專利名稱：極地近岸海洋環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及海洋測量系統(tǒng)，特別是涉及極地氣候條件下長期連 續(xù)進(jìn)行海洋環(huán)境實時監(jiān)測的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
極地是地球系統(tǒng)的重要組成部分，是全球氣候變化的敏感區(qū)和驅(qū)動 區(qū)。進(jìn)行極地海洋環(huán)境的監(jiān)測與研究，對于揭示極地海洋環(huán)境的快速變 化及其對全球海洋環(huán)境變化的響應(yīng)與反饋作用具有重要意義。但是，受 極地惡劣的環(huán)境條件的影響，特別是海冰存在的限制，目前對極地海洋 環(huán)境的調(diào)查活動主要在夏季的無冰區(qū)進(jìn)行，采用傳統(tǒng)的船基調(diào)查方式開 展，缺乏全年連續(xù)的調(diào)查資料。極地海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)也主要是傳統(tǒng)的 實驗室方法獲得，海上取樣后在實驗室測量，缺乏獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)的海洋 環(huán)境現(xiàn)場實時監(jiān)測系統(tǒng)。
現(xiàn)有的一般海區(qū)設(shè)置的近岸環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)，由于氣候環(huán)境、維 護(hù)周期等原因不能用于極地海洋環(huán)境監(jiān)測。因此針對極地氣候條件建立 長期連續(xù)運行的現(xiàn)場海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)十分必要，對深入了解極地海洋 的物理和生物學(xué)過程、分析生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境快速變化之間的相關(guān)性具有 重要的現(xiàn)實意義。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)缺少適宜極地條件的長期連續(xù)運行的現(xiàn)場海洋環(huán)境監(jiān) 測系統(tǒng)，本實用新型推出由水下測量系統(tǒng)和岸上實驗室組成的自動監(jiān)測 系統(tǒng)，由設(shè)置在極地近岸海域的水下測量系統(tǒng)進(jìn)行海洋要素測量，由岸 上實驗室將測量數(shù)據(jù)向外部傳送，實現(xiàn)長期連續(xù)進(jìn)行極地海域的海洋環(huán) 境實時監(jiān)測。
本實用新型所涉及的極地近岸海洋環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括設(shè)置在
海底的水下測量系統(tǒng)、水上的岸站實驗室以及兩者之間的傳輸電纜；水 下測量系統(tǒng)包括座底平臺、系纜浮體、測量傳感器、控制艙、釋放裝置， 座底平臺為座底式框架結(jié)構(gòu)，四根支撐桿將頂部環(huán)形框架和底部的方形 框架連接一體；系纜浮體由承重纜系留在座底平臺的環(huán)形框架上；測量 傳感器包括剖面測量傳感器、底層傳感器，系纜浮體的承重纜上設(shè)覽剖面測量傳感器，座底平臺方形框架.....ll設(shè)置底層傳感器；控制艙固定在座 底平臺的方形框架上，控制艙包括單片機(jī)和控制電路，由數(shù)據(jù)傳輸電纜
與測量傳感器連接；岸站實驗室配備PC主機(jī)，通過傳輸電纜與水下測量 系統(tǒng)的控制艙連接。
系纜浮體通過轉(zhuǎn)環(huán)與承重纜連接，承重纜上分層固定設(shè)置剖面測量 傳感器，相鄰剖面測量傳感器的間距為6 10米，每個剖而測量傳感器都 由包括測量溫皮、鹽度、深度、氧化還原電位、有效光合輻照、葉綠素、 pH值的多種傳感器集成一起。
座底平臺方形框架上設(shè)置底層測量傳感器，底層傳感器由包括測量 溫度、鹽度、深度的傳感器集成。
座底平臺的頂部環(huán)形框架'卜'面有小環(huán)形框架，小環(huán)形框架上設(shè)置聲 學(xué)多普勒測流儀，聲學(xué)多普勒測流儀由數(shù)據(jù)傳輸電纜與控制艙連接。
