RU2559338C1 - Method of determining and building spatial distribution of oceanographic characteristics and system for thereof realisation - Google Patents
Method of determining and building spatial distribution of oceanographic characteristics and system for thereof realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2559338C1 RU2559338C1 RU2014113252/28A RU2014113252A RU2559338C1 RU 2559338 C1 RU2559338 C1 RU 2559338C1 RU 2014113252/28 A RU2014113252/28 A RU 2014113252/28A RU 2014113252 A RU2014113252 A RU 2014113252A RU 2559338 C1 RU2559338 C1 RU 2559338C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring
- water
- sensors
- satellite
- measuring devices
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к определению океанографических характеристик и построению их пространственного распределения и может быть использовано для географических и природоресурсных исследований океанов и морей.The invention relates to the determination of oceanographic characteristics and the construction of their spatial distribution and can be used for geographic and environmental studies of oceans and seas.
Известен способ определения океанографических характеристик и устройство для его реализации, основанные на использовании набора измерительных датчиков, которые с помощью самолета или судна погружают в воду, зондируют ими водную толщу до дна, измеряя при этом океанографические характеристики. Результаты измерения записывают и хранят в устройстве памяти, а затем, когда датчики находятся на поверхности, по команде в определенный момент времени передают их на искусственный спутник Земли или другое приемное устройство (патент США N 5209112, кл. G01W 1/00 [1]). Недостатком описанных способа и устройства для его реализации является низкая информативность измерений, обусловленная невозможностью измерения параметров светового поля над морской поверхностью, в части регистрации спектров выходящего из моря солнечного излучения, несущих информацию о концентрации в морской воде взвешенного минерального и органического, а также растворенного органического веществ, но которые регистрируются спутниковой аппаратурой. Также описанные способ и устройство не позволяют достичь относительно высокой точности корректировки спутниковых данных из-за недостаточного объема информации. Известен также способ определения и построения пространственного распределения океанографических характеристик и система для его реализации, основанные на комплексных подспутниковых (судовых) и спутниковых измерениях океанографических характеристик с помощью измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, при этом с помощью измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, установленных на судне, измеряют океанографические характеристики, а именно гидрофизические характеристики морской воды и ее поверхности, метеорологические характеристики и параметры светового поля над морской поверхностью с помощью измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, установленных на искусственных спутниках Земли, зондируют водную поверхность и принимают данные дистанционного зондирования водной поверхности, данные подспутниковых и спутниковых измерений сохраняют в устройстве памяти, по показаниям упомянутых измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств корректируют спутниковые данные, по которым определяют и строят пространственное распределение океанографических характеристик, исследуемых акваторий (Дистанционное зондирование моря с учетом атмосферы. /Под ред. В.А. Урденко и Г. Циммермана. Сб. статей, Выпуск института Космических исследований АН ГДР, Москва-Берлин-Севастополь, 1985, с.6-19 [2]).A known method for determining oceanographic characteristics and a device for its implementation, based on the use of a set of measuring sensors that are immersed in water using an airplane or ship, probe the water column to the bottom, while measuring oceanographic characteristics. The measurement results are recorded and stored in a memory device, and then, when the sensors are on the surface, at a certain point in time, they are transmitted to an artificial Earth satellite or other receiving device upon command (US patent N 5209112, class G01W 1/00 [1]) . The disadvantage of the described method and device for its implementation is the low information content of the measurements, due to the inability to measure the parameters of the light field above the sea surface, in terms of recording the spectra of solar radiation emerging from the sea, bearing information about the concentration in the sea water of suspended mineral and organic, as well as dissolved organic substances but which are recorded by satellite equipment. Also, the described method and device do not allow to achieve a relatively high accuracy of satellite data correction due to insufficient information. There is also a method for determining and constructing the spatial distribution of oceanographic characteristics and a system for its implementation, based on integrated sub-satellite (ship) and satellite measurements of oceanographic characteristics using measuring sensors and integrated measuring devices, while using measuring sensors and integrated measuring devices installed on vessel, measure oceanographic characteristics, namely hydrophysical characteristics of sea water and its rotation At the same time, the meteorological characteristics and parameters of the light field above the sea surface, using measuring sensors and integrated measuring devices installed on artificial Earth satellites, probe the water surface and receive data from the remote sensing of the water surface, the data of satellite and satellite measurements are stored in the memory device, according to the readings measuring sensors and complex measuring devices correct satellite data, which determine and The spatial distribution of oceanographic characteristics of the studied water areas is provided (Remote sensing of the sea, taking into account the atmosphere. / Ed. V.A. Urdenko and G. Zimmerman. Sat articles, Issue of the Space Research Institute of the Academy of Sciences of the German Democratic Republic, Moscow-Berlin-Sevastopol, 1985, p.6-19 [2]).
Недостатками описанных способа и системы для его реализации являются низкая информативность измерений и точность корректировки спутниковых данных за счет недостаточной синхронности подспутниковых (судовых) и спутниковых измерений, что приводит к необходимости пространственно-временного усреднения измеряемых океанографических характеристик, а также высокая стоимость описанных способа и системы. Недостаточная синхронность подспутниковых (судовых) и спутниковых измерений и низкая точность определения океанографических характеристик с использованием описанного выше способа обусловлена тем, что измерения выполняют на стоянках (на станциях) судна путем зондирования измерительными датчиками и комплексными измерительными устройствами водной толщи или путем их буксировки на ходу судна, при этом в последнем случае измерения в поверхностных слоях воды производят в возмущенной корпусом движущегося судна водной среде, что вносит значительную погрешность в определение реальных значений гидрофизических и других океанологических характеристик.The disadvantages of the described method and system for its implementation are the low information content of the measurements and the accuracy of the correction of satellite data due to insufficient synchronization of the satellite (ship) and satellite measurements, which leads to the need for spatio-temporal averaging of the measured oceanographic characteristics, as well as the high cost of the described method and system. The lack of synchronization of sub-satellite (ship) and satellite measurements and the low accuracy of determining oceanographic characteristics using the method described above is due to the fact that the measurements are carried out at the berths (stations) of the vessel by probing with gauges and complex measuring devices of the water column or by towing them while the vessel is on the move in this case, in the latter case, measurements in the surface layers of water are carried out in an aqueous medium disturbed by the hull of a moving vessel, which introduces a significant error in determining the real values of hydrophysical and other oceanological characteristics.
Высокая стоимость описанного выше способа и системы для ее реализации обусловлена тем, что для проведения подспутниковых измерений используют научно-исследовательское судно, имеющее водоизмещение от 800-1000 и более тонн и оснащенное дорогостоящей научной аппаратурой и оборудованием. На эксплуатацию такого судна тратятся большие финансовые средства. Кроме того, для эксплуатации и обслуживания сложной научной аппаратуры и оборудования, а также для научного руководства экспериментальными работами в море привлекается большое число высококвалифицированных специалистов, которые относительно длительное время проводят в море и в связи с этим на их содержание тратятся также большие денежные средства.The high cost of the method and system described above for its implementation is due to the fact that for carrying out sub-satellite measurements a research vessel is used that has a displacement of 800-1000 or more tons and is equipped with expensive scientific apparatus and equipment. Large financial resources are spent on the operation of such a vessel. In addition, a large number of highly qualified specialists are involved in the operation and maintenance of complex scientific instruments and equipment, as well as for the scientific management of experimental work at sea, who spend a relatively long time at sea and, therefore, large amounts of money are spent on their maintenance.
