RU2618671C1 - Radio-sonar system of environmental monitoring and protecting areas of oil and gas production - Google Patents

Radio-sonar system of environmental monitoring and protecting areas of oil and gas production Download PDF

Info

Publication number
RU2618671C1
RU2618671C1 RU2016111235A RU2016111235A RU2618671C1 RU 2618671 C1 RU2618671 C1 RU 2618671C1 RU 2016111235 A RU2016111235 A RU 2016111235A RU 2016111235 A RU2016111235 A RU 2016111235A RU 2618671 C1 RU2618671 C1 RU 2618671C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
receiving
radio
channel
acoustic
Prior art date
Application number
RU2016111235A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Владимирович Мироненко
Анатолий Емельянович Малашенко
Анна Михайловна Василенко
Леонард Эвальдович Карачун
Александр Иванович Чудаков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук
Priority to RU2016111235A priority Critical patent/RU2618671C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2618671C1 publication Critical patent/RU2618671C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H3/00Measuring characteristics of vibrations by using a detector in a fluid

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: inventions are based on the laws and measurement technologies of the nonlinear luminal acoustics, and their implementation is carried out by using radio-sonar means of the marine instrument engineering, for which the complex "Akvazond" is used. The actual information of the navigation satellite system "Glonass" and the communication satellite system "Messenger" is also used. The radio-sonar system of environmental monitoring and protecting the areas of oil and gas production includes emitting and receiving acoustic units placed in the target environment, a working zone of the nonlinear interaction and the parametric conversion of the medium pumping waves with the measured information, formed between them, coupled with the acoustic path units of forming and gaining the emitted medium pumping signals, and the path of receiving nonlinearly transformed pumping signals, their amplification, processing and analysis by allocating characteristics of the measured information waves therein, are characterized in that the measuring system includes a unit of the omni-directional environment radiation located in the center of the water area by the transient acoustic signals of the close stable frequency, and a radiation unit of the hard (LFM or FM) signals and the receiving units of 8 products are placed on its perimeter (or circle) every 45° against the emitting center, wherein three hydrophones are included in each receiving unit of the system, which are placed in the corners of the horizontal (preferably isosceles) triangles, and their tops are directed toward the emitting units. The receiving hydrophones of each receiving unit are connected to the radio-sono buoys (RSB) located on the sea surface, the outputs of which are connected to the multi-channel and multi-functional receiving path of the monitoring system via the communication channels through the multi-channel receiving terminal and then the switching unit of the receiving channels, and the signal generator of the close stable frequency and the generator of the complex signals (LFM or FM) are included in its emitting path, the outlets of which are connected to the input of the two-channel power amplifier, and it outputs - to the two-channel matching unit of the power amplifier outputs with underwater cables and then with the emitting units (acoustic transducers), wherein the receiving path of the measuring system is formed as a multi-channel and multi-functional, including one channel of the spectral analysis and allocation of the differential and (or) cumulative frequency signals, containing the series-connected units of: a bandpass amplifier, a converter of the signal temporal scale into the high-frequency area, a narrow-band spectrum analyzer and a registrar (recorder) functionally associated therewith, wherein 8 channels of the correlation and crosscorrelation analysis of the received light signals are also included in the receiving path of the measuring system, for which the series-connected units - bandpass amplifiers, the two in parallel connected correlation function measuring units are included between the signals of the central and the outer hydrophones located at the tops of the triangles, and further the function measuring units of their mutual signal correlation are included in each of them, the outputs of which are connected with the unit determining the intersection points of the cross-correlation function signals (PC). In addition, the multi-fuctional measuring unit of the environmental medium characteristics is initially located in the place of the radiating units and placed on the vessel-carrier, which is then moved and installed in the areas of the identified environmental changes of the medium characteristics. In addition, the unit of forming the luminal signals of the near frequency provides the environment radiation in the range of several kilohertz. In addition, the controlled environment is voiced by the signals with time-frequency or phase modulation in the band of units-tens of kilohertz at the specified intervals, in addition, for the given program. In addition, monitoring and protecting the surveyed area depending on the task are carried out in the predetermined sector of the light signal receiving angles against the radiating center. In addition, the system of environmental monitoring and controlling includes a unite of the Information and Analytical Center (IAC), which is connected by the communication channels with the information transmitting units from the satellite systems of navigation "GLONASS" and communication "Messenger" about the environmental surface state of the surveyed waters, as well as about the seismic and synoptic situation beyond thereof.
EFFECT: developing the effective technologies for the detection of signs of the oil and gas accumulations in the environment and on its surface, conducting multifunctional ecological monitoring of the environment, and protecting the waters from the penetration of offenders, and notifying the likely entry of hazards into the surveyed area.
6 cl, 6 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к геофизике, гидрофизике и радиофизике и предназначено для проведения экологического мониторинга и обеспечения охраны районов нефтегазодобычи, расположенных на морском шельфе. Технические решения изобретения основаны на закономерностях и измерительных технологиях нелинейной просветной гидроакустики, а их реализация осуществляется с использованием радиогидроакустических средств морского приборостроения. При этом экологический мониторинг районов нефтегазодобычи совмещается с их охраной от проникающих на акватории морских животных (например, китов или сивучей), диверсионных сил и средств их движения, а также с оповещением участников освоения обследуемых акваторий о вероятном вступлении в район опасных явлений, включающих сейсмические, синоптические или волны цунами.The invention relates to geophysics, hydrophysics and radiophysics, and is intended for environmental monitoring and ensuring the protection of oil and gas production areas located on the offshore. The technical solutions of the invention are based on the laws and measurement technologies of nonlinear translucent hydroacoustics, and their implementation is carried out using radio-acoustic means of marine instrumentation. At the same time, environmental monitoring of oil and gas production areas is combined with their protection against sea animals penetrating into the water area (for example, whales or sea lions), sabotage forces and their movement means, as well as with the notification of the participants in the development of the surveyed water areas about the probable occurrence of hazardous events, including seismic, synoptic or tsunami waves.

При разработке системы экологического мониторинга и охраны районов нефтегазодобычи планируется учитывать известные процессы и явления, которые могут присутствовать или проявляться на акваториях, а именно:When developing a system of environmental monitoring and protection of oil and gas production areas, it is planned to take into account known processes and phenomena that may be present or manifest in water areas, namely:

- наличие нефтегазовых скоплений в среде и на ее поверхности, а так же их влияние на нелинейность среды;- the presence of oil and gas accumulations in the medium and on its surface, as well as their influence on the nonlinearity of the medium;

- использование в измерительной системе технологий и реализующих их средств комплексного многофункционального мониторинга полей, обеспечивающих контроль экологических характеристик среды, включающих: давление, температуру, электропроводность, скорость звука и морских течений в местах их установки;- the use in the measuring system of technologies and the means of complex multifunctional field monitoring that implement them, providing control of the environmental characteristics of the environment, including: pressure, temperature, electrical conductivity, speed of sound and sea currents in the places of their installation;

- учет шумового поля морской среды, формируемого работающими техническими средствами, а также ближним морским судоходством;- taking into account the noise field of the marine environment formed by working technical means, as well as by short-sea shipping;

- возможность использования средств авиации и радиосвязи для управления работой системы мониторинга и оперативного контроля: состояния морской среды на ее поверхности и за ее пределами;- the possibility of using aviation and radio communications to control the operation of the monitoring and operational control system: the state of the marine environment on its surface and beyond;

- возможность включения и использования в системе мониторинга вычислительных технологий информационно-аналитического центра (ИАЦ) для обеспечения оперативного анализа многофункциональной информации о работе системы мониторинга и контроля, а также сейсмической и синоптической обстановки на акватории и за ее пределами;- the ability to include and use the information-analytical center (IAC) in the computer technology monitoring system to provide operational analysis of multifunctional information about the operation of the monitoring and control system, as well as the seismic and synoptic conditions in the water area and beyond;

- использование в способе дополнительной информации от внешних источников наблюдения состояния атмосферы и морской среды в пределах обследуемой акватории и за ее пределами, что реализуется спутниковыми системами навигации «ГЛОНАСС» и связи «Гонец».- use in the method of additional information from external sources for observing the state of the atmosphere and the marine environment within the surveyed water area and beyond, which is implemented by the GLONASS satellite navigation systems and the “Messenger” communication system.

