专利名称：水下传感器装置的制作方法
水下传感器装置
相关申请的交叉引用本申请要求申请日为2010年3月5日的美国专利申请序列No. 61/311，230的优先权,其全部内容通过引用并入此处。
背景技术：
水的现象的许多 征象对海洋学家、水文学家和测船师，以及对水面上的或水下的船只的船长和船员们具有价值。例如，水的温度、深度、传导性、盐度、声速、光学性质、营养物质可用性等，可以为许多不同的用途提供有价值的信息。此信息可被用于扩展一般海洋参数的知识库，或可用于导航、声纳通信和类似用途。从历史上看，使用从船舶降下的仪器或需要收回的锚定仪器阵列，已经了完成数据收集。载人船只在公海的经营成本往往是昂贵的。此外，船只可用度不能总得到保证。海洋学实验因此在许多情况下被一些预期研究的现象以外的其他因素限制。有众多的装置可用来测量各种海洋参数。一种常见装置由连接到大的金属莲座轮的成组的小的触针组成。通过电缆将莲座状应变仪器(rosette)降下到达海底，并通过导电电缆连接该装置到远程操作计算机以观察的水的性质。在其他系统中，通过电缆降下仪器到水下并且数据被记录在船上的数据记录器上。然后，数据被转移到另一台计算机用于检查和分析。然而，这些和其它已知的装置具有许多缺点。大多数现有的器件需要额外的设备，如单独的计算机或其他的器件，以与将传感器装置连接到该计算机的其他的连接器和电缆一起检查数据。另一种常见的缺点是观察所收集的数据的延迟，因为下载和处理数据是复杂和耗时的。许多现有的水下传感器装置的操作和部署是繁琐的，并且可能需要特殊的绞车进行操作。此外，现有的水下传感器装置需要用户现场记录每个投放和收回点以记录每次部署的位置、时间和日期。
发明内容
本公开的实施方式的目的是提供水下传感器装置，其带有内置显示器件或图形用户界面，可以不需要单独的计算机而能从该装置进行数据输入、审查和下载。本公开的实施方式的另一目的是提供水下传感器装置，其具有纳入其中的全球定位系统(GPS )功能以自动记录位置、时间和日期信息。本公开的实施方式的目的是提供水下传感器装置，其具有整合在其中的收发器，或更具体而言其具有整合在其中的蓝牙功能，以传送该装置所收集的数据。本公开的实施方式的另一目的是提供水下传感器装置，其具有用于稳定和控制方向的载荷功能。本公开的实施方式的目的是提供水下传感器装置，其具有小尺寸，使得该装置可以掌握在用户的手中、可放在用户的口袋中或易于连接到钓鱼线上。本公开的实施方式的另一目的是提供水下传感器装置，其具有有快速响应性能的传感器，因此该装置在快速下潜时可收集高分辨率的数据。
本公开的实施方式的目的是提供水下传感器装置，其具有位于通道内的传感器，以免传感器受到损坏。本公开的实施方式的另一目的是提供水下传感器装置，其具有通道和位于该通道内的传感器，以消除对可促进传感器上的水流速度的泵系统的需要。本公开的实施方式的目的是提供水下传感器装置，其具有磁性开关，以对系统供电或断电并便于用户现场输入。本公开的实施方式的目的，提供水下传感器装置，其容易投放。示例性实施方式包括对水环境数据进行监测和收集的系统，该系统包括潜水外壳、安装到外壳上的一个或多个传感器、配置在外壳内的控制器、安装到外壳上图形的用户界面、设置在外壳内的GPS接收器和设置在外壳内的收发器。潜水外壳限定了定向的延伸穿过其中的通道，以使当系统在水中下潜和移动时水流动通过该通道。该通道可有第一端 和第二端，且每一端是近似漏斗形状的。在示例性实施方式中，该通道可以定义一个或多个接入点，并且所述传感器中的一个或多个可通过接入点延伸到通道中。压力校准模块可操作地连接该一个或多个传感器到潜水外壳上。控制器可操作地连接到该一个或多个传感器上，并控制其操作。