設備に送信することに使用され、前記海底サーバーは、前記光電分離キャビンに接続され、前記モノのインターネットプラットフォームサーバーと連携して、前記海底地震探査設備に対して監視及び管理することに使用され、前記アンカーブロックは、前記メカニカルリリーサーを介して前記アンカーシステムに接続され、前記海底ネットワーク設備を海底に固定させることに使用され、
    前記海底地震探査設備は、複数の海底地震計ネットワークノードを含み、複数の前記海底地震計ネットワークノードの両端が前記海底光電複合ケーブルを介して直列接続され、前記海底地震計ネットワークノードは、データ伝送短絡部と海底地震計モジュールを含み、前記データ伝送短絡部は、前記海底地震計モジュールに接続され、前記高圧電源信号を降圧処理し、受信した信号を光電変換することに使用され、前記地震計モジュールは、海底の振動を検知し、地震信号を探査及び生成することに使用される、ことを特徴とする海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置。
  2. 前記観測装置は、水中無線センサーをさらに含み、前記水中無線センサーは、前記海底ネットワーク設備に無線で接続され、水中音響データを収集し、前記水中音響データを無線で前記海底ネットワーク設備に伝送することに使用される、ことを特徴とする請求項1記載の海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置。
  3. 前記海面ブイネットワーク設備は、ブイフロート、ラック、ナビゲーションマーク及び目標検知ネットワークカメラをさらに含み、
    前記ブイフロートには前記ラックが設置され、前記ラックには前記衛星トランシーバー、前記モノのインターネットプラットフォームサーバー、前記ネットワークタイムサーバー、前記エネルギー自己供給装置、前記ナビゲーションマーク、前記目標検知ネットワークカメラが設置され、
    前記ナビゲーションマークは、前記海面ブイネットワーク設備の番号と位置情報を放送することに使用され、
    前記目標検知ネットワークカメラは、前記モノのインターネットプラットフォームサーバーに接続され、通過する船を自動的に検知し、船を撮影し、撮影した画像を自動的に前記モノのインターネットプラットフォームサーバーにアップロードする、ことを特徴とする請求項1記載の海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置。
  4. 前記アンカーシステムは、海面コネクタ、光電変換キャビティ、海底荷重コネクタ、鎧装光電複合ケーブル及びアンカーシステムフロートを含み、
    前記光電変換キャビティ及び前記海底荷重コネクタは、それぞれ前記鎧装光電複合ケーブルの両端に接続され、前記アンカーシステムフロートは、前記鎧装光電複合ケーブルの前記海底荷重コネクタに近い一側に位置し、前記海面コネクタは、前記光電変換キャビティと前記海面ブイネットワーク設備を機械的に接続し、前記海底荷重コネクタは、前記海底ネットワーク設備の前記メカニカルリリーサーと前記鎧装光電複合ケーブルを機械的に接続し、前記光電変換キャビティは、前記エネルギー自己供給装置から供給された電源信号を高圧電源信号に変換し、前記高圧電源信号を前記海底ネットワーク設備に伝送し、また、受信された信号を光電変換することに使用される、ことを特徴とする請求項1記載の海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置。
