自治式水温垂直剖面定点自动连续观测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种自治式水温垂直剖面定点自动连续观测系统，海表面浮标漂浮于海面上，内部设有数据采集器及通讯模块，承重通信缆的外套内具有钢丝绳及通信缆，水下电转环的下端设有与钢丝绳上端连接的下环眼及与通信缆连接的进缆，水下电转环的上端设有与海表面浮标下端连接的上环眼及与数据采集器连接的出缆；承重通信缆的下端依次连接有张紧锤、声学释放器、锚链、重力锚及抓力锚，在承重通信缆上由上至下密封集成有多个进行水体垂直剖面温度同步定位采样的温度探头。本发明专利技术具有可长期连续自动工作、防扭转与水上水下的有效通信的优点，保证了承重通信缆在水中的垂直性，也保证了各个温度探头可以就位于设计的位置。

Automatic automatic continuous observation system for vertical profile of water temperature

The invention relates to an autonomous automatic continuous observation system for vertical section of water temperature. A sea surface buoy floats on the sea surface, and a data acquisition device and a communication module are arranged inside the sea surface buoy. A steel wire rope and a communication cable are arranged in the outer cover of a load-bearing communication cable, and a lower ring hole connected with the upper end of a steel wire rope and a communication are arranged at the lower end of an underwater electric rotary ring. The upper end of the underwater rotating ring is provided with an upper ring hole connected with the lower end of the sea surface buoy and an outlet cable connected with the data acquisition device; the lower end of the load-bearing communication cable is connected with a tension hammer, an acoustic releaser, an anchor chain, a gravity anchor and a grab anchor in turn, and a plurality of carrying water is sealed and integrated from the top to the bottom of the load-bearing communication cable. Temperature probe for synchronous sampling of body vertical section temperature. The invention has the advantages of long-term continuous automatic operation, anti-torsion and effective underwater communication, ensures the verticality of the load-bearing communication cable in the water, and ensures that each temperature probe can be located in the designed position.

【技术实现步骤摘要】
自治式水温垂直剖面定点自动连续观测系统
本专利技术属于区域性海洋观测领域，具体地说是一种用于特定海域进行长期、定点、实时、立体监测的自治式水温垂直剖面定点自动连续观测系统。
技术介绍
