一种基于卫星通讯数据实时传输的深海锚系潜标系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于卫星通讯数据实时传输的深海锚系潜标系统，包括水面浮标系统，一竖向布置的包塑钢缆，子浮体，锚泊系留与释放单元；一主浮体，多个玻璃浮球，还包括一设于主浮体与释放单元之间用于搭载深水测量仪器的架体，在架体上设置有一用于驱动各深水测量仪器沿包塑钢缆上下移动测量不同水深处剖面测量数据的升降调节机构。利用升降调节机构能够实现水下预定深度距离段的连续数据监测，填补了目前无法针对不同水深中各项温盐深水下剖面信息的连续采集，而且采用控制器自动控制，结构合理，并且运行平稳，通过设置的升降调节辅助部件，使得架体在沿包塑钢缆上行或下行的过程中阻力更加小，运行更加平稳。

A deep sea anchor submersible system based on real-time transmission of satellite communication data

The invention discloses a deep-sea anchoring system based on the real-time transmission of satellite communication data, including a surface buoy system, a vertical arranged plastic steel cable, a floating body, a mooring mooring and release unit, a main floating body, a number of glass floating balls, and a deep-water survey between the main floating body and the release unit. The frame body of the measuring instrument is provided with a lifting regulator for driving various deep water measuring instruments to move up and down the plastic steel cable to measure the measured data of different water depth profiles. The continuous data monitoring of the underwater predetermined depth range can be realized by the lifting regulation mechanism, which fills the continuous acquisition of the information of the deep water section under different water depth in different water depth, and the controller is controlled automatically, the structure is reasonable, and the operation is smooth, and the auxiliary parts of the set up and down adjustment are passed. The resistance of the rack is smaller and the operation is more stable in the process of going up or down along the wrapped steel cable.

【技术实现步骤摘要】
一种基于卫星通讯数据实时传输的深海锚系潜标系统
本专利技术涉及海洋观测设备
，尤其涉及一种基于卫星通讯数据实时传输的深海锚系潜标系统。
技术介绍
潜标技术是六十年代由一些海洋发达国家开始使用并发展起来的；系泊在海面以下的长期观测海洋环境要素的系统，声学释放器，可从海面按指令回收。浮标、潜标系统是海洋环境调查的重要技术装备，具有在恶劣的海洋环境条件下，无人值守的长期、连续、同步、自动地对海洋水文、气象诸要素进行全面综合监测的特点，是海洋观测岸站、调查船和调查飞机在空间上和时间上的延伸扩展，是离岸监测的重要手段。具有其他调查方法无法代替的作用。潜标系泊于海面以下，工作一定时间后，通过释放装置回收，具有获取海洋水下环境剖面资料的能力，并具有隐蔽性好不易被破坏的优点，得到了广泛的应用。潜标中的深海传感器收集的水速、温度和盐度能帮助中国潜艇避开有害的紊流和跃层。浮标、潜标系统的重要性越来越受到世界各海洋国家的重视。海洋潜标系统一般由水下部分和水上机组成，水下部分一般由主浮体、探测仪器、浮球、锚系系统、释放器等组成。