  5. 前記海底ネットワーク設備は、光電ハイブリッド差し込みコネクタ、ウェットメイト型光電差し込みコネクタ及び無線ネットワークインターフェースをさらに含み、
    前記光電ハイブリッド差し込みコネクタは、前記アンカーシステムと前記光電分離キャビンを接続することに使用され、前記ウェットメイト型光電差し込みコネクタは、前記海底地震探査設備と前記光電分離キャビンを接続することに使用され、前記無線ネットワークインターフェースは、前記水中無線センサーに無線で接続されることに使用される、ことを特徴とする請求項2記載の海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置。
  6. 前記海底地震計ネットワークノードは、海底ハイドロフォンモジュールをさらに含み、前記海底ハイドロフォンモジュール及び前記データ伝送短絡部は、海水の振動を検知することに使用される、ことを特徴とする請求項1記載の海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置。
  7. 海底地震計モジュールは、地震センサー、第1信号調整変換回路、第1プロセッサー、光ファイバージャイロコンパス、姿勢センサーを含み、
    前記地震センサーは、3つあり、それぞれ1つの前記第1信号調整変換回路が接続され、前記第1信号調整変換回路、前記光ファイバージャイロコンパス及び前記姿勢センサーは、いずれも前記第1プロセッサーに接続され、前記第1信号調整変換回路は、受信した信号に対して調整及びアナログデジタル変換を行って、地震信号を取得することに使用され、前記光ファイバージャイロコンパスは、方位情報を取得するたことに使用され、前記姿勢センサーは、ピッチ角とロール角を取得することに使用され、前記第1プロセッサーは、前記地震信号、前記前記方位情報、前記ピッチ角、及び前記ロール角を前記データ伝送短絡部に送信することに使用される、ことを特徴とする請求項1記載の海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置。
  8. 前記海底ハイドロフォンモジュールは、ハイドロフォン、第2信号調整変換回路及び第2プロセッサーを含み、
    前記ハイドロフォンは、海水のアナログ振動信号を取得することに使用され、前記第2信号調整変換回路は、前記ハイドロフォン及び前記第2プロセッサーそれぞれに接続され、前記海水のアナログ振動信号を調整して変換し、海水振動信号を取得し、前記海水振動信号を前記第2プロセッサーに伝送することに使用され、前記第2プロセッサーは、前記海水振動信号を前記データ伝送短絡部に伝送することに使用される、ことを特徴とする請求項6記載の海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置。
  9. 前記海面コネクタは、ユニバーサルジョイントコネクタと荷重電気スリップリングを含み、前記ユニバーサルジョイントコネクタは、前記海面ブイネットワーク設備のブイフロートと前記荷重電気スリップリングを機械的に接続し、前記前記荷重電気スリップリングの他端が前記光電変換キャビティに接続される、ことを特徴とする請求項4記載の海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の観測装置を複数含み、各前記観測装置におけるいずれか1つの海底地震探査設備の端部が隣接する観測装置に接続される、ことを特徴とする海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測システム。