海洋环境监测和资源调查中，经常需要对特定海域海洋动力环境进行长期、定点、实时、立体监测，即进行海洋水体中不同参数(如温度、盐度、流速和光学特性量)的定点垂直升降剖面测量，希望可以在恶劣环境下实现无人值守的全天候长期、连续、定点观测，以简约的方式实现海洋环境参数自动化的立体监测，从而更好的为海洋学研究、海洋油气勘探开发和海洋军事活动等服务。同时，海洋环境监测监控系统建设也是建设海洋牧场的重要内容，目前我国大部分的海洋环境监测技术仍然依靠船舶观测和台站观测技术周期性的采集海洋表层或有限的一些水层的要素数据,对于海洋次表层以及深层水下的资料十分稀缺。随着人们对海洋科学认知需求的提升,仅仅依靠表层或有限水层的要素数据,难以对我国广阔海域的物理、生物、化学环境等多方面状况进行深入了解,无法满足全方位的立体监测要求,不能适应我国海洋经济发展的需要。海水温度是海洋水文状况中最重要的因子之一，常作为研究水团性质，描述水团运动的基本指标。对于特定海域，尤其是水层薄、温度变化快的浅海区域，实时、连续地监测海水温度的时空分布及变化规律，对海洋牧场的正常运行具有重要意义。国内外用于海水温度剖面测量的主要设备是CTD(Conductivity-Temperature-Depth)海洋观测仪，如加拿大的G.S.GABLE&ASSOCIATES.Ltd生产的OS100CTD数据探测系统和挪威的AANDERAA温度剖面记录器等，这些设备均为自容式，通常在固定站位或船只拖拽情况下吊放在不同深度逐点巡测海水温度，不能实时或长时间同步观测温度剖面的变化。
技术实现思路
为了满足如何有效进行海水温度立体自动观测的要求，本专利技术的目的在于提供一种自治式水温垂直剖面定点自动连续观测系统。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术包括海上观测装置及陆基支撑站，其中海上观测装置包括海表面浮标、水下电转环、承重通信缆、温度探头、张紧锤、声学释放器、锚链、重力锚及抓力锚，该海表面浮标漂浮于海面上，内部设有数据采集器及通讯模块，所述承重通信缆的外套内具有钢丝绳及通信缆，所述水下电转环的下端设有与钢丝绳上端连接的下环眼及与通信缆连接的进缆，该水下电转环的上端设有与所述海表面浮标下端连接的上环眼及与所述数据采集器连接的出缆；所述承重通信缆的下端依次连接有张紧锤、声学释放器、锚链、重力锚及抓力锚，在该承重通信缆上由上至下密封集成有多个进行水体垂直剖面温度同步定位采样的温度探头，所述锚链的上部悬于海底上方、下部拖在海底上，所述数据采集器对各温度探头的数据进行采集，并通过所述通讯模块实时回传至陆基支撑站，由所述陆基支撑站进行数据的接收、显示和存储；其中：所述海表面浮标包括筒体A及密封连接于该筒体A顶部的密封舱盖，该密封舱盖上安装有中心管，并在该中心管外围设有进线密封座，支架的下端固定在所述中心管上，上端安装有太阳能电池板，该太阳能电池板上设有通讯天线；所述支架内的中心管上安装有锚灯，并在该锚灯的周围设有安装在所述中心管上的雷达反射板；所述数据采集器及通讯模块分别容置于筒体A内，并分别与位于筒体A内的蓄电池相连；所述通讯天线通过进线密封座与通讯模块连接，所述太阳能电池板、锚灯分别通过进线密封座与蓄电池连接；所述筒体A底部设有与上环眼相连的锚眼；所述承重通信缆包括截面呈数字“8”形的外套及设置于该“8”字的两个圈内的钢丝绳和通信缆，该钢丝绳和通信缆与外套整体硫化成型；各所述温度探头分别通过硫化模具硫化在承重通信缆上，该硫化模具包括模具本体，所述模具本体长度方向的两端均开设有缆线夹，所述承重通信缆由模具本体穿过，并通过两端的所述缆线夹夹住，在该模具本体的内部设有容置温度探头的温度探头槽；所述模具本体上开设有向模具本体内注胶的注胶口；所述张紧锤由中心有孔的圆柱形或圆台形重物块套在中轴杆上构成，该重物块包括上下对称的两个圆台状小铅块、两个圆台状大铅块、两个圆柱状铅块，所述圆台状小铅块、圆台状大铅块及圆柱状铅块依次套在张紧锤的中轴杆上，该中轴杆的下部设有圆盘形托板，所述圆盘形托板将套在中轴杆上的重物块托住，该重物块串在所述中轴杆上组成张紧锤；所述张紧锤呈流线型，悬在所述承重通信缆的下端。本专利技术的优点与积极效果为：1.系统长期连续自动工作：本专利技术的海表面浮标具有随波性能好的浮体流体外形；承重通信缆的刚性和韧性恰到好处，有较好的抗腐蚀性能和一定的抗拉伸能力；张紧锤可以使承重通信缆在水中尽可能的处于可上下振动性绷直状态；这样，本专利技术中的海表面浮标随波浪同步上下起伏，锚链可以保证整个自治式水温垂直剖面定点自动连续观测系统在涨潮、退潮的极限水深情况下仍旧使海表面浮标位于海表面；重物锚块可以起到使整个系统定位的功能；这样能使系统持续供电，并保证数据实时通讯，达到长期连续自动工作的效果。2.系统防扭转与水上水下的有效通信：本专利技术的海表面浮体受海流和海浪的作用，会发生旋转，本专利技术在海表面浮标和承重通信缆之间连接了水下电转环，既能卸载海表面浮标产生的扭力，又能进行上下通信。3.系统测量的垂直性：本专利技术在承重通信缆下端吊加张紧锤，保证了承重通信缆水中的垂直性，也就保证了各个温度探头可以就位于设计的位置。