Известно также техническое решение которое направлено на повышение информативности измерений и точности определения и построения пространственного распределения океанографических характеристик (океанографических полей) исследуемых акваторий, а также в снижении стоимости способа и системы для его реализации (патент RU №2156958 С1, 27.09.2000 [3]).There is also a technical solution that is aimed at increasing the information content of measurements and the accuracy of determining and constructing the spatial distribution of oceanographic characteristics (oceanographic fields) of the studied water areas, as well as reducing the cost of the method and system for its implementation (patent RU No. 2156958 C1, 09/27/2000 [3] )
Указанная задача решается за счет того, что способ определения и построения пространственного распределения океанографических характеристик, заключающийся в том, что с помощью измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств производят комплексные подспутниковые (судовые) и спутниковые измерения океанографических характеристик, при этом результаты подспутниковых и спутниковых измерений сохраняют в устройстве памяти и по показаниям упомянутых измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств корректируют спутниковые данные, по которым определяют и строят пространственные распределения океанографических характеристик исследуемых акваторий, дополнен тем, что первый набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств погружают в воду, второй набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств размещают на носовой части судна, расположенной над водой, третий набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств размещают на борту судна, в режиме реального времени считывают и записывают показания упомянутых измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, входящих в состав упомянутых первого, второго и третьего наборов измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, в устройство считывания первичных данных, в котором показания упомянутых измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств в процессе непрерывных измерений периодически обновляют, с искусственного спутника Земли принимают данные дистанционного зондирования водной поверхности Земли считывают координаты судна из устройства определения координат судна, из устройства определения координат луча сканирования водной поверхности искусственным спутником Земли. считывают координаты луча сканирования водной поверхности, сравнивают их с упомянутыми координатами судна и в случае их совпадения в пределах пространственной разрешающей способности измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств упомянутого искусственного спутника Земли и устройства определения координат судна из упомянутого устройства считывания первичных данных считывают в упомянутое устройство памяти и запоминают соответствующие упомянутым координатам показания упомянутых измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, входящих в состав упомянутых первого, второго и третьего наборов измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, и соответствующие значения упомянутых координат, регистрируют данные дистанционного зондирования водной поверхности искусственным спутником Земли, определяют градуировочные коэффициенты и по упомянутым показаниям измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, входящих в состав упомянутых первого, второго и третьего наборов датчиков и комплексных измерительных устройств, полученным при совпадении координат судна и координат луча сканирования водной поверхности Земли, корректируют упомянутую спутниковую информацию.This problem is solved due to the fact that the method of determining and constructing the spatial distribution of oceanographic characteristics, which consists in the fact that using measuring sensors and integrated measuring devices perform complex sub-satellite (ship) and satellite measurements of oceanographic characteristics, while the results of sub-satellite and satellite measurements save in the memory device and according to the testimony of the mentioned measuring sensors and complex measuring devices correct satellite data, which determine and build spatial distributions of oceanographic characteristics of the studied water areas, is supplemented by the fact that the first set of measuring sensors and complex measuring devices are immersed in water, the second set of measuring sensors and complex measuring devices are placed on the bow of the vessel located above the water, the third a set of measuring sensors and complex measuring devices are placed on board the vessel, in real time read and write while of said measuring sensors and complex measuring devices included in said first, second and third sets of measuring sensors and complex measuring devices to a primary data reader, in which the readings of said measuring sensors and complex measuring devices are periodically updated during continuous measurements, from artificial Earth satellite receive remote sensing data of the Earth’s water surface read the coordinates of the vessel from the mouth oystva position-fixing of the coordinate determining device aqueous beam scanning surface artificial satellite. read the coordinates of the scanning beam of the water surface, compare them with the mentioned coordinates of the vessel and, if they coincide within the spatial resolution of the measuring sensors and complex measuring devices of the aforementioned artificial Earth satellite and the device for determining the coordinates of the vessel from the said primary data reader, read into the said memory device and the readings of the said measuring sensors and x measuring devices that are part of the said first, second and third sets of measuring sensors and complex measuring devices, and the corresponding values of the mentioned coordinates, record the data of remote sensing of the water surface by an artificial Earth satellite, determine the calibration coefficients and the mentioned readings of measuring sensors and complex measuring devices included in the aforementioned first, second and third sets of sensors and complex measuring devices obtained by matching the coordinates of the vessel and the coordinates of the scanning beam of the Earth’s water surface, correct the aforementioned satellite information.
При этом первый набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств крепят жестко с помощью электромагнитного устройства или постоянного магнита к носовой части судна ниже его ватерлинии, второй набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств размещают на носовой части судна над водой таким образом, чтобы в поле зрения упомянутого второго набора измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств не попадало отраженное от морской поверхности рассеянное бортом носовой части судна солнечное излучение. Первым, вторым и третьим наборами измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств измерения выполняют на ходу судна в невозмущенной водной среде. Первым набором измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств контактно измеряют изменение скорости воды и вибрацию судна, температуру, электропроводность и давление воды, концентрацию кислорода и показатель рассеяния света в воде. Вторым набором измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств измеряют контактно температуру, влажность и давление атмосферного воздуха, направление и скорость приводного ветра, дистанционно в забортной морской воде флюоресценцию хлорофилла фитопланктона и растворенного (желтого) органического вещества, дистанционно - радиационную температуру морской поверхности, спектральные яркость неба, яркость моря и облученность морской поверхности солнечным излучением. Третьим набором датчиков и комплексных измерительных устройств измеряют в проточной забортной морской воде спектральный показатель ослабления света, флюоресценцию хлорофилла и растворенного (желтого) органического вещества, концентрацию хлорофилла, каротиноидов, феофитина, углерода, при этом в третий набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств забортную морскую воду подают по водопроводу автоматически на ходу судна из устройства забора забортной воды, размещенного в первом наборе измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств.In this case, the first set of measuring sensors and complex measuring devices are fixed rigidly with an electromagnetic device or a permanent magnet to the bow of the vessel below its waterline, the second set of measuring sensors and complex measuring devices are placed on the bow of the vessel above the water so that in the field of view of the aforementioned the second set of measuring sensors and complex measuring devices did not get reflected from the sea surface scattered by the side of the bow of the ship solar ie radiation. The first, second, and third sets of measuring sensors and complex measuring devices perform measurements while the vessel is in undisturbed water. The first set of measuring sensors and complex measuring devices measure the contact speed of the water and the vibration of the vessel, temperature, conductivity and pressure of the water, the oxygen concentration and the rate of light scattering in the water. The second set of measuring sensors and complex measuring devices measure contact temperature, humidity and atmospheric air pressure, direction and speed of driving wind, remotely in seawater, the fluorescence of phytoplankton chlorophyll and dissolved (yellow) organic matter, remotely - the radiation temperature of the sea surface, the spectral brightness of the sky , brightness of the sea and exposure of the sea surface to solar radiation. A third set of sensors and complex measuring devices measure the spectral index of light attenuation, fluorescence of chlorophyll and dissolved (yellow) organic matter, the concentration of chlorophyll, carotenoids, pheophytin, carbon in a flowing outboard seawater, while in the third set of measuring sensors and complex measuring devices, outboard marine water is supplied through the water supply automatically while the vessel is moving from the seawater intake device located in the first set of measuring sensors and plex measuring devices.