К настоящему времени практически по всем перечисленным выше позициям, проведены теоретические и экспериментальные исследования, разработаны и реализованы измерительные технологии нелинейной просветной гидроакустики, которые будут использованы в решении задач изобретения. Сущность этих научно-технических разработок изложена в известной работе (См. Малашенко А.Е., Мироненко М.В., Карачун Л.Э., Халаев Н.Л. Создание и эксплуатация радиогидроакустических систем комплексного мониторинга гидрофизических полей морских акваторий на основе разработок средств морского приборостроения: Монография. Владивосток. ФГБУН СКБ САМИ ДВО РАН. ДВФУ, 2012, 264 С). В предлагаемом изобретении указанные разработки и технические решения будут доработаны и сформулированы практические пути их реализации.To date, in almost all of the above positions, theoretical and experimental studies have been carried out, non-linear translucent hydroacoustic acoustics measuring technologies have been developed and implemented that will be used in solving the problems of the invention. The essence of these scientific and technical developments is described in a well-known work (See Malashenko A.E., Mironenko M.V., Karachun L.E., Khalaev N.L. Development and operation of radio-acoustic systems for integrated monitoring of hydrophysical fields of marine water areas based on developments marine instrumentation: Monograph. Vladivostok. FSBIH SKB SAMI FEB RAS. FEFU, 2012, 264 C). In the invention, these developments and technical solutions will be finalized and practical ways of their implementation will be formulated.

Известен радиогидроакустический измерительный комплекс многофункционального контроля экологического состояния морской среды, обеспечивающий определение гидрологических характеристик обследуемой акватории, наличия и измерения количественного содержания в морской среде: углеводородов, сырой нефти и нефтепродуктов, растворенной органики, кислорода, кислотности, хлорофилла, солености или электропроводности, температуры среды, горизонтальной и вертикальной скоростей течений, активной радиации (См. Автономный циклирующий измеритель гидрофизических полей морской среды «Аквазонд», Южно-Сахалинск. ФГБУН СКБ САМИ ДВО РАН, 20010 г). В предлагаемом изобретении измерительный комплекс предполагается устанавливать в обнаруженных на обследуемой акватории местах скоплений углеводородов для дальнейшего проведения в них многофункционального экологического мониторинга. Комплекс «Аквазонд» обеспечивает измерение количественного содержания в морской среде примесей: углеводородов, сырой нефти и нефтепродуктов, растворенной органики, кислорода, кислотности, хлорофилла, солености, электропроводности и температуры, а также горизонтальной и вертикальной скоростей течений, активной радиации. Таким образом, рассматриваемый комплекс обеспечивает возможность проведения многофункционального экологического мониторинга среды в местах обнаруженных скоплений нефтегазовых скоплений УВ или нахождения нарушителей границ акваторий.Known radio-acoustic measuring complex for multifunctional monitoring of the ecological state of the marine environment, providing a determination of the hydrological characteristics of the investigated area, the presence and measurement of quantitative content in the marine environment: hydrocarbons, crude oil and oil products, dissolved organics, oxygen, acidity, chlorophyll, salinity or electrical conductivity, ambient temperature, horizontal and vertical current velocities, active radiation (See. Standalone cycling meter hydrophysical fields of the marine environment "Aquazond", Yuzhno-Sakhalinsk. Federal State Budgetary Institution SKB SAMI FEB RAS, 20010). In the present invention, the measuring complex is supposed to be installed in the hydrocarbon accumulation areas found in the surveyed water area for further multifunctional environmental monitoring. The Aquazond complex provides measurement of the quantitative content of impurities in the marine environment: hydrocarbons, crude oil and oil products, dissolved organics, oxygen, acidity, chlorophyll, salinity, electrical conductivity and temperature, as well as horizontal and vertical current velocities, active radiation. Thus, the complex under consideration provides the possibility of multifunctional environmental monitoring of the environment in the areas of discovered accumulations of hydrocarbon oil and gas accumulations or the presence of violators of water boundaries.

Известны «Способы и системы дальнего параметрического приема волн различной физической природы в морской среде»: RU 2453930 С1 от 11.10.2010, RU 2472116 С1 от 15.06.2011, RU 2472236 С1 от 15.06.2011, RU 2474793 С1 от 15.06.2011, RU 2474794 от 15.06.2011, RU 2503977 С1 18.07.2014, RU 2503036 С1 17.07.2014, RU 25.36836 С1 29.10.2014, RU 2536837 С1 29.10.2014, RU 2550588 С1 10.04.2015.Known "Methods and systems for the long-range parametric reception of waves of various physical nature in the marine environment": RU 2453930 C1 from 10/11/2010, RU 2472116 C1 from 06/15/2011, RU 2472236 C1 from 15.06.2011, RU 2474793 C1 from 15.06.2011, RU 2474794 dated 06/15/2011, RU 2503977 C1 07/18/2014, RU 2503036 C1 07/17/2014, RU 25.36836 C1 10.29.2014, RU 2536837 C1 29.10.2014, RU 2550588 C1 10.04.2015.

Указанные патенты на изобретение представляют собой частные технические решения совокупности задач предлагаемого изобретения. Дальнейшая разработка этих решений направлена на обоснование практических путей их реализации в системах экологического мониторинга и охраны районов нефтегазодобычи от проникновения в них морских животных (например, китов, сивучей), диверсионных сил и технических средств их движения, а также проведения многофункционального экологического мониторинга обследуемой акватории.These patents for the invention are private technical solutions to the totality of the objectives of the invention. The further development of these solutions is aimed at substantiating practical ways of their implementation in environmental monitoring systems and protecting oil and gas production areas from the ingress of marine animals (e.g., whales, sea lions), sabotage forces and technical means of their movement, as well as multifunctional environmental monitoring of the surveyed water area.

По своей физической сущности наиболее близким к заявляемому изобретению является «Гидроакустическая система параметрического приема волн различной физической природы в морской среде». Пат. RU №2472116 С1 от 15.06.2011.By its physical nature, the closest to the claimed invention is the "Hydroacoustic system for parametric reception of waves of various physical nature in the marine environment." Pat. RU No. 2472116 C1 of 06/15/2011.

Гидроакустическая система параметрического приема волн различной физической природы в морской среде включает в себя размещенные в обследуемой среде излучающий и приемный акустические блоки, сформированную между ними рабочую зону нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн накачки среды с измеряемыми информационными, соединенные с акустическими блоками тракт формирования и усиления излучаемых сигналов накачки среды, а также тракт приема нелинейно преобразованных сигналов накачки, их усиления, обработки и анализа с выделением в них характеристик измеряемых информационных волн.The hydroacoustic system for parametric reception of waves of various physical nature in the marine environment includes emitting and receiving acoustic blocks located in the medium under study, a working zone of nonlinear interaction and parametric transformation of the pumping waves of the medium with the measured information between them, connected to the acoustic blocks, the path for generating and amplifying the emitted medium pump signals, as well as the path for receiving nonlinearly converted pump signals, their amplification, processing, and Lisa with the allocation in them of the characteristics of the measured information waves.

Система-прототип имеет следующие недостатки, которые будут исключены в предлагаемом изобретении:The prototype system has the following disadvantages, which will be excluded in the invention:

- не реализуется возможность параметрического приема волн, формируемых скоплениями нефтегазовых включений, как нелинейными неоднородностями среды, а также на поверхности среды;- the possibility of parametric reception of waves formed by clusters of oil and gas inclusions as nonlinear inhomogeneities of the medium, as well as on the surface of the medium, is not realized;

- отсутствует возможность проведения многофункционального экологического мониторинга характеристик среды путем использования в системе технологий и реализующих их средств, обеспечивающих контроль давления, температуры, электропроводности, скорости звука и морского течения, а также радиационной обстановки в местах проявления нефтегазовых скоплений;- there is no possibility of carrying out multifunctional environmental monitoring of environmental characteristics by using technologies and tools that implement them in the system that provide pressure, temperature, electrical conductivity, sound velocity and sea currents, as well as radiation conditions in places where oil and gas accumulations are manifested;

- не обеспечивается охрана обследуемой акватории от проникновения в ее пределы морских животных (например, китов и сивучей), а также диверсионных сил и технических средств их движения;- protection of the surveyed area from the penetration of marine animals (for example, whales and sea lions), as well as sabotage forces and technical means of their movement, is not ensured;

- не обеспечивается оповещение участников проведения работ о вероятном вступлении в обследуемый район опасных явлении (преимущественно, сейсмических, синоптических и волн цунами).- notification is given to the participants in the work on the probable entry into the surveyed area of a hazardous event (mainly seismic, synoptic and tsunami waves).

