專利名稱：一種可著底的海洋環境自升沉探測浮標的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種海洋環境自升沉探測浮標，具體說是一種可著底的海洋環境 自升沉探測浮標。
背景技術：
在海洋學研究、海洋生產和工程建設應用中，經常需要對特定區域的海水參數進 行長期、定點、連續的垂直剖面測量。傳統的測量方法是由船載儀器配合絞車往返多次完成 測量，即使只有幾天的連續觀測，也會耗費大量人力和財力；采用傳統潛標測量，則需要分 層敷設多個傳感器，不但大大增加了設備成本，也必然導致錨系變得復雜，其現場操作難度 也隨之提高。自持式剖面探測浮標是一種海洋觀測平臺，應用在國際Argo計劃時稱之為Argo 浮標，是采用拉格朗日環流法對海洋次表層溫度、鹽度進行剖面測量的海洋環境要素探測 器。儀器在水中處于自由漂浮狀態，布放后自動潛入2000m深處的等密度層，隨海流保持中 性漂浮，到達預訂時間儀器自動上升直到水面，在上升過程進行溫度、鹽度剖面測量。但是 Argo浮標僅適用于深度在2000m以上的大洋海洋，因而浮標在大洋中下沉無需擔心觸底。 而且浮標在等密度層隨海流處于自由漂浮狀態，適合在深海大范圍收集全球溫度鹽度剖面 資料，不適合對淺海特定區域進行長期、定點、連續的剖面測量。
發明內容本實用新型的目的是提供一種可著底的自升沉探測浮標，以彌補現有技術的不 足。該浮標下潛時到達海底能夠坐底固定，而不隨海流產生大范圍的位置移動，在程序設定 時間浮標自動上浮并完成海洋環境參數的剖面測量。為了實現上述目的，本實用新型的技術構思如下利用重量保持不變的物體當體積改變時，在水中所受的浮力將隨之改變的原理， 實現浮標在水中沉浮。浮標由可變體積的水密耐壓殼體、液壓驅動裝置、傳感器、控制/數 據采集/存儲電路、北斗衛星傳輸終端、電源等部分組成。浮標的沉浮功能主要依靠液壓驅 動系統實現，浮標的控制系統按預定動作，根據壓力傳感器測量的深度參數控制下潛深度、 水下停留時間、上浮、剖面參數測量、水面停留和數據傳輸，以及再次下潛等工作環節，從而 實現浮標的自動沉浮、測量和數據傳輸等功能。本實用新型包括上端設有測量傳感器和通信天線的內含電源的耐壓殼體，所述的 測量傳感器和通信天線分別與耐壓殼體內的測量電路和通信傳輸終端相連，并且耐壓殼體 內還有與所述的測量電路和通信傳輸終端相連的控制電路，其特征在于還包括耐壓殼體內 的由控制電路控制的減速電機，所述的減速電機帶動單沖程泵向位于耐壓殼體下端的皮囊 注入或抽出液壓油；所述的皮囊位于設置在耐壓殼體下部的保護腔內，保護腔底端設有錨 定裝置。上述通信天線可以采用北斗衛星天線。[0009]上述保護腔呈網格狀；保護腔底端可設置多個硬質鋁合金桿作為錨定裝置。其中，減速電機、單沖程泵組成液壓驅動系統，由減速電機帶動的單沖程泵可以通 過高壓油路將液壓油向皮囊注入或抽出，以改變浮標的整體體積，實現浮標的上浮或下潛。 在探測浮標的上浮過程中，浮標所攜帶的測量傳感器不斷測量浮標所處位置的海水參數。本實用新型根據不同的用途，可搭載溫、鹽、深、溶解氧、熒光計及濁度等多種傳感
O本實用新型以一種簡約的方式對所在海域的水文、水質等項目來進行長期、定點、 連續、自動的剖面監測，獲取溫度、鹽度、深度等垂直剖面海洋環境參數，只要改變浮標的浮 力狀態，就可以使它適用于不同的水深。特別是在災害天氣、臺風、大浪等惡劣天氣條件下 能順利完成人力所不能完成的監測任務，為海洋的資源開發、災害預報、環境監測、工程施 工、軍事活動及科學研究提供服務。同時，浮體本身僅是一個載體，只要改變浮標上安裝的 傳感器，就可以實現新的測量功能。本實用新型可利用國產的北斗衛星導航系統實現浮標監測數據的傳輸和對浮標 的運行控制，既保證了信息的保密性，又提高了浮標工作的靈活性。本實用新型結構簡單、設計合理、堅固耐用，易于布放和回收，且布放的方式多種 多樣，可以利用飛機空投，可以利用專業調查船施放，也可以利用商船或其他機會船布放。 還可多個浮標協調運行以組成自主式海洋監測網。