在示例性实施方式中，传感器包括以下的一个或多个温度传感器、电导率电极和压力传感器。该一个或多个传感器收集所选择的水环境数据，且图形用户界面显示水环境。接口模块可提供传感器与图形用户界面之间的电互连。收发器将水环境数据发送到远程数据收集系统。GPS收集地理数据，并通过收发器将地理数据中的至少一些发送到远程数据收集系统。在不例性实施方式中，潜水外壳包括两个外壳部件，其具有定义在第二外壳部件中的通道。第一外壳部件可以容纳图形用户界面，并且第二外壳部件可容纳一个或多个传感器。系统可进一步包括固定地连接到潜水外壳并在潜水外壳底部的加重的封端组件。示例性实施方式包括覆盖和保护该潜水外壳的夹套。触针可沿着由该触针激活的一个或多个磁开关放置。传感器装置的不例实施方式包括包含第一和第二外壳部件的潜水外壳、在该一个或多个外壳部件的底部固定地连接到该一个或多个外壳部件的端帽组件、安装在第二外壳部件上的一个或多个传感器、安装到第一外壳部件的显示器和位于该一个或多个传感器和该显示器之间的接口模块。第二外壳部件限定了延伸穿过其中的通道，并且通道定向成基本垂直于浸没该装置的水的表面。端帽组件可通过加重以保持传感器装置的方向基本垂直于水的表面。在示例性实施方式中，通道定义一个或多个接入点，且该一个或多个传感器可通过接入点延伸到该通道。该一个或多个传感器对水环境的数据进行监测和收集，并且显示器显示水环境数据。位于一个或多个传感器和显示器之间的接口模块电连接一个或多个传感器到显示器上。传感器装置可进一步包括配置在外壳内并且可操作地连接到一个或多个传感器的控制器。该控制器控制一个或多个传感器的操作。示例性实施方式进一步包括配置在外壳内并用于收集地理数据的GPS接收器。传感器装置还可以包括设置在外壳内的收发器，和将水环境数据发送到远程数据收集系统的收发器。水下传感器器件的示例性实施方式包括潜水外壳，其包括一个或多个外壳部件并限定延伸通过外壳部件中的一个的通道，用于对水环境的数据进行监测和收集的一个或多个传感器，该一个或多个传感器中的至少一个被安装在外壳上并延伸到通道中，用于控制一个或多个传感器的操作的控制器，所述控制器被布置在外壳内，并且可操作地连接到一个或多个传感器，以及安装到外壳的图形用户界面，该图形用户界面显示水环境数据。
图I是根据本公开的水下传感器装置的实施方式的立体图；图2是根据本公开的水下传感器装置的实施方式的前视图；图3是根据本公开的水下传感器装置的实施方式的后视图；图4是根据本公开的水下传感器装置的实施方式的侧视图；图5是根据本公开的水下传感器装置的实施方式的底视图；图6是根据本公开的水下传感器装置实施方式的分解视图；图7是根据本公开的水下传感器装置的实施方式的前视图；图8是根据本公开的水下传感器装置的实施方式的后视图；图9是根据本公开的水下传感器装置的显示屏幕的序列流程图；图10是根据本公开示出显示屏幕的水下传感器装置的实施方式的详细视图；图11是根据本公开示出显示屏幕的水下传感器装置的实施方式的详细视图；图12是根据本公开示出显示屏幕的水下传感器装置的实施方式的详细视图；图13是根据本公开示出显示屏幕的水下传感器装置的实施方式的详细视图；图14A是根据本公开的水下传感器装置的实施方式的示意图的第一部分；图14B是根据本公开的水下传感器装置的实施方式的示意图的第二部分；图15A是根据本公开示出水下传感器装置的实施方式的操作流程示意图的第一部分；图15B是根据本公开示出水下传感器装置的实施方式的操作流程示意图的第二部分；图16A是根据本公开的水下传感器装置的实施方式的传感器板的部分的电路图的第一部分；图16B是根据本公开的水下传感器装置的实施方式的传感器板的部分的电路图的第二部分；图16C是根据本公开的水下传感器装置的实施方式的传感器板的部分的电路图的第三部分；图17A是根据本公开的水下传感器装置的实施方式的接口板的电路图的第一部分；图17B是根据本公开的水下传感器装置的实施方式的接口板的电路图的第二部分；图17C是根据本公开的水下传感器装置的实施方式的接口板的电路图的第三部分；图18A是根据本公开的水下传感器装置的实施方式的包括主电源、辅助电源、和CPU的传感器板的部分的电路图的第一部分；
