一种海洋地质灾害远程监测预警站及监测预警方法技术

本发明专利技术涉及海底监测技术领域，具体涉及一种海洋地质灾害远程监测预警站及监测预警方法，包括框架，框架内设置有数据采集控制舱、压载式贯入机构和我孔隙压力探杆，还包括海底锂电池舱；数据采集控制舱内置总控系统，与海底锂电池舱电连接；压载式贯入机构包括升降座和贯入齿条，升降座安装两个贯入电机，贯入电机连接一贯入齿轮，贯入齿条竖向固定在框架内并分别与贯入齿轮啮合，升降座上还安装电机控制舱，电机控制舱内置控制模块MCU，控制模块MCU与数据采集控制舱内部的总控系统通过水密接插件和水密线缆电连接；孔隙压力探杆连接在升降座底面中心下方。本发明专利技术可实现深海海底原位长期观测，通过监测单一参数变化即可有效预警海床稳定性变化。海床稳定性变化。海床稳定性变化。

【技术实现步骤摘要】
一种海洋地质灾害远程监测预警站及监测预警方法


[0001]本专利技术涉及海底监测
，具体涉及一种海洋地质灾害远程监测预警站及监测预警方法。

技术介绍

[0002]海洋地质灾害包括海底滑坡、浊流、浅层气喷发等，严重威胁海洋平台、海底光缆、海底油气管道、海堤工程、海上行船、海洋生态环境等安全。据统计，海洋平台事故的40％、海底管道事故的50％由海洋地质灾害造成。海洋地质灾害的远程监测预警，对于海洋工程建设的安全和海洋生态环境保护具有十分重要的意义。因此，亟需尽快建立有效的海洋地质灾害远程监测预警能力，开展海洋地质灾害重大远程监测预警装备研发，以期在未来深海资源开发与环境保护中抢占国际制高点，维护国家利益。
[0003]目前，现有技术中专利号CN201120212142.6的专利文件已经公开的海洋地质灾害远程监测预警装置与方法，集成地震波检波器、水听器和磁力计等探头对水下地震波场、水声和磁场进行监测，通过铠装光电复合缆给水下各监测设备供电，并且将数据实时传输至岛基数据系统工作站，在岛基数据系统工作站对数据进行存储、处理及波形实时显示。但是，该技术及方法仅能监测海底地震波场、海底声场和海底磁场，难以对海底滑坡、浊流、浅层气喷发等海洋地质灾害过程进行有效的监测并提前预警。此外，该技术及方法依赖岛礁等陆基工作站的远程支持，对于远离岛礁的深海海洋地质灾害难以有效的进行监测预警。
[0004]显然，对于复杂、多变的海底地质环境，传统的陆地地质灾害监测预警方法并不适用深海，现有的海洋地质灾害远程监测预警装置与方法也无法满足现有的实际应用需求，这是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种海洋地质灾害远程监测预警站及监测预警方法，可在深海海底原位长期观测，通过监测单一参数变化即可有效预警海床稳定性变化。
[0006]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0007]提供一种海洋地质灾害远程监测预警站，包括框架，框架内设置有数据采集控制舱、由数据采集控制舱控制在框架内竖向移动的压载式贯入机构，以及由数据采集控制舱控制的孔隙压力探杆，还包括用于供电的海底锂电池舱；其中：
[0008]数据采集控制舱内置总控系统，并与海底锂电池舱的供电线缆电连接，总控系统通过分压模块控制供电线缆向外供电；
[0009]压载式贯入机构包括升降座和贯入齿条，升降座上分别安装有两个贯入电机，每个贯入电机连接一贯入齿轮，贯入齿条竖向固定在框架内并分别与贯入齿轮啮合，升降座上还安装有用于控制贯入电机的电机控制舱，电机控制舱内置控制模块MCU，控制模块MCU与数据采集控制舱内部的总控系统通过水密接插件和水密线缆电连接；