Теоретические предпосылки о возможности исключения перечисленных недостатков в предлагаемом изобретении обоснованы и изложены в известной работе (См. Мироненко М.В., Малашенко А.Е., Василенко A.M., Карачун Л.Э. Нелинейная просветная гидроакустика и средства морского приборостроения в создании дальневосточной радиогидроакустической системы освещения атмосферы, океана и земной коры, мониторинга их полей различной физической природы // Монография. Г. Владивосток. ФГБУН СКБ САМИ ДВО РАН. ДВФУ, 2014, 404 с.).Theoretical assumptions about the possibility of eliminating the above drawbacks in the present invention are justified and described in a well-known work (See Mironenko M.V., Malashenko A.E., Vasilenko AM, Karachun L.E. Non-linear translucent hydroacoustics and marine instrumentation in creating the Far Eastern radio-acoustic illumination systems of the atmosphere, ocean and the earth's crust, monitoring of their fields of various physical nature // Monograph. G. Vladivostok. FGBUN SKB SAMI FEB RAS. FEFU, 2014, 404 pp.).

Задачей изобретения является разработка структуры и измерительных технологий системы мониторинга, обеспечивающей обнаружения признаков проявления в морской среде и на ее поверхности нефтегазовых скоплений, как нелинейных неоднородностей, проведение многофункционального экологического мониторинга среды, который обеспечивает: измерение и контроль давления, температуры и электропроводности морской среды, скорости звука, морских течений, радиационного фона, а также обеспечение надежной охраны обследуемой акватории от проникновения нарушителей, например морских животных и диверсантов, оповещение участников работ о возможном вступлении в обследуемый район опасных морских явлений.The objective of the invention is to develop the structure and measuring technologies of a monitoring system that provides detection of signs of manifestation in the marine environment and on its surface of oil and gas accumulations, as non-linear inhomogeneities, multifunctional environmental monitoring of the environment, which provides: measurement and control of pressure, temperature and electrical conductivity of the marine environment, speed sound, sea currents, radiation background, as well as ensuring reliable protection of the surveyed area from penetration Violators are, for example, marine animals and saboteurs alert participants work on a possible entry into the inspected area of marine hazards.

Для решения поставленной задачи радиогидроакустическая система экологического мониторинга и охраны районов нефтегазодобычи включает в себя размещенные в обследуемой среде излучающий и приемный акустические блоки, сформированную между ними рабочую зону нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн накачки среды с измеряемыми информационными, соединенные с акустическими блоками тракт формирования и усиления излучаемых сигналов накачки среды, а также тракт приема нелинейно преобразованных сигналов накачки, их усиления, обработки и анализа с выделением в них характеристик измеряемых информационных волн, отличается тем, что измерительная система включает размещенные в центре акватории блок всенаправленного облучения среды просветными акустическими сигналами близкой стабильной частоты, а также блок излучения сложных (ЛЧМ или ФМ) сигналов, а приемные блоки в количестве 8-и изделий размещают по ее периметру (или кругу) через 45° относительно излучающего центра, при этом в каждый приемный блок системы включены по три гидрофона, которые размещены в углах горизонтальных (предпочтительно, равнобедренных) треугольников, а их вершины направлены в сторону излучающих блоков, при этом приемные гидрофоны каждого приемного блока подключены к расположенным на поверхности моря радиогидроакустическим буям (РГБ), выходы которых по каналам связи через многоканальный приемный радиоблок, далее блок переключения приемных каналов соединены с многоканальным и многофункциональным приемным трактом системы мониторинга, а в ее излучающий тракт включен генератор сигналов близкой стабильной частоты и генератор сложных сигналов (ЛЧМ или ФМ), выходы которых соединены со входом двухканального усилителя мощности, а его выходы с двухканальным блоком согласования выходов усилителя мощности с подводными кабелями и далее с излучающими блоками (акустическими преобразователями), при этом приемный тракт измерительной системы сформирован как многоканальный и многофункциональный, включающий один канал спектрального анализа и выделения сигналов разностной и (или) суммарной частоты, содержащий последовательно соединенные блоки: полосового усилителя, преобразователя временного масштаба сигналов в высокочастотную область, узкополосного анализатора спектров и функционально связанного с ним регистратора (рекордера), при этом в приемный тракт измерительной системы включены также 8-м каналов корреляционного и взаимно корреляционного анализа принимаемых просветных сигналов, для этого в каждый из них включены последовательно соединенные блоки - полосовые усилители, по два параллельно подключенных блока измерения корреляционных функций между сигналами центрального и крайних, расположенных в вершинах треугольников гидрофонов, далее блоки измерения функций их взаимной корреляции сигналов, выходы которых соединены с блоком определения точек пересечения сигналов взаимно-корреляционных функций (ЭВМ). Кроме того, многофункциональный блок измерения экологических характеристик среды первоначально расположен в месте излучающих блоков и размещен на судне-носителе, который затем перемещают и устанавливают в местах обнаруженных экологических изменений характеристик среды. Кроме того, блок формирования просветных сигналов близкой частоты обеспечивает облучение среды в диапазоне единиц килогерц. Кроме того, контролируемую среду с заданной периодичностью, дополнительно, по заданной программе озвучивают сигналами с частотно-временной или фазовой модуляцией в полосе единицы-десятки килогерц. Кроме того, мониторинг и охрану обследуемого района в зависимости от поставленной задачи проводится в заданном, относительно излучающего центра, секторе углов приема просветных сигналов. Кроме того, в систему экологического мониторинга и контроля включен блок информационно-аналитического центра (ИАЦ), который принимает текущую информацию от космических источников, преимущественно спутниковых систем навигации «ГЛОНАСС» и связи «Гонец» об экологическом состоянии поверхности обследуемой акватории, а также о сейсмической и синоптической обстановке за ее пределами.To solve this problem, a radio-acoustic system for environmental monitoring and protection of oil and gas production areas includes emitting and receiving acoustic blocks located in the medium under study, a working zone of nonlinear interaction and parametric transformation of the pumping waves of the medium with the measured information waves, the formation and amplification path connected to the acoustic blocks, formed between them emitted pump signals of the medium, as well as the path for receiving nonlinearly converted pump signals, their strength, processing and analysis with highlighting the characteristics of the measured information waves in them, characterized in that the measuring system includes a block of omnidirectional irradiation of the medium with transparent acoustic signals of close stable frequency located in the center of the water area, as well as a radiation block of complex (LFM or FM) signals, and receiving blocks in the amount of 8 products are placed along its perimeter (or circle) through 45 ° relative to the emitting center, while three hydrophones are placed in each receiving unit of the system, which are located in horizontal (preferably isosceles) triangles, and their vertices are directed towards the emitting blocks, while the receiving hydrophones of each receiving unit are connected to radio-acoustic buoys located on the sea surface, the outputs of which are transmitted through communication channels through a multi-channel receiving radio block, then the switching unit receiving channels are connected to a multi-channel and multi-functional receiving path of the monitoring system, and a signal generator of a close stable frequency is included in its radiating path and a complex signal generator (LFM or FM), the outputs of which are connected to the input of a two-channel power amplifier, and its outputs to a two-channel block matching outputs of a power amplifier with submarine cables and further with radiating blocks (acoustic transducers), while the receiving path of the measuring system is formed as a multi-channel and multifunctional, including one channel of spectral analysis and separation of signals of difference and (or) total frequency, containing series-connected blocks: band-pass amplifier an amplifier, a converter of the time scale of the signals to the high-frequency region, a narrow-band spectrum analyzer and a recorder (recorder) functionally connected with it, while the reception path of the measuring system also includes 8 channels of correlation and cross-correlation analysis of received luminal signals, for this, in each of They include series-connected blocks - strip amplifiers, two parallel-connected blocks for measuring the correlation functions between the signals of the central and extreme placed at the vertices of the triangles of hydrophones, then the blocks of measuring the functions of their mutual correlation of signals, the outputs of which are connected to the unit for determining the points of intersection of signals of cross-correlation functions (computers). In addition, the multifunctional unit for measuring the environmental characteristics of the environment is initially located in the place of the emitting blocks and is placed on the carrier vessel, which is then moved and installed in places of detected environmental changes in the environmental characteristics. In addition, the block of formation of luminal signals of close frequency provides irradiation of the medium in the range of several kilohertz. In addition, the controlled environment with a given frequency, in addition, according to a given program, is voiced by signals with time-frequency or phase modulation in the band of a few tens of kilohertz. In addition, monitoring and protection of the surveyed area, depending on the task, is carried out in a given, relative to the emitting center, sector of the reception angles of the luminal signals. In addition, the information monitoring and analytical center (IAC) block is included in the environmental monitoring and control system, which receives current information from space sources, mainly GLONASS satellite navigation systems and the “Gonets” communication, about the ecological state of the surface of the surveyed water area, as well as about seismic and a synoptic setting beyond.

