的傳輸距離受其頻率、信號強(qiáng)度和沉積物固結(jié)狀態(tài)、壓強(qiáng)等因素影響，傳輸距離從小于一米到幾十米不等，所以水聲通訊在沉積物中的傳輸是有可能但無法完全適應(yīng)的。另一方面，雖然電磁波在水中傳播，海水對電磁波能量的吸收作用很強(qiáng)，但對于不同波長的電磁波吸收作用不同。波長越短，在海水中的衰減就越厲害，因此短波幾乎無法穿過海水傳播。而波長更長的長波、甚長波、超長波在海水中的衰減程度就要小得多，能夠進(jìn)入幾十米至幾百米的水中，理論上在固體中傳輸距離會(huì)更遠(yuǎn)。長波通信傳輸衰減小，穩(wěn)定可靠，但是通信的頻帶較窄，只能用于低速通訊。在本發(fā)明的設(shè)備實(shí)際工作時(shí)，兩種通訊手段同時(shí)放出試探信號，并監(jiān)聽回應(yīng)信號的強(qiáng)度，根據(jù)信號強(qiáng)度選擇該環(huán)境下最合適的通訊通路。水聲/長波通訊器整體為長方體外形，此外還有頂端的水密接插口、水聲收發(fā)源和底端的無線電天線，從結(jié)構(gòu)上將包括通訊控制器、凱夫拉電纜接口、水聲通訊器和長波無線電波通訊器?，F(xiàn)場布放時(shí)，將連有船載控制器的凱夫拉電纜接到水聲/長波通訊器的水密接口上，然后將其從船上沉入海底。此時(shí)，通訊器的一端為凱芙蘭電纜連接船載控制器，另一端通過水聲/長波兩種通訊手段與本長期觀測裝置保存聯(lián)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)兩者的通訊。
[0040]船載控制器外形如一個(gè)方形掌機(jī)，面板上有一個(gè)液晶屏、方向控制器、確認(rèn)鍵和取消鍵，底端有一個(gè)凱夫拉電纜接入端口。船載控制器的作用包括選擇水聲/長波通訊器的通訊方式、查看水聲/長波通訊器的通訊狀態(tài)、控制本長期觀測裝置的上下鉆頭啟停、控制本長期觀測裝置釋放器的運(yùn)行、控制本長期觀測裝置的孔壓傳感器工作、查看本長期觀測裝置的狀態(tài)參數(shù)、設(shè)置孔壓采樣率、采樣間隔、回傳數(shù)據(jù)等。
[0041 ] 輔助布放設(shè)備其特征在于包括輔助布放支架、可控吊鉤和配重。輔助布放支架由上部的圓筒狀護(hù)套和下部的四腳架組成，兩者采用焊接方式剛性連接。圓形配重中央有一個(gè)通孔，可控吊鉤之上的吊纜穿過該通孔，一方面用于穩(wěn)定吊鉤和本長期觀測裝置，另一方面圓形配重作為輔助布放支架的上限端，將其卡在該位置以下?？煽氐蹉^是能夠在船上使用線纜吊裝放入海底，能夠通過機(jī)械、液壓或電氣方法控制其閉合、開啟的吊鉤。吊鉤的兩個(gè)鉗臂上還各有一個(gè)小短臂，吊鉤閉合時(shí)，小短臂被收在鉗臂側(cè)下方，保證下放工作不受影響；吊鉤打開后，小短臂被撐開的側(cè)面，能夠在下放完成后，收回吊鉤的同時(shí)回收輔助布放支架。
[0042]本發(fā)明能夠很好的解決目前孔壓觀測過程中，傳統(tǒng)儀器不可避免的由于桿體或線纜的存在，而導(dǎo)致出現(xiàn)孔隙水壓力通道的問題。使孔壓計(jì)能夠處于一個(gè)密閉穩(wěn)定的環(huán)境中，觀測到真實(shí)的孔隙水壓力累計(jì)與消散過程。同時(shí)通過水聲/長波自匹配通訊系統(tǒng)，很好的完成原位觀測過程中的數(shù)據(jù)傳輸，避免了復(fù)雜深海儀器的反復(fù)布放回收，一方面提高了工作效率，降低了科研成本，另一方面也有效避免了回收再布放過程對現(xiàn)場研宄環(huán)境的人為擾動(dòng)。
【附圖說明】
[0043]圖1本發(fā)明的長期觀測裝置的整體和模塊化分解結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖2本發(fā)明的水聲/長波通訊器和船載控制器連接示意圖。
[0045]圖3本發(fā)明的布放設(shè)備示意圖。
[0046]圖3a吊鉤打開時(shí)的示意圖，圖3b吊鉤關(guān)閉時(shí)的示意圖，圖3c布放支架正視圖，圖3d布放支架俯視圖。
[0047]圖4本發(fā)明與水聲/長波通訊器、船載控制器和布放設(shè)備的模塊化示意圖。
[0048]圖5本發(fā)明布放過程示意圖。
[0049]圖6本發(fā)明回收過程示意圖。
[0050]其中，1.本發(fā)明的長期觀測裝置，2.水聲/長波通訊器，3.船載控制器，4.布放設(shè)備，5.輔助布放支架，6.可控吊鉤和配重，7.保護(hù)架，8.上鉆頭，9.浮體材料，10.主控艙，11.孔壓傳感器，12.配重，13.下鉆頭，14.凱夫拉電纜。
【具體實(shí)施方式】