通常，主浮体布放在海面下100米左右或更大深度的水层中，因而避免海表面的扰动；锚系系统将整个系统固定在海底某一选定的测点上。在主浮体与锚之间的系留绳索上，根据不同的需要，挂放多层自动观测仪器和浮球，在系留索与锚的连接处安放释放器。海洋潜标系统由工作船布放，观测仪器在水下进行长周期的自动观测并将观测数据储存，达到预定的时间后，仍由工作船到达原设站位，由水上机发出指令，释放器接受指令释放锚块之后，系统上浮回收。用海洋潜标系统能获取水下不同层面上的长期连续的海流、温度、盐度、深度等海洋水文资料，并具有隐蔽、稳定和机动性好等特点，具有其他观测设备不可替代的功效，在海洋环境观测中具有十分重要的作用。CN1731220A公开了一种深海集成潜标测量系统。它由锚定重块、ADP、电源、CADP、上浮箱体、潜球、上缆绳、仪器框架、释放器、下缆绳组成，其中ADP、电源和CADP分别置放固定在仪器框架的下、中、上部，CADP的测量探头向上安装在仪器框架的上部；ADP的测量探头向下安装在仪器框架的下部，通过上缆绳将仪器框架与上浮箱体相连在一起，潜球置放在上浮箱体中，仪器框架下方设与锚定重块相连的释放器。本专利技术是能监测深达200多米的、高性价比的深海潜标测量系统，该系统既能准确可靠地监测水面、浅层的波高、波向、波周期，又能监测在所深度的整个三维分层剖面流速、流向等水文参数，还能有效地防止流网破坏。上述专利有效确保了数据准确、安全性高的问题，并且投放与回收更加容易、方便。但是对于数据的获取方面，只能每年一次通过人工回收硬盘的方式收集潜标数据，因为数据难以穿透水层与陆地取得无线电联系。海洋实时观测数据长期依靠卫星遥感和浮标。用于观测水下和深海数据的潜标只能每年回收一次，从中获取数据，无法像卫星遥感和浮标那样获得实时数据，这是因为潜标最上面一个浮体距离海平面还有四五百米，这些数据无法穿透海水传输到卫星上。也就是说，上述的潜标无法实现实时传输获取数据。随着海洋监测技术的持续发展，如何能够实现观测数据的实时传输，是海洋监测领域研发人员亟待解决的问题。CN102167136A公开了一种海洋升降潜标系统，在该系统中，浮标通过通信系留缆连接水下绞车；浮标与水下绞车之间的通信系留缆上靠近浮标的部分等间距设置多个剖面测量仪器；水下绞车固定在主浮体上；目标探测系统和ADCP均设置在主浮体上；锚泊系留机构包括采用锚链串接的玻璃浮球、应答释放器和压载锚。控制中心控制浮标系统定时浮出海面和潜入海中；目标探测系统探测活动目标，当判定有活动目标进入预设范围时，控制中心控制浮标系统潜入海中。浮标在浮出海面时，将所接收的各种数据传输给地面岸站。使用本专利技术既可以实现海洋观测数据的实时传输，又避免了风浪和其他因素对浮标寿命的影响。上述专利虽然能够实现数据的短时间实时传输，但是这种潜标系统只能探测300的深度，并且“1-北斗卫星终端，2-CTD，3～6-剖面测量仪器”等距离海面较近，极易被过往船舶破坏并导致潜标水下观测单元受到影响，存在很大弊端。又如，CN204965085U公开了一种海洋资料浮标数据采集控制系统，其包括：数据采集器，安装于浮标上，用于获取海洋参数以及浮标位置；数据采集控制器，用于接收数据采集器获取的海洋参数和浮标位置数据，所述数据采集控制器为芯片MSP430；通信模块，用于将海洋参数和浮标位置数据传送给远端的监控终端；所述通信模块的输入端以及数据采集器的输出端分别与芯片MSP430的第一UART口和第二UART口相连；继电器组件，用于控制数据采集控制器以及通信模块的工作与否；供电单元，用于为所述数据采集器、数据采集控制器、通信模块以及继电器组件供电。上述专利仅仅在监测控制方面提出了新的方案，节约电能，目的为了延长浮标在海洋中的监测时间。近年来，随着高新技术的发展和海洋环境探测的需要，潜标技术向着综合化、智能化方向发展。数据传输(借助水面浮标)由单一的储存读取方式向卫星传输，无线电通讯和储存读取多种方式发展，增加了数据的可靠性和实时性。在“十五”863国家高新技术发展计划的资助下，国家海洋技术中心联合中船重工集团710研究所开展了实时传输海洋潜标系统的研制工作。该潜标具备将海洋环境测量数据通过可自动补充的水面通讯浮标与卫星双向通讯，实时传输到岸站的功能。潜标系统可搭载ADCP、海流计、温度链等海洋测量设备，进行0～200m海流剖面测量和1000m盐温深流测量。最大使用海域水深4000m，水下服役期210天，测量数据的存储能力大于210天。科考队员在水面上放置了一个数据实时传输的浮体，它与潜标通过无线和有线两种方式连接。潜标将数据传输给浮体，浮体发射到卫星上，卫星再反馈回陆地实验室。”综上所述，结合现有的潜标系统以及目前最新技术不难看出，对于潜标实时传输技术已经完善，中国的海洋监测技术发展得到了辉煌的成绩，我国成功攻克“潜标数据长时间实时传输”世界海洋观测难题！首次实现深海数据长周期稳定实时传输并共享应用！发布“西太平洋深海潜标数据系统”填补了国内空白。改变了传统潜标观测每年只能采集一次的问题，对深海数据的查看模式从“录像回访”变成了“现场直播”。“潜标数据的实时传输将为海洋环境和全球气候研究提供重要技术支撑，实时传输回的数据将提高海洋气候和环境预报的精度。”