Сопоставительный анализ признаков заявляемого изобретения и известных технических решений свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the claimed invention and known technical solutions indicates its compliance with the criterion of "novelty."

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.The features of the characterizing part of the claims solve the following functional tasks.

Признаки, указывающие на то, что «измерительная система включает размещенные в центре акватории блок всенаправленного облучения среды просветными акустическими сигналами близкой стабильной частоты, а так же блок излучения сложных (ЛЧМ или ФМ) сигналов, а приемные блоки в количестве 8-и изделий размещают по ее периметру (или кругу) через 45° относительно излучающего центра», обеспечивают возможность формирования системы экологического мониторинга и охраны по всему пространству обследуемой акватории.Signs indicating that “the measuring system includes a block of omnidirectional irradiation of the medium located at the center of the water area with transparent acoustic signals of close stable frequency, as well as a complex radiation block (LFM or FM), and 8 receiving units are placed in its perimeter (or circle) through 45 ° relative to the emitting center ”, provide the possibility of forming a system of environmental monitoring and protection throughout the space of the surveyed water area.

Признаки, указывающие на то, что «в каждый приемный блок системы включены по три гидрофона, которые размещены в углах горизонтальных (предпочтительно, равнобедренных) треугольников, а их вершины направлены в сторону излучающих блоков», обеспечивают возможность определения направлений на источники проявления экологических нарушений или мест нахождения нарушителей и диверсантов за счет дальнейшего измерения корреляционных и взаимно корреляционных характеристик принимаемых просветных сигналов.Signs indicating that “each hydrophone contains three hydrophones located in the corners of horizontal (preferably isosceles) triangles, and their vertices are directed towards the radiating blocks”, provide the opportunity to determine the directions for the sources of manifestations of environmental disturbances or locations of violators and saboteurs due to further measurement of the correlation and cross-correlation characteristics of the received translucent signals.

Признаки, указывающие на то, что «приемные гидрофоны каждого приемного блока подключены к расположенными на поверхности моря радиогидроакустическим буям (РГБ), выходы которых по каналам связи через многоканальный приемный радиоблок, далее блок переключения приемных каналов соединены с многоканальным и многофункциональным приемным трактом системы мониторинга», обеспечивают передачу многоканально измеряемой информации в приемный тракт обработки и анализа принимаемых нелинейно преобразованных просветных сигналов.Signs indicating that “the receiving hydrophones of each receiving unit are connected to radio-acoustic buoys located on the sea surface, the outputs of which are transmitted via communication channels through a multi-channel receiving radio block, then the switching channel of the receiving channels is connected to the multi-channel and multi-functional receiving path of the monitoring system” , provide the transmission of multichannel measured information to the receiving path for processing and analysis of received nonlinearly transformed luminal signals.

Признаки, указывающие на то, что «в излучающий тракт включен генератор сигналов близкой стабильной частоты и генератор сложных сигналов (ЛЧМ или ФМ), выходы которых соединены со входом двухканального усилителя мощности, а его выходы с двухканальным блоком согласования выходов усилителя мощности с подводными кабелями и далее с излучающими блоками (акустическими преобразователями)», обеспечивают формирование, усиление, передачу в морскую среду и излучение просветных сигналов близкой частоты, а также сложных ЛЧМ или ФМ сигналов накачки среды, что реализует обнаружение мест проявления экологических нарушений, а также мест нахождения нарушителей и диверсантов на обследуемой акватории.Signs indicating that “a signal generator of close stable frequency and a complex signal generator (LFM or FM) are included in the radiating path, the outputs of which are connected to the input of a two-channel power amplifier, and its outputs are with a two-channel block matching outputs of the power amplifier with submarine cables and further with radiating blocks (acoustic transducers) ”, they ensure the formation, amplification, transmission to the marine environment and radiation of close-frequency transmission signals, as well as complex LFM or FM pump signals cf food, which realizes the detection of places of manifestation of environmental violations, as well as the locations of violators and saboteurs in the surveyed area.

Признаки, указывающие на то, что «приемный тракт измерительной системы сформирован как многоканальный и многофункциональный, включающий один канал спектрального анализа и выделения сигналов разностной и (или) суммарной частоты, содержащий последовательно соединенные блоки: полосового усилителя, преобразователя временного масштаба сигналов в высокочастотную область, узкополосного анализатора спектров и функционально связанного с ним регистратора (рекордера)», обеспечивают возможность обнаружения мест экологических нарушений как признаков усиления нелинейных характеристик обследуемой среды.Signs indicating that the "receiving path of the measuring system is formed as multichannel and multifunctional, including one channel for spectral analysis and separation of signals of difference and (or) total frequency, containing series-connected blocks: a strip amplifier, a converter of the time scale of the signals in the high-frequency region, a narrow-band spectrum analyzer and a functionally connected recorder (recorder) ”, provide the ability to detect places of environmental disruption as iznakov nonlinear gain characteristics of the examined medium.

Признаки, указывающие на то, что «в приемный тракт измерительной системы включены также 8 каналов корреляционного и взаимно корреляционного анализа принимаемых просветных сигналов, для этого в каждый из них включены последовательно соединенные блоки - полосовые усилители, по два параллельно подключенных блока измерения корреляционных функций между сигналами центрального и крайних, расположенных в вершинах треугольников гидрофонов, далее блоки измерения функций их взаимной корреляции сигналов, выходы которых соединены с входом блока определения точек пересечения сигналов взаимно-корреляционных функций (ЭВМ)», обеспечивают измерение направления на источники формирования нефтегазовых скоплений, а также мест нахождения нарушителей с повышенной точностью, в том числе в условиях повышенных помех среды, а также передачу измеряемой информации в блок анализа - ЭВМ.Signs indicating that “the reception path of the measuring system also includes 8 channels of correlation and cross-correlation analysis of received luminal signals, for this each of them includes series-connected units - strip amplifiers, two parallel-connected units for measuring correlation functions between signals central and extreme, located at the vertices of the triangles of hydrophones, then blocks measuring the functions of their mutual correlation of signals, the outputs of which are connected to the input of the block determining the intersection points of signals of cross-correlation functions (COMPUTER) ”, provide direction measurement to sources of formation of oil and gas accumulations, as well as locations of intruders with increased accuracy, including in conditions of increased environmental noise, as well as the transmission of measured information to the analysis unit - a computer .

Дополнительный признак, указывающий на то что, «многофункциональный блок измерения экологических характеристик среды, первоначально расположен в месте излучающих блоков и размещен на судне-носителе, который затем перемещают и устанавливают в местах обнаруженных экологических изменений характеристик среды», обеспечивает реализацию принципа формирования структуры измерительной системы и выполнения ею всех последующих операций экологического мониторинга и контроля обследуемой акватории.An additional feature indicating that, “a multifunctional unit for measuring the environmental characteristics of the environment, is initially located in the place of the emitting blocks and is placed on the carrier vessel, which is then moved and installed in the places of the detected environmental changes in the environmental characteristics”, provides the implementation of the principle of formation of the structure of the measuring system and her fulfillment of all subsequent operations of environmental monitoring and control of the surveyed water area.

