本发明专利技术提出了一种用于海底地形参数及化学参数原位测量的系统，包括：测量设备搭载模块，分布于海底各个监测点，用于为化学参数测量模块和地形参数测量模块提供搭载环境；化学参数测量模块，设于海底各个监测点的测量设备搭载模块中，用于采集海底化学参数；地形参数测量模块，设于海底各个监测点的测量设备搭载模块中，用于采集海底地形参数；海底地形参数包括海底地层的扭曲量及倾斜量；数据采集及控制模块，分别与化学参数测量模块和地形参数测量模块连接，接收所述海底化学参数和所述海底地形参数。地形参数。地形参数。
【技术实现步骤摘要】
一种用于海底地形参数及化学参数原位测量的系统
[0001]本专利技术涉及海底地层原位测量
，特别是涉及一种用于海底地形参数及化学参数原位测量的系统。
技术介绍
[0002]海洋是地球生命的诞生之地，生物的进化历程表明，地球上的生命起源于海洋。海洋总面积约为3.6亿平方公里，占据了地球表面积的70％，蕴藏着极其丰富的生物资源和矿产资源。目前已探索的海底区域仅占海洋总面积5％左右，可以说人类对海洋尤其是深海的探索还十分有限。
[0003]由于深海海底是一个高压、低温以及强腐蚀环境，并且海底地形较为复杂且周围海水又时刻处于动态变化的过程。地下环境中又普遍存在压力、温度、浓度和组分上的差异，烃类物质将从深部动态运移至表层，使得浅表层沉积物、孔隙水和底层水等介质中的地球化学特征发生变化，形成地球化学异常。近年来海洋资源开发的步伐日益加快，海洋工程建设日益增多。海底的海底地形及地球化学参数原位测量研究对于海洋环境调查、海底资源勘探、海洋开发利用等各方面都具有重要意义。
[0004]在地球科学尚处在描述阶段，且仅以寻找矿产资源为主要目标的时候，人为的探险和考察大体上可以解决当时的问题；而现代的地球科学研究如若要作环境预测，只有通过长期连续的过程观测才能揭示地球科学机理，而不能满足于短暂的“探险、考察”。
[0005]针对以上问题，本专利技术提出了一种用于海底地形参数及化学参数原位测量的系统，对海底地形参数及化学参数进行长期的原位监测和动态跟踪。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是提供一种用于海底地形参数及化学参数原位测量的系统，解决过往地球科学的摸索仅依靠探险和考察，缺乏长期及连续性的过程观测的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于海底地形参数及化学参数原位测量的系统，所述系统包括设备搭载模块、化学参数测量模块、地形参数测量模块和数据采集及控制模块；
[0008]所述测量设备搭载模块，分布于海底各个监测点，用于为所述化学参数测量模块和所述地形参数测量模块提供搭载环境；
[0009]所述化学参数测量模块，设于海底各个监测点的测量设备搭载模块中，所述化学参数测量模块用于采集海底化学参数；所述海底化学参数包括溶解氧浓度值、pH值、Eh值、盐度值、温度值以及浊度值；
[0010]所述地形参数测量模块，设于海底各个监测点的测量设备搭载模块中，所述地形参数测量模块用于采集海底地形参数；所述海底地形参数包括海底地层的三轴加速度信息、三轴角速度信息和三轴航向角信息；
[0011]数据采集及控制模块，分别与化学参数测量模块和地形参数测量模块连接，用于
接收所述海底化学参数和所述海底地形参数。
[0012]可选地，所述设备搭载模块包括：
[0013]刚性腔体，插设于海底各个监测点的地层中，所述化学参数测量模块设于所述刚性腔体内部；
[0014]柔性管道，铺设于海底各个监测点的地层中，与海底各个监测点的地层土壤耦合；所述地形参数测量模块设于所述柔性管道内部，且所述柔性管道内壁与地形参数测量模块之间空隙填充有硅酸凝胶。
[0015]可选地，所述地形参数测量模块包括：加速度传感器、陀螺仪和磁力计；
[0016]所述加速度传感器用于获得海底各个监测点在重力场的三轴加速度信息；
[0017]所述陀螺仪用于获得海底各个监测点的三轴角速度信息；
[0018]所述磁力计用于获得海底各个监测点的三轴航向角信息；
[0019]所述加速度传感器、所述陀螺仪和所述磁力计级联成传感阵列，各传感阵列外有水密舱体进行高压密封。
[0020]可选地，所述数据采集及控制模块包括：供电单元、综合控制单元、通信及定位单元和多通道数据采集单元；
[0021]供电单元，分别与综合控制单元、通信及定位单元、多通道数据采集单元、化学参数测量模块和地形参数测量模块连接，用于提供电源，且所述供电单元包括主电源和备用电源；
[0022]水面综合控制及解析软件，安装在所述综合控制单元中，用于进行数据解析、人机交互以及根据人机交互操作产生相应的控制指令；所述控制指令包括采集参数设置指令和供电状态监测指令；
[0023]综合控制单元，用于根据所述采集参数设置指令，分别设置所述地形参数测量模块和所述化学参数测量模块的采集参数；所述综合控制单元还用于根据供电状态监测指令对供电单元进行监测；
[0024]通信及定位单元，与综合控制单元连接，所述通信及定位单元用于进行数据通信；
[0025]多通道数据采集单元，分别与通信及定位单元、化学参数测量模块和地形参数测量模块连接，所述多通道数据采集单元用于获取所述海底地形参数和海底化学参数，并通过通信及定位单元向所述综合控制单元上传供电状态及采集的所述海底地形参数和海底化学参数。