Поставленная задача решается также и за счет того, что в систему определения и построения пространственного распределения океанографических характеристик, включающую измерительные датчики и комплексные измерительные устройства, устройство приема спутниковых данных и устройство памяти, дополнительно введены устройство считывания первичных данных, устройство управления, устройство определения координат луча сканирования водной поверхности Земли искусственным спутником Земли и устройство определения координат судна, устройство хранения спутниковых данных и устройство корректировки спутниковых данных и хранения океанографических характеристик, при этом первый набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств закреплен на носовой части судна, находящейся под водой, второй и третий наборы измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств размещены соответственно на носовой части судна, расположенной над водой, и борту упомянутого судна, упомянутые первый, второй и третий наборы измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств соединены с упомянутым устройством считывания первичных данных, которое соединено с упомянутым устройством управления и с упомянутым устройством памяти, при этом упомянутое устройство управления соединено с упомянутым устройством определения координат судна и с упомянутым устройством определения координат луча сканирования водной поверхности Земли искусственным спутником Земли, которое соединено с упомянутым устройством приема спутниковой информации, соединенным с устройством хранения спутниковой информации, в свою очередь соединенным с упомянутым устройством коррекции спутниковой информации и хранения океанографических данных, которое соединено с упомянутым устройством памяти. При этом первый набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств содержит устройство забора забортной морской воды, соединенное водопроводом с третьим набором измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, трехкоординатный измеритель изменения скорости воды и вибрации судна и измерительные датчики: температуры, электропроводности и давления морской воды, показателя рассеяния света в воде и концентрации в ней кислорода. Все упомянутые измерительные датчики и комплексные измерительные устройства размещены в герметичном контейнере, который жестко прикреплен к носу судна ниже его ватерлинии с помощью электромагнита (или постоянного магнита) и к которому прикреплен страховочный трос, второй конец которого закреплен на борту судна, и соединен с устройством считывания первичных данных многожильным герметичным электрическим кабелем. Второй набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств содержит измерительные датчики температуры, влажности и давления атмосферного воздуха, направления и скорости приводного ветра, измеритель флюоресценции фитопланктона и растворенного (желтого) органического вещества, измеритель радиационной температуры морской поверхности (радиометр) и измеритель спектральных яркости неба, яркости моря и облученности морской поверхности солнечным излучением. Все упомянутые измерительные датчики и комплексные измерительные устройства, входящие в состав второго набора, расположены на носовой части судна над водой таким образом, чтобы в поле зрения измерителя спектральной яркости моря не попадало отраженное от морской поверхности рассеянное бортом носовой части судна солнечное излучение, и соединены с помощью электрического кабеля с устройством считывания первичных данных. Третий набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств содержит измеритель спектрального показателя ослабления света морской воды, измеритель флюоресценции хлорофилла фитопланктона и растворенного (желтого) органического вещества, измеритель концентрации хлорофилла и растворенного (желтого) органического вещества, измеритель концентрации хлорофилла, каротиноидов, феофитина, растворенного (желтого) органического вещества, углерода. Все упомянутые датчики и комплексные измерительные устройства, входящие в состав третьего набора, расположены на борту судна (в судовой лаборатории) и соединены с помощью электрического кабеля с устройством считывания первичных данных, а с помощью водопровода - с устройством забора забортной морской воды. Повышение информативности измерений и точности определения и построения пространственного распределения океанографических характеристик исследуемых акваторий в известном изобретении [3] достигается за счет осуществления автоматизированных синхронных измерений в реальном времени с помощью трех наборов измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, установленных на судне, и измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, расположенных на искусственном спутнике Земли, и за счет запоминания результатов измерений в моменты совпадения координат судна и координат луча сканирования поверхности океана измерительными датчиками искусственного спутника Земли, при этом предлагаемое устройство позволяет проводить измерения гидрофизических и других океанологических характеристик в невозмущенной корпусом движущегося судна водной среде и над невозмущенной корпусом судна водной поверхностью.The problem is also solved due to the fact that in the system for determining and constructing the spatial distribution of oceanographic characteristics, including measuring sensors and complex measuring devices, a satellite data receiving device and a memory device, a primary data reader, a control device, and a beam coordinate determination device are additionally introduced scanning the water surface of the Earth with an artificial satellite of the Earth and a device for determining the coordinates of a vessel, a device xp an antenna for satellite data and a device for correcting satellite data and storing oceanographic characteristics, the first set of measuring sensors and integrated measuring devices mounted on the bow of the vessel under water, the second and third sets of measuring sensors and integrated measuring devices placed respectively on the bow of the vessel, located above the water and on board the aforementioned vessel, said first, second and third sets of measuring sensors and integrated measuring triples are connected to said primary data reader, which is connected to said control device and to said memory device, while said control device is connected to said vessel coordinate determination device and to said coordinate device for determining the coordinates of a scanning beam of the Earth’s water surface by an artificial Earth satellite, which is connected with said satellite information receiving device connected to the satellite information storage device, in turn ed coupled to said correction device satellite information and oceanographic data storage, which is connected to said memory device. In this case, the first set of measuring sensors and complex measuring devices contains a seawater intake device connected by a water supply to the third set of measuring sensors and complex measuring devices, a three-coordinate measuring instrument for changing water velocity and vessel vibration, and measuring sensors for temperature, electrical conductivity and sea water pressure, indicator light scattering in water and oxygen concentration in it. All the mentioned measuring sensors and complex measuring devices are placed in an airtight container, which is rigidly attached to the bow of the vessel below its waterline using an electromagnet (or permanent magnet) and to which a safety cable is attached, the second end of which is fixed on board the vessel, and connected to the reader primary data stranded sealed electric cable. The second set of measuring sensors and complex measuring devices contains measuring sensors for temperature, humidity and air pressure, driving wind speed and direction, a phytoplankton and dissolved (yellow) organic matter fluorescence meter, a sea surface radiation temperature meter (radiometer) and a sky spectral brightness meter, brightness of the sea and exposure of the sea surface to solar radiation. All the abovementioned measuring sensors and complex measuring devices that are part of the second set are located on the bow of the vessel above the water so that solar radiation reflected from the sea surface does not fall into the field of view of the spectral brightness meter of the vessel, and are connected to using an electric cable with a primary data reader. The third set of measuring sensors and complex measuring devices includes a spectral indicator of light attenuation of sea water, a fluorescence meter of chlorophyll phytoplankton and dissolved (yellow) organic matter, a meter of chlorophyll and dissolved (yellow) organic matter, a meter of chlorophyll, carotenoids, pheophytin, dissolved ( yellow) organic matter, carbon. All of the mentioned sensors and complex measuring devices that are part of the third set are located on board the vessel (in the ship's laboratory) and are connected by an electric cable to a primary data reader, and by means of a water supply system to an outboard seawater intake device. Improving the information content of measurements and the accuracy of determining and constructing the spatial distribution of the oceanographic characteristics of the studied water areas in the known invention [3] is achieved through the implementation of automated synchronous measurements in real time using three sets of measuring sensors and integrated measuring devices installed on the vessel, and measuring sensors and integrated measuring devices located on an artificial Earth satellite, and by storing the results measurements at the moments of coincidence of the coordinates of the vessel and the coordinates of the scanning beam of the ocean surface by measuring sensors of an artificial Earth satellite, while the proposed device allows measurements of hydrophysical and other oceanological characteristics in an undisturbed hull of a moving ship in an aqueous medium and over an unperturbed hull of a ship in a water surface.
Более низкая по сравнению с ближайшим аналогом стоимость заявляемых способа и системы достигается за счет того, что заявляемые способ и система могут эксплуатироваться на любых судах, например рыболовецких, причем преимущественно на ходу судна и обслуживаться персоналом, имеющим относительно невысокую квалификацию. Более того, внедрив в практику океанологических исследований изобретение, можно увеличить число одновременно эксплуатируемых судов, не увеличивая финансовые средства, затрачиваемые в настоящее время для этих целей.The lower cost of the inventive method and system compared to the closest analogue is achieved due to the fact that the inventive method and system can be operated on any vessel, for example, fishing, and mainly on the go and served by personnel with relatively low qualifications. Moreover, by introducing the invention into the practice of oceanological research, it is possible to increase the number of simultaneously operated vessels without increasing the financial resources currently spent for these purposes.
Недостатками известного способа определения и построения пространственного распределения океанографических характеристик является то, что измерительные датчики связаны с судном (первый набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств прикреплен к носовой части судна ниже его ватерлинии), которое подвержено возмущающим факторам метеорологического и гидрологического происхождения, а следовательно и на измерительные датчики будут воздействовать те же возмущающие факторы, что и на судно, т.е. имеет место невысокая достоверность результатов измерений.The disadvantages of the known method for determining and constructing the spatial distribution of oceanographic characteristics is that the measuring sensors are connected to the vessel (the first set of measuring sensors and complex measuring devices attached to the bow of the vessel below its waterline), which is subject to disturbing factors of meteorological and hydrological origin, and therefore the measuring sensors will be affected by the same disturbing factors as the vessel, i.e. there is a low reliability of the measurement results.
