监测系统、组件、方法和应用技术方案

一种实时海洋声波监测系统和方法，用于检测、跟踪、记录、分析、通信或以其他方式得到和管理指示海洋存在和/或火星的数据，以及使用这样的数据避免或减轻对海洋环境的有害影响。该系统包括多个水下仪器包(SP)，包括记录声波信号和其他传感器数据的传感器，以允许进行延后和/或实时的原位数据通信以及控制单个的仪器包和系统配置。各SP可具有无线的声波和/或光学模块或组件，以使SP和/或其他收集点，例如使多个水面舰艇、ROV、水下收发器或AUV之间能够进行通信。该SP可进一步包括附加单组件或多组件地震传感器或其他功能传感器，用于收集可与所获得的声波数据组合使用的数据(这可涉及如下文描述的环境条件以及涉及海洋哺乳动物声波数据)，从而协助鉴定、定位和/或改变所感知的环境中的哺乳动物的特征和/或种群(一个或多个)，或者其他刺激，例如但不限于辐射、运动以及确实或潜在令人感兴趣的任何其他可检测刺激。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请涉及并要求来自于2013年7月18日提交的美国临时专利申请61/847,668和2013年12月19日提交的美国临时专利申请61/918,255的优先权，其内容通过全文引用的方式并入本文。本专利技术的实施方案一般属于监测系统、设备、技术及其应用领域。更特别地，本专利技术的实施方案和方面属于在海洋环境中进行这样的监测，以监测、鉴定、跟踪和以其他方式表征海洋物种和/或其他海洋对象，以及多种刺激对这些海洋物种和/或其他海洋对象的一个或多个影响。甚至更特别地，本专利技术的实施方案和方面属于实时的基于声波的海洋(水面或水下)监测系统、设备、技术及其应用。海上商业经营可影响海洋环境，包括该环境中的植物、动物和哺乳动物。例如在渔业中，可能偶然地捕捉、伤害和/或杀死保护物种、濒危物种或甚至非靶向的物种。类似地，水面和水下的海洋地震活动和油/气勘探活动可能偶然地干扰海洋环境。进一步的信息可从美国内政部海洋能源管理局(BOEM)和美国商业部国家海洋渔业服务局(NMFS)获得。专利技术人已经意识到享有一种海洋声波监测系统，以及用于检测、跟踪、记录、分析、通信或以其他方式得到和管理指示海洋存在和/或火星的数据以及使用这样的数据避免或减轻对海洋环境的有害影响的合适的监测系统、系统组件和方法将是有利并且有益的。如本文接下来描述的以及如所附权利要求的记载所体现的专利技术启用了这样的监测系统、系统组件和方法，用于实现所意识到的优点和益处。本专利技术的一个实施方案是实时的基于声波的海洋监测系统。所述系统包括接收器；以及能够工作地与所述接收器通信的多个传感器包(SP)，其中每个传感器包进一步包括壳体；至少一个声波传感器；计时源；电源；数据存储器；以及数据采集组件。在多个非限制性方面中，所述实时的海洋声波监测系统可进一步包括以下特征或限制，或由以下特征或限制表征：-其中至少一些SP包括用于检测盐度、温度、浊度、pH、有机材料、溶解固体、浮游植物、光通量、生物发光、O2、CO2、水流以及对象速度中的至少一种的附加传感器；-其中至少一些SP包括用于检测时钟同步数据、高、中和低频声波数据、甚低频(例如，地震)数据、(低频，例如，<100Hz)地震引起的数据和颗粒速度数据中的至少一种的附加传感器；-其中至少一些SP包括用于检测时钟同步数据、高、中和低频声波数据、甚低频(例如，地震)数据、(低频，例如，<100Hz)地震数据和颗粒速度数据中的至少一种的附加传感器；-其中所述多个SP是自主的和自给的；-其中所述计时源是原子钟；-其中每个SP由声波识别算法与声波分类算法中的一种编程，从而可生成用于传输至所述接收器的数据包；-其中所述接收器被布置于水面舰艇、ROV、AUV、浮筒中的一个中、水柱中、海床上、陆地上；-其进一步包括能够生成检测结果和分类结果的仪器/计算单元；-其中每个SP可按计划同步地或异步地传输数据包。本专利技术的一个实施方案是一种用于监测海洋环境体积的方法。所述方法包括检测所述海洋环境体积内与现象有关的范围为200Hz<fhigh<150kHz的高频率；检测所述海洋环境体积内与不同现象有关的范围为0<flow≤200Hz的低频率；以及，临时将所述低频相关现象与所述高频相关现象关联起来。在多个非限制性方面中，所述用于监测海洋环境体积的方法可进一步包括以下特征或限制，或由以下特征或限制表征：-进一步包括在检测与海洋地震事件相关的低频率之前检测与海洋对象相关的高频率，检测所述与海洋地震事件相关的低频率，以及在检测所述与海洋地震事件相关的低频率后检测与所述海洋对象相关的高频率；-进一步包括检测与运动的海洋对象相关的高频率；-进一步包括使用包括接收器和多个传感器包(SP)的实时海洋声波监测系统，其中每个传感器包还包括壳体、至少一个声波传感器、计时、电源、数据存储器和数据采集组件；-进一步包括临时将多个实时SP处的来自未知位置处的源的声波信号的检测关联起来，并三角测量所述源的已知位置；-进一步包括将所述接收器布置于海床的至少一个位置处，悬浮于所述海洋环境体积中、水面舰艇上、ROV中、AUV中、浮筒中或陆地上；-进一步包括产生至少一个所述SP中的数据包，并将同步或异步传输所述数据包；-进一步包括在至少一个所述SP中启用警报模式，与数据接收器通信；-进一步包括将所述SP中的至少一些布置于所述海洋环境体积内；-进一步包括将所述SP中的至少一些布置于所述海洋环境体积的底表面上。