釋放裝置用于回收沉放海底的水下測量系統(tǒng)，包括聲學(xué)釋放器、小 浮球和釋放繩索；聲學(xué)釋放器同定在座底平臺頂部環(huán)形框架上，聲學(xué)釋 放器的脫放扣卡住小浮球，使小浮球和釋放繩索收容于固定在座底平臺 頂部環(huán)形框架上的筒體內(nèi)；釋放繩索的一端連接小浮球，另一端與環(huán)形 框架連接。
水下測量系統(tǒng)沉放在近岸海底，利用安裝的傳感器進(jìn)行海洋要素測 量。岸站實驗室設(shè)置在岸邊，收集水下測量系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)。水下測量 系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)傳輸電纜向岸站實驗室傳送測量數(shù)據(jù)，岸站實驗室通過供 電傳輸電纜向水下測量系統(tǒng)供電。
系纜浮體由承重纜系留在座底平臺的環(huán)形框架上，由浮體拉直的承 重纜上設(shè)置剖面測量傳感器。各種傳感器集成一起并固定在承重纜上。 座底平臺框架上設(shè)置底層測量傳感器，包括測量溫度、鹽度、深度的傳 感器和聲學(xué)多普勒測流儀(ADCP)。測量傳感器與控制艙通過數(shù)據(jù)傳輸 電纜連接。
控制艙固定在座底平臺的底部方形框架上，主要功能實現(xiàn)多層傳感 器的數(shù)據(jù)采集、存儲和傳輸?？刂婆摪▎纹瑱C(jī)和控制電路，由數(shù)據(jù)傳 輸電纜與測量傳感器連接?？刂婆搶⒉杉痛鎯Φ臄?shù)據(jù)發(fā)送到水上岸站 實驗室。
釋放裝置用于回收沉放海底的水下測量系統(tǒng)，包括聲學(xué)釋放器、小浮球和釋放繩索。聲學(xué)釋放器固定在座底平臺頂部環(huán)形框架上，聲學(xué)釋 放器的脫放扣卡住小浮球，使小浮球和釋放繩索收容于固定在座底平臺 頂部環(huán)形框架上的筒體內(nèi)。釋放繩索的一端連接小浮球，另一端與環(huán)形 框架連接。如果聲學(xué)釋放器的脫放扣松開卡住的小浮球，小浮球就會離 開座底平臺上浮，攜帶繩索一端的小浮球浮到海面，用于水上回收沉放 海底的水下測量系統(tǒng)。
岸站實驗室位于水下測量系統(tǒng)布放海域的岸邊，為水下測量系統(tǒng)提 供直流供電并接受和處理來自系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。岸站實驗室配備PC主機(jī) 及儲電、變電設(shè)備，通過傳輸電纜與水下測量系統(tǒng)連接，傳輸電纜包括 數(shù)據(jù)傳輸電纜和供電傳輸電纜。水下測量系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)傳輸電纜向岸站 實驗室傳送測量數(shù)據(jù)，岸站實驗室通過供電傳輸電纜向水下測量系統(tǒng)輸 電。
水下測量系統(tǒng)的控制艙通過數(shù)據(jù)傳輸電纜發(fā)送的測量數(shù)據(jù)到達(dá)岸站 后，再經(jīng)數(shù)據(jù)接收轉(zhuǎn)換模塊到達(dá)相連接的PC機(jī)，數(shù)據(jù)接收轉(zhuǎn)換模塊將長 距離數(shù)據(jù)傳輸格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成PC機(jī)直接接收的數(shù)據(jù)格式。PC機(jī)接受到
數(shù)據(jù)后經(jīng)過軟件的處理解析分類存儲，在電腦界面上顯示各個參數(shù)，并 通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较鄳?yīng)海洋數(shù)據(jù)處理中心的服務(wù)器上。
本實用新型所涉及的極地近岸海洋環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)工作時，由船 只將水下測量系統(tǒng)布放到海底，布放完成后，岸站實驗室開始對水下測 量系統(tǒng)供電，系統(tǒng)控制艙開啟運轉(zhuǎn)并對不同層的測量傳感器發(fā)出工作指 令，測量傳感器進(jìn)行海洋環(huán)境數(shù)據(jù)測量。各層測量傳感器完成測量后， 將測量數(shù)據(jù)傳送至控制艙，控制艙將測量數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單處理后通過數(shù)據(jù)
傳輸電纜發(fā)送到岸站實驗室，岸站實驗室PC主機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后通過
互聯(lián)網(wǎng)傳送給用戶。
