RU2551670C2 - Hydrological-optical-chemical probe - Google Patents
Hydrological-optical-chemical probe Download PDFInfo
- Publication number
- RU2551670C2 RU2551670C2 RU2013138532/28A RU2013138532A RU2551670C2 RU 2551670 C2 RU2551670 C2 RU 2551670C2 RU 2013138532/28 A RU2013138532/28 A RU 2013138532/28A RU 2013138532 A RU2013138532 A RU 2013138532A RU 2551670 C2 RU2551670 C2 RU 2551670C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- measuring
- channels
- electric
- hydrophysical
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техники.The field of technology.
Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при проектировании и изготовлении океанологических многоканальных информационно-измерительных комплексов и разработке новых измерительных каналов.The present invention relates to measuring technique and can be used in the design and manufacture of oceanological multi-channel information-measuring systems and the development of new measuring channels.
Уровень техникиState of the art
Анализируя уровень автоматизации океанологических экспериментальных исследований в нашей стране, отметим период 60 - 70-х годов, когда наибольший интерес представляли системы сбора и обработки данных, построенные аналогично информационно-измерительным системам стандарта САМАС, созданного под руководством академика Нестерихина Ю.Е. Они находили широкое применение в различных областях автоматизации экспериментальных исследований в связи с тем, что имели гибкую легко меняющуюся структуру, хорошо разработанное программное обеспечение и оперативно могли быть перестроены на новую программу экспериментальных исследований. Широкое применение информационно-измерительные системы на основе стандарта САМАС нашли в биологии и медицине.Analyzing the level of automation of oceanological experimental research in our country, we note the period of the 60-70s, when the most interesting were data collection and processing systems built similar to the SAMAS standard information-measuring systems created under the guidance of academician Nesterikhin Yu.E. They were widely used in various fields of experimental research automation due to the fact that they had a flexible, easily changing structure, well-developed software and could be quickly converted to a new experimental research program. Information-measuring systems based on the SAMAS standard are widely used in biology and medicine.
В 70х - 80-х годах в Специальном Конструкторско-Технологическом Бюро Морского Гидрофизического Института АН УССР (СКТБ МГИ АН УССР) на основе анализа экспериментальных задач современной океанологии с учетом уровня имеющейся измерительной техники, средств и методов проведения экспериментальных исследований в других областях знаний, комплексно решена задача автоматизации сбора и обработки экспериментальных данных для всего спектра пространственно-временной изменчивости параметров физических полей океана. Была создана система проектирования океанологических измерительных комплексов, построенных по модульному принципу, разработана базовая структурная схема для построения на её основе модульных измерительных комплексов океанологических параметров. Все основные направления работ выполнены на принципиально новом техническом уровне и защищены 8 авторскими и 17 патентами на изобретения.In the 70s - 80s, at the Special Design and Technology Bureau of the Marine Hydrophysical Institute of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR (SKTB MGI AS of the Ukrainian SSR) based on the analysis of the experimental problems of modern oceanology taking into account the level of available measuring equipment, means and methods of conducting experimental research in other areas of knowledge, comprehensively The problem of automating the collection and processing of experimental data for the entire spectrum of spatio-temporal variability of the parameters of the physical fields of the ocean has been solved. A design system for oceanological measuring complexes built on a modular basis was created, a basic structural scheme was developed for building modular measuring complexes of oceanological parameters on its basis. All the main directions of work are performed at a fundamentally new technical level and are protected by 8 copyright and 17 patents for inventions.
Созданы зондирующие, буксируемые, автономные и специальные информационно-измерительные комплексы, проведены их Государственные испытания, все приборы сертифицированы, выпускались серийно и были внедрены в практику океанологических исследований учреждений различных министерств и ведомств нашей страны.Sounding, towed, autonomous and special information-measuring complexes were created, their state tests were carried out, all devices were certified, mass-produced and introduced into the practice of oceanological research of institutions of various ministries and departments of our country.
Особое место в создании модульных информационно-измерительных систем океанологических параметров занимало метрологическое обеспечение всего цикла их разработки и аттестации. Работы по сертификации всех измерительных каналов, разрабатывавшихся в СКТБ МГИ, выполнялись совместно с институтами Госстандарта СССР.A special place in the creation of modular information-measuring systems of oceanological parameters was occupied by the metrological support of the entire cycle of their development and certification. Certification work for all measuring channels developed at SKTB MHI was carried out jointly with the institutes of Gosstandart of the USSR.