[0026]可选地，所述水面综合控制及解析软件还用于通过旋转矩阵将所述加速度传感器、所述陀螺仪和所述磁力计采集的信息转化为空间三轴的姿态角；利用姿态角和传感器节点间的长度关系确定传感阵列变形量；通过空间海底表面布置的多条传感阵列获得各监测点的空间坐标信息，再通过细分插值获得监测区域海底地形曲面的形状；基于传感阵列的海底地层形变三维重构技术，将监测区域的海底地形以图形可视化的方式在线显示。
[0027]可选地，所述化学参数测量模块包括：溶解氧浓度测量传感器、pH值测量传感器、Eh值测量传感器、盐度值测量传感器、温度值测量传感器和浊度值测量传感器；且所述溶解氧浓度测量传感器、所述pH值测量传感器、所述Eh值测量传感器、所述盐度值测量传感器、所述温度值测量传感器和所述浊度值测量传感器通过耐压舱结构封装；
[0028]可选地，所述化学参数测量模块还包括：同步校准单元，用于对各传感器进行信号
校正以及同步各传感器的数据采集响应时间。
[0029]可选地，所述化学参数测量模块的各传感器采用离子选择电极分析技术对溶液中各离子进行检测；
[0030]所述化学参数测量模块的各传感器中包括离子选择电极，所述离子选择电极的电位与溶液中待测离子活度的关系式如下：
[0031][0032]其中，E为离子选择电极的电位，E0为标准电极电位，R为电气常数，T为热力学温度，n为待测离子的化学价，F为法拉第常数，α为待测离子的活度。
[0033]可选地，所述化学参数测量模块的各传感器中还包括参比电极；
[0034]所述离子选择电极与对应的所述参比电极联合组成完整的电位测量回路，用于测量所述离子选择电极的电位E。
[0035]可选地，所述参比电极选用Ag/AgCl电极；采用将AgCI层直接包覆在Ag丝上的方式进行改进，适应深海环境。
[0036]根据本专利技术提供的具体
技术实现思路
，本专利技术公开了以下技术效果：
[0037]本专利技术提供的一种用于海底地形参数及化学参数原位测量的系统，包括：测量设备搭载模块，分布于海底各个监测点，用于为化学参数测量模块和地形参数测量本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于海底地形参数及化学参数原位测量的系统，其特征在于，所述系统包括设备搭载模块、化学参数测量模块、地形参数测量模块和数据采集及控制模块；所述测量设备搭载模块，分布于海底各个监测点，用于为所述化学参数测量模块和所述地形参数测量模块提供搭载环境；所述化学参数测量模块，设于海底各个监测点的测量设备搭载模块中，所述化学参数测量模块用于采集海底化学参数；所述海底化学参数包括溶解氧浓度值、pH值、Eh值、盐度值、温度值以及浊度值；所述地形参数测量模块，设于海底各个监测点的测量设备搭载模块中，所述地形参数测量模块用于采集海底地形参数；所述海底地形参数包括海底地层的三轴加速度信息、三轴角速度信息和三轴航向角信息；数据采集及控制模块，分别与化学参数测量模块和地形参数测量模块连接，用于接收所述海底化学参数和所述海底地形参数。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述设备搭载模块包括：刚性腔体，插设于海底各个监测点的地层中，所述化学参数测量模块设于所述刚性腔体内部；柔性管道，铺设于海底各个监测点的地层中，与海底各个监测点的地层土壤耦合；所述地形参数测量模块设于所述柔性管道内部，且所述柔性管道内壁与地形参数测量模块之间空隙填充有硅酸凝胶。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地形参数测量模块包括：加速度传感器、陀螺仪和磁力计；所述加速度传感器用于获得海底各个监测点在重力场的三轴加速度信息；所述陀螺仪用于获得海底各个监测点的三轴角速度信息；所述磁力计用于获得海底各个监测点的三轴航向角信息；所述加速度传感器、所述陀螺仪和所述磁力计级联成传感阵列，各传感阵列外有水密舱体进行高压密封。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述数据采集及控制模块包括：供电单元、综合控制单元、通信及定位单元和多通道数据采集单元；供电单元，分别与综合控制单元、通信及定位单元、多通道数据采集单元、化学参数测量模块和地形参数测量模块连接，用于提供电源，且所述供电单元包括主电源和备用电源；水面综合控制及解析软件，安装在所述综合控制单元中，用于进行数据解析、人机交互以及根据人机交互操作产生相应的控制指令；所述控制指令包括采集参数设置指令和供电状态监测指令；综合控制单元，用于根据所述采集参数设置指令，分别设置所述地形参数测量模块和所述化学参数测量模块的采集参数；所述综合控制单...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈家旺，葛勇强，阮东瑞，艾景坤，朱海，曹晨，周朋，
申请(专利权)人：海南浙江大学研究院，
类型：发明
国别省市：
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