图18B是根据本公开的水下传感器装置的实施方式的包括主电源、辅助电源、和CPU的传感器板的部分的电路图的第二部分；图18C是根据本公开的水下传感器装置的实施方式的包括主电源、辅助电源、和CPU的传感器板的部分的电路图的第三部分；
具体实施例方式在以下段落中，本公开的实施方式将参照附图通过举例的方式进行详细描述。整个说明书中，示出的示例性实施方式和实例，应考虑作为范例而不是作为对本公开的实施方式的限制。如本文所用，“实施方式(embodiment)”, “示例性实施方式(exemplaryembodiment)”或“本公开的实施方式(embodiment of the disclosure)”指的是本文中描述的实施方式的任何一个，及其任何等同方案。此外，引用的整篇文档中的“实施方式”，“例示性实施方式或本公开的实施方式”的各种特征，并不意味着全部的所要求权利的实施方式或方法必须包括所引用的特征。
首先参照图1-8，对水下传感器装置的示例性实施方式进行说明。水下传感器装置10包括两个外壳部件12a、12b以及护套14。第一外壳部件12a容纳显不器16并包括窗口 22以便该装置的用户对显示器或图形用户界面16可视化访问。显示器16可以是液晶显示器(IXD)，也可使用其他合适的显示技术。触针50可通过包含于外壳内的磁开关52a、52b和52c的使用以供用户与显示器16互动。该外壳还包括用于每个开关的空腔，以最大限度地降低开关意外激活的概率。这是通过将磁开关安装在毗邻空腔的底部而实现的。插入磁性触针到该空腔以激活开关。这些开关或按钮是防水的，因此它们免受水的损害。如本文中更详细地描述的，用触针50激活磁性开关52以输入数据、激活系统活动、激活屏幕或导航显示器16。LED 54发光以发出信号，例如，该装置通电的信号。构造第二外壳部件12b以容纳用于收集和测量各种水下参数的一个或多个传感器和/或触针，这将在本文中更详细的描述。最好如图6可见，接口模块20放置在显示器16和传感器板24之间，并提供了位于外壳部件12b内的传感器和/或触针与位于外壳部件12a内的显不器之间的结构互连和电气互连。更详细地，图形用户界面或显示器16利用螺钉19a-19c穿过支架21a_21c紧固到接口模块20上。进一步，通过螺钉15a、15b穿过支架23a、23b将接口模块20紧固到传感器板24上。第一外壳部件12a和第二外壳部件12b通过包括螺钉和O型圈17、18的紧固件组件连接，显示器16、接口模块20和各种传感器和/或触针牢固地包容并密封在外壳部件12a、12b内。端帽部件26是基本中空的圆形端片，其通过螺钉和插口机构28连接外壳部件12a、12b两者。端帽部件26还是电池30的机壳并包含电池触点32。在示例性实施方式中，水下传感器装置10由两个双AA电池供电，该电池无需使用工具可被加载和替换。可加重端帽部件26以提供方向的稳定度和控制，从而使水下传感器装置10较容易和较快地部署。可通过增加重量到端帽单元的端帽的端部而实现加重，以使该器件端帽的端部先下沉。位于端帽部件26的电池可以提供这样的加重。第二外壳部件12b限定了通道36，通道36基本垂直地延伸通过该部件的背面。通道的每一端可具有漏斗形部分37。