圖1是本實用新型的整體結構示意圖。圖2是本實用新型的工作控制流程圖。其中，1控制電路，2測量電路，3測量傳感器，4通信天線，5通信傳輸終端，6減速 電機，7單沖程泵，8電源，9皮囊，10保護腔，11錨定裝置，12耐壓殼體。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括上端設有測量傳感器3和通信天線4的內含電源8 的耐壓殼體12，所述的測量傳感器3和通信天線4分別與耐壓殼體(1 內的測量電路2和 通信傳輸終端5相連，并且耐壓殼體12內還有與所述的測量電路2和通信傳輸終端5相連 的控制電路1，其特征在于還包括耐壓殼體12內的由控制電路1控制的減速電機6，所述的 減速電機6帶動單沖程泵7向位于耐壓殼體12下端的皮囊9注入或抽出液壓油，以改變浮 標的體積，實現浮標的上浮和下潛；所述的皮囊9位于設置在耐壓殼體12下部的保護腔10 內，保護腔10底端設有錨定裝置11。上述通信天線4可以是北斗衛星天線。本實用新型在水中的上浮和下潛運動、數 據采集、通信等都有控制電路1按照預先設定的程序進行控制。北斗衛星傳輸終端4在控 制電路1的控制下通過北斗衛星天線5實現與數據中心的雙向通信，浮標既可以將測量數 據發送給數據中心，數據中心也可以對浮標的運行參數進行設置和修改。上述保護腔10呈網格狀；上述錨定裝置11可以是設置在保護腔10底端的多個硬 質鋁合金桿。上述控制電路1由低功耗單片機、實時時鐘、數據存儲器、電機控制電路、電源管理電路等組成，主要實現浮標的下潛、上浮和深度控制、數據存儲和傳輸以及有效的電源管 理等功能。上述測量電路2由A/D轉換器和傳感器接口電路組成，實現對測量傳感器3的采 集、控制。電源8可由多節高容量、小體積、重量輕的鋰電池組成。在下潛過程中，浮標通過測量自身所在深度確定著陸坐底策略，在深度不發生變 化時，減速電機6停止轉動，浮標在海底坐底錨定，避免隨海流漂移產生大范圍的位置移 動。在到達上浮時間后，減速電機6轉動，單沖程泵7重新開始向皮囊9注油，浮標浮力加 大，從海底重新上浮。本實用新型的工作控制流程如圖2所示浮標開機上電后，進行初始化和自檢，采 集浮標自身信息，進行該信息的發射和浮標定位；之后通過收縮皮囊自動潛入海底，坐底固 定；到達預定時間后，浮標通過脹大皮囊自動上浮，并在上浮過程中利用自身攜帶的傳感器 進行連續測量，并將數據同步存儲；浮標到達海面后，通過北斗衛星通信定位系統與數據中 心雙向通信，自動將測量數據傳送到數據中心，并接受數據中心的控制指令；當全部測量數 據傳輸完畢后，浮標再次自動下潛到海底，重新開始下一個循環過程，直至完成全部測量并 等待回收。
權利要求1.一種可著底的海洋環境自升沉探測浮標，包括上端設有測量傳感器C3)和通信天線 ⑷的內含電源⑶的耐壓殼體(12)，所述的測量傳感器(3)和通信天線⑷分別與耐壓殼 體(12)內的測量電路(2)和通信傳輸終端(5)相連，并且耐壓殼體(12)內還有與所述的 測量電路( 和通信傳輸終端( 相連的控制電路(1)，其特征在于還包括耐壓殼體(12) 內的由控制電路⑴控制的減速電機(6)，所述的減速電機(6)帶動單沖程泵(7)向位于耐 壓殼體(1 下端的皮囊(9)注入或抽出液壓油；所述的皮囊(9)位于設置在耐壓殼體(12) 下部的保護腔(10)內，保護腔(10)底端設有錨定裝置(11)。
2.如權利要求1所述的探測浮標，其特征在于上述通信天線(4)是北斗衛星天線。
3.如權利要求1所述的探測浮標，其特征在于上述保護腔(10)呈網格狀。
4.如權利要求1所述的探測浮標，其特征在于上述錨定裝置(11)是設置在保護腔 (10)底端的多個硬質鋁合金桿。
5.如權利要求1所述的探測浮標，其特征在于上述測量傳感器C3)包括溫度、鹽度、深 度、溶解氧、熒光計或濁度傳感器。
專利摘要本實用新型涉及一種可著底的海洋環境自升沉探測浮標，包括上端設有測量傳感器和通信天線的內含電源的耐壓殼體，所述的測量傳感器和通信天線分別與耐壓殼體內的測量電路和通信傳輸終端相連，并且耐壓殼體內還有與所述的測量電路和通信傳輸終端相連的控制電路，其特征在于還包括耐壓殼體內的由控制電路控制的減速電機，所述的減速電機帶動單沖程泵向位于耐壓殼體下端的皮囊注入或抽出液壓油，所述的皮囊位于設置在耐壓殼體下部的保護腔內，保護腔底端設有錨定裝置。本實用新型結構簡單、易于布放和回收，可搭載多種傳感器；通過改變浮標的浮力狀態，實現在不同水深的長期、定點、連續、自動獲取溫度、鹽度、深度等垂直剖面海洋環境參數的監測。
文檔編號B63B22/04GK201907635SQ20102067370
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月22日 優先權日2010年12月22日
發明者劉敏, 初士博, 周揚, 楊書凱, 楊俊賢, 楊立, 蓋志剛, 趙杰, 魯成杰 申請人:山東省科學院海洋儀器儀表研究所