JP2019548032A 2018-09-12 2018-09-27 海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置及びシステム Active JP6975247B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811063041.XA CN109061720B (zh) 2018-09-12 2018-09-12 一种基于海底物联网的海底地震监测装置及系统
CN201811063041.X 2018-09-12
PCT/CN2018/107802 WO2020051950A1 (zh) 2018-09-12 2018-09-27 一种基于海底物联网的海底地震监测装置及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021501871A true JP2021501871A (ja) 2021-01-21
JP6975247B2 JP6975247B2 (ja) 2021-12-01

Family

ID=64761451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019548032A Active JP6975247B2 (ja) 2018-09-12 2018-09-27 海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置及びシステム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11327186B2 (ja)
JP (1) JP6975247B2 (ja)
CN (1) CN109061720B (ja)
WO (1) WO2020051950A1 (ja)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10142196B1 (en) * 2016-04-15 2018-11-27 Senseware, Inc. System, method, and apparatus for bridge interface communication
US11616378B2 (en) * 2019-06-11 2023-03-28 Raytheon Company Power transfer system with multiple energy storage modules
CN110320560A (zh) * 2019-07-09 2019-10-11 浙江大学 一种海洋地震和海啸实时监测系统
CN110456410B (zh) * 2019-08-28 2021-10-26 之江实验室 基于超强抗弯多芯光纤柔性光缆的分布式水听器
WO2021058051A1 (de) * 2019-09-26 2021-04-01 Geomar Helmholtz-Zentrum Für Ozeanforschung Kiel Meeresbodenmessungen-messeinheit, meeresbodenmessungen-messeinheiten-sensorschwarm und einsatzverfahren dafür
CN110510068B (zh) * 2019-09-30 2020-08-21 青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心 一种基于光电复合缆的全海深剖面立体浮标观测系统
CN110780324B (zh) * 2019-10-08 2020-07-31 中国地质大学(北京) 一种基于物联网实时连接的电子船舶牌
CN110910625B (zh) * 2019-11-15 2022-04-19 浙江大学 基于485总线的海底原位低功耗多节点数据采集系统
US10914588B1 (en) * 2019-12-06 2021-02-09 Toyota Research Institute, Inc. Pulse per second signal generation using a fiber optic gyroscope
CN113447066A (zh) * 2020-03-25 2021-09-28 中天海洋系统有限公司 海底数据监测装置及系统
CN111551998B (zh) * 2020-05-14 2021-03-19 中国科学院地质与地球物理研究所 一种海底电磁采集站通信装置和方法
JP7082643B2 (ja) * 2020-06-22 2022-06-08 応用地質株式会社 水底微動探査装置
WO2022005975A1 (en) * 2020-06-29 2022-01-06 Magseis Ff Llc Seismic data acquisition unit apparatus and positioning systems and methods
CN112055320A (zh) * 2020-07-31 2020-12-08 中科长城海洋信息系统有限公司 一种用于深海海底信息网络的综合基站系统
CN114123477B (zh) * 2020-08-25 2023-03-31 深圳欧特海洋科技有限公司 一种数据中心系统
CN111983563B (zh) * 2020-08-30 2023-02-21 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 基于分布式光纤声波传感的远距离超前反潜预警阵列及系统
CN112211770B (zh) * 2020-10-14 2022-04-26 江苏科技大学 兼具海流能发电的海底基平台
CN112260768B (zh) * 2020-10-23 2021-11-09 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 基于光纤拉远的电光混合水下通信方法
WO2022161083A1 (zh) * 2021-01-27 2022-08-04 中国长江三峡集团有限公司 基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置及方法
CN112785815B (zh) * 2021-01-27 2024-05-28 哈尔滨工业大学 基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置及方法
CN112977724A (zh) * 2021-03-29 2021-06-18 青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心 自升降水声通讯浮标
CN113552634B (zh) * 2021-07-07 2022-07-19 自然资源部第二海洋研究所 一种链式海底地震监测装置
CN113763685B (zh) * 2021-09-16 2023-03-21 中英海底系统有限公司 一种海底光缆保护装置及系统
CN113759423B (zh) * 2021-09-30 2023-10-31 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司 海底四分量节点地震数据采集系统及其数据采集方法
CN114459591B (zh) * 2021-12-28 2024-04-26 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 一种深海高灵敏度光纤矢量声学探测潜标装置及系统
CN114859692A (zh) * 2022-04-11 2022-08-05 河南中多科技发展有限公司 一种基于北斗系统的透地通信设备授时方法
CN115240397A (zh) * 2022-07-01 2022-10-25 南方科技大学 大陆架灾害数据采集系统及监测系统
CN115421187B (zh) * 2022-09-01 2023-06-06 中国科学院声学研究所 缆式海底地震海啸监测系统
CN115432121B (zh) * 2022-09-28 2023-03-21 广西壮族自治区海洋环境监测中心站 海洋信息综合在线监测浮标系统
CN116929538B (zh) * 2023-07-27 2024-01-23 山东博华电子科技发展有限公司 具有姿态控制功能的水听器及其监听设备