Кроме того, известный способ определения и построения пространственного распределения океанографических характеристик обеспечивает локальные измерения, что обусловлено налагаемыми ограничениями при выполнении измерений, например, на скорость движения судна и на мореходность, т.е. для получения необходимых массивов измерений по большим площадям потребуется проведение длительных измерений. Также из описания изобретения непонятно, на каком принципе работает «трехкоординатный измеритель изменения скорости воды и вибрации судна», что ставит под сомнение промышленную реализацию известного способа определения и построения пространственного распределения океанографических характеристик.In addition, the known method for determining and constructing the spatial distribution of oceanographic characteristics provides local measurements, which is due to the imposed restrictions when performing measurements, for example, on the speed of a ship and on seaworthiness, i.e. to obtain the necessary arrays of measurements over large areas will require long-term measurements. It is also unclear from the description of the invention on what principle the “three-coordinate measuring instrument for changing the speed of water and the vibration of the vessel” works, which casts doubt on the industrial implementation of the known method for determining and constructing the spatial distribution of oceanographic characteristics.
Задачей заявляемого технического решения является повышение достоверности и информативности способа определения и построения пространственного распределения океанографических характеристик.The objective of the proposed technical solution is to increase the reliability and information content of the method for determining and constructing the spatial distribution of oceanographic characteristics.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе определения и построения пространственного распределения океанографических характеристик, заключающемся в том, что с помощью измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств производят комплексные подспутниковые (судовые) и спутниковые измерения океанографических характеристик, при этом результаты подспутниковых и спутниковых измерений сохраняют в устройстве памяти и по показаниям упомянутых измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств корректируют спутниковые данные, по которым определяют и строят пространственные распределения океанографических характеристик исследуемых акваторий, при этом первым набором измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств измеряют температуру, электропроводность и давление морской воды, концентрацию кислорода и показатель рассеяния света в воде, которые погружают в воду, вторым набором измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств измеряют температуру, влажность и давление атмосферного воздуха, направление и скорость приводного ветра, флюоресценцию фитопланктона и растворенного (желтого) органического вещества, радиационную температуру морской поверхности и спектральные яркость неба, яркость моря и облученность морской поверхности солнечным излучением и размещают их на носовой части судна, расположенной над водой, третьим набором измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств измеряют спектральный показатель ослабления света морской воды, флюоресценцию хлорофилла фитопланктона и растворенного (желтого) органического вещества, концентрацию хлорофилла и растворенного (желтого) органического вещества, концентрацию хлорофилла, каротиноидов, феофитина, растворенного (желтого) органического вещества, углерода и размещают их на борту судна, в режиме реального времени считывают и записывают показания упомянутых измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, входящих в состав упомянутых первого, второго и третьего наборов измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, в устройство считывания первичных данных, в котором показания упомянутых измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств в процессе непрерывных измерений периодически обновляются, с искусственного спутника Земли принимают данные дистанционного зондирования водной поверхности, считывают координаты судна из устройства определения координат судна, из устройства определения координат луча сканирования водной поверхности искусственным спутником Земли считывают координаты луча сканирования водной поверхности, сравнивают их с упомянутыми координатами судна и в случае их совпадения в пределах пространственной разрешающей способности измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств упомянутого искусственного спутника Земли и устройства определения координат судна из упомянутого устройства считывания первичных данных считывают в упомянутое устройство памяти и запоминают соответствующие упомянутым координатам показания упомянутых измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, входящих в состав упомянутых первого, второго и третьего наборов измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, и соответствующие значения упомянутых координат, регистрируют данные дистанционного зондирования водной поверхности искусственным спутником Земли, определяют градуировочные коэффициенты и по упомянутым показаниям измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, входящих в состав упомянутых первого, второго и третьего наборов датчиков и комплексных измерительных устройств, полученным при совпадении координат судна и координат луча сканирования водной поверхности, корректируют упомянутую спутниковую информацию, в отличие от прототипа [3] дополнительно размещают четвертый и пятый наборы измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств на спускаемом за борт зондах и дрейфующих буях, посредством четвертого набора измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств измеряют температуру воздуха, скорость и направление ветра, атмосферное давление, электропроводность воды, температуру воды в поверхностном слое и на двенадцати горизонтах до глубины 250 м, гидростатическое давление, высоту, скорость, период и направление морских волн, пятым набором измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств измеряют составляющие вектора подводных течений, скорости распространения звука, температуры, относительной электропроводности, гидростатического давления, концентрации растворенного кислорода, показателя ионов водорода, пороговую чувствительность концентрации сульфидов, посредством второго набора измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств дополнительно измеряют видимость и высоту облачности, а в систему определения и построения пространственного распределения океанографических характеристик, включающую наборы измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, устройство приема спутниковых данных и устройство памяти, устройство считывания первичных данных, устройство управления, устройство определения координат луча сканирования водной поверхности Земли измерительными датчиками и комплексными измерительными устройствами искусственного спутника Земли и устройство определения координат судна, устройство хранения спутниковых данных и устройство корректировки спутниковых данных и хранения океанографических характеристик, при этом первый набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств закреплен на носовой части судна, находящейся под водой, второй и третий наборы измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств размещены соответственно на носовой части судна, расположенной над водой, и борту упомянутого судна, первый, второй и третий наборы измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств соединены с устройством считывания первичных данных, которое соединено с упомянутыми устройством управления и устройством памяти, при этом устройство управления соединено с устройством определения координат судна и с устройством определения координат луча сканирования водной поверхности Земли измерительными датчиками и комплексными измерительными устройствами искусственного спутника Земли, которое соединено с устройством приема спутниковой информации, соединенным с устройством хранения спутниковой информации, в свою очередь, соединенным с устройством коррекции спутниковой информации и хранения океанографических данных, которое соединено с упомянутым устройством памяти, при этом первый набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств состоит из датчиков температуры, электропроводности и давления морской воды, концентрации кислорода, показателя рассеяния света в воде и устройства забора забортной морской воды, второй набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств состоит из датчиков температуры, влажности и давления атмосферного воздуха, направления и скорости приводного ветра, измерителя флюоресценции фитопланктона и растворенного (желтого) органического вещества, измерителя (радиометра) радиационной температуры морской поверхности и измерителя спектральных яркости неба, яркости моря и облученности морской поверхности солнечным излучением, третий набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств состоит из измерителя спектрального показателя ослабления света морской воды, измерителя флюоресценции хлорофилла фитопланктона и растворенного (желтого) органического вещества, измерителя концентрации хлорофилла и растворенного (желтого) органического вещества, измерителя концентрации хлорофилла, каротиноидов, феофитина, растворенного (желтого) органического вещества, углерода, дополнительно введены четвертый набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, включающий датчики измерения температуры воздуха, скорости и направления ветра, атмосферного давления, электропроводности воды, температуры воды в поверхностном слое и на двенадцати горизонтах до глубины 250 м, гидростатического давления, высоты, скорости, периода и направления морских волн, размещенный на дрейфующих буях, и пятый набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств измерения составляющих вектора подводных течений, скорости распространения звука, температуры, относительной электропроводности, гидростатического давления, концентрации растворенного кислорода, показателя ионов водорода, пороговой чувствительности концентрации сульфидов, размещенных на спускаемых за борт зондах, соединенных с устройством считывания первичных данных.The problem is solved due to the fact that in the method for determining and constructing the spatial distribution of oceanographic characteristics, which consists in the fact that using measuring sensors and integrated measuring devices perform complex sub-satellite (ship) and satellite measurements of oceanographic characteristics, while the results of sub-satellite and satellite measurements correctly stored in the memory device and according to the testimony of the mentioned measuring sensors and complex measuring devices satellite data are used to determine and construct spatial distributions of the oceanographic characteristics of the studied water areas, while the first set of measuring sensors and complex measuring devices measure the temperature, conductivity and pressure of sea water, the oxygen concentration and the light scattering index in water, which are immersed in water, second a set of measuring sensors and complex measuring devices measure the temperature, humidity and pressure of atmospheric air, direction drive wind speed, fluorescence of phytoplankton and dissolved (yellow) organic matter, sea surface radiation temperature and spectral brightness of the