专利名称：极地近岸海洋环境实时监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及海洋测量系统，特别是涉及极地气候条件下长期连 续进行海洋环境实时监测的系统。
背景技术：
极地是地球系统的重要组成部分，是全球气候变化的敏感区和驱动 区。进行极地海洋环境的监测与研究，对于揭示极地海洋环境的快速变 化及其对全球海洋环境变化的响应与反馈作用具有重要意义。但是，受 极地恶劣的环境条件的影响，特别是海冰存在的限制，目前对极地海洋 环境的调查活动主要在夏季的无冰区进行，采用传统的船基调查方式开 展，缺乏全年连续的调查资料。极地海洋环境监测数据也主要是传统的 实验室方法获得，海上取样后在实验室测量，缺乏获取现场数据的海洋 环境现场实时监测系统。
现有的一般海区设置的近岸环境实时监测系统，由于气候环境、维 护周期等原因不能用于极地海洋环境监测。因此针对极地气候条件建立 长期连续运行的现场海洋环境监测系统十分必要，对深入了解极地海洋 的物理和生物学过程、分析生态系统与环境快速变化之间的相关性具有 重要的现实意义。
发明内容
针对现有技术缺少适宜极地条件的长期连续运行的现场海洋环境监 测系统，本实用新型推出由水下测量系统和岸上实验室组成的自动监测 系统，由设置在极地近岸海域的水下测量系统进行海洋要素测量，由岸 上实验室将测量数据向外部传送，实现长期连续进行极地海域的海洋环 境实时监测。
本实用新型所涉及的极地近岸海洋环境实时监测系统，包括设置在
海底的水下测量系统、水上的岸站实验室以及两者之间的传输电缆；水 下测量系统包括座底平台、系缆浮体、测量传感器、控制舱、释放装置， 座底平台为座底式框架结构，四根支撑杆将顶部环形框架和底部的方形 框架连接一体；系缆浮体由承重缆系留在座底平台的环形框架上；测量 传感器包括剖面测量传感器、底层传感器，系缆浮体的承重缆上设覽剖面测量传感器，座底平台方形框架.....ll设置底层传感器；控制舱固定在座 底平台的方形框架上，控制舱包括单片机和控制电路，由数据传输电缆
与测量传感器连接；岸站实验室配备PC主机，通过传输电缆与水下测量 系统的控制舱连接。
系缆浮体通过转环与承重缆连接，承重缆上分层固定设置剖面测量 传感器，相邻剖面测量传感器的间距为6 10米，每个剖而测量传感器都 由包括测量温皮、盐度、深度、氧化还原电位、有效光合辐照、叶绿素、 pH值的多种传感器集成一起。
座底平台方形框架上设置底层测量传感器，底层传感器由包括测量 温度、盐度、深度的传感器集成。
座底平台的顶部环形框架'卜'面有小环形框架，小环形框架上设置声 学多普勒测流仪，声学多普勒测流仪由数据传输电缆与控制舱连接。
释放装置用于回收沉放海底的水下测量系统，包括声学释放器、小 浮球和释放绳索；声学释放器同定在座底平台顶部环形框架上，声学释 放器的脱放扣卡住小浮球，使小浮球和释放绳索收容于固定在座底平台 顶部环形框架上的筒体内；释放绳索的一端连接小浮球，另一端与环形 框架连接。
水下测量系统沉放在近岸海底，利用安装的传感器进行海洋要素测 量。岸站实验室设置在岸边，收集水下测量系统的测量数据。水下测量 系统通过数据传输电缆向岸站实验室传送测量数据，岸站实验室通过供 电传输电缆向水下测量系统供电。
系缆浮体由承重缆系留在座底平台的环形框架上，由浮体拉直的承 重缆上设置剖面测量传感器。各种传感器集成一起并固定在承重缆上。 座底平台框架上设置底层测量传感器，包括测量温度、盐度、深度的传 感器和声学多普勒测流仪(ADCP)。测量传感器与控制舱通过数据传输 电缆连接。
控制舱固定在座底平台的底部方形框架上，主要功能实现多层传感 器的数据采集、存储和传输。控制舱包括单片机和控制电路，由数据传 输电缆与测量传感器连接。控制舱将采集和存储的数据发送到水上岸站 实验室。