Дополнительный признак, указывающий на то, что «контролируемую среду облучают акустическими сигналами близкой частоты в диапазоне единиц килогерц», обеспечивает оптимальную для протяженности известных районов нефтегазодобычи акустическую подсветку (накачку) среды, а также обнаружение нефтегазовых включений как неоднородностей среды.An additional sign indicating that “the controlled medium is irradiated with acoustic signals of close frequency in the range of kilohertz units” provides the acoustic illumination (pumping) of the medium that is optimal for the length of known oil and gas production areas, as well as the detection of oil and gas inclusions as inhomogeneities of the medium.

Дополнительный признак, указывающий на то, что «контролируемую среду с заданной периодичностью озвучивают сигналами с частотно-временной или фазовой модуляцией», обеспечивает надежное обнаружение нарушителей границ акватории как объектов с «малыми волновыми параметрами», что проводится одновременно с ее экологическим мониторингом.An additional feature indicating that “the controlled medium is periodically voiced by signals with time-frequency or phase modulation” provides reliable detection of violators of water boundaries as objects with “small wave parameters”, which is carried out simultaneously with its environmental monitoring.

Дополнительный признак, указывающий на то, что «мониторинг и охрану обследуемого района в зависимости от поставленной задачи проводят в заданном, относительно излучающего центра, секторе углов приема просветных сигналов», повышает эффективность системы экологического мониторинга и охраны обследуемого района. Это достигается за счет отключения неиспользуемых в работе линий анализа, что выполняется с использованием блока переключения и коммутации линий анализа.An additional sign indicating that “monitoring and guarding the surveyed area, depending on the task, is carried out in a given sector of reception angles of reception signals relative to the emitting center”, increases the efficiency of the system of environmental monitoring and guarding the surveyed area. This is achieved by turning off the analysis lines that are not used in the work, which is done using the switching and switching unit of the analysis lines.

Дополнительный признак, указывающий на то, что «в систему экологического мониторинга и контроля включен блок информационно-аналитического центра (ИАЦ), который принимает текущую информацию от космических источников, преимущественно спутниковых систем навигации «ГЛОНАСС» и связи «Гонец» об экологическом состоянии поверхности обследуемой акватории, а также о сейсмической и синоптической обстановке за ее пределами», расширяет ее функциональные возможности и повышает надежность ее реализации в изменяющихся условиях среды.An additional sign indicating that “the information-analytical center (IAC) unit is included in the environmental monitoring and control system, which receives current information from space sources, mainly“ GLONASS ”satellite navigation systems and“ Gonets ”communications about the ecological state of the surface of the subject water area, as well as about the seismic and synoptic situation outside it, ”expands its functionality and increases the reliability of its implementation in changing environmental conditions.

Заявленное изобретение иллюстрируется чертежами и рисунками. На фиг. 1 приведена структурная схема системы экологического мониторинга и контроля обследуемой акватории. На фиг. 2 представлена схема расположения излучающих и приемных блоков системы по пространству контролируемой акватории. На фиг. 3 приведена характеристика направленности уровня сигнала разностной частоты, сформированного кильватерным следом морского катера. Излучались просветные сигналы близкой частоты 960 Гц и 1040 Гц. Нелинейной областью кильватерного следа формировались сигналы разностной частоты 80 Гц. Протяженность просветной трассы составляла 25 км. На фиг. 4 приведена спектрограмма просветных сигналов близкой частоты 405 Гц и 407 Гц преобразованных нелинейной областью движущегося морского судна. На спектрограмме наблюдаются первая 2ГЦ параметрическая составляющая разностной частоты и ее гармоники (1 Гц и 3 Гц). Протяженность просветной трассы составляла 40 км. На фиг. 5 приведены спектрограмма и спектр гидродинамических возмущений морской среды, сформированных движущимся подводным пловцом с использованием ЛЧМ сигналов на просветной трассе 0,5 км. Полоса частот ЛЧМ сигнала составляла 10-20 кГц, период (повторяемость) частотной модуляции - 5 Гц. На фиг. 6а-г приведены примеры измерений экологических характеристик морской среды, выполненных с использованием измерительного комплекса «Аквазонд».The claimed invention is illustrated by drawings and drawings. In FIG. 1 shows a structural diagram of a system of environmental monitoring and control of the surveyed water area. In FIG. Figure 2 shows the arrangement of the emitting and receiving blocks of the system over the space of the controlled water area. In FIG. Figure 3 shows the directivity of the level of the signal of the difference frequency generated by the wake of the sea boat. Transmission signals of close frequency 960 Hz and 1040 Hz were emitted. The nonlinear region of the wake trace formed signals of a difference frequency of 80 Hz. The length of the light path was 25 km. In FIG. Figure 4 shows the spectrogram of the transmission signals of close frequency 405 Hz and 407 Hz converted by the nonlinear region of a moving marine vessel. The spectrogram shows the first 2HZ parametric component of the difference frequency and its harmonic (1 Hz and 3 Hz). The length of the light path was 40 km. In FIG. Figure 5 shows the spectrogram and the spectrum of hydrodynamic disturbances of the marine environment formed by a moving underwater swimmer using chirp signals on a 0.5 km light path. The frequency band of the chirp signal was 10–20 kHz, and the period (repeatability) of frequency modulation was 5 Hz. In FIG. 6a-d show examples of measurements of the ecological characteristics of the marine environment, performed using the Aquazond measuring complex.

Структурная схема системы, экологического мониторинга и охраны районов нефтегазодобычи показана на фиг. 1. Измерительная система включает излучающий тракт 1, многоканальный тракт приема, анализа, выделения и регистрации информационных волн 15, входы которого соединены с расположенными по обследуемой акватории приемными блоками системы Пр1 - Пр8, каждый из них сформирован из трех расположенных в горизонтальной плоскости по треугольникам преобразователей (гидрофонов), соединенными с 8-ю радиогидроакустическими буями (РГБ 10.1 - РГБ10.8) каждый. Система мониторинга и охраны включает также размещенный в месте обнаруженного нефтегазового скопления 8 измерительный комплекс «Аквазонд» 9.The structural diagram of the system, environmental monitoring and protection of oil and gas production areas is shown in FIG. 1. The measuring system includes a radiating path 1, a multi-channel path for receiving, analyzing, extracting and recording information waves 15, the inputs of which are connected to the receiving blocks of the Pr1 - Pr8 system located along the surveyed water area, each of them is formed of three transducers located in a horizontal plane along triangles (hydrophones) connected to 8 radio-acoustic buoys (RSL 10.1 - RSL10.8) each. The monitoring and protection system also includes the Aquazond measuring complex 9 located at the site of the discovered oil and gas cluster 8.

Тракт формирования и усиления сигналов подсветки среды 1 представляет двухканальную электронную схему, содержащую: генератор сигналов близкой стабилизированной частоты 2 и генератор сложных ЛЧМ (или ФМ) сигналов 3, выходы которых соединены со входами двухканального усилителя мощности 4, далее через двухканальный блок 5 согласования его выходов с подводными кабелями они соединены с излучающими блоками (акустическими преобразователями) 6 и 7 (фиг. 1).The path for generating and amplifying the backlight signals of medium 1 is a two-channel electronic circuit, comprising: a signal generator of a close stabilized frequency 2 and a generator of complex LFM (or FM) signals 3, the outputs of which are connected to the inputs of a two-channel power amplifier 4, then through a two-channel block 5 for matching its outputs with underwater cables they are connected to the emitting blocks (acoustic transducers) 6 and 7 (Fig. 1).