水下測量系統(tǒng)工作滿一年后進(jìn)行回收?；厥諘r，在回收船上向聲學(xué) 釋放器發(fā)送聲信號，聲學(xué)釋放器釋放小浮球，船上操作人員即可通過小 浮球攜帶的纜繩將系統(tǒng)收回。水下測量系統(tǒng)回收上船后，操作人員對系 統(tǒng)攜帶的傳感器進(jìn)行替換，并對整個系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，然后將系統(tǒng)重新放 入海底進(jìn)行下一周期的工作。
本發(fā)明所涉及的海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)能夠連續(xù)實時地對極地海域特定 地點的生態(tài)和動力參數(shù)進(jìn)行長期監(jiān)測，具有應(yīng)用方便、數(shù)據(jù)實時等特點，

圖1為極地近岸海洋環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)示意圖。
圖2為極地近岸海洋環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)的水下測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖中標(biāo)記說明
I、 岸站實驗室3、水下測』
5、轉(zhuǎn)環(huán)
7、數(shù)據(jù)傳輸電纜9、環(huán)形框架
II、 釋放裝置13、小環(huán)形框架15、方形框架
具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)-
2、傳輸電纜
4、系纜浮體
6、剖面測量傳感器
8、承重纜
10、聲學(xué)多普勒測流112、底層測量傳感器14、控制艙16、座底平臺
-步描述。
圖l顯示本發(fā)明所涉及的極地近岸海洋環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)的總體組成，圖2顯示其水下測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
如圖所示，本發(fā)明所涉及的極地近岸海洋環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括設(shè)置在近岸海底的水下測量系統(tǒng)3、水上的岸站實驗室l以及兩者之間的傳輸電纜3。水下測量系統(tǒng)3包括座底平臺16、系纜浮體4、剖面測量傳感器6、聲學(xué)多普勒測流儀IO、控制艙14、釋放裝置ll。
座底平臺16為座底式框架結(jié)構(gòu)，四根支撐桿將頂部的環(huán)形框架9和底部的方形框架15連接一體，環(huán)形框架9的下面連接有小環(huán)形框架13。系纜浮體4由承重纜8系留在座底平臺的環(huán)形框架9上，系纜浮體4通過轉(zhuǎn)環(huán)5與承重纜8連接。系纜浮體4連接的承重纜8上分層固定設(shè)置剖面測量傳感器6，相鄰剖面測量傳感器的間距為6 10米。每個剖面測量傳感器都由包括測量溫度、鹽度、深度、氧化還原電位、有效光合輻照、葉綠素、pH值等的多種傳感器集成一起。座底平臺16的方形框架15上設(shè)置底層測量傳感器12，底層傳感器12由包括測量溫度、鹽度、深度的傳感器集成。座底平臺16的頂部環(huán)形框架9下面的小環(huán)形框架13上設(shè)置聲學(xué)多普勒測流儀10?？刂婆?4固定在座底平臺的底部方形框架15上，控制艙14由數(shù)據(jù)傳輸電纜分別與剖面測量傳感器6、底層測量傳感器12和聲學(xué)多普勒測流儀10的傳感器連接。
釋放裝置11用于回收沉放海底的水下測量系統(tǒng)3，包括聲學(xué)釋放器、小浮球和釋放繩索，聲學(xué)釋放器固定在座底平臺16的環(huán)形框架9與方形框架15的支撐桿上。聲學(xué)釋放器的脫放扣卡住小浮球，使小浮球和釋放繩索收容于固定在座底平臺頂部環(huán)形框架9上的筒體內(nèi)。釋放繩索的一端連接小浮球，另一端與環(huán)形框架9連接。
岸站實驗室1位于水下測量系統(tǒng)3布放海域的岸邊，為水下測量系統(tǒng)3提供直流供電并接受和處理來自系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。岸站實驗室配備PC主機(jī)及儲電、變電設(shè)備，通過傳輸電纜2與水下測量系統(tǒng)3連接，傳輸電纜2包括數(shù)據(jù)傳輸電纜和供電傳輸電纜。水下測量系統(tǒng)3通過數(shù)據(jù)傳輸電纜向岸站實驗室l傳送測量數(shù)據(jù)，岸站實驗室l通過供電傳輸電纜向水下測量系統(tǒng)3輸電。
