一种北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置与方法，属于海洋探测领域，该装置包括保护壳、框架、旗杆和测量臂；框架的上方与保护壳相连接，框架的下方连接有配重块，框架的侧面与测量臂相连接；回收电路包括用于回收的水声通讯模块、加速度计、磁控开关、控制单元和AIS模块；并将设置结果发送给所述控制单元；所述控制单元根据刷写次数推算出打捞回收装置的上浮延时时间；所述控制单元根据所述上升时间设定所述AIS模块的唤醒时间；所述保护壳的上方设置有旗杆，所述旗杆的中部为中空结构，其内部填充有油性染料，用于极区环境下仪器示位。本发明专利技术适用于多种海底仪器的回收打捞，具有高效率、低成本、低功耗、高集成度、高可靠性等特点。高可靠性等特点。高可靠性等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置与方法


[0001]本专利技术是关于海洋探测领域，特别是关于一种北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置与方法。

技术介绍

[0002]海底仪器回收是海洋探测的重要环节之一，回收过程中的主要技术包含了海底仪器释放、浮出条件判断和海面仪器定位等技术。
[0003]海底仪器释放技术以声学释放技术最为常见，主要包含了甲板单元和声学释放器。船上的甲板单元通过声波与水下的声学释放器进行通信，除了可实现唤醒、测距、释放等功能外，还具备一定的定位能力，但是该定位方法受海冰界面影响导致声波路径复杂，使得传统的声学定位方法难以奏效，需要使用其他技术来辅助定位。
[0004]浮出条件判断技术主要用于减少功耗，即仅当仪器浮出海面时才开启定位，避免了在上浮过程中开启定位所导致的不必要的电量损耗，同时延长了回收系统的工作时间。浮出条件判断依赖于海底仪器上浮时的运动特征：1、当海底仪器开始释放时，进行一段时间的加速运动，直到某一速度临界点，仪器重力、海水浮力与海水阻力达到动态平衡，此后仪器主要做匀速上浮运动。仪器刚浮出海面时，由于浮力的突然减少，会有一个较大的向下加速度，该加速度可作为仪器浮出海面时的一个运动特征；2、由于仪器上浮过程中主要时间都是在进行匀速运动，因此上浮时间与海底深度接近线性关系，该线性关系可由过往数百次仪器回收记录中得到。于是，在确定海深的前提下，即可预估仪器的上浮时间，该上浮时间可以作为仪器浮出海面时的另一个运动特征。
[0005]海面仪器定位技术主要用来辅助船只搜寻打捞，具体技术包括视觉观察、无线电定位等。视觉观察的常见方式包括在仪器上捆绑红旗、安装高亮LED灯等，这种方式实现较为简单，适合近距离观察，但在北极的回收环境下，红旗和LED灯在极昼和有冰层时不易被观察到。无线电定位的常见方式包括无线电测向、铱星定位、GPS&射频模块等。无线电测向利用天线间的信号强度差来判断目标方向，精度稍差。铱星定位主要以卫星作为通信媒介，实现超远程通信，但需要额外订购卫星服务，成本较高。GPS&射频模块一般是通过GPS模块获取位置，再通过射频模块将位置发送到射频接收终端，定位精度较高，但集成度较低且需额外设计船载无线电接收端。
[0006]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置与方法，其以声学释放、运动监测、延时预算、冰层着色和AIS模块定位为主要技术的海底仪器回收方法，适用于多种海底仪器的回收打捞，具有高效率、低成本、低功耗、高集成度、高可靠性等特点。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置，包括保护壳、框架、旗杆和测量臂；所述框架的上方与所述保护壳相连接，所述框架的下方连接有配重块，所述框架的侧面与所述测量臂相连接；在所述框架与所述保护壳所围成的空间内设置有玻璃球，所述玻璃球的内部密封有采集电路和回收电路；所述采集电路包括用于海底参数测量的仪器电路，所述回收电路包括用于回收的水声通讯模块、加速度计、磁控开关、控制单元和AIS模块；所述磁控开关根据水深设置其短刷写和长刷写的刷写次数，并将设置结果发送给所述控制单元；所述控制单元根据刷写次数推算出打捞回收装置的上浮延时时间；所述控制单元根据所述上升时间设定所述AIS模块的唤醒时间；所述保护壳的上方设置有旗杆，所述旗杆的中部为中空结构，其内部填充有油性染料。
[0009]在本专利技术的一实施方式中，所述测量臂为管状结构。
[0010]在本专利技术的一实施方式中，所述换能器位于所述框架的上方，并且位于所述保护壳的外侧。
[0011]在本专利技术的一实施方式中，所述换能器和所述电腐蚀模块通过水密线缆与所述玻璃球内的回收电路中的水声通讯模块相连接。
[0012]在本专利技术的一实施方式中，所述电腐蚀模块位于所述框架的下方，用于与所述配重块相连接。
[0013]在本专利技术的一实施方式中，所述加速度计用于测量三轴方向的加速度，用于判断打捞回收装置的运动状态。
[0014]在本专利技术的一实施方式中，所述短刷写为所述磁控开关的导通时间少于3s，所述长刷写为所述磁控开关的导通时间不少于3s。