Известен «Зондирующий комплекс профиля скорости течений, содержащий измерители, коммутаторы, АЦП, модемы блоки сопряжения и управления, оперативное и программируемое запоминающие устройства, и другие элементы цифровой техники» [1].The well-known "Sensing complex profile of the speed of currents, containing meters, switches, ADCs, modems, interface and control units, operational and programmable storage devices, and other elements of digital technology" [1].
Известное устройство имеет низкую скорость передачи информации, сложности в эксплуатации и низкую надёжность.The known device has a low speed of information transfer, complexity in operation and low reliability.
Известно устройство для морских исследований, содержащее два блока измерительных каналов с датчиками параметров, соединённых через модемы с электрическим каналом в виде кабеля-троса с корабельным регистратором [2]. В данном устройстве хотя и устранено большинство недостатков предыдущего, но оно также несовершенно.A device for marine research, containing two blocks of measuring channels with parameter sensors connected via modems to an electric channel in the form of a cable cable with a ship recorder [2]. Although this device eliminates most of the shortcomings of the previous one, it is also imperfect.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Внедрение в практику экспериментальных исследований океана спутниковых измерительных систем, свободно-дрейфующих поверхностных буев, свободно- дрейфующих буев для вертикального зондирования профилей гидрофизических параметров и измерения скорости течений на заданных горизонтах создали предпосылку к пониманию возможности осуществления мониторинга окраинных морей и больших акваторий Мирового океана. Актуальным стал вопрос о необходимости разработки принципиально новых оптических измерительных каналов и приборов, которые позволяют производить контактные измерения in situ на подспутниковых полигонах и осуществлять определение концентрации взвеси и взвешенного органического вещества в морской воде.The introduction of satellite measuring systems, free-drifting surface buoys, free-drifting buoys for vertical sounding of profiles of hydrophysical parameters and measuring the velocity of currents at given horizons into practice of experimental ocean research has created a prerequisite for understanding the possibility of monitoring the marginal seas and large water areas of the World Ocean. The urgent issue was the need to develop a fundamentally new optical measuring channels and instruments that allow for in situ contact measurements at sub-satellite ranges and to determine the concentration of suspended matter and suspended organic matter in sea water.
Такие оптические измерительные каналы имеют в своем составе телевизионные или IP-камеры, которые требуют использования высокоскоростных каналов передачи данных (10-1000 Мбит/сек).Such optical measuring channels include television or IP cameras, which require the use of high-speed data channels (10-1000 Mbit / s).
В предлагаемом изобретении решается задача создания условий для разработки, изготовления, лабораторных и натурных испытаний новых оптических измерительных каналов in situ для идентификации и регистрации количества взвеси и взвешенного органического вещества в морской воде.The present invention solves the problem of creating conditions for the development, manufacture, laboratory and full-scale testing of new optical measuring channels in situ to identify and record the amount of suspended matter and suspended organic matter in sea water.
Проведение лабораторных и натурных испытания этих измерительных каналов требует использования высокоскоростных каналов передачи данных (10-1000 Мбит/сек). Проведение испытаний на глубинах до нескольких тысяч метров требует использования высокоскоростных каналов передачи данных соответствующей длины, что обеспечивается использованием волоконно-оптической линий связи.Conducting laboratory and field tests of these measuring channels requires the use of high-speed data transmission channels (10-1000 Mbit / s). Testing at depths of up to several thousand meters requires the use of high-speed data channels of the appropriate length, which is ensured by the use of fiber-optic communication lines.
Основным элементом создаваемого гидролого-оптико-химического комплекса является его функциональная схема, которая должна:The main element of the created hydro-optical-chemical complex is its functional diagram, which should:
обеспечить интеграцию в своем составе существующих на данный момент гидрофизических измерительных каналов;to ensure integration of the currently existing hydrophysical measuring channels;
обеспечить лабораторные и натурные испытания вновь создаваемых оптических измерительных каналов совместно с другими гидрофизическими измерительными каналами, с целью исследования влияния изменчивости граничных гидрофизических условий в районе проведения экспериментов, на их метрологические характеристики;to provide laboratory and field tests of newly created optical measuring channels together with other hydrophysical measuring channels, in order to study the effect of variability of the boundary hydrophysical conditions in the experimental area on their metrological characteristics;
содержать в своем составе совмещенные в кабель-тросе линии электрической и волоконно-оптической связи.contain in its composition the electric and fiber-optic communication lines combined in a cable cable.
Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для морских исследований, содержащим блок гидрофизических измерительных каналов, центральный контроллер, первый и второй модемы электрической линии связи, кабель-трос с электрической и волоконно-оптической линиями связи, вращающийся электрический переход, электрическую лебедку, рабочее место оператора, блок оптических измерительных каналов, введён блок нормализующих контроллеров, причем каждый гидрофизический измерительный канал через соответствующий нормализующий контроллер соединен с центральным контроллером, кроме того, введены первый и второй многовходовые оптические модемы и вращающийся оптический переход, причем каждый оптический измерительный канал соединен с соответствующим входом первого многовходового оптического модема, подключенного через оптико-волоконную линию связи кабель-троса к вращающемуся оптическому переходу, соединённому со вторым многовходовым оптическим модемом, подключенным к рабочему месту оператора.This goal is achieved by the fact that in the known device for marine research, containing a block of hydrophysical measuring channels, a central controller, first and second modems of an electric communication line, a cable cable with electric and fiber-optic communication lines, a rotating electrical transition, an electric winch, working operator’s position, block of optical measuring channels, a block of normalizing controllers has been introduced, with each hydrophysical measuring channel through a corresponding normalizing con the roller is connected to the central controller, in addition, the first and second multi-input optical modems and a rotating optical transition are introduced, each optical measuring channel being connected to the corresponding input of the first multi-input optical modem connected via a fiber-optic cable-cable communication line to the rotating optical transition, connected to the second multi-input optical modem connected to the operator’s workstation.
Возможность осуществленияPossibility of implementation
Структурная схема созданного авторами гидролого-оптико-химического комплекса представлена на Фиг. 1.The structural diagram of the hydro-optical-chemical complex created by the authors is presented in FIG. one.
В состав комплекса входят:The complex includes:
1 - блок гидрофизических измерительных каналов1 - block hydrophysical measuring channels
2 - блок нормализующих контроллеров2 - block normalizing controllers
3 - центральный контроллер3 - central controller
4 - первый модем электрической линии связи4 - the first modem of an electric communication line
5 - кабель-трос (содержит электрическую и волоконно-оптическую линии связи)5 - cable cable (contains electric and fiber-optic communication lines)
6 - вращающийся электрический переход6 - rotating electrical transition
7 - электрическая лебедка7 - electric winch
8 - второй модем электрической связи8 - second modem of electrical communication
9 - рабочее место оператора9 - operator workstation
10 - блок оптических измерительных каналов10 - block optical measuring channels
11 - первый многовходовый оптический модем11 - the first multi-input optical modem
12 - вращающийся оптический переход12 - rotating optical transition
13 - второй многовходовый оптический модем.13 - the second multi-input optical modem.
Блок гидрофизических измерительных каналов 1 содержит гидрофизические измерительные каналы с порядковыми номерами 1-6(температуры и электропроводности воды, гидростатического давления, скорости звука в морской воде, показателя ослабления направленного света, растворенного в воде кислорода) и резервные гидрофизические каналы.The block of hydrophysical measuring channels 1 contains hydrophysical measuring channels with serial numbers 1-6 (temperature and electrical conductivity of water, hydrostatic pressure, sound velocity in sea water, an attenuation index of directional light dissolved in oxygen water) and reserve hydrophysical channels.
Блок нормализующих контроллеров 2 содержит нормализующие контроллеры для гидрофизических измерительных каналов с номерами 1- 6 и для резервных гидрофизических каналов.Block normalizing controllers 2 contains normalizing controllers for hydrophysical measuring channels with numbers 1-6 and for standby hydrophysical channels.
Подключение гидрофизических измерительных каналов осуществляется с помощью нормализующих контроллеров. Каждый нормализующий контроллер осуществляет прием измерительной информации от соответствующего измерительного канала по его протоколу передачи данных и её переработку в унифицированное слово данных, считываемое центральным контроллером 3.The hydrophysical measuring channels are connected using normalizing controllers. Each normalizing controller receives measurement information from the corresponding measuring channel by its data transfer protocol and processes it into a unified data word read by the central controller 3.
Центральный контроллер 3 считывает унифицированные слова данных с нормализующих контроллеров и формирует из них пакеты данных измерений, которые через первый модем электрической линии связи 4, электрическую линию связи кабель- троса 5, вращающийся электрический переход 6, второй модем электрической линии связи 8 направляются на рабочее место оператора 9.The central controller 3 reads the unified data words from the normalizing controllers and generates measurement data packets from them, which are sent to the workstation through the first modem of the electric communication line 4, the electric communication line of the cable 5, the rotating electrical transition 6, and the second modem of the electric communication line 8 operator 9.