[0010]孔隙压力探杆可拆卸的连接在升降座的底面中心下方。孔隙压力探杆包括探杆贯入杆体，探杆贯入杆体的顶部连接孔隙压力探杆耐压舱，孔隙压力探杆耐压舱内部安装有数据采集仪，孔隙压力探杆耐压舱顶端安装有水密接插件，数据采集仪通过水密接插件和水密线缆与数据采集控制舱内部的总控系统双向数据通讯连接，孔隙压力探杆耐压舱下部安装有开放副仓，开放副仓的仓壁安装有金属透水石；探杆贯入杆体的底部连接探杆锥尖，探杆贯入杆体由空心不锈钢的套管串联形成，相邻两个套管之间通过连接件配合螺丝连接，连接件内安装有与数据采集仪有线通讯连接的超孔隙压力传感器。
[0011]进一步的，框架包括上框架和下框架，上框架为环形框架，包括竖向连接在下框架上的至少两个立柱，立柱的端部通过大环形板连接，贯入齿条设置在大环形板内，贯入齿条的下端与下框架连接，贯入齿条的上端通过小环形板连接。
[0012]环形框架结构通过四根不锈钢立柱配合大环形板组成，环形框架结构内部用于安装固定观测仪器和数据采集耐压舱，观测仪器和数据采集耐压舱通过POM夹具夹持固定，POM夹具与环形框架结构之间通过紧固螺丝安装固定；贯入齿条用于为贯入齿轮提供移动轨道完成压载式贯入机构的上下移动，贯入齿条共有两个，分别对应压载式贯入机构上部的两个贯入齿轮，环形框架一方面起到保护内部观测仪器、数据采集耐压舱等的作用，另一方面起到承受上部吊环拉力，以及下部支撑腿、底部配重和海床沉积物之间的吸附力的作用。
[0013]进一步的，上框架和下框架内分别安装有容置观测多普勒流速剖面仪的ADCP仪器舱和容置多普勒单点流速计的ADV仪器舱，多普勒流速剖面仪的采集器和多普勒单点流速计的采集器均与数据采集控制舱内部的总控系统通过水密接插件和水密线缆电连接。
[0014]进一步的，上框架和下框架内分别安装有深海摄像机，深海摄像机的数据采集仪密封于数据采集控制舱内部，深海摄像机的数据采集仪通过RS232线缆与数据采集控制舱内部的总控系统电连接。
[0015]进一步的，小环形板的下方与下框架之间还竖向连接有贯入导轨，升降座上安装有贯入滑轮，贯入滑轮与贯入导轨滑动连接。
[0016]作为优选，升降座呈三角形，贯入滑轮转动安装在三角形的三个顶角处。
[0017]进一步的，下框架为棱台形框架，棱台形框架的上底面与环形框架连接；棱台形框架的下底面在四角分别安装有连接配重的支撑腿；棱台形框架的侧棱上安装有紧固吊环；棱台形框架内通过夹具安装有与数据采集控制舱内置总控系统电连接的多参数传感器舱。
[0018]进一步的，棱台形框架的下底面中心固定有限位挡板，限位挡板中心开设有供孔隙压力探杆穿过的贯入孔。
[0019]进一步的，还包括水下通讯滑翔机，以及可与水下通讯滑翔机数据通讯的高频水声换能器，高频水声换能器安装在框架内，高频水声换能器的数据采集仪密封于数据采集控制舱内部，水声换能器的数据采集仪通过RS232线缆与数据采集控制舱内部的总控系统连接。
[0020]一种海洋地质灾害远程监测预警站的监测预警方法，包括以下步骤：
[0021]S1、使用一分二数据通讯线缆一端连接数据采集控制舱的水密接插件，另一端分别连接外部电脑上位机和外部电源，通过外部电脑上位机唤醒总控系统，查看系统状态信息，调试各观测仪器工作状态，设置各观测仪器的工作参数和采集频率，设置压载式贯入机
构的海底贯入时间和海底贯入深度；
[0022]S2、海洋地质灾害远程监测预警站的吊环连接水声释放器，水声释放器的吊环连接工作船的地质缆绳的挂钩，通过地质缆绳绞车起吊入水，直至监测预警站抵达海底，布放过程中，通过水面水声通讯机与水下监测预警站的水声换能器实现双向通讯，辅助判断监测预警站水下状态；待监测预警站坐底后，通过发送声学释放命令控制水声释放器释放监测预警站；
[0023]S3、在到达压载式贯入机构预设的海底贯入时间后，启动贯入电机带动贯入齿轮转动，压载式贯入机构沿贯入齿条和贯入导轨向下带动孔隙压力探杆到达指定的贯入深度并停止贯入电机；