破解了深海潜标观测数据实时传输的世界性难题。但是，现在深海海洋监测领域通过潜标探测不同水深的仪器基本是固定的，也就是说，ADCP与TD一般设置在水深300～500米左右，CTD与RCM一般设置在水深800～1000米左右，并且在水面下50～100米左右安装感应耦合温盐链，用来监测各段水深的海水温度、盐度、环流、回声强度等海洋环境参数的剖面测量，由此可知，上述监测设备在布放完成后只能针对具体深度的海水信息进行数据的收集，目前潜标由于总长度上千米甚至几千米，一旦布放完成就不能任意调节。因此获取的数据有限，不能实现不同水深的海洋数据采集，并且，由于系统布放于水下，而且集成了多台珍贵的测量仪器，因此能否可靠地回收便成为潜标系统布放时所需考虑的首要问题。传统的方法采用潜标定位，能够保障潜标系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于卫星通讯数据实时传输的深海锚系潜标系统，包括一用于实时接收水下采集的剖面测量数据并将该数据上传至双向通讯卫星的水面浮标系统，双向通讯卫星将获取的实时测量数据反馈回陆地实验室；一竖向布置的包塑钢缆，在包塑钢缆的顶端设有用于提供浮力的子浮体，底端设有用于回收该系统的锚泊系留与释放单元；一设于子浮体下方的包塑钢缆上的用于搭载浅水测量仪器的主浮体，所述主浮体包括一用于存储各测量仪器采集的剖面测量数据并将该数据发送至水面浮标系统的数据存储发送单元；在主浮体与释放单元之间连接有多个用于向包塑钢缆提供平衡力的玻璃浮球，其特征在于：还包括一设于主浮体与释放单元之间用于搭载深水测量仪器的架体，在架体上设置有一用于驱动各深水测量仪器沿包塑钢缆上下移动测量不同水深处剖面测量数据的升降调节机构，所述升降调节机构包括一与架体连接的壳体，在壳体内横向设置一允许包塑钢缆缠绕的辊轴，壳体上部及下部分别开设有允许上端包塑钢缆及下端包塑钢缆进入及伸出的开孔，以及一驱动所述辊轴转动向上移动回收上端包塑钢缆并释放下端包塑钢缆或向下移动释放上端包塑钢缆并回收下端包塑钢缆的伺服电机，在伺服电机上设置有用于接收信号的编码器，以及控制器，所述控制器通过预先设定的行程上限及下限发送信号至编码器，编码器接收信号后驱动伺服电机沿包塑钢缆上行或下行，到达行程上限或行程下限时控制器发送驱动伺服电机停止并返回的信号至编码器，编码器驱动伺服电机反转并回到上行或下行起始点。...

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星通讯数据实时传输的深海锚系潜标系统，包括一用于实时接收水下采集的剖面测量数据并将该数据上传至双向通讯卫星的水面浮标系统，双向通讯卫星将获取的实时测量数据反馈回陆地实验室；一竖向布置的包塑钢缆，在包塑钢缆的顶端设有用于提供浮力的子浮体，底端设有用于回收该系统的锚泊系留与释放单元；一设于子浮体下方的包塑钢缆上的用于搭载浅水测量仪器的主浮体，所述主浮体包括一用于存储各测量仪器采集的剖面测量数据并将该数据发送至水面浮标系统的数据存储发送单元；在主浮体与释放单元之间连接有多个用于向包塑钢缆提供平衡力的玻璃浮球，其特征在于：还包括一设于主浮体与释放单元之间用于搭载深水测量仪器的架体，在架体上设置有一用于驱动各深水测量仪器沿包塑钢缆上下移动测量不同水深处剖面测量数据的升降调节机构，所述升降调节机构包括一与架体连接的壳体，在壳体内横向设置一允许包塑钢缆缠绕的辊轴，壳体上部及下部分别开设有允许上端包塑钢缆及下端包塑钢缆进入及伸出的开孔，以及一驱动所述辊轴转动向上移动回收上端包塑钢缆并释放下端包塑钢缆或向下移动释放上端包塑钢缆并回收下端包塑钢缆的伺服电机，在伺服电机上设置有用于接收信号的编码器，以及控制器，所述控制器通过预先设定的行程上限及下限发送信号至编码器，编码器接收信号后驱动伺服电机沿包塑钢缆上行或下行，到达行程上限或行程下限时控制器发送驱动伺服电机停止并返回的信号至编码器，编码器驱动伺服电机反转并回到上行或下行起始点。2.根据权利要求1所述的基于卫星通讯数据实时传输的深海锚系潜标系统，其特征是：所述包塑钢缆经壳体上部、下部的开孔进入壳体在辊轴上的缠绕方向为顺时针或逆时针。3.根据权利要求1所述的基于卫星通讯数据实时传输的深海锚系潜标系统，其特征是：所述升降调节机构上方及下方均设置有分别与上端包塑钢缆及下端包塑钢缆连接的当伺服电机移动时减小壳体及架体重量的升降调节辅助部件。4.根据权利要求3所述的基于卫星通讯数据实时传输的深海锚系潜标系统，其特征是：所述升降调节辅助部件包括一具有内腔的球形壳体，在内腔中设有一与球形壳体的内壁相连的弹性密封膜，所述弹性密封膜将球形壳体的内腔分为进液腔及空气腔，在球...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩然，张志平，李杨，
申请(专利权)人：国家海洋局第一海洋研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37