释放装置用于回收沉放海底的水下测量系统，包括声学释放器、小浮球和释放绳索。声学释放器固定在座底平台顶部环形框架上，声学释 放器的脱放扣卡住小浮球，使小浮球和释放绳索收容于固定在座底平台 顶部环形框架上的筒体内。释放绳索的一端连接小浮球，另一端与环形 框架连接。如果声学释放器的脱放扣松开卡住的小浮球，小浮球就会离 开座底平台上浮，携带绳索一端的小浮球浮到海面，用于水上回收沉放 海底的水下测量系统。
岸站实验室位于水下测量系统布放海域的岸边，为水下测量系统提 供直流供电并接受和处理来自系统的监测数据。岸站实验室配备PC主机 及储电、变电设备，通过传输电缆与水下测量系统连接，传输电缆包括 数据传输电缆和供电传输电缆。水下测量系统通过数据传输电缆向岸站 实验室传送测量数据，岸站实验室通过供电传输电缆向水下测量系统输 电。
水下测量系统的控制舱通过数据传输电缆发送的测量数据到达岸站 后，再经数据接收转换模块到达相连接的PC机，数据接收转换模块将长 距离数据传输格式的数据转换成PC机直接接收的数据格式。PC机接受到
数据后经过软件的处理解析分类存储，在电脑界面上显示各个参数，并 通过网络传输到相应海洋数据处理中心的服务器上。
本实用新型所涉及的极地近岸海洋环境实时监测系统工作时，由船 只将水下测量系统布放到海底，布放完成后，岸站实验室开始对水下测 量系统供电，系统控制舱开启运转并对不同层的测量传感器发出工作指 令，测量传感器进行海洋环境数据测量。各层测量传感器完成测量后， 将测量数据传送至控制舱，控制舱将测量数据进行简单处理后通过数据
传输电缆发送到岸站实验室，岸站实验室PC主机对数据进行处理后通过
互联网传送给用户。
水下测量系统工作满一年后进行回收。回收时，在回收船上向声学 释放器发送声信号，声学释放器释放小浮球，船上操作人员即可通过小 浮球携带的缆绳将系统收回。水下测量系统回收上船后，操作人员对系 统携带的传感器进行替换，并对整个系统进行维护，然后将系统重新放 入海底进行下一周期的工作。
本发明所涉及的海洋环境监测系统能够连续实时地对极地海域特定 地点的生态和动力参数进行长期监测，具有应用方便、数据实时等特点，

图1为极地近岸海洋环境实时监测系统示意图。
图2为极地近岸海洋环境实时监测系统的水下测量系统结构示意图图中标记说明
I、 岸站实验室3、水下测』
5、转环
7、数据传输电缆9、环形框架
II、 释放装置13、小环形框架15、方形框架
具体实施方式
现结合附图对本实用新型作进-
2、传输电缆
4、系缆浮体
6、剖面测量传感器
8、承重缆
10、声学多普勒测流112、底层测量传感器14、控制舱16、座底平台
-步描述。
图l显示本发明所涉及的极地近岸海洋环境实时监测系统的总体组成，图2显示其水下测量系统的结构。
如图所示，本发明所涉及的极地近岸海洋环境实时监测系统，包括设置在近岸海底的水下测量系统3、水上的岸站实验室l以及两者之间的传输电缆3。水下测量系统3包括座底平台16、系缆浮体4、剖面测量传感器6、声学多普勒测流仪IO、控制舱14、释放装置ll。
座底平台16为座底式框架结构，四根支撑杆将顶部的环形框架9和底部的方形框架15连接一体，环形框架9的下面连接有小环形框架13。系缆浮体4由承重缆8系留在座底平台的环形框架9上，系缆浮体4通过转环5与承重缆8连接。系缆浮体4连接的承重缆8上分层固定设置剖面测量传感器6，相邻剖面测量传感器的间距为6 10米。每个剖面测量传感器都由包括测量温度、盐度、深度、氧化还原电位、有效光合辐照、叶绿素、pH值等的多种传感器集成一起。座底平台16的方形框架15上设置底层测量传感器12，底层传感器12由包括测量温度、盐度、深度的传感器集成。座底平台16的顶部环形框架9下面的小环形框架13上设置声学多普勒测流仪10。控制舱14固定在座底平台的底部方形框架15上，控制舱14由数据传输电缆分别与剖面测量传感器6、底层测量传感器12和声学多普勒测流仪10的传感器连接。