Блок оптических измерительных каналов 10 содержит оптические измерительные каналы (с порядковыми номерами 1 - 2 и резервные каналы), требующие использования высокоскоростной передачи данных (10-1000 Мбит/сек).The block of optical measuring channels 10 contains optical measuring channels (with serial numbers 1 to 2 and redundant channels) requiring the use of high-speed data transfer (10-1000 Mbit / s).
Информация от оптических измерительных каналов через первый многовходовый оптический модем 11 и по волоконно-оптической линии связи кабель-троса 5, через вращающийся оптический переход 12 поступает на второй многовходовый оптический модем 13 и далее направляется на рабочее место оператора 9.Information from the optical measuring channels through the first multi-input optical modem 11 and via the fiber-optic communication line of the cable cable 5, through the rotating optical transition 12, is transmitted to the second multi-input optical modem 13 and then sent to the operator’s workstation 9.
Вращающийся электрический переход 6 и вращающийся оптический переход 12 вращаются электрической лебедкой 7.A rotating electrical transition 6 and a rotating optical transition 12 are rotated by an electric winch 7.
Характеристики блока нормализующих контроллеров:Characteristics of the block normalizing controllers:
Представленная структура гидролого-оптико-химического комплекса позволяет:The presented structure of the hydro-optical-chemical complex allows you to:
обеспечить интеграцию в своем составе любых существующих измерительных каналов;to ensure integration of any existing measuring channels;
обеспечить функционирование в своем составе новых оптических измерительных каналов;to ensure the functioning of new optical measuring channels;
проводить лабораторные и натурные испытания новых оптических измерительных каналов;carry out laboratory and field tests of new optical measuring channels;
создавать методики измерений новыми оптическими измерительными каналами в комплексе с другими гидрофизическими измерительными каналами;to create measurement procedures with new optical measuring channels in combination with other hydrophysical measuring channels;
исследовать влияние изменчивости граничных гидрофизических условий в месте проведения испытаний на метрологические характеристики новых оптических измерительных каналов.to study the effect of the variability of the boundary hydrophysical conditions at the test site on the metrological characteristics of the new optical measuring channels.
ЛитератураLiterature
1. Б.А. Нелепо, Г.В. Смирнов, А.Б. Шадрин и др. Интегрированные системы для гидрофизических исследований. Гидрометеоиздат, Ленинград, 1990 г., 240 стр.1. B.A. Absurd, G.V. Smirnov, A.B. Shadrin et al. Integrated systems for hydrophysical research. Gidrometeoizdat, Leningrad, 1990, 240 pp.
2. Смирнов Г.В., Еремеев В.Н., Агеев М.Д., Коротаев Г.К., Ястребов B.C., Мотыжев С.В. «Океанология. Средства и методы океанологических исследований». Наука, Москва, 2005, 795 стр.2. Smirnov G.V., Eremeev V.N., Ageev M.D., Korotaev G.K., Yastrebov B.C., Motyzhev S.V. “Oceanology. Means and methods of oceanological research. " Science, Moscow, 2005, 795 pp.
3. А.с. 1070484 СССР, МКИ3 G01P5/11. Зондирующий комплекс профиля скоростей течения / Г.В. Смирнов, В.М. Кушнир, А.Б. Шадрин, Б.В. Шамрай. № 3502837/18-10. Заявл. 22.10.82; опубл.30.02.83; бюл. №43. A.S. 1070484 USSR, MKI 3 G01P5 / 11. The sounding complex of the flow velocity profile / G.V. Smirnov, V.M. Kushnir, A.B. Shadrin, B.V. Shamray. No. 3502837 / 18-10. Claim 10.22.82; publ. 02.30.83; bull. Number 4
4. А.с. 1163272 СССР, МКИ3 G01P5/00. Комплекс автономных измерителей течения/ Г.В. Смирнов, В.М. Кушнир, А.Б. Шадрин и др. № 3689340/214/10. Заявл. 05. 11. 83; опубл.23.06.85; бюл. № 23.4. A.S. 1163272 USSR, MKI 3 G01P5 / 00. The complex of autonomous flow meters / G.V. Smirnov, V.M. Kushnir, A.B. Shadrin et al. No. 3689340/214/10. Claim 05. 11. 83; publ. 23.06.85; bull. Number 23.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013138532/28A RU2551670C2 (en) | 2013-08-19 | 2013-08-19 | Hydrological-optical-chemical probe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013138532/28A RU2551670C2 (en) | 2013-08-19 | 2013-08-19 | Hydrological-optical-chemical probe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013138532A RU2013138532A (en) | 2015-02-27 |
RU2551670C2 true RU2551670C2 (en) | 2015-05-27 |
Family
ID=53279233