Приемный тракт измерительной системы 15 (фиг. 1), представляет собой многоканальную и многофункциональную электронную схему, включающую многоканальный приемный радиоблок 11, далее блок переключения приемных блоков и их каналов 12. Выходы блока переключения каналов 12 соединены с 8-ю линиями корреляционного анализа 13.1-13.8. При этом, каждая линия корреляционного анализа включает последовательно соединенные широкополосные усилители 13.1.1, далее блоки измерения функций корреляции сигналов со средних и крайних одиночных приемников (гидрофонов) 13.1.2, 13.1.3-13.8.2, 13.8.3), далее выходы блоков измерения функций корреляции сигналов соединены с блоками измерения функции взаимной корреляции 13.1.4-13.8.4, а также с входами блока ЭВМ 16 вычисления направлений на источники экологических проявлений, а по ним последующего определения точек пересечения линий этих направлений как мест расположения экологических проявлений, (нефтегазовых скоплений) или расположения нарушителей границ охраняемой акватории, выход блока 16 соединен с блоком регистрации измеряемых взаимно корреляционных функций 17, а также с радиоблоком 18 передачи измеряемой информации в информационно-аналитический центр (ИАЦ) 19. Приемный тракт системы мониторинга включает также линию спектрального анализа принимаемых просветных сигналов 14, которая включает последовательно соединенные: широкополосный усилитель 14.1, соединенный через блок переключения каналов 12 и РГБ10.1 - РГБ10.8 с преобразователями приемных блоков Пр.1-Пр.8. Широкополосный усилитель линии спектрального анализа 14.1 последовательно соединен с преобразователем временного масштаба принимаемых сигналов в высокочастотную область 14.2, далее с узкополосным анализатором спектров 14.3, выходы которого соединены с вычислительным блоком 16 (ЭВМ), а также с регистратором спектров выделяемых информационных сигналов 14.4. Информационно-аналитический центр (ИАЦ) 19 системы мониторинга включает связанные между собой блок системного анализа многоканально измеряемой многофункциональной информации 21, соединенный через приемный радиоблок 20 с приемным трактом системы 15, а через передающий радиоблок 22 соединен с приемным радиоблоком 23 излучающего тракта 1 измерительной системы. Кроме того, на фиг. 1 и 2 представлена обследуемая акватория 24.The receiving path of the measuring system 15 (Fig. 1) is a multi-channel and multi-functional electronic circuit including a multi-channel receiving radio block 11, then a switching block of receiving blocks and their channels 12. The outputs of the channel switching block 12 are connected to 8 lines of correlation analysis 13.1- 13.8. At the same time, each line of correlation analysis includes series-connected wideband amplifiers 13.1.1, then blocks of measuring the correlation functions of signals from middle and extreme single receivers (hydrophones 13.1.2, 13.1.3-13.8.2, 13.8.3), then outputs blocks of measuring functions of the correlation of signals are connected with blocks of measuring the function of cross-correlation 13.1.4-13.8.4, as well as with the inputs of the computer 16 calculating the directions to the sources of environmental manifestations, and then determining the intersection points of the lines of these directions as places the location of environmental manifestations, (oil and gas accumulations) or the location of violators of the boundaries of the protected area, the output of block 16 is connected to the recording unit of the measured cross-correlation functions 17, as well as to the radio block 18 for transmitting the measured information to the information-analytical center (IAC) 19. The receiving path of the monitoring system also includes a line of spectral analysis of the received translucent signals 14, which includes serially connected: a broadband amplifier 14.1 connected through a switching unit to channels 12 and RSL10.1 - RSL10.8 with converters of receiving blocks Pr.1-Pr.8. The broadband amplifier of the spectral analysis line 14.1 is connected in series with the time-scale converter of the received signals to the high-frequency region 14.2, then with a narrow-band spectrum analyzer 14.3, the outputs of which are connected to the computing unit 16 (computer), as well as to the spectrum recorder of the extracted information signals 14.4. The information-analytical center (IAC) 19 of the monitoring system includes interconnected system analysis unit of multichannel measured multifunctional information 21, connected through the receiving radio block 20 to the receiving path of the system 15, and through the transmitting radio block 22 connected to the receiving radio block 23 of the radiating path 1 of the measuring system. In addition, in FIG. 1 and 2 presents the surveyed water area 24.

Изобретение реализуется следующим образом. Излучатели подсветки среды 6 и 7 устанавливают в центре, а приемные блоки Пр. 1-Пр. 8 располагают по периметру или кругу обследуемой акватории.The invention is implemented as follows. The backlight emitters 6 and 7 are installed in the center, and the receiving units, etc. 1-Ave 8 are located around the perimeter or circle of the surveyed water area.

Важным измерительным признаком в заявляемом изобретении является определение мест расположения источников проявления в среде экологических нарушений, формируемых нефтегазовыми скоплениями и (или) проникающими на акваторию нарушителями ее границ. Эта операция, в свою очередь, осуществляется горизонтально расположенными по треугольнику приемными блоками, Пр.1-Пр.8, что осуществляется следующим образом. Просветные сигналы принимают одиночными приемниками (гидрофонами) и через радиоблоки РГБ10.1 - РГБ10.8, далее через приемный радио блок 11 и блок переключения каналов 12, далее через широкополосные усилители 13.1.1-13.8.1 передают на блоки измерения функций корреляции 13.1.2, 13.1.3 - 13.8.2, 13.8.3 между средними и крайними преобразователями. Далее сигналы поступают на блоки измерения функций взаимной корреляции 13.1.4-13.8.4, которые обеспечивают последующее измерение новых признаков, а именно - направлений на места (источники) проявления нарушений экологического состояния среды, а также мест расположения нарушителей 8, что, в свою очередь, обеспечивается расчетами этих признаков на ЭВМ (блок 16). При этом в местах проявления экологических нарушений среды или нахождения нарушителей размещают многофункциональный измеритель экологических параметров среды «Аквазонд» 9, измеряемые информация с выхода которого по каналу связи передают на вход блока анализа (ЭВМ) 16. Кроме того, система экологического мониторинга и охраны акватории посредством ИАЦ 19 включена в общую сеть освещения морской обстановки, за счет включения в спутниковые системы навигации «ГЛОНАСС» а также связи (ССС) «Гонец», блок 26. Включение системы мониторинга и охраны в космические системы навигации связи обеспечивает возможность формирования сигналов подсветки (накачки) среды с учетом условий распространения волн. Кроме того, это обеспечивает возможность подстройки режимов работы системы как многофункциональной к многообразию проявления измеряемых информационных волн, а так же с учетом вероятных проявлений опасных сейсмических и синоптических явлений в районе работ и за его пределами.An important measuring feature in the claimed invention is the determination of the location of sources of manifestation in the environment of environmental disturbances formed by oil and gas accumulations and (or) violators of its boundaries penetrating the water area. This operation, in turn, is carried out by receiving units horizontally located in a triangle, Project 1-Project 8, which is carried out as follows. The light signals are received by single receivers (hydrophones) and through the radio blocks RGB10.1 - RGB10.8, then through the receiving radio block 11 and the channel switching block 12, then through the broadband amplifiers 13.1.1-13.8.1 they transmit to the measurement units of the correlation functions 13.1. 2, 13.1.3 - 13.8.2, 13.8.3 between the middle and extreme converters. Further, the signals are sent to the measurement units of the cross-correlation functions 13.1.4-13.8.4, which provide the subsequent measurement of new signs, namely, directions to the places (sources) of manifestations of environmental disturbances, as well as the locations of violators 8, which the queue is provided by calculations of these signs on a computer (block 16). At the same time, in the places of manifestation of environmental disturbances or the presence of violators, a multi-functional meter of environmental environmental parameters “Aquazond” 9 is placed, the measured information from the output of which is transmitted via the communication channel to the input of the analysis unit (computer) 16. In addition, the system of environmental monitoring and protection of the water area by IAC 19 is included in the general marine lighting network due to the inclusion in the GLONASS satellite navigation systems and the Gonets communications (CCC), block 26. The inclusion of the monitoring and security system in Space communication navigation systems provide the possibility of generating backlight (pump) signals of the medium taking into account the conditions of wave propagation. In addition, this provides the opportunity to adjust the operating modes of the system as multifunctional to the variety of manifestations of the measured information waves, as well as taking into account the possible manifestations of dangerous seismic and synoptic phenomena in the work area and beyond.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ МОРСКОЙ СРЕДЫ «АКВАЗОНД»“AQUAZOND” HYDROPHYSICAL FIELDS PARAMETERS MEASUREMENT METER

Одним из важнейших аспектов исследований процессов, происходящих в океане, является оценка и прогноз глобального изменения климата на основании результатов наблюдений в рамках мониторинга морской среды. Основной проблемой выполнения прогнозных оценок состояния морской среды является получение и анализ натурных данных.One of the most important aspects of the study of processes occurring in the ocean is the assessment and forecast of global climate change based on the results of observations in the monitoring of the marine environment. The main problem of making predictive assessments of the state of the marine environment is obtaining and analyzing field data.