sky, sea brightness and sea surface irradiation with solar radiation and place them on the bow of the vessel located above the water, the third set of measuring sensors and complex measuring devices measure the spectral index of light attenuation of sea water, the fluorescence of chlorophyll phytoplankton and dissolved (yellow) organic in other substances, the concentration of chlorophyll and dissolved (yellow) organic matter, the concentration of chlorophyll, carotenoids, pheophytin, dissolved (yellow) organic matter, carbon and place them on board the vessel, read and write the readings of the mentioned measuring sensors and complex measuring devices in real time, included in the aforementioned first, second and third sets of measuring sensors and complex measuring devices, into a primary data reader, in which so far During the continuous measurements, the data of the mentioned measuring sensors and complex measuring devices are periodically updated, remote sensing data of the water surface are received from the artificial Earth satellite, the coordinates of the vessel are read from the device for determining the coordinates of the vessel, the coordinates of the scanning beam are read from the device for determining the coordinates of the scanning surface of the water surface by the artificial Earth satellite water surface, compare them with the mentioned coordinates of the vessel and if they coincide Within the spatial resolution of the measuring sensors and complex measuring devices of the aforementioned artificial satellite of the Earth and the device for determining the coordinates of the vessel from the said primary data reader, the readings are read into the said memory device and the readings corresponding to the said coordinates of the said measuring sensors and complex measuring devices included in the above-mentioned are stored the first, second and third sets of measuring sensors and sets measuring devices, and the corresponding values of the mentioned coordinates, record the data of remote sensing of the water surface by an artificial Earth satellite, determine the calibration coefficients from the aforementioned readings of the measuring sensors and complex measuring devices that make up the aforementioned first, second and third sets of sensors and complex measuring devices, obtained when the coordinates of the vessel and the coordinates of the scanning beam of the water surface coincide, satellite information, unlike the prototype [3], additionally place the fourth and fifth sets of measuring sensors and complex measuring devices on the probes and drifting buoys launched overboard, using the fourth set of measuring sensors and complex measuring devices they measure air temperature, wind speed and direction, atmospheric pressure, electrical conductivity of water, water temperature in the surface layer and at twelve horizons to a depth of 250 m, hydrostatic pressure, height, speed, per One direction of sea waves, the fifth set of measuring sensors and integrated measuring devices measure the components of the underwater current vector, sound propagation velocity, temperature, relative electrical conductivity, hydrostatic pressure, dissolved oxygen concentration, hydrogen ion index, threshold sensitivity of sulfide concentration, using the second set of measuring sensors and complex measuring devices additionally measure the visibility and cloud height, and into the system determining and constructing the spatial distribution of oceanographic characteristics, including sets of measuring sensors and complex measuring devices, a satellite data receiving device and a memory device, a primary data reading device, a control device, a device for determining the coordinates of a scanning beam of the Earth’s water surface with measuring sensors and complex measuring devices of an artificial Earth satellite and a device for determining the coordinates of a vessel, a storage device with satellite data and a device for correcting satellite data and storing oceanographic characteristics, with the first set of measuring sensors and integrated measuring devices mounted on the bow of the vessel under water, the second and third sets of measuring sensors and integrated measuring devices placed respectively on the bow of the vessel, located above water, and on board the said vessel, the first, second and third sets of measuring sensors and complex measuring devices are connected to a primary data reader that is connected to said control device and a memory device, wherein the control device is connected to a ship coordinate determining device and to a coordinate of a scanning beam of a water surface of the Earth by measuring sensors and complex measuring devices of an artificial Earth satellite, which is connected to a receiving device satellite information connected to a satellite information storage device, in turn, connected to a device for correcting satellite information and storing oceanographic data, which is connected to the memory device, the first set of measuring sensors and complex measuring devices consisting of temperature sensors, electrical conductivity and pressure of sea water, oxygen concentration, light scattering index in water and an outboard sea intake device water, the second set of measuring sensors and complex measuring devices consists of temperature, humidity and atmospheric pressure sensors about air, direction and speed of the driving wind, phytoplankton fluorescence meter and dissolved (yellow) organic matter, sea surface radiation temperature meter (radiometer) and sky spectral brightness meter, sea brightness and sea surface irradiation with solar radiation, third set of measuring sensors and complex measuring devices consists of a spectral indicator of light attenuation of sea water, a phytoplankton chlorophyll fluorescence meter and a solution organic (yellow) organic matter, a chlorophyll concentration meter and dissolved (yellow) organic matter, a chlorophyll concentration meter, carotenoids, pheophytin, dissolved (yellow) organic matter, carbon, an additional fourth set of measuring sensors and complex measuring devices including temperature sensors air, wind speed and direction, atmospheric pressure, water conductivity, water temperature in the surface layer and at twelve horizons to a depth of 250 m, hydrostatic pressure, altitude, speed, period and direction of sea waves, placed on drifting buoys, and the fifth set of measuring sensors and complex measuring devices for measuring the components of the underwater currents vector, sound propagation velocity, temperature, relative conductivity, hydrostatic pressure, the concentration of dissolved oxygen, the rate of hydrogen ions, the threshold sensitivity of the concentration of sulfides placed on the probes connected overboard, connected to primary data reading device.
Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена функциональная схема заявляемой системы.The invention is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of the inventive system.
Система определения и построения пространственного распределения океанографических характеристик состоит из первого набора измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств 1, второго набора измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств 2, третьего набора измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств 3, устройства считывания первичных данных 4, устройства управления 5, устройства определения координат судна 6, устройства приема спутниковой информации 7, устройства определения координат луча сканирования водной поверхности искусственным спутником Земли 8, устройства хранения спутниковой информации 9, устройства памяти 10, устройства корректировки спутниковой информации и хранения океанографических полей 11. В состав первого набора измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств 1 входят датчики температуры, электропроводности и давления морской воды, концентрации кислорода и показателя рассеяния света в воде и устройство забора забортной морской воды 12. Все измерительные датчики и комплексные измерительные устройства, входящие в состав первого набора 1, и устройство забора забортной морской воды 12 размещены в контейнере, который жестко прикреплен к носовой части судна ниже его ватерлинии с помощью электромагнита (или постоянного магнита), и для повышения надежности его крепления используется страховочный трос, который одним своим концом прикреплен к контейнеру, содержащему набор 1, а вторым концом закреплен на борту судна. Все измерительные датчики и комплексные измерительные устройства, входящие в состав первого набора 1, соединены с устройством считывания первичных данных 4 многожильным герметичным электрическим кабелем 13. Устройство забора забортной морской воды 12 соединено с третьим набором измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств 3 с помощью водопровода 14. При этом контейнер с первым набором измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств 1 и устройством забора забортной морской воды 12 прикреплен к носовой части судна так, что упомянутые измерительные датчики и устройство забора забортной морской воды 12 находятся в невозмущенной корпусом движущегося судна водной среде, а входное отверстие устройства забора забортной морской воды 12 направлено в сторону движения судна (по ходу судна).The system for determining and constructing the spatial distribution of oceanographic characteristics consists of a first set of measuring sensors and complex measuring devices 1, a second set of measuring sensors and complex measuring devices 2, a third set of measuring sensors and complex measuring devices 3, primary data reader 4, control device 5, devices for determining the coordinates of the vessel 6, devices for receiving satellite information 7, devices for determining the coordinates of the beam scanning the water surface with an artificial Earth satellite 8, a storage device for satellite information 9, a memory device 10, a device for adjusting satellite information and storing oceanographic fields 11. The first set of measuring sensors and complex measuring devices 1 include sensors for temperature, conductivity and pressure of sea water, concentration oxygen and light scattering index in water and seawater intake device 12. All measuring sensors and complex measuring the structures included in the first set 1 and the seawater intake device 12 are placed in a container that is rigidly attached to the bow of the vessel below its waterline using an electromagnet (or permanent magnet), and a safety cable is used to increase the reliability of its attachment, which one end is attached to a container containing kit 1, and the other end is fixed on board the vessel. All measuring sensors and complex measuring devices that are part of the first set 1 are connected to the primary data reader 4 by a multicore sealed electric cable 13. The seawater intake device 12 is connected to the third set of measuring sensors and complex measuring devices 3 using a water supply 14. In this case, the container with the first set of measuring sensors and complex measuring devices 1 and a device for taking outboard sea water 12 is attached to the bow the bottom so that the said measuring sensors and seawater abstraction device 12 are located in an unperturbed hull of a moving vessel of the moving vessel, and the inlet of the seawater intake device 12 is directed towards the vessel (along the vessel).