權(quán)利要求1、一種極地近岸海洋環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括設(shè)置在海底的水下測量系統(tǒng)、水上的岸站實驗室以及兩者之間的傳輸電纜；水下測量系統(tǒng)包括座底平臺、系纜浮體、測量傳感器、控制艙、釋放裝置，座底平臺為座底式框架結(jié)構(gòu)，四根支撐桿將頂部環(huán)形框架和底部的方形框架連接一體；系纜浮體由承重纜系留在座底平臺的環(huán)形框架上；測量傳感器包括剖面測量傳感器、底層傳感器，系纜浮體的承重纜上設(shè)置剖面測量傳感器，座底平臺方形框架上設(shè)置底層傳感器；控制艙固定在座底平臺的方形框架上，控制艙包括單片機(jī)和控制電路，由數(shù)據(jù)傳輸電纜與測量傳感器連接；岸站實驗室配備PC主機(jī)，通過傳輸電纜與水下測量系統(tǒng)的控制艙連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的極地近岸海洋環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征 在于，系纜浮體通過轉(zhuǎn)環(huán)與承重纜連接，承重纜上分層固定設(shè)置剖面測 量傳感器，相鄰剖面測量傳感器的間距為6 10米，每個剖面測量傳感器 都由包括測量溫度、鹽度、深度、氧化還原電位、有效光合輻照、葉綠 素、pH值的多種傳感器集成一起。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的極地近岸海洋環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征 在于，座底平臺方形框架上設(shè)置底層測量傳感器，底層傳感器由包括測 量溫度、鹽度、深度的傳感器集成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的極地近岸海洋環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征 在于，座底平臺的頂部環(huán)形框架下面有小環(huán)形框架，小環(huán)形框架上設(shè)置 聲學(xué)多普勒測流儀，聲學(xué)多普勒測流儀由數(shù)據(jù)傳輸電纜與控制艙連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的極地近岸海洋環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征 在于，所述釋放裝置用于回收沉放海底的水下測量系統(tǒng)，包括聲學(xué)釋放 器、小浮球和釋放繩索；聲學(xué)釋放器固定在座底平臺頂部環(huán)形框架上， 聲學(xué)釋放器的脫放扣卡住小浮球，使小浮球和釋放繩索收容于固定在座 底平臺頂部環(huán)形框架上的筒體內(nèi)；釋放繩索的一端連接小浮球，另一端 與環(huán)形框架連接。
專利摘要本實用新型公開的極地近岸海洋環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括設(shè)置在海底的水下測量系統(tǒng)、水上的岸站實驗室以及兩者之間的傳輸電纜。水下測量系統(tǒng)沉放在近岸海底，包括座底平臺、系纜浮體、測量傳感器、控制艙、釋放裝置。水下測量系統(tǒng)設(shè)置剖面測量傳感器、底層傳感器和聲學(xué)多普勒測流儀，測量溫度、鹽度、深度、氧化還原電位、有效光合輻照、葉綠素、pH、海流等多方面海洋環(huán)境數(shù)據(jù)。控制艙將測量數(shù)據(jù)通過傳輸電纜發(fā)送到設(shè)置在岸邊的岸站實驗室，岸站實驗室PC主機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后通過互聯(lián)網(wǎng)傳送給用戶。釋放裝置用于回收水下測量系統(tǒng)。本實用新型能夠連續(xù)實時地對極地海域進(jìn)行長期監(jiān)測，為實現(xiàn)極地海洋環(huán)境自動監(jiān)測業(yè)務(wù)化運行開啟了新的發(fā)展前景。
文檔編號G01K13/02GK201397138SQ200920095878
公開日2010年2月3日 申請日期2009年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月16日
發(fā)明者劉松堂, 銳 朱, 王項南, 川 田, 石建軍 申請人:國家海洋技術(shù)中心