通道36包括用于该装置的传感器和触针中的至少一些的接入点68，以保护这些部件免受损害。通道36具有自冲洗的设计，该设计起天然的泵的作用，为改进数据收集提供促进该装置的传感器和触针上的水流的优势。外壳部件12a、12b的重量分布确保水下传感器装置10在被淹没时垂直地下落，且当从水中拉出时保持垂直的方向。这样，当器件在水中移动时，流过通道的水量增加，以用于两个收集数据通路以及用于冲洗的目的。更具体地，当该装置无论是向上或向下在水中移动时，水不断地穿过通道36。因此，新的水不断地更换在每个传感器的水平线的水，因此传感器得到每一个水位的数据读数。这确保准确的数据读数，特别地用于对需要恒定的水流速以精确测量温度的温度传感器70。应当注意的是，垂直取向允许用户通过监视压强的变化测量下降速率。因此，用户可以使用流量测量值以解决涉及可能与温度传感器70 —起发生的水的流速的问题。充分组装的外壳部件12a、12b和端帽部件26与护套14紧贴地装配，护套14用于保护外壳和端帽部件以及其中的电子器件和硬件。护套14可以具有任何适合于为外壳12和其中的部件提供足够的保护的结构，并且现在将对示例性构造进行描述。护套14包括顶部和底部的连接部分38a、38b，并且每个连接部分限定适合穿过和固定连接机构的开孔40，该连接机构诸如链或电缆等。护套14的前区包括圆形的顶部壳体部分42、圆形的底 部壳体部分44和中间过渡部分46以提供特别的保护和支持。顶部壳体部分42覆盖外壳部件12a的前部顶端，且底部外壳部分44覆盖外壳部件12b的前部底端。在顶部外壳部分42和中间过渡部分46之间，护套14限定了尺寸和形状设定的第一保险装置48，以允许用户方便地使用磁开关52a、52b和监视显示器16。护套14限定了在中间过渡部分46和底部外壳部分44之间的第二保险装置56。护套14的背面限定了顶部和底部的保险装置60a、60b，设置其尺寸以暴露通道36的顶部和底部的开口。护套14的背面的中心部分62限定了一系列交替的横向带64和保险装置66。这样的带64和保险装置66的布置对外壳部件12b提供额外的稳定和支持。参照图6，现在将对水下传感器装置10的内部部件中的一些进行说明。应当指出，传感器和触针的位置可有很多的变化，并可提供许多形式的数据，包括但不限于压强、温度、电导率、深度、盐度、声音速度、溶氧度、浊度、叶绿素、PH值、硝酸盐、亚硝酸盐、二氧化碳、水的流速、声波的背散射强度、荧光和水的流速。应当指出，本文所讨论的实施方式显示示例性配置和许多其他的布置是可行的。传感器装置10包括温度传感器70，温度传感器70布置在外壳部件12b内并通过接入点68延伸到通道36中，这样当温度传感器70被淹没时其可以测量水温。温度传感器70可以具有任何合适的种类，例如，是最准确的温度传感器的类型之一的热敏电阻。热敏电阻是由对小的温度变化显示出大比例的电阻变化的材料构成的元件。热敏电阻通常具有负的温度系数，这意味着热敏电阻的电阻随着温度的升高而减小。此外，电导率电极74和压力传感器20也设置在外壳部件12b内。在示例性实施方式中，电导率电极由钛制成以提供较强的导电性，但该电极也可以由任何合适的导电材料制成。压强校准模块72是电路板，该电路板方便将传感器有效连接到水下传感器装置10而不需要额外的导线。压强校准模块72可以与外壳齐平安装，并且来自传感器的导线可以焊接到压强校准模块上。压强校准模块可以包括焊垫，以支撑一些专用于所安装的压力传感器的校准电阻，然后通过连接器(图中未示出)将条件信号传到主电路板上。因为压强校准模块72有利于他们的操作互连，所以外壳部件12a、12可以分开且更便宜地制造。
