一種海洋環境剖面觀測系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于海洋環境監測的技術領域，具體地涉及一種海洋環境剖面觀測系統。
【背景技術】
[0002]隨著人類科學技術的迅速發展，對陸地資源的開采已經越來越深入，也導致陸地資源頻臨枯竭，人們把眼光投向比陸地更廣闊的大海，海洋蘊藏著比陸地多得多的資源。為了更好地利用海洋資源，就需要對海洋環境參數進行采集。
[0003]為實現海洋環境參數的采集，世界各國都開發了各自的海洋環境剖面觀測系統。有的采用陸地絞車的形式，但是這類陸地絞車在監測海洋環境時有局限性。日本NKG OCEAN公司研制了 ASE-3型水下絞車用于檢測海洋環境，其采用電機驅動，對控制、能源、傳動和驅動模塊進行了密封，采用SUS304不銹鋼、PVC等耐腐蝕材料制作而成。美國Interoceansystem公司研制的VPS系列水下絞車體積龐大，重量較重，采用自由排纜方式，使用直徑較大的窄圓盤，提高了系統的可靠性。
[0004]但是，這些海洋環境剖面觀測系統會受母船的束縛，人力物力成本巨大，系統在海中漂浮時會遇到纏繞水草和碰撞等問題。
【發明內容】
[0005]本發明的技術解決問題是:克服現有技術的不足，提供一種海洋環境剖面觀測系統，其提高了絞車的可靠性，進而增加了整個系統的穩定性，不受母船的束縛，減少了人力物力成本，也避免了系統在海中漂浮時纏繞水草和碰撞等問題。
[0006]本發明的技術解決方案是:這種海洋環境剖面觀測系統，其包括水下系留絞車系統、傳感器集成浮球單元、聲學釋放器單元；水下系留絞車系統包括基座、絞車、絞車控制單元，基座和絞車通過絞車控制單元控制聲學釋放器實現連接和分離；傳感器集成浮球單元包括浮球、溫鹽深剖面感測器CTD、海面觀測及波浪測量傳感器ADCP，浮球通過無電纜繩索與絞車相連，在海洋中靠自身浮力上升并被絞車牽引而下降；聲學釋放器單元與絞車控制單元連接。
[0007]由于浮球在海洋中靠自身浮力上升并被絞車牽引而下降，絞車通過絞車控制單元來控制，所以提高了絞車的可靠性，進而增加了整個系統的穩定性；聲學釋放器單元在接收母船上的指令后，通過絞車控制單元來將水下絞車與基座分離開，分離后的水下絞車依靠其自身的正浮力浮到水面，實現回收。整體系統在工作時可以置于海底，實現無人值守，所以能夠不受母船的束縛，減少了人力物力成本，也避免了系統在海中漂浮時纏繞水草和碰撞等問題。
【附圖說明】
[0008]圖1是根據本發明的海洋環境剖面觀測系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0009]如圖1所示，這種海洋環境剖面觀測系統，其包括水下系留絞車系統、傳感器集成浮球單元、聲學釋放器單元；水下系留絞車系統包括基座、絞車、絞車控制單元，基座和絞車通過絞車控制單元控制聲學釋放器實現連接和分離，進而實現系統的回收；傳感器集成浮球單元包括浮球、溫鹽深剖面感測器CTD (Conductance Temperature Depth，也稱為溫鹽深儀，是一種用于探測海水溫度，鹽度，深度等信息的探測儀器)、海面觀測及波浪測量傳感器ADCP (Acoustic Doppler Current Profilers，聲學多普勒流速剖面儀，能直接測出斷面的流速剖面、具有不擾動流場、測驗歷時短、測速范圍大等特點。目前被廣泛用于海洋、河口的流場結構調查、流速和流量測驗等)，浮球通過無電纜繩索與絞車相連，浮球在海洋中靠自身浮力上升并被絞車牽引而下降；絞車的作業控制程序可根據浮球接收的實驗室指令進行修改；聲學釋放器單元與絞車控制單元連接。
[0010]由于浮球在海洋中靠自身浮力上升并被絞車牽引而下降，絞車通過絞車控制單元來控制，所以提高了絞車的可靠性，進而增加了整個系統的穩定性；聲學釋放器單元在接收母船上的指令后，通過絞車控制單元來將水下絞車與基座分離開，分離后的水下絞車依靠其自身的正浮力浮到水面，實現回收。整體系統在工作時可以置于海底，實現無人值守，所以能夠不受母船的束縛，減少了人力物力成本，也避免了系統在海中漂浮時纏繞水草和碰撞等問題。
[0011]另外，絞車控制單元通過雙向絲杠式機械排纜，并通過全液壓伺服系統來驅動。這樣大大提高了絞車的可靠性，進而增加了整個系統的穩定性。
[0012]另外，水下系留絞車系統還包括充電電池作為絞車的電源。這樣實現在無人值守的情況下對海洋環境數據進行立體剖面檢測。
[0013]另外，水下系留絞車系統還包括壓力傳感器，其采集壓力信息來獲知潮汐數據，從而得到潮起潮落的數據規律。