В состав второго набора измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств 2 входят датчики температуры, влажности и давления атмосферного воздуха, направления и скорости приводного ветра, измеритель флюоресценции фитопланктона и растворенного (желтого) органического вещества, измеритель радиационной температуры морской поверхности (радиометр) и измеритель спектральных яркости неба, яркости моря и облученности морской поверхности солнечным излучением, устройство измерения видимости и высоты облачности. Второй набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств 2 размещен на носовой части судна, расположенной над водой таким образом, чтобы в поле зрения измерителя спектральной яркости моря не попадало отраженное от морской поверхности рассеянное бортом носовой части судна солнечное излучение. Каждый из датчиков, входящих в состав второго набора измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств 2, соединен с помощью электрического многожильного кабеля 15 с устройством считывания первичных данных 4. В состав третьего набора измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств 3 входят измеритель спектрального показателя ослабления света морской воды, измеритель флюоресценции хлорофилла фитопланктона и растворенного (желтого) органического вещества, измеритель концентрации хлорофилла и растворенного (желтого) органического вещества, измеритель концентрации хлорофилла, каротиноидов, феофитина, растворенного (желтого) органического вещества, углерода. Третий набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств 3 размещен на борту судна в судовой лаборатории. Каждый из датчиков и комплексных измерительных устройств, входящих в третий набор 3, соединен с помощью электрического многожильного кабеля 16 с устройством считывания первичных данных 4. Устройство считывания первичных данных 4 соединено с устройством управления 5. Устройства управления 5 соединено с устройством определения координат судна 6, например навигационным прибором "GPS" и с устройством определения координат луча сканирования водной поверхности искусственным спутником Земли 8. Устройство определения координат луча сканирования водной поверхности искусственным спутником Земли 8 соединено с устройством приема спутниковой информации 7, которое соединено с устройством хранения спутниковой информации 9, соединенным с устройством корректировки спутниковой информации и хранения океанографических полей 11. Устройство корректировки спутниковой информации и хранения океанографических полей 11 соединено с устройством памяти 10, соединенным с устройством считывания первичных данных 4. Устройства 1÷16 являются эквивалентными устройствам прототипа [3].The second set of measuring sensors and complex measuring devices 2 includes sensors for temperature, humidity and air pressure, driving wind direction and speed, phytoplankton and dissolved (yellow) organic matter fluorescence meter, sea surface radiation temperature meter (radiometer) and spectral brightness meter sky, sea brightness and sea surface exposure to solar radiation, a device for measuring visibility and cloud height. The second set of measuring sensors and complex measuring devices 2 is placed on the bow of the vessel located above the water so that the solar radiation reflected from the sea surface does not fall into the field of view of the spectral brightness meter of the sea. Each of the sensors that make up the second set of measuring sensors and complex measuring devices 2 is connected using an electric multicore cable 15 to a primary data reader 4. The third set of measuring sensors and complex measuring devices 3 includes a spectral indicator of the attenuation of light of sea water , phytoplankton chlorophyll fluorescence meter and dissolved (yellow) organic matter, chlorophyll and dissolved (yellow) concentration meter that) organic matter, a concentration meter of chlorophyll, carotenoids, pheophytin, dissolved (yellow) organic matter, carbon. The third set of measuring sensors and complex measuring devices 3 is placed on board the vessel in the ship's laboratory. Each of the sensors and complex measuring devices included in the third set 3 is connected using an electric multicore cable 16 with a primary data reader 4. A primary data reader 4 is connected to a control device 5. A control device 5 is connected to a device for determining the coordinates of the vessel 6, for example, a GPS navigation device and with a device for determining the coordinates of a scanning beam of a water surface by an artificial Earth satellite 8. A device for determining the coordinates of a scanning beam one surface of the artificial earth satellite 8 is connected to a satellite information receiving device 7, which is connected to a satellite information storage device 9 connected to a satellite information correction device and storing oceanographic fields 11. A satellite information correction and storing oceanographic field device 11 is connected to a memory device 10, connected to the primary data reader 4. Devices 1 ÷ 16 are equivalent to the prototype devices [3].
В отличие от прототипа [3] четвертый набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств 18 включает датчики измерения температуры воздуха, скорости и направления ветра, атмосферного давления, электропроводности воды, температуры воды в поверхностном слое и на двенадцати горизонтах до глубины 250 м, гидростатического давления, высоты, скорости, периода и направления морских волн, соединенный с устройством считывания первичных данных 4 посредством гидроакустического канала и спутникового канала связи. Четвертый набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств 18 размещен на дрейфующих буях. Пятый набор измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств 19 измерения составляющих вектора подводных течений, скорости распространения звука, температуры, относительной электропроводности, гидростатического давления, концентрации растворенного кислорода, показателя ионов водорода, пороговой чувствительности концентрации сульфидов, размещен на спускаемом за борт зондах, соединенных с устройством считывания первичных данных 4 с помощью электрического многожильного кабеля 20.Unlike the prototype [3], the fourth set of measuring sensors and complex measuring devices 18 includes sensors for measuring air temperature, wind speed and direction, atmospheric pressure, water conductivity, water temperature in the surface layer and at twelve horizons to a depth of 250 m, hydrostatic pressure, height, speed, period and direction of sea waves connected to the primary data reader 4 by means of a sonar channel and satellite communication channel. The fourth set of measuring sensors and complex measuring devices 18 are placed on drifting buoys. The fifth set of measuring sensors and complex measuring devices 19 for measuring the components of the underwater current vector, sound propagation velocity, temperature, relative electrical conductivity, hydrostatic pressure, dissolved oxygen concentration, hydrogen ion index, threshold sensitivity of sulfide concentration, is placed on probes connected overboard, connected to the device read primary data 4 using an electric multicore cable 20.
Дрейфующий буй выполнен в виде сферы диаметром 0,9 м и состоит из двух полусфер, верхней и нижней. В нижней полусфере размещены электронные блоки, датчики и аккумуляторные батареи. Верхняя половина выполнена из оптически прозрачного материала и защищает от воздействия влаги расположенные под ней солнечные панели, антенны и сигнальный огонь.The drifting buoy is made in the form of a sphere with a diameter of 0.9 m and consists of two hemispheres, the upper and lower. In the lower hemisphere are electronic components, sensors and batteries. The upper half is made of optically transparent material and protects the solar panels located below it, antennas and signal lights from moisture.
Передача измеренной информации может осуществляться через спутниковые системы Inmarsat или Argos через GSM-модем и модем гидроакустической связи, антенна которой установлена в нижней полусфере, а при необходимости и с использованием УКВ радиопередатчика.The transmission of the measured information can be carried out through the Inmarsat or Argos satellite systems via a GSM modem and a hydroacoustic communication modem, the antenna of which is installed in the lower hemisphere, and, if necessary, using an VHF radio transmitter.
Датчики измерения температуры воздуха, скорости и направления ветра, атмосферного давления, электропроводности и температуры воды, гидростатического давления в поверхностном слое представляют собой промышленно выпускаемые датчики, предназначенные для работы в морских условиях.Sensors for measuring air temperature, wind speed and direction, atmospheric pressure, electrical conductivity and water temperature, hydrostatic pressure in the surface layer are industrially produced sensors designed to operate in marine conditions.
Датчик измерения высоты, скорости, периода и направления морских волн представляет собой радиовысотомер малых высот, четыре микрополосковых антенны которого размещены по частям света на накрест расположенных направляющих, выполненных из макролона и установленных на мачте дрейфующего буя, и формирующие четыре луча электромагнитного излучения. Электронные блоки, реализующие программно-математическое обеспечение и функционирование датчика в целом, размещены в нижней полусфере дрейфующего буя.The sensor for measuring the height, speed, period and direction of sea waves is a low-altitude radio altimeter, the four microstrip antennas of which are placed in parts of the world on crosswise arranged guides made of macrolon and installed on the mast of the drifting buoy, and forming four rays of electromagnetic radiation. The electronic units that implement the mathematical software and the functioning of the sensor as a whole are located in the lower hemisphere of the drifting buoy.