在示例性的配置中，电导率电极74位于温度传感器70的下方。电导率电极74延伸出外壳部件12b，通过接入点68延伸到通道36中，使得电极淹没时能够测量电导率。压力传感器76被设置在外壳部件12b的底部中和塞孔78中。线77延伸通过孔78到外壳部件12b，并且与压强校准模块72连接。压力传感器76通过在通道36的右内侧的孔(未示出)暴露于水中，以便压力传感器76可以取得压强读数。水下传感器装置还包含中央处理单元(CPU)80，或控制器，运行该CPU上的软件来处理所收集的数据。该CPU可以是任何形式的控制器或微处理器。在操作期间，通过使用可以是具有磁性顶端的磁性触针的触针50，用户准备水下传感器装置10用于投放，以便对该装置进行编程以收集所需的水的特性。这些特性可包括温度、压强、电导率和深度，等等。首先，用户通过使用触针50激活磁性开关52a、52b、52c中的一个打开水下传感器装置10。LED 54将发射光，以表明该装置是开启的。接着，用户用触针50再次激活磁开关52a、52b的中的一个，以在显示器16上选择“投放”图标，显示器16可以是防水的。应该指出的是，磁性触针50和磁性开关52可用于任何种类的数据的输入和用于导航显示器16上的各种屏幕。磁性开关是有利的，因为它们没有移动部件，可在水中和水外均可使用，并在工作中很少失效。·通过显示器16，GPS 110自动为用户提供地理数据，包括投放的精确位置、日期和时间。最后，用户选择用于开始收集数据的图标，并将水下传感器装置10放下到水中。这可通过将如链或缆线等连接机构固定到该装置的护套14的顶端接合部38a的孔40上完成。将电缆或线路连接后，将该设备放下到水中。通常情况下，让设备自由下落，但可以通过控制线或电缆的展开来控制下降速度。取决于测试参数，允许设备下降到预定的深度或底部。一旦达到底部或预期的深度，通过卷绕该线或电缆取回装置。一旦水下传感器装置10从水中出来，用户可以查看在显示器16上的数据，在图12和13中清楚可见，或通过无线下载数据到计算机上。替代地，水下传感器装置10可以包括防水的电脑连接端口，如USB连接端口或mini-USB连接端口。参照图6和图14A-C，将更详细地描述水下传感器装置10的布局和操作。可以看出，压力传感器20和温度传感器或热敏电阻探头70可操作地连接到压强校准模块72，相应地，压强校准模块72可操作地连接到传感器板82。传感器板82可操作地连接到接口板84，相应地，接口板84可操作地连接到显示器16。电池30通过电池接触点32连接到接口板84。接口板具有GPS功能110和提供蓝牙功能的收发器112。该蓝牙功能省去了用于开始、编程、审查或下载数据的各种连接器和电缆。LED 54也位于接口板84上。传感器板82包括电源86，电源86将电力提供给CPU 80、记录器88、和防止电源噪声对系统的影响的PI过滤器92。CPU 80包括模拟-数字转换器(ADC) 94和数字-模拟转换器(DAC) 96。CPU 80控制调试端口 90，且在这些压强电路98和温度电路100接收分别来自压力传感器20和温度传感器70的压强和温度数据时，CPU80从压强电路98和温度电路100接收数据。DAC 96进行波形调节102和电导率驱动和范围选择104。电导率电极74输送数据至传感器板82，在将电导率数据输入到CPU 80中的ADC 94之前传感器板82执行信号选择106和信号放大和调整108。电压基准114被提供到温度电路100和压强电路98，并用于进行信号放大和调节108。通过导电块或电路116进行波形调节102、电导率驱动和范围选择104、信号选择106、和信号放大和调节108。波形和频率的输出可以是任意的，也可能包括正弦波。一些频率模拟可以得到使用，并可以被调制以减少电容。导电块还测量电流和相位信息。