[0051]如圖1- 4所示，自動(dòng)升降的無纜式深海底孔隙水壓力長期觀測裝置及其配套的系統(tǒng)，包括本長期觀測裝置1、水聲/長波通訊器2、船載控制器3和輔助布放設(shè)備4(包括輔助布放支架5、可控吊鉤和配重6)各一套。其中，如圖1所示，本長期觀測裝置I自下向上依次包括下鉆頭13、配重12、主控艙10 (包括釋放器)、孔壓傳感器11、浮體材料9、上鉆頭8和保護(hù)架7。下鉆頭13和配重12通過釋放器與主控艙10連接。而主控艙10、孔壓傳感器11、浮體材料9、上鉆頭8和保護(hù)架7依次采用螺栓結(jié)構(gòu)剛性連接。
[0052]原位布放前，按照圖2將水聲/長波通訊器2和船載控制器3用凱夫拉電纜14連接；將保護(hù)架7從本長期觀測裝置I的上方套入到凸起塊處卡住，掛到可控吊鉤上，完成布放準(zhǔn)備。
[0053]如圖5，其布放方法包括以下步驟:
[0054]1.選擇原位觀測站點(diǎn)，對該點(diǎn)進(jìn)行資料分析，并確定布放方案
[0055]需要對該點(diǎn)的海底地質(zhì)調(diào)查資料進(jìn)行分析，討論所需要的孔壓觀測深度和可行的孔壓觀測深度范圍，結(jié)合天氣和海況，最終確定進(jìn)行原位觀測布放的時(shí)間、地點(diǎn)、深度(海床面以下深度)等。
[0056]2.行船到預(yù)定觀測點(diǎn)，進(jìn)行布放準(zhǔn)備
[0057]布放準(zhǔn)備包括船身穩(wěn)定、拋錨和組裝儀器設(shè)備。將本長期觀測裝置、輔助布放支架、可控吊鉤、配重依次連接；將水聲/長波通訊器和船載控制器通過凱夫拉電纜連接；設(shè)置本長期觀測裝置準(zhǔn)備布放到沉積物中的深度；條件允許的情況下測量當(dāng)前的波浪、水深、流速剖面、淺地層剖面等環(huán)境參數(shù)。
[0058]3.通過釋放凱夫拉電纜，將水聲/長波通訊器下放到海床(圖5A)
[0059]通過釋放凱夫拉電纜，將水聲/長波通訊器放入海底，平穩(wěn)落到海床面。從水聲/長波通訊器入水開始，同時(shí)打開水聲通訊和無線電長波通訊，時(shí)刻關(guān)注水聲/長波通訊器與本長期觀測裝置的信號對接情況，并在通訊信道建立成功后，注意本長期觀測裝置傳來的性能參數(shù)(如深度、電量等)。
[0060]4.將本長期觀測裝置送入海床表面(圖5B、圖5C)
[0061]工作人員需要緩慢下放纜繩，將組裝好的輔助布放設(shè)備和本長期觀測裝置放到海床表面。此時(shí)輔助布放支架坐底穩(wěn)定，本長期觀測裝置也保持直于海床面。此后纜繩繼續(xù)下放，從船載控制器上讀到本長期觀測裝置的深度數(shù)值卻不再變化，證明設(shè)備坐底成功，標(biāo)定海床基準(zhǔn)面位置。而后保持該深度不變，略微收緊纜繩，完成布放前期準(zhǔn)備。
[0062]5.船載控制器向本長期觀測裝置送出啟動(dòng)信號，本長期觀測裝置開始鉆孔進(jìn)入沉積物，到達(dá)指定深度后停止運(yùn)行(圖OT)
[0063]監(jiān)聽船載控制器上，本長期觀測裝置通過水聲/長波通訊器回傳的深度數(shù)據(jù)，待其穩(wěn)定后，通過船載控制器啟動(dòng)下鉆頭。直至當(dāng)前深度達(dá)到步驟4中標(biāo)定的海床基準(zhǔn)面和步驟2中設(shè)置的擬布放深度之和，下鉆頭停止運(yùn)行，而后進(jìn)入長期觀測模式。
[0064]6.回收輔助布放設(shè)備和水聲/長波通訊器，原位布放完成
[0065]打開可控吊鉤(圖5E)，回收纜繩(圖5F)，此時(shí)吊鉤的小臂會(huì)卡住布放輔助支架，將其一同收回(圖5G)，然后通過回收凱夫拉電纜收回水聲/長波通訊器(圖5H)。此時(shí)，原位觀測布放工作完成，拔錨啟航。
[0066]如圖6，其回收方法包括:
[0067]7.再次駕船到觀測站位，進(jìn)行設(shè)備組裝
[0068]到達(dá)指定站位(圖6A)，將水聲/長波通訊器和船載控制器通過凱夫拉電纜連接；進(jìn)行現(xiàn)場環(huán)境調(diào)查。
[0069]8.通過釋放凱夫拉電纜，將水聲/長波通訊器下放到海床(圖6B)
[0070]通過釋放凱夫拉電纜，將水聲/長波通訊器放入海底，平穩(wěn)落到海床面。然后通過兩種手段分別嘗試與本長期觀測裝置取得聯(lián)系，獲取兩者返回的信號強(qiáng)度，并選擇相對可靠的一種通訊方式。建立通訊后進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的回傳，包括當(dāng)前深度、剩余電量、觀測數(shù)據(jù)簡報(bào)等。
[0071]9.回收數(shù)據(jù)/回收設(shè)備。