Зонд представляет собой устройство цилиндрической формы соединенное с судном выдвижным кабель-тросом, внутри которого установлены датчики измерения составляющих вектора подводных течений, скорости распространения звука в воде, температуры, относительной электропроводности, гидростатического давления, концентрации растворенного кислорода, показателя ионов водорода, пороговой чувствительности концентрации сульфидов.The probe is a cylindrical device connected to the vessel by a retractable cable-cable, inside which are installed sensors for measuring the components of the vector of underwater currents, sound propagation velocity in water, temperature, relative conductivity, hydrostatic pressure, dissolved oxygen concentration, hydrogen ion index, threshold sensitivity of sulfide concentration .
Дополнительно размещают четвертый и пятый наборы измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств на дрейфующих буях и спускаемых за борт зондах, посредством четвертого набора измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств измеряют температуру воздуха, скорость и направление ветра, атмосферное давление, электропроводность воды, температуру воды в поверхностном слое и на двенадцати горизонтах до глубины 250 м, гидростатическое давление, высоту, скорость, период и направление морских волн, пятым набором измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств измеряют составляющие вектора подводных течений, скорости распространения звука, температуры, относительной электропроводности, гидростатического давления, концентрации растворенного кислорода, показателя ионов водорода, пороговую чувствительность концентрации сульфидов.In addition, the fourth and fifth sets of measuring sensors and complex measuring devices are placed on drifting buoys and probes launched overboard, and the fourth set of measuring sensors and complex measuring devices measure air temperature, wind speed and direction, atmospheric pressure, water conductivity, and water temperature in the surface layer and at twelve horizons to a depth of 250 m, hydrostatic pressure, altitude, speed, period and direction of sea waves, the fifth set of measurements Tel'nykh sensors and complex measuring devices measure the components of underwater currents, velocity of propagation of sound, temperature and relative conductivity, hydrostatic pressure, dissolved oxygen concentration, hydrogen ion exponent, sensitivity threshold sulphide concentration.
Количество используемых дрейфующих буев и зондов определяется условиями проведения измерений и объемом получения необходимой информации в зависимости от решаемых задач.The number of drifting buoys and probes used is determined by the measurement conditions and the amount of necessary information obtained, depending on the tasks being solved.
Система работает следующим образом.The system operates as follows.
Показания измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, входящих в состав первого 1, второго 2, третьего 3, четвертого 18 и пятого 19 наборов измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, автоматически в режиме реального времени считываются в устройство считывания первичных данных 4, в котором эти данные хранятся и периодически обновляются. При этом каждому измерительному датчику и комплексному измерительному устройству, входящему в первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 18 и пятый 19 наборы измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, соответствует свой адрес в устройстве считывания первичных данных 4. В процессе выполнения измерений на ходу судна в третий набор измерительных датчиков 3 из устройства забора забортной воды 12, расположенного в контейнере вместе с первым набором измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств 1, автоматически постоянно на ходу судна по водопроводу 14 поступает забортная морская вода, которая используется измерительными датчиками и комплексными измерительными устройствами, входящими в третий набор 3, для анализа содержания в ней различных веществ. Сведения о месте нахождения судна поступают из устройства определения координат судна 6 в устройство управления 5, в которое одновременно из устройства определения координат луча сканирования искусственным спутником Земли 8 поступает информация о координатах луча сканирования водной поверхности измерительными датчиками и комплексными измерительными устройствами искусственного спутника Земли. Координаты луча сканирования определяются следующим образом. В устройстве определения координат луча сканирования искусственным спутником Земли 8 хранятся данные о параметрах движения искусственных спутников Земли. В момент времени, когда сигнал, передаваемый со спутника, попадает в область уверенного приема спутникового сигнала устройством приема спутниковой информации 7, расположенным на судне, из устройства приема спутниковой информации 7 в устройство определения координат луча сканирования искусственным спутником Земли 8 поступают сигналы, соответствующие началу приема каждой строки сканирования. В устройстве определения координат луча сканирования искусственным спутником Земли 8 на основании этих данных и параметров движения искусственных спутников Земли автоматически для каждого момента времени определяются координаты луча сканирования водной поверхности Земли, которые затем и поступают в устройство управления 5. Одновременно, начиная с момента начала приема, в устройство хранения спутниковой информации 9 поступают данные из устройства приема спутниковой информации 7. В устройстве управления 5 упомянутые координаты сравниваются и, в случае их совпадения в пределах пространственной разрешающей способности измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств спутника и устройства определения координат судна 6, из устройства управления 5 в устройство считывания первичных данных 4 автоматически передаются упомянутые координаты и команда, по которой данные, соответствующие показаниям измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, входящих в состав первого 1, второго 2, третьего 3, четвертого 18 и пятого 19 наборов, считываются из устройства считывания первичных данных 4 и записываются в устройство памяти 10 по адресам, соответствующим номерам измерительных датчиков и комплексных измерительных устройств, в которое одновременно записываются совпавшие координаты судна и координаты луча сканирования водной поверхности измерительными датчиками и комплексными измерительными устройствами искусственного спутника Земли. Затем эти данные передаются в устройство корректировки спутниковой информации и хранения океанографических характеристик 11, в которое также из устройства 9 хранения спутниковой информации поступает спутниковая информация и соответствующие каждому пикселю координаты луча сканирования водной поверхности Земли, в которое, в свою очередь, из устройства определения координат луча сканирования искусственным спутником Земли 8 поступают текущие значения координат луча сканирования. В устройстве корректировки спутниковой информации и хранения океанографических характеристик 11 сопоставляются спутниковые данные и результаты измерений, полученные измерительными датчиками и комплексными измерительными устройствами, входящими в состав первого 1, второго 2, третьего 3, четвертого 18 и пятого 19 наборов, в момент совпадения координат судна и луча сканирования. По результатам сопоставления определяются градуировочные коэффициенты, которые используются для корректировки полученной со спутника информации. По специальным алгоритмам и математическим программам с учетом гидрометеорологических условий проведения подспутниковых измерений и параметров атмосферы производится автоматическая корректировка спутниковой информации в отношении каждого пикселя для всех пикселей, составляющих спутниковую информацию, по которым определяются океанографические характеристики и строятся их пространственные распределения (океанографические поля). Устройство памяти 10, устройство хранения спутниковой информации 9, устройство управления 5, устройство определения координат луча сканирования искусственным спутником Земли 8, устройство корректировки спутниковой информации и хранения океанографических характеристик 11 могут быть реализованы на базе стандартной ЭВМ.The readings of measuring sensors and complex measuring devices that are part of the first 1, second 2, third 3, fourth 18 and fifth 19 sets of measuring sensors and complex measuring devices are automatically read in real time into a primary data reader 4, in which these data stored and periodically updated. At the same time, each measuring sensor and complex measuring device included in the first 1, second 2, third 3, fourth 18 and fifth 19 sets of measuring sensors and complex measuring devices have their own address in the primary data reader 4. During measurements on the go the vessel into the third set of measuring sensors 3 from the seawater intake device 12 located in the container together with the first set of measuring sensors and complex measuring devices 1, automatically post Obviously, while the vessel is running, overboard water 14 receives seawater that is used by measuring sensors and complex measuring devices included in the third set 3 to analyze the content of various substances in it. Information about the location of the vessel comes from the device for determining the coordinates of the vessel 6 to the control device 5, which simultaneously receives information about the coordinates of the beam of the scan of the water surface by measuring sensors and complex measuring devices of the artificial Earth satellite from the device for determining the coordinates of the scanning beam by