导电块的一种可能的配置是六种电路设计，如图14中能最清楚见到的。在水下传感器装置10启动2000之后，该装置读取由用户输入的配置参数2002并计算DAC输出波形2004。然后水下传感器装置10等待用户指示开始数据采集模式2006。在收到指令时开始数据采集时，水下传感器装置10启动一些步骤以准备数据采集。这些步骤2008包括校准模拟-数字(ADC)转换器、建立和运行数据采集定时器、设置初始电阻范围、启动DAC输出波形。样品收集器被复位2010，且水下传感器装置10将检查所获取的数据读数，以确定该读数是否相关于用户请求的在平均区间(average interval)中的读数2012。如果完成平均区间检查，水下传感器装置10将检查是否存在任何累积读数2026。如果积累有至少一个读数，将计算样品的平均的温度、压强、传导率A和导电率B。在这个阶段，水下传感器装置10也将基于判断的目的为所有其他所需的参数计算平均值，并可能也会收集样本统计数局。如果没有积累的读数,会产生坏的样品2028。接下来的步 骤2032可以包括记录累计读数或坏样本到内部记录器，输出样本到显示器16和/或通过水下传感器装置的蓝牙功能发送该样品。然后水下传感器装置10将确定用户是否请求结束采样2034，如果是结束采样，将完成数据采集。如果用户还没有请求结束采样，通过恢复到步骤2010和复位样本累加器，水下传感器装置10将继续进行数据采集。如果在步骤2012之后，平均区间检查没有完成，水下传感器装置10将从温度传感器70、电导率电极74、压力传感器20、76和可变电阻读取更多的样品，并存储采样值在ADC计数2014。可以计算温度、压强、相A、电阻A、电导率A、相B、电阻B和电导率B中的一个或多个参数2016。然后水下传感器装置10将检查读数以确定在所需的范围内测量是否已完成2018。如果测量准确完成，将累积最后的读数2020。如果测量在错误的范围内完成，将选择新的范围，DAC的波形将重新编程和切换可变电阻。然后，水下传感器装置10将恢复到步骤2012，并再次确定收集的读数是否符合所需的读数。图14A-B和16A-18C是显示水下传感器装置的各部分的电气连接的系统框图和电路图。更具体地说，图14A-B是显示水下传感器装置的实施方式的电气连接的概貌的系统框图。图16A-C是显示传感器板82的部分的电路示意图。图17A-C是显示接口板84的电路示意图。图18A-C是显示包括主电源86、副电源87和CPU 80的传感器电路板82的另一部分的电路示意图。参照图9-13，现在将更详细地描述显示器16的实施方式和该实施方式的操作。显示器16可以显示图标和/或文本，以在操作系统的整个过程中指导用户。图9是示出用户可以采取一些不同的路径以在显示器上查看不同的屏幕的流程图。为特定系统功能设计每个屏幕。当水下传感器装置10开启时，如上文中所述，显示开始屏幕/标志屏幕210。启动屏幕210可以显示品牌信息，诸如显示水下传感器装置的制造商或与该产品相关联的注册商标的名称或设计等。显示器16上的带有操作信息的第一屏幕是主屏幕220，其显示提供不同的功能的图标的菜单。如图10所示，在示范性实施方式中，主屏幕220的菜单包括三个分支，且在显示屏幕上每个分支由图标表示。第一分支是激活GPS和开始数据收集的数据收集分支。代表数据收集分支的图标，可被称为“投放(Cast)”图标222。第二分支，由“审查(Review)”图标224所代表，提供了审查收集的数据和以文字和图表的形式显示数据的途径。第三分支是具有系统图标226的系统信息分支，这可由字母“i”代表，并显示关于水下传感器装置的信息。