[0015]本专利技术还提供了一种用于上述北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置的北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收方法，其包括以下步骤：
[0016]S1：根据水深设置磁控开关的短刷写和长刷写的刷写次数，并对磁控开关进行刷写；
[0017]S2：控制单元根据刷写次数设定AIS模块的唤醒时间；
[0018]S3：水声通讯模块收到船载水声甲板单元发送的回收指令后，激活电腐蚀模块，断开框架与配重块之间的连接；
[0019]S4：控制单元根据设定的AIS模块的唤醒延时和加速度数据判断到达水面后，启动AIS模块，向周边船载AIS终端发送位置信息报文。
[0020]在本专利技术的一实施方式中，所述步骤S3还包括：周期性地读取加速度计的测量数据，根据加速度数据判断当前仪器的上浮状态。
[0021]在本专利技术的一实施方式中，所述步骤S4还包括：当从加速度计中读取到向下的加速度时，启动AIS模块。
[0022]与现有技术相比，根据本专利技术的一种北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置与方法，具有以下优点：1、集成现有AIS模块至水密玻璃球内，无需单独设计GPS模块和无线电通讯模块和独立开发船载无线电显示终端，利用船载标配的AIS模块显示终端，具有通讯距离长、集成度高的优势。将AIS模块集成至水密的玻璃球内，同时也克服了现有的AIS模块水面终端无法到达海底的问题；2、考虑到北极水深，上浮耗时较长，该方法与装置根据水深通过磁控开关预设AIS模块和LED启动延时，有效的节省上升过程中的电池能量损耗，延长水
面有效作用时间；3、集成三轴加速度计，通过测量上浮前、上浮过程中、到达水面后的加速度变化情况，判断AIS模块和高亮LED的启动；4、借助以上方法圈定仪器大概位置后，借助与冰对比强烈的染料来缩小目标体的识别范围，在水面红旗杆中部安装染料释放模块，当红旗到达水面，受到冰层的阻挡后，旗杆主动折断，染料包破裂，释放到海水中，被染色的海水指示仪器的位置。
附图说明
[0023]图1是根据本专利技术一实施方式的一种北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置的结构示意图；
[0024]图2是根据本专利技术一实施方式的一种北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置的电路连接框图；
[0025]图3是根据本专利技术一实施方式的一种北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收方法的流程图；
[0026]图4是根据本专利技术一实施方式的一种北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收方法的逻辑判断流程图；
[0027]图5
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1是根据本专利技术一实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置，其特征在于，包括保护壳、框架、旗杆和测量臂；所述框架的上方与所述保护壳相连接，所述框架的下方连接有配重块，所述框架的侧面与所述测量臂相连接；在所述框架与所述保护壳所围成的空间内设置有玻璃球，所述玻璃球的内部密封有采集电路和回收电路；所述采集电路包括用于海底参数测量的仪器电路，所述回收电路包括用于回收的水声通讯模块、加速度计、磁控开关、控制单元和AIS模块；磁控开关根据水深设置其短刷写和长刷写的刷写次数，并将设置结果发送给所述控制单元；所述控制单元根据刷写次数推算出打捞回收装置的上浮延时时间；所述控制单元根据所述上升时间设定所述AIS模块的唤醒时间；所述保护壳的上方设置有旗杆，所述旗杆的中部为中空结构，其内部填充有油性染料。2.如权利要求1所述的北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置，其特征在于，所述测量臂为管状结构。3.如权利要求1所述的北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置，其特征在于，所述换能器位于所述框架的上方，并且位于所述保护壳的外侧。4.如权利要求3所述的北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置，其特征在于，所述换能器和所述电腐蚀模块通过水密线缆与所述玻璃球内的回收电路中的水声通讯模块相连接。5.如权利要求1所述的北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置，其特征在于，所述电腐蚀模块位于所述框架的下方，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，陈凯，杨春国，陶峰，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：