Внедрение качественно новых технологий и современных технических средств позволяет создать эффективную систему контроля и управления за деятельностью в морских акваториях, разработать эффективные методы оценки пространственно-временной изменчивости, экологических рисков и прогнозов динамики морских экосистем на основе научных разработок и измерительных технологий, выполняемых в СКБ САМИ ДВО РАН.The introduction of qualitatively new technologies and modern technical means makes it possible to create an effective monitoring and control system for activities in marine areas, to develop effective methods for assessing the spatio-temporal variability, environmental risks and forecasts of the dynamics of marine ecosystems based on scientific developments and measuring technologies carried out in SKB SAMI FEB RAS.

Кроме того, оборудование акваторий автономными системами, оснащенными различными гидрофизическим, гидроакустическими и сейсмическими датчиками с передачей информации на удаленные приемные посты, позволяет создавать на их основе системы охраны морских акваторий, фиксировать районы техногенного вмешательства в среду, а также создать систему предупреждения о цунами.In addition, equipping water areas with autonomous systems equipped with various hydrophysical, hydroacoustic and seismic sensors with the transmission of information to remote receiving posts allows them to create marine water protection systems, record areas of technological interference in the environment, and create a tsunami warning system.

Примером таких систем является разработанная в СКБ САМИ ДВО РАН автоматическая станция «Аквацикл». Конструктивно она представляет герметичный контейнер с установленными на нем датчиками регистрации различных гидрофизических полей, способный перемещаться в слое морской воды по заданной программе, обеспечивая непрерывную регистрацию вертикальных распределений (профилей) параметров среды, что позволяет точно оценивать как дифференциальные, так и интегральные характеристики этих распределений. Наряду с этим «Аквазонд» может останавливаться - «зависать» на нужное время, чтобы произвести измерения на заданных горизонтах.An example of such systems is the Akvatsikl automatic station developed at SKB SAMI FEB RAS. Structurally, it presents a sealed container with sensors for recording various hydrophysical fields installed on it, capable of moving in a sea water layer according to a given program, providing continuous recording of vertical distributions (profiles) of environmental parameters, which allows accurate estimation of both differential and integral characteristics of these distributions. Along with this, the Aquazond can stop - “freeze” for the right time to make measurements at given horizons.

Передача результатов измерений осуществляется по УКВ-модему или спутниковому радиомодему в случае отсутствия прямой видимости между точкой постановки станции и пунктом управления. Станция передает формуляры на FTP-сервер, откуда они могут быть взяты пользователем. Это может быть либо сервер пользователя, либо сервер компании Globalstar. Через сервер передаются на станцию и файлы с новым заданием.The measurement results are transmitted via the VHF modem or satellite radio modem in the absence of direct visibility between the station setting point and the control point. The station sends the forms to the FTP server, from where they can be taken by the user. This can be either a user server or a Globalstar server. Files with a new task are transferred through the server to the station.

Количество и тип датчиков устанавливаемых на циклирующую станцию гидрофизических полей «Аквазонд» определяется решаемыми задачами и регистрируемыми параметрами. В таблице приведен перечень некоторых типов датчиков и регистрируемые с их помощью параметры водной среды.The number and type of sensors installed on the Aquazond hydrophysical fields cycling station is determined by the tasks to be solved and the parameters recorded. The table provides a list of some types of sensors and the parameters of the aquatic environment recorded with their help.

Характеристики системы «Аквазонд» по контролю параметров средыCharacteristics of the Aquazond system for monitoring environmental parameters

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (6)

1. Радиогидроакустическая система экологического мониторинга и охраны районов нефтегазодобычи, включающаяся в себя размещенные в обследуемой среде излучающий и приемный акустические блоки, сформированную между ними рабочую зону нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн накачки среды с измеряемыми информационными, соединенные с акустическими блоками тракт формирования и усиления излучаемых сигналов накачки среды, а также тракт приема нелинейно преобразованных сигналов накачки, их усиления, обработки и анализа с выделением в них характеристик измеряемых информационных волн, отличающаяся тем, что измерительная система включает размещенные в центре акватории блок всенаправленного облучения среды просветными акустическими сигналами близкой стабильной частоты, а также блок излучения сложных (ЛЧМ или ФМ) сигналов, а приемные блоки в количестве 8-и изделий размещают по ее периметру (или кругу) через 45° относительно излучающего центра, при этом в каждый приемный блок системы включены по три гидрофона, которые размещены в углах горизонтальных (предпочтительно, равнобедренных) треугольников, а их вершины направлены в сторону излучающих блоков, при этом приемные гидрофоны каждого приемного блока подключены к расположенным на поверхности моря радиогидроакустическим буям (РГБ), выходы которых по каналам связи через многоканальный приемный радиоблок, далее блок переключения приемных каналов соединены с многоканальным и многофункциональным приемным трактом системы мониторинга, а в ее излучающий тракт включен генератор сигналов близкой стабильной частоты и генератор сложных сигналов (ЛЧМ или ФМ), выходы которых соединены со входом двухканального усилителя мощности, а его выходы с двухканальным блоком согласования выходов усилителя мощности сигналов с подводными кабелями и далее с блоками излучения акустических сигналов (преобразователями), при этом приемный тракт измерительной системы сформирован как многоканальный и многофункциональный, включающий один канал спектрального анализа и выделения боковых сигналов разностной и (или) суммарной частоты, содержащий последовательно соединенные блоки - полосового усилителя, преобразователя временного масштаба сигналов в высокочастотную область, узкополосного анализатора спектров и функционально связанного с ним регистратора (рекордера), при этом в приемный тракт измерительной системы включены также 8 каналов корреляционного и взаимно корреляционного анализа принимаемых просветных сигналов, при этом в каждый из них включены последовательно соединенные блоки - полосовые усилители, по два параллельно подключенных блока измерения корреляционных функций между сигналами центрального и крайних, расположенных в вершинах треугольников гидрофонов, далее блоки измерения функций их взаимной корреляции сигналов, выходы которых соединены с блоком определения точек пересечения сигналов взаимно-корреляционных функций (ЭВМ).1. A radio-acoustic system for environmental monitoring and protection of oil and gas production areas, which includes emitting and receiving acoustic blocks located in the medium under study, a working zone of nonlinear interaction and parametric conversion of the pumping waves of the medium with the measured information waves connected to the acoustic blocks, the formation and amplification path of the emitted medium pump signals, as well as the path for receiving nonlinearly converted pump signals, their amplification, processing, and anal for highlighting the characteristics of the measured information waves in them, characterized in that the measuring system includes a block of omnidirectional irradiation of the medium with transparent acoustic signals of close stable frequency located in the center of the water area, as well as a radiation block of complex (LFM or FM) signals, and receiving blocks in the amount of 8 - and the products are placed along its perimeter (or circle) through 45 ° relative to the emitting center, while three hydrophones are included in each receiving unit of the system, which are placed in horizontal angles (pre preferably, isosceles) triangles, and their vertices are directed towards the radiating blocks, while the receiving hydrophones of each receiving block are connected to radio-acoustic buoys located on the sea surface, the outputs of which are transmitted through communication channels through a multi-channel receiving radio block, then the receiving channel switching unit is connected with a multi-channel and multi-functional receiving path of the monitoring system, and a signal generator of close stable frequency and a complex signal generator are included in its radiating path s (LFM or FM), the outputs of which are connected to the input of a two-channel power amplifier, and its outputs with a two-channel block matching outputs of the signal power amplifier with submarine cables and further with acoustic signal emission units (converters), while the receiving path of the measuring system is formed as a multi-channel and multifunctional, including one channel of spectral analysis and extraction of side signals of the difference and (or) total frequency, containing series-connected blocks - band-pass amplifier an amplifier, a converter of the time scale of the signals to the high-frequency region, a narrow-band spectrum analyzer and a functionally connected recorder (recorder), while the reception path of the measuring system also includes 8 channels of correlation and cross-correlation analysis of the received translucent signals, each of which includes series-connected blocks - strip amplifiers, two parallel-connected blocks for measuring the correlation functions between the signals of the central and extreme, located dix hydrophones at the vertices of triangles, blocks further measuring their cross-correlation functions of signals, the outputs of which are connected to the signal detecting unit intersection points of mutually-correlation functions (PC). 2. Радиогидроакустическая система по п. 1, отличающаяся тем, что многофункциональный блок измерения экологических характеристик среды первоначально расположен в месте излучающих блоков и размещен на судне-носителе, который затем перемещают и устанавливают в местах обнаруженных экологических изменений характеристик среды.2. The radio-acoustic system according to claim 1, characterized in that the multifunctional unit for measuring the environmental characteristics of the medium is initially located in the place of the emitting blocks and is placed on the carrier vessel, which is then moved and installed in the places of the detected environmental changes in the environmental characteristics. 3. Радиогидроакустическая система по п. 1, отличающаяся тем, что блок формирования просветных сигналов близкой частоты обеспечивает облучение среды в диапазоне единиц килогерц.3. Radio-acoustic system according to claim 1, characterized in that the block of formation of luminal signals of a close frequency provides irradiation of the medium in the range of units of kilohertz. 4. Радиогидроакустическая система по п. 1, отличающаяся тем, что контролируемую среду с заданной периодичностью, дополнительно, по заданной программе озвучивают сигналами с частотно-временной или фазовой модуляцией в полосе единицы-десятки килогерц.4. The radio-acoustic system according to claim 1, characterized in that the controlled environment with a given periodicity is additionally voiced according to a given program by signals with time-frequency or phase modulation in the band of a few tens of kilohertz. 5. Радиогидроакустическая система по п. 1, отличающаяся тем, что мониторинг и охрану обследуемого района в зависимости от решаемой задачи проводится в заданном относительно излучающего центра секторе углов приема просветных сигналов.5. The radio-acoustic system according to claim 1, characterized in that the monitoring and protection of the examined area, depending on the problem being solved, is carried out in the sector of reception angles of reception signals relative to the emitting center. 6. Радиогидроакустическая система по п. 1, отличающаяся тем, что в нее включен блок информационно-аналитического центра (ИАЦ), который по каналам связи соединен с блоками передачи текущей информации от спутниковых систем навигации «ГЛОНАСС» и связи «Гонец» об экологическом состоянии поверхности обследуемой акватории, а также о сейсмической и синоптической обстановке за ее пределами.6. The radio-acoustic system according to claim 1, characterized in that it includes a unit of the information-analytical center (IAC), which is connected via communication channels to the blocks for transmitting current information from the GLONASS satellite navigation systems and the Gonets communication about the ecological state the surface of the surveyed water area, as well as about the seismic and synoptic conditions outside it.
RU2016111235A 2016-03-25 2016-03-25 Radio-sonar system of environmental monitoring and protecting areas of oil and gas production RU2618671C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016111235A RU2618671C1 (en) 2016-03-25 2016-03-25 Radio-sonar system of environmental monitoring and protecting areas of oil and gas production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016111235A RU2618671C1 (en) 2016-03-25 2016-03-25 Radio-sonar system of environmental monitoring and protecting areas of oil and gas production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2618671C1 true RU2618671C1 (en) 2017-05-05