释放装置11用于回收沉放海底的水下测量系统3，包括声学释放器、小浮球和释放绳索，声学释放器固定在座底平台16的环形框架9与方形框架15的支撑杆上。声学释放器的脱放扣卡住小浮球，使小浮球和释放绳索收容于固定在座底平台顶部环形框架9上的筒体内。释放绳索的一端连接小浮球，另一端与环形框架9连接。
岸站实验室1位于水下测量系统3布放海域的岸边，为水下测量系统3提供直流供电并接受和处理来自系统的监测数据。岸站实验室配备PC主机及储电、变电设备，通过传输电缆2与水下测量系统3连接，传输电缆2包括数据传输电缆和供电传输电缆。水下测量系统3通过数据传输电缆向岸站实验室l传送测量数据，岸站实验室l通过供电传输电缆向水下测量系统3输电。
权利要求1、一种极地近岸海洋环境实时监测系统，其特征在于包括设置在海底的水下测量系统、水上的岸站实验室以及两者之间的传输电缆；水下测量系统包括座底平台、系缆浮体、测量传感器、控制舱、释放装置，座底平台为座底式框架结构，四根支撑杆将顶部环形框架和底部的方形框架连接一体；系缆浮体由承重缆系留在座底平台的环形框架上；测量传感器包括剖面测量传感器、底层传感器，系缆浮体的承重缆上设置剖面测量传感器，座底平台方形框架上设置底层传感器；控制舱固定在座底平台的方形框架上，控制舱包括单片机和控制电路，由数据传输电缆与测量传感器连接；岸站实验室配备PC主机，通过传输电缆与水下测量系统的控制舱连接。
2、 根据权利要求l所述的极地近岸海洋环境实时监测系统，其特征 在于，系缆浮体通过转环与承重缆连接，承重缆上分层固定设置剖面测 量传感器，相邻剖面测量传感器的间距为6 10米，每个剖面测量传感器 都由包括测量温度、盐度、深度、氧化还原电位、有效光合辐照、叶绿 素、pH值的多种传感器集成一起。
3、 根据权利要求1所述的极地近岸海洋环境实时监测系统，其特征 在于，座底平台方形框架上设置底层测量传感器，底层传感器由包括测 量温度、盐度、深度的传感器集成。
4、 根据权利要求1所述的极地近岸海洋环境实时监测系统，其特征 在于，座底平台的顶部环形框架下面有小环形框架，小环形框架上设置 声学多普勒测流仪，声学多普勒测流仪由数据传输电缆与控制舱连接。
5、 根据权利要求1所述的极地近岸海洋环境实时监测系统，其特征 在于，所述释放装置用于回收沉放海底的水下测量系统，包括声学释放 器、小浮球和释放绳索；声学释放器固定在座底平台顶部环形框架上， 声学释放器的脱放扣卡住小浮球，使小浮球和释放绳索收容于固定在座 底平台顶部环形框架上的筒体内；释放绳索的一端连接小浮球，另一端 与环形框架连接。
专利摘要本实用新型公开的极地近岸海洋环境实时监测系统，包括设置在海底的水下测量系统、水上的岸站实验室以及两者之间的传输电缆。水下测量系统沉放在近岸海底，包括座底平台、系缆浮体、测量传感器、控制舱、释放装置。水下测量系统设置剖面测量传感器、底层传感器和声学多普勒测流仪，测量温度、盐度、深度、氧化还原电位、有效光合辐照、叶绿素、pH、海流等多方面海洋环境数据。控制舱将测量数据通过传输电缆发送到设置在岸边的岸站实验室，岸站实验室PC主机对数据进行处理后通过互联网传送给用户。释放装置用于回收水下测量系统。本实用新型能够连续实时地对极地海域进行长期监测，为实现极地海洋环境自动监测业务化运行开启了新的发展前景。
文档编号G01K13/02GK201397138SQ200920095878
公开日2010年2月3日 申请日期2009年3月16日 优先权日2009年3月16日
发明者刘松堂, 锐 朱, 王项南, 川 田, 石建军 申请人:国家海洋技术中心