an artificial Earth satellite. The coordinates of the scanning beam are defined as follows. The device for determining the coordinates of the scanning beam by an artificial Earth satellite 8 stores data on the motion parameters of the artificial Earth satellites. At the time when the signal transmitted from the satellite falls into the region of reliable reception of the satellite signal by the satellite information receiving device 7 located on the vessel, signals corresponding to the beginning of reception are received from the satellite information receiving device 7 to the device for determining the coordinates of the scanning beam by the artificial Earth satellite 8 each scan line. In the device for determining the coordinates of the scanning beam by the artificial Earth satellite 8, based on these data and the motion parameters of the artificial Earth satellites, the coordinates of the scanning beam of the Earth’s surface are automatically determined for each moment of time, which then enter the control device 5. At the same time, starting from the moment of reception, data from the device for receiving satellite information 7 is received in the device for storing satellite information 9; in the control device 5, the mentioned coordinates are compared and, if they coincide within the spatial resolution of the measuring sensors and complex measuring devices of the satellite and the device for determining the coordinates of the vessel 6, from the control device 5 to the primary data reader 4, the mentioned coordinates and a command are automatically transmitted, according to which the data corresponding to the readings sensors and complex measuring devices that are part of the first 1, second 2, third 3, fourth 18 and fifth 19 sets are read from the device va primary read data 4 and written into memory device 10 at the addresses corresponding to the number of measuring sensors and complex measuring devices, which are recorded simultaneously matched the coordinate position of the vessel and the aqueous beam scanning surface measuring sensors and measuring devices integrated satellite. Then this data is transmitted to the device for correcting satellite information and storing oceanographic characteristics 11, which also receives satellite information from the device 9 for storing satellite information and the coordinates of the scanning beam of the Earth’s water surface corresponding to each pixel, to which, in turn, from the device for determining the coordinates of the beam scanning artificial Earth satellite 8 receives the current coordinate values of the scanning beam. In the device for adjusting satellite information and storing oceanographic characteristics 11, satellite data and measurement results obtained by measuring sensors and complex measuring devices that are part of the first 1, second 2, third 3, fourth 18 and fifth 19 sets are compared at the moment the coordinates of the vessel and beam scan. Based on the results of the comparison, calibration coefficients are determined, which are used to correct the information received from the satellite. Using special algorithms and mathematical programs, taking into account the hydrometeorological conditions for satellite measurements and atmospheric parameters, satellite information is automatically adjusted for each pixel for all pixels that make up satellite information, which are used to determine oceanographic characteristics and construct their spatial distributions (oceanographic fields). A memory device 10, a storage device for satellite information 9, a control device 5, a device for determining the coordinates of a scanning beam by an artificial Earth satellite 8, a device for correcting satellite information and storing oceanographic characteristics 11 can be implemented on the basis of a standard computer.
Источники информации.Information sources.
1. Патент US №5209112.1. US patent No. 5209112.
2. Дистанционное зондирование моря с учетом атмосферы. /Под ред. В.А. Урденко и Г. Циммермана. Сб. статей, Выпуск института Космических исследований АН ГДР, Москва-Берлин-Севастополь, 1985, с.6-19.2. Remote sensing of the sea, taking into account the atmosphere. / Ed. V.A. Urdenko and G. Zimmerman. Sat articles, Issue of the Space Research Institute of the Academy of Sciences of the German Democratic Republic, Moscow-Berlin-Sevastopol, 1985, pp. 6-19.
3. Патент RU №2156958 С1, 27.09.2000.3. Patent RU No. 2156958 C1, 09.27.2000.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014113252/28A RU2559338C1 (en) | 2014-04-04 | 2014-04-04 | Method of determining and building spatial distribution of oceanographic characteristics and system for thereof realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014113252/28A RU2559338C1 (en) | 2014-04-04 | 2014-04-04 | Method of determining and building spatial distribution of oceanographic characteristics and system for thereof realisation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2559338C1 true RU2559338C1 (en) | 2015-08-10 |
Family
ID=53796331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014113252/28A RU2559338C1 (en) | 2014-04-04 | 2014-04-04 | Method of determining and building spatial distribution of oceanographic characteristics and system for thereof realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2559338C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5209112A (en) * | 1991-02-28 | 1993-05-11 | Battelle Memorial Institute | Expendable oceanographic sensor apparatus |
| RU2156958C1 (en) * | 1999-05-12 | 2000-09-27 | Матюшенко Владимир Алексеевич | Method of determination and construction of spatial distribution of oceanographic characteristics and system for its realization |
| RU2282217C1 (en) * | 2004-12-30 | 2006-08-20 | Александр Александрович Парамонов | Method of determining comprehensive data on ocean condition |
| RU2304794C2 (en) * | 2005-11-01 | 2007-08-20 | Александр Николаевич Добротворский | Mode of hydrometeorologoacouctic observation over an area of water |
-
2014
- 2014-04-04 RU RU2014113252/28A patent/RU2559338C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5209112A (en) * | 1991-02-28 | 1993-05-11 | Battelle Memorial Institute | Expendable oceanographic sensor apparatus |
| RU2156958C1 (en) * | 1999-05-12 | 2000-09-27 | Матюшенко Владимир Алексеевич | Method of determination and construction of spatial distribution of oceanographic characteristics and system for its realization |
| RU2282217C1 (en) * | 2004-12-30 | 2006-08-20 | Александр Александрович Парамонов | Method of determining comprehensive data on ocean condition |
| RU2304794C2 (en) * | 2005-11-01 | 2007-08-20 | Александр Николаевич Добротворский | Mode of hydrometeorologoacouctic observation over an area of water |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Пелевин В.Н. Исследование морей России дистанционными средствами с судов и космических носителей: оценка экологического состояния вод / Информационный бюллетень РФФИ, 1998, т.6, N 5. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102495420B (en) | Underwater object precision positioning system and method | |
| CN104627323A (en) | Jettison type weather drifting buoy | |
| CN103885067B (en) | The method that satellite-bone laser radar is demonstrate,proved than test for satellite sea fog remote sensing | |
| CN109490906A (en) | A kind of boat-carrying wave dynamic measurement device based on laser radar | |
| Jiang et al. | Enhancing the observing capacity for the surface ocean by the use of Volunteer Observing Ship | |
| CN208780697U (en) | A kind of synchronous detection system in scene for Ocean Color Remote Sensing | |
| WO2021161058A1 (en) | A marine acquisition system for acquiring at least one physical and/or chemical parameter of a region of interest of a body of water and associated method | |
| RU2559338C1 (en) | Method of determining and building spatial distribution of oceanographic characteristics and system for thereof realisation | |
| RU2610156C1 (en) | Marine patrol vessel for environmental control of territorial waters, continental shelf and exclusive economic zone | |
| Nalli et al. | Ship-based cal/val campaigns | |
| Corredor | Coastal Ocean Observing | |
| RU2156958C1 (en) | Method of determination and construction of spatial distribution of oceanographic characteristics and system for its realization | |
| Blanc et al. | The Naval Research Laboratory's air-sea interaction blimp experiment | |
| CN204452818U (en) | One jettisons the meteorological drifting buoy of formula | |
| Boeder et al. | Initial experience with the integration of a terrestrial laser scanner into the mobile hydrographic multi sensor system on a ship | |
| RU2556289C1 (en) | Method of determining and constructing spatial distribution of oceanographic characteristics and system for determining and constructing spatial distribution of oceanographic characteristics | |
| Imberger et al. | Djinnang II: A facility to study mixing in stratified waters | |
| RU102263U1 (en) | WATER ENVIRONMENT MONITORING SYSTEM TO ENSURE SAFETY OF MARINE ACTIVITIES | |
| Richardson | Drifters and floats | |
| Chenbing et al. | A small buoy for flux measurement in air-sea boundary layer | |
| Marcelli et al. | New technological developments for oceanographic observations | |
| Wu et al. | Overview of Bathymetric Surveying Technology | |
| Venkatesan et al. | Technological Trends and Significance of the Essential Ocean Variables by the Indian Moored Observatories: Relevance to UN Decade of Ocean Sciences | |
| RU2797702C1 (en) | Method for installing a marine range of bottom stations | |
| Falco et al. | Measurements for Oceanography |