[0024]S4、多个监测预警站选用环形的布放方式并对海底布放监测点位置依据监测区的范围和地质灾害监测类型进行确定，监测区的环形中心布放海底锂电池舱，海底锂电池舱集成有多个供电线缆接口，各个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋地质灾害远程监测预警站，包括框架，其特征在于：框架内设置有数据采集控制舱、由数据采集控制舱控制在框架内竖向移动的压载式贯入机构，以及由数据采集控制舱控制的孔隙压力探杆，还包括用于供电的海底锂电池舱；其中：数据采集控制舱内置总控系统，并与海底锂电池舱的供电线缆电连接，总控系统通过分压模块控制供电线缆向外供电；压载式贯入机构包括升降座和贯入齿条，升降座上分别安装有两个贯入电机，每个贯入电机连接一贯入齿轮，贯入齿条竖向固定在框架内并分别与贯入齿轮啮合，升降座上还安装有用于控制贯入电机的电机控制舱，电机控制舱内置控制模块MCU，控制模块MCU与数据采集控制舱内部的总控系统通过水密接插件和水密线缆电连接；孔隙压力探杆可拆卸的连接在升降座的底面中心下方。2.根据权利要求1所述的海洋地质灾害远程监测预警站，其特征在于：框架包括上框架和下框架，上框架为环形框架，包括竖向连接在下框架上的至少两个立柱，立柱的端部通过大环形板连接，贯入齿条设置在大环形板内，贯入齿条的下端与下框架连接，贯入齿条的上端通过小环形板连接。3.根据权利要求2所述的海洋地质灾害远程监测预警站，其特征在于：上框架和下框架内分别安装有容置观测多普勒流速剖面仪的ADCP仪器舱和容置多普勒单点流速计的ADV仪器舱，多普勒流速剖面仪的采集器和多普勒单点流速计的采集器均与数据采集控制舱内部的总控系统通过水密接插件和水密线缆电连接。4.根据权利要求2所述的海洋地质灾害远程监测预警站，其特征在于：上框架和下框架内分别安装有深海摄像机，深海摄像机的数据采集仪密封于数据采集控制舱内部，深海摄像机的数据采集仪通过RS232线缆与数据采集控制舱内部的总控系统电连接。5.根据权利要求2所述的海洋地质灾害远程监测预警站，其特征在于：小环形板的下方与下框架之间还竖向连接有贯入导轨，升降座上安装有贯入滑轮，贯入滑轮与贯入导轨滑动连接。6.根据权利要求5所述的海洋地质灾害远程监测预警站，其特征在于：升降座呈三角形，贯入滑轮转动安装在三角形的三个顶角处。7.根据权利要求2所述的海洋地质灾害远程监测预警站，其特征在于：下框架为棱台形框架，棱台形框架的上底面与环形框架连接；棱台形框架的下底面在四角分别安装有连接配重的支撑腿；棱台形框架的侧棱上安装有紧固吊环；棱台形框架内通过夹具安装有与数据采集控制舱内置总控系统电连接的多参数传感器舱。8.根据权利要求7所述的海洋地质灾害远程监测预警站，其特征在于：棱台形框架的下底面中心固定有限位挡板，限位挡板中心开设有供孔隙压力探杆穿过的贯入孔。9.根据权利要求1所述的海洋地质灾害远程监测预警站，其特征在于：还包括水下通讯滑翔机，以及可与水下通讯滑翔机数据通讯的高频水声换能器，高频水声换能器安装在框架内，高频水声换能器的数据采集仪密封于数据采集控制舱内部，水声换能器的数据采集仪通过RS232线缆与数据采集控制舱内部的总控系统连接。10.一种海洋地质灾害远程监测预警站的监测预警方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、使用一分二数据通讯线缆一端连接数据采集控制舱的水密接插件，另一端分别连接外部电脑上位机和外部电源，通过外部电脑上位机唤醒总控系统，查看系统状态信息，调
试各观测仪器工作状态，设置各观测仪器的工作参数和采集频率，设置压载式贯入机构的海底贯入时间和海底贯入深度；S2、海洋地质灾害远程监测预警站的吊环连接水声释放器，水声释放器的吊环连接工作船的地质缆绳的挂钩，通过地质缆绳绞车起吊入水，直至监测预警站抵达海底，布放过程中，通过水面水声通讯机与水下监测预警站的水声换能器...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾永刚，陈天，权永峥，孙中强，鲁德泉，李凯，李晓萌，徐超，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：