Family

ID=58697765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016111235A RU2618671C1 (en) 2016-03-25 2016-03-25 Radio-sonar system of environmental monitoring and protecting areas of oil and gas production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2618671C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2691294C2 (en) * 2017-09-01 2019-06-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук Method for forming and application of global radiohydroacoustic system of monitoring atmospheric, oceanic and crustal fields in marine environment and recognition of sources thereof
RU2691295C2 (en) * 2017-09-01 2019-06-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук Global radiohydroacoustic system of monitoring fields of atmosphere, ocean and earth crust in the marine environment and determining formation sources thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08201500A (en) * 1995-01-31 1996-08-09 Nec Corp Underwater acoustic signal detector
RU86003U1 (en) * 2009-04-28 2009-08-20 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) AUTONOMOUS RADIO HYDROACOUSTIC SYSTEM FOR MONITORING OF ACOUSTIC SIGNALS ON THE SHELF
RU115929U1 (en) * 2012-01-10 2012-05-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН (ТОИ ДВО РАН) HYDROACOUSTIC COMPLEX FOR REMOTE MONITORING OF HYDROPHYSICAL PARAMETERS IN SHALLOW WATER AQUATORIES
RU2472116C1 (en) * 2011-06-15 2013-01-10 Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) Hydro acoustic system of parametric reception of different-origin waves in sea water
RU2474793C1 (en) * 2011-06-15 2013-02-10 Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08201500A (en) * 1995-01-31 1996-08-09 Nec Corp Underwater acoustic signal detector
RU86003U1 (en) * 2009-04-28 2009-08-20 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) AUTONOMOUS RADIO HYDROACOUSTIC SYSTEM FOR MONITORING OF ACOUSTIC SIGNALS ON THE SHELF
RU2472116C1 (en) * 2011-06-15 2013-01-10 Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) Hydro acoustic system of parametric reception of different-origin waves in sea water
RU2474793C1 (en) * 2011-06-15 2013-02-10 Учреждение Российской академии наук Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения РАН (СКБ САМИ ДВО РАН) Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment
RU115929U1 (en) * 2012-01-10 2012-05-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН (ТОИ ДВО РАН) HYDROACOUSTIC COMPLEX FOR REMOTE MONITORING OF HYDROPHYSICAL PARAMETERS IN SHALLOW WATER AQUATORIES

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2691294C2 (en) * 2017-09-01 2019-06-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук Method for forming and application of global radiohydroacoustic system of monitoring atmospheric, oceanic and crustal fields in marine environment and recognition of sources thereof
RU2691295C2 (en) * 2017-09-01 2019-06-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук Global radiohydroacoustic system of monitoring fields of atmosphere, ocean and earth crust in the marine environment and determining formation sources thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2474793C1 (en) Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment
Viola et al. Continuous monitoring of noise levels in the Gulf of Catania (Ionian Sea). Study of correlation with ship traffic
RU2602763C2 (en) Method for parametric reception of waves of different physical nature of sources, processes and phenomena of atmosphere, ocean and earth's crust in marine environment
RU2550588C1 (en) Method of formation of parametric antenna in marine conditions
RU2536836C1 (en) System for parametric reception of hydrophysical and geophysical waves in marine environment
RU2453930C1 (en) Method of parametric reception of waves of different physical origin in sea medium
RU2452041C1 (en) Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment
Brunoldi et al. A permanent automated real-time passive acoustic monitoring system for bottlenose dolphin conservation in the Mediterranean Sea
JP2014098686A (en) Ocean radar device
RU2618671C1 (en) Radio-sonar system of environmental monitoring and protecting areas of oil and gas production
RU2691295C2 (en) Global radiohydroacoustic system of monitoring fields of atmosphere, ocean and earth crust in the marine environment and determining formation sources thereof
RU2436134C1 (en) Method for rapid investigation of atmosphere, earth's surface and ocean
RU2624607C1 (en) Method of acoustic tomography system fields in the atmosphere, the oceans and crust of different physical nature in the marine environment
RU2474794C1 (en) Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment
RU2546852C1 (en) Hydroacoustic method of distance measurements using explosion signal
RU2623837C1 (en) Method of environmental monitoring and protection of oil and gas industries
RU2691294C2 (en) Method for forming and application of global radiohydroacoustic system of monitoring atmospheric, oceanic and crustal fields in marine environment and recognition of sources thereof
Tiemann et al. Aerial and acoustic marine mammal detection and localization on navy ranges
RU2300781C1 (en) Device for hydrometeorological observations of sea range water area
RU78333U1 (en) GAS-HYDROACOUSTIC COMPLEX FOR EVALUATING SEISMOTECTONIC ACTIVATION
Ragland et al. An overview of ambient sound using Ocean Observatories Initiative hydrophones
RU2602995C2 (en) Method of formation and spatial development of luminal parametric antenna in the marine environment
RU2572085C1 (en) Method for search, detection and monitoring of location of mobile underwater technical objects in sea and ocean areas
RU2602993C1 (en) System of acoustic tomography of hydrophysical and geophysical fields in marine environment
RU2601773C2 (en) Method for mobile search of hydrocarbon deposits and bottom objects, detecting signs of occurrence of hazardous phenomena at sea shelf