CN117031402B (zh) * 2023-10-10 2023-12-12 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 一种基于小型浮标的声光融合监测设备及方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0010556D0 (en) * 2000-05-03 2000-06-21 Geco As Marine seismic surveying
FR2833359B1 (fr) 2001-12-10 2004-04-23 Inst Francais Du Petrole Systeme d'acquisition de donnees sismiques utilisant des stations d'acquisition posees sur le fond marin
FR2843805B1 (fr) * 2002-08-22 2004-12-17 Inst Francais Du Petrole Methode et dispositif d'acquisition pour l'exploration sismique d'une formation geologique par des recepteurs permanents implantes au fond de la mer
US8534959B2 (en) * 2005-01-17 2013-09-17 Fairfield Industries Incorporated Method and apparatus for deployment of ocean bottom seismometers
US20080048881A1 (en) * 2006-08-24 2008-02-28 Schlumberger Technology Corporation Technique and Apparatus to Track and Position Electromagnetic Receivers
US8279714B2 (en) * 2008-12-05 2012-10-02 Wood Hole Oceanographic Institution Compliant ocean wave mitigation device and method to allow underwater sound detection with oceanographic buoy moorings
US10473806B2 (en) 2014-05-13 2019-11-12 Ion Geophysical Corporation Ocean bottom system
CN204557102U (zh) * 2015-01-26 2015-08-12 中国海洋大学 一种海洋动力环境海底有缆在线观测系统
CN105738951B (zh) 2016-05-06 2018-02-06 广州海洋地质调查局 多节点obs垂直缆地震采集系统
CN107179554B (zh) 2017-07-17 2023-08-22 国家深海基地管理中心 一种海底地震探测装置及探测方法
CN108007505A (zh) * 2017-12-28 2018-05-08 上海亨通海洋装备有限公司 水下锚泊立体观测系统
CN208705483U (zh) * 2018-09-12 2019-04-05 国家海洋局第一海洋研究所 一种基于海底物联网的海底地震监测装置及系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20200257009A1 (en) 2020-08-13
US11327186B2 (en) 2022-05-10
CN109061720A (zh) 2018-12-21
JP6975247B2 (ja) 2021-12-01
WO2020051950A1 (zh) 2020-03-19
CN109061720B (zh) 2023-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6975247B2 (ja) 海底のモノのインターネットに基づく海底地震観測装置及びシステム
CN208705483U (zh) 一种基于海底物联网的海底地震监测装置及系统
US6932185B2 (en) Acquisition method and device for seismic exploration of a geologic formation by permanent receivers set on the sea bottom
EP3198753B1 (en) Wireless data transfer for autonomous seismic nodes
CN103364067B (zh) 一种深水无电缆连接的水声阵列系统及同步采集方法
EA027580B1 (ru) Регистрирующая аппаратура морского донного сейсмического кабеля
US10132949B2 (en) Single vessel range navigation and positioning of an ocean bottom seismic node
US20080144442A1 (en) Apparatus, systems and methods for seabed data acquisition
Howe et al. A smart sensor web for ocean observation: Fixed and mobile platforms, integrated acoustics, satellites and predictive modeling
JP5615229B2 (ja) 海底探査装置
US20110058814A1 (en) Fiber optic observatory link for medium bandwidth data communication
EP1319964A2 (fr) Système d'acquisition de données sismiques utilisant des stations d'acquisition posées sur le fond marin
Howe et al. ALOHA cabled observatory installation
CN113329363B (zh) 一种应用于深海海底观测的无线拓展系统
JP2009543147A (ja) 深海ネットワークおよび配置装置
RU111691U1 (ru) Донный модуль сейсмической станции
Kawaguchi et al. Subsea engineering ROV and seafloor observatory construction
CN210129046U (zh) 一种海底永久固定式光纤地震仪
Kawaguchi et al. A new approach for mobile and expandable real-time deep seafloor observation-adaptable observation system
CN112612054A (zh) 基于分布式光纤传感的海底地震数据采集系统及采集方法
CN110379946B (zh) 一种面向海底大地坐标基准的水下动力站
CN110554442B (zh) 海洋磁力仪的供电装置
JP3372933B2 (ja) 海底観測システム
JP2736724B2 (ja) 海中長期観測システム
US11828896B2 (en) Combined submarine seismic acquisition node with secondary positioning function

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190902

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210107

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210401

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211028

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211105

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6975247

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150