-进一步包括将所述SP中的至少一些布置悬浮于所述海洋环境体积中；-进一步将所述SP中的至少一些布置于所述海洋环境体积外；-其中所述SP中的至少一些包括用于检测盐度、温度、浊度、pH、有机材料、溶解固体、浮游植物、光通量、生物发光、O2、CO2、水流以及对象速度中的至少一种的附加传感器；-其中所述SP中的至少一些包括用于检测时钟同步数据、高、中、低频声波数据、甚低频(例如，地震)数据、(低频，例如，<100Hz)地震数据和颗粒速度数据中的至少一种的附加传感器；其中所述SP中的至少一些包括用于检测时钟同步数据、高、中、低频声波数据、甚低频(例如，地震)数据、(低频，例如，<100Hz)地震数据和颗粒速度数据中的至少一种的附加传感器；-进一步包括使所述SP与另一单元通信，所述单元包括不同的SP、水面舰艇、ROV、水下收发器和AUV，以及单组件和/或多组件地震传感器；-进一步包括当所述SP被布置于所述海洋环境体积中时，校正所述SP。所述实时的基于声波的海洋监测系统包括含有传感器的多个水下仪器包(SP)，用于例如，记录声波信号和其他传感器数据，以允许进行延后和/或实时的原位数据通信以及控制单个的仪器包和系统配置。这些传感器包是自主的和自给的，不与表面或彼此进行物理连接。各SP可具有无线的声波和/或光学模块或组件，以使SP和/或其他收集点，例如使多个水面舰艇、ROV、水下收发器或AUV之间能够进行通信。所述SP进一步可包括附加单组件或多组件地震传感器或其他功能传感器，用于收集可与所获得的声波数据组合使用的数据(这可涉及如下文描述的环境条件以及涉及海洋哺乳动物声波数据)，从而协助鉴定、定位和/或改变所感知的环境中的哺乳动物的特征和/或种群(一个或多个)，或者其他刺激，例如但不限于辐射、运动以及确实或潜在令人感兴趣的任何其他可检测刺激。图1示出了根据本专利技术的一个说明性方面的示例性传感器包。图2示出了根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监测海洋环境体积的方法，包括：检测所述海洋环境体积内与一现象有关的范围为200Hz<fhigh≤150kHz的高频率；检测所述海洋环境体积内与不同现象有关的范围为0<flow≤200Hz的低频率；以及临时将该低频相关现象与该高频相关现象进行相互关联。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.18 US 61/847,668;2013.12.19 US 61/918,2551.一种用于监测海洋环境体积的方法，包括：
检测所述海洋环境体积内与一现象有关的范围为200Hz<fhigh≤150kHz的高频率；
检测所述海洋环境体积内与不同现象有关的范围为0<flow≤200Hz的低频率；以及
临时将该低频相关现象与该高频相关现象进行相互关联。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在检测与海洋地震事件相关的低频率之前检测与海洋对象相关的高频率；
检测所述与海洋地震事件相关的低频率；以及
在检测所述与海洋地震事件相关的低频率后检测与所述海洋对象相关的高频率。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
检测与运动的海洋对象相关的高频率。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
使用一实时海洋声波监测系统，该系统包括：
接收器；和
多个传感器包(SP)，
其中每个传感器包进一步包括：
壳体；
至少一个声波传感器；
计时源；
电源；
数据存储器；和
数据采集组件。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：
临时将位于多个实时SP处的来自未知位置处的源的声波信号的检测进行相互关联，并三
角测量所述源的已知位置。
6.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：
将所述接收器布置于海床的至少一个位置处，悬浮于所述海洋环境体积中、水面舰艇上、
ROV中、AUV中、浮筒中或陆地上。
7.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：
产生至少一个所述SP中的数据包，并同步或异步地传输所述数据包。
8.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：
在至少一个与数据接收器通信的SP中启用警报模式。
9.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：
将至少一些SP布置于所述海洋环境体积内。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：
将至少一些SP布置于所述海洋环境体积的底表面上。
11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：
将至少一些SP悬浮于所述海洋环境体积中。
12.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：
将至少一些SP布置于所述海洋环境体积外。
13.根据权利要求4所述的方法，其中至少一些SP包括用于检测盐度、温度、浊度、pH、
有机材料、溶解固体、浮游植物、光通量、生物发光、O2、CO2、水流以及对象速度中的至
少一种的附加传感器。
14.根据权利要求4所述的方法，其中至少一些SP包...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·霍普韦尔，J·N·汤普森，M·巴斯奈特，M·莫里斯，
申请(专利权)人：费尔菲尔德工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US