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013138532/28A RU2551670C2 (en) | 2013-08-19 | 2013-08-19 | Hydrological-optical-chemical probe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2551670C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2598397C2 (en) * | 2014-12-24 | 2016-09-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Морской гидрофизический институт РАН" (ФГБУН "МГИ РАН") | Method of continuous determination of mineral suspension concentration in bottom layer of the sea in zone of intensive disturbance |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1070484A1 (en) * | 1982-10-22 | 1984-01-30 | Северо-Западный Заочный Политехнический Институт | Flow speed profile probing complex |
SU1163272A1 (en) * | 1983-11-05 | 1985-06-23 | Морской гидрофизический институт АН УССР | Set of independent current meters |
EP1355170A2 (en) * | 1997-05-02 | 2003-10-22 | Sensor Highway Limited | A method of controlling production from a wellbore |
RU38233U1 (en) * | 2004-02-24 | 2004-05-27 | Государственный научный центр - Федеральное государственное унитарное геологическое предприятие "Южное научно-производственное объединение по морским геологоразведочным работам" | MARINE GEOACOUSTIC COMPLEX "MAK" |
-
2013
- 2013-08-19 RU RU2013138532/28A patent/RU2551670C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1070484A1 (en) * | 1982-10-22 | 1984-01-30 | Северо-Западный Заочный Политехнический Институт | Flow speed profile probing complex |
SU1163272A1 (en) * | 1983-11-05 | 1985-06-23 | Морской гидрофизический институт АН УССР | Set of independent current meters |
EP1355170A2 (en) * | 1997-05-02 | 2003-10-22 | Sensor Highway Limited | A method of controlling production from a wellbore |
RU38233U1 (en) * | 2004-02-24 | 2004-05-27 | Государственный научный центр - Федеральное государственное унитарное геологическое предприятие "Южное научно-производственное объединение по морским геологоразведочным работам" | MARINE GEOACOUSTIC COMPLEX "MAK" |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2598397C2 (en) * | 2014-12-24 | 2016-09-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Морской гидрофизический институт РАН" (ФГБУН "МГИ РАН") | Method of continuous determination of mineral suspension concentration in bottom layer of the sea in zone of intensive disturbance |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013138532A (en) | 2015-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103678910B (en) | Cloud system structure pre-warning system and method for riverway type reservoir tributary bay water bloom | |
CN103698366A (en) | Multifunctional digital rock-soil static cone penetration test system | |
Howe et al. | ALOHA cabled observatory installation | |
RU2551670C2 (en) | Hydrological-optical-chemical probe | |
Oakey | EPSONDE: An instrument to measure turbulence in the deep ocean | |
CN204705726U (en) | Ocean platform Integrated Observation System | |
CN105510232A (en) | Seawater bio-optical profile measuring system | |
CN205861910U (en) | Data acquisition unit for Environmental γ Radiation Continuous Monitoring instrument on-the-spot test/calibration | |
CN208125189U (en) | A kind of monitoring system of tailings dam | |
CN201984078U (en) | Hydrological measuring instrument | |
CN103983600A (en) | Digitalized carbon dioxide viewer for earthquake precursor monitoring | |
CN204758163U (en) | Perpendicular sea temperature measuring apparatu | |
Smirnov et al. | Marine information systems and new measuring channels for hydrophysical parameters | |
CN107340520A (en) | A kind of underground mine disaster sign of life detection and alignment system | |
CN206804890U (en) | A kind of meteorological tidal level automatic observing system | |
CN203216939U (en) | Video flow rate meter | |
CN204740257U (en) | Three routes fluted disc rotational speed measuring device | |
Kronfeldt et al. | Submersible fiber-optic sensor system for coastal monitoring | |
LU501106B1 (en) | Multifunctional sampling device for environmental monitoring and method thereof | |
CN205049557U (en) | Geotechnical engineering conflagration prevention security evaluation testing arrangement | |
Best et al. | NEPTUNE Canada regional cabled observatory: science plan | |
CN204008624U (en) | Wireless dissolved oxygen meter | |
CN205561908U (en) | Computer lab environmental monitoring system | |
CN206146540U (en) | Distributed temperature measurement optic fibre alarm device | |
Sollecito et al. | An Innovative System for Testing of Contaminated Soft Sediments |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200820 |