[0014]另外，傳感器集成浮球單元還包括小功率水聲通訊模塊，當浮球下降到海底接近絞車時，其通過水聲通訊與絞車控制單元實現信息的交互。以便從實驗室發送指令到浮球，等待浮球下降到海底，能夠通過水聲通訊模塊與絞車控制單元進行通訊，從而將接收的新指令發送給絞車控制單元，改變絞車的運行模式。
[0015]另外，傳感器集成浮球單元還包括衛星通訊模塊，其將海洋環境剖面觀測系統獲取的衛星位置數據發送到接收終端。
[0016]具體地，水下系留絞車系統采用雙向絲杠式機械排纜，由全液壓伺服驅動，使用系統自帶的可充電電池提供能源，實現在無人值守的情況下對海洋環境數據進行立體剖面檢測，可靠性能大大提高。水下絞車系統中帶有壓力傳感器，可以根據采集的壓力信息獲知潮起潮落的數據規律。
[0017]傳感器集成浮球單元中內置溫鹽深剖面感測器CTD、海面觀測及波浪測量傳感器ADCP、水聲通訊模塊、無線通訊模塊、衛星通訊模塊。浮球在自身浮力的作用下實現上升過程，在水下絞車的牽引下實現下降過程。在上升和下降過程中，利用CTD測量進行海洋參數的立體剖面觀測和數據采集。在浮球上升過程結束浮出水面后，內置的無線通訊模塊和衛星通訊模塊將數據發送到陸地實驗室接收終端。如需改變水下絞車的運行模式，可以從實驗室發送指令到浮球，等待浮球下降到海底，通過水聲通訊模塊與絞車控制單元進行通訊，從而將接收的新指令發送給絞車控制單元，改變絞車的運行模式。
[0018]本發明的海洋環境剖面觀測系統是可回收、可重新布放的。聲學釋放器單元在接收母船上的指令后，將水下絞車與基座分離開。分離后的水下絞車依靠其自身的正浮力浮到水面，實現回收。
[0019]本發明采用坐底式的液壓絞車驅動，帶動集成的海洋環境監測傳感器浮球，投放后，在無人值守的情況下可以進行海洋環境的立體監測。全液壓驅動和雙向絲杠式機械排纜方式提高了絞車的可靠性，進而增加了整個系統的穩定性。坐底式的設計可以不受母船的束縛，減少了人力物力成本，也避免了系統在海中漂浮時纏繞水草和碰撞等問題。
[0020]以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發明技術方案的保護范圍。
【主權項】
1.一種海洋環境剖面觀測系統，其特征在于:其包括水下系留絞車系統、傳感器集成浮球單元、聲學釋放器單元；水下系留絞車系統包括基座、絞車、絞車控制單元，基座和絞車通過絞車控制單元控制聲學釋放器實現連接和分離；傳感器集成浮球單元包括浮球、溫鹽深剖面感測器CTD、海面觀測及波浪測量傳感器ADCP，浮球通過無電纜繩索與絞車相連，在海洋中靠自身浮力上升并被絞車牽引而下降；聲學釋放器單元與絞車控制單元連接。
2.根據權利要求1所述的海洋環境剖面觀測系統，其特征在于:所述絞車控制單元通過雙向絲杠式機械排纜，并通過全液壓伺服系統來驅動。
3.根據權利要求1或2所述的海洋環境剖面觀測系統，其特征在于:所述水下系留絞車系統還包括充電電池。
4.根據權利要求1所述的海洋環境剖面觀測系統，其特征在于:所述水下系留絞車系統還包括壓力傳感器，其采集壓力信息來獲知潮汐數據。
5.根據權利要求2所述的海洋環境剖面觀測系統，其特征在于:所述傳感器集成浮球單元還包括小功率水聲通訊模塊，當浮球下降到海底接近絞車時，其通過水聲通訊與絞車控制單元進行信息的交互。
6.根據權利要求5所述的海洋環境剖面觀測系統，其特征在于:所述傳感器集成浮球單元還包括衛星通訊模塊，其將海洋環境剖面觀測系統獲取的觀測數據通過衛星發送到接收終端，并且接收來自終端的控制指令。
【專利摘要】本發明公開了一種海洋環境剖面觀測系統,其提高了絞車的可靠性，進而增加了整個系統的穩定性，不受母船的束縛，減少了人力物力成本，也避免了系統在海中漂浮時纏繞水草和碰撞等問題。其包括水下系留絞車系統、傳感器集成浮球單元、聲學釋放器單元；水下系留絞車系統包括基座、絞車、絞車控制單元，基座和絞車通過絞車控制單元控制聲學釋放器實現連接和分離；傳感器集成浮球單元包括浮球、溫鹽深剖面感測器CTD、海面觀測及波浪測量傳感器ADCP，浮球通過無電纜繩索與絞車相連，在海洋中靠自身浮力上升并被絞車牽引而下降；聲學釋放器單元與絞車控制單元連接。
【IPC分類】G01C13-00
【公開號】CN104567828
【申請號】CN201410829890
【發明人】劉貴杰, 王新寶, 王安憶, 何銳, 連軍帥, 李俊
【申請人】中國海洋大學, 青島光明環保技術有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月26日