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术海表面浮标的结构示意图；图3为本专利技术水下电转环的外部结构示意图；图4为本专利技术承重通信缆的横截面图；图5为本专利技术硫化模具的结构剖视图；图6为本专利技术张紧锤的结构剖视图；其中：1为海表面浮标，2为水下电转环，3为承重通信缆，4为温度探头，5为张紧锤，6为声学释放器，7为锚链，8为重力锚，9为抓力锚，10为陆基支撑站；101为通讯天线，102为太阳能电池板，103为锚灯，104为雷达反射板，105为密封舱盖，106为进线密封座，107为筒体A，108为数据采集器，109为通讯模块，1010为蓄电池，1011为锚眼，1012为中心管，1013为支架；201为下环眼，202为进缆，203为上环眼，204为出缆；301为钢丝绳，302为通信缆，303为外套；401为注胶口，402为缆线夹，403为温度探头槽，404为模具本体；501为张紧锤中轴杆，502为圆台状小铅块，503为圆台状大铅块，504为圆柱状铅块，505为圆盘形托板。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。如图1及图3所示，本专利技术包括海上观测装置及陆基支撑站10，其中海上观测装置包括海表面浮标1、水下电转环2、承重通信缆3、温度探头4、张紧锤5、声学释放器6、锚链7、重力锚8及抓力锚9，该海表面浮标1漂浮于海面上，内部设有数据采集器108及通讯模块109，承重通信缆3的外套303内具有钢丝绳301及通信缆302，水下电转环2的下端设有与钢丝绳301上端连接的下环眼201及与通信缆302连接的进缆202，该水下电转环2的上端设有与海表面浮标1下端锚眼1011连接的上环眼203及与数据采集器108连接的出缆204。承重通信缆3的下端依次连接有张紧锤5、声学释放器6、锚链7、重力锚8及抓力锚9，在承重通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自治式水温垂直剖面定点自动连续观测系统，其特征在于：包括海上观测装置及陆基支撑站(10)，其中海上观测装置包括海表面浮标(1)、水下电转环(2)、承重通信缆(3)、温度探头(4)、张紧锤(5)、声学释放器(6)、锚链(7)、重力锚(8)及抓力锚(9)，该海表面浮标(1)漂浮于海面上，内部设有数据采集器(108)及通讯模块(109)，所述承重通信缆(3)的外套(303)内具有钢丝绳(301)及通信缆(302)，所述水下电转环(2)的下端设有与钢丝绳(301)上端连接的下环眼(201)及与通信缆(302)连接的进缆(202)，该水下电转环(2)的上端设有与所述海表面浮标(1)下端连接的上环眼(203)及与所述数据采集器(108)连接的出缆(204)；所述承重通信缆(3)的下端依次连接有张紧锤(5)、声学释放器(6)、锚链(7)、重力锚(8)及抓力锚(9)，在该承重通信缆(3)上由上至下密封集成有多个进行水体垂直剖面温度同步定位采样的温度探头(4)，所述锚链(7)的上部悬于海底上方、下部拖在海底上，所述数据采集器(108)对各温度探头(4)的数据进行采集，并通过所述通讯模块(109)实时回传至陆基支撑站(10)，由所述陆基支撑站(10)进行数据的接收、显示和存储。...

【技术特征摘要】
1.一种自治式水温垂直剖面定点自动连续观测系统，其特征在于：包括海上观测装置及陆基支撑站(10)，其中海上观测装置包括海表面浮标(1)、水下电转环(2)、承重通信缆(3)、温度探头(4)、张紧锤(5)、声学释放器(6)、锚链(7)、重力锚(8)及抓力锚(9)，该海表面浮标(1)漂浮于海面上，内部设有数据采集器(108)及通讯模块(109)，所述承重通信缆(3)的外套(303)内具有钢丝绳(301)及通信缆(302)，所述水下电转环(2)的下端设有与钢丝绳(301)上端连接的下环眼(201)及与通信缆(302)连接的进缆(202)，该水下电转环(2)的上端设有与所述海表面浮标(1)下端连接的上环眼(203)及与所述数据采集器(108)连接的出缆(204)；所述承重通信缆(3)的下端依次连接有张紧锤(5)、声学释放器(6)、锚链(7)、重力锚(8)及抓力锚(9)，在该承重通信缆(3)上由上至下密封集成有多个进行水体垂直剖面温度同步定位采样的温度探头(4)，所述锚链(7)的上部悬于海底上方、下部拖在海底上，所述数据采集器(108)对各温度探头(4)的数据进行采集，并通过所述通讯模块(109)实时回传至陆基支撑站(10)，由所述陆基支撑站(10)进行数据的接收、显示和存储。2.根据权利要求1所述的自治式水温垂直剖面定点自动连续观测系统，其特征在于：所述海表面浮标(1)包括筒体A(107)及密封连接于该筒体A(107)顶部的密封舱盖(105)，该密封舱盖(105)上安装有中心管(1012)，并在该中心管(1012)外围设有进线密封座(106)，支架(1013)的下端固定在所述中心管(1012)上，上端安装有太阳能电池板(102)，该太阳能电池板(102)上设有通讯天线(101)；所述支架(1013)内的中心管(1012)上安装有锚灯(103)，并在该锚灯(103)的周围设有安装在所述中心管(1012)上的雷达反射板(104)；所述数据采集器(108)及通讯模块(109)分别容置于筒体A(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永华，刘庆奎，宋凯，倪佐涛，姜静波，李晓龙，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37