主屏幕220还可以包括其他各种图标来表示参数，如显示记录器有多少数据空间的记录器状态指示221,电池寿命指示223,显示蓝牙是开 启或关闭状态的蓝牙指示225,和系统序列号227，以及提供移动到其他屏幕的能力。“家(House)”图标表示该用户是在主屏幕220上。典型的应用包括首先使用“投放”图标222启动GPS和数据收集，然后使用审查图标224查看收集到的数据。当选择所需的图标时，压下“执行”按钮52b将激活与所选择的图标相关联的命令。推进“执行”按钮52b与选择的投放图标222将激活“投放前等待GPS”屏幕230。按压选择的审查图标224和“执行”按钮52b将激活数据文件审查屏幕240，并且按压“执行”按钮52b和选择的系统图标226将激活系统状态屏幕250。下面依次讨论这些屏幕的每一个。“投放前等待GPS”屏幕230使用户能通过显示来自GPS的实时的数据以确定显示的位置的准确性，从而准备投放或部署系统。在投放前等待GPS屏幕230可显示日期和时间以及以纬度和经度数字的形式出现的GPS位置信息。在示范性实施方式中，圆形图标(未示出)可以用不同的颜色来改变颜色，该不同的颜色表示位置或GPS位置的质量。例如，绿灯可以表明良好的GPS位置，红灯可表示没有GPS位置，黄灯可表明令人满意的GPS位置。GPS的质量指示器还可以包括各种数量的各种长度的条。用户按压按钮52b以记录水下传感器装置10投放前的GPS位置，并再次按下按钮52b开始收集数据，如电导率、温度和压强。接着，水下传感器装置10准备好进行部署，并且显示数据采集屏幕260。该屏幕表明数据正记录于船上的水下传感器装置10中。如图11所示，数据采集屏幕260显示了位于大的字母下方的表示该设备正在记录数据的温度、电导率和压强读数。这时候水下传感器装置10可用线固定并掷入水中。在示例性实施方式中，画面是可调暗的，在部署后可以变暗以节省电力。当水下传感器装置10通过水下降时，其将测量和记录数据，包括，例如温度数据262、电导率数据264、声速数据、盐度数据、和压强数据266。应当注意的是，测量如温度和电导率等参数，而通常使用海洋学公式计算如盐度和声速等参数。一旦设备达到的水体的底部，可以使用所连接的线向上拉回它，并且，当它往水的表面回升时，它将继续测量和记录数据。当收回水下传感器装置10后，用户可以按下任何按钮以激活显示器，并然后第二次按下任何按钮以结束投放，关闭数据文件，并启动GPS。然后在投放结束时记录第二个GPS位置。在水下传感器装置10已经从移动的船上投放的情况下，这是特别有利的。接着出现了 “投放后等待GPS”屏幕270。该屏幕与上面描述的投放前等待GPS屏幕230是相似的，因为它显示例如纬度和经度数字等位置信息，并通过例如，不同的数量和长度的信号强度条指示GPS信号的质量。在投放之后用户按下按钮52b以记录位置，并且可以决定是否等待良好的GPS位置。如上所讨论的，颜色编码的指示器使用绿色、黄色和红色，以指示GPS位置的质量。按下该屏幕上的按钮52a将使用户返回到主屏幕220。当用户选择审查图标224并按下按钮52b时，出现数据文件的审查显示屏幕240。如图12所示，数据文件审查屏幕240显示来自设备的记录器的最近的数据。在示范性实施方式中，由设备的传感器收集的数据每隔O. 2秒(5赫兹)存储。该屏幕还可以显示开始时间和投放的位置，包括以十进制显示的纬度242和经度244，以及设备在投放期间达到的最大深度246。当从主屏幕220进入数据文件审查屏幕240时，显示记录器上的最近的数据。用户通过使用按钮52a可以访问旧的数据文件。按下按钮52b将带领用户进入温度分布屏眷 280。在示范性实施方式中，温度分布屏幕280提供与所测量的水的温度相关的信息。这可以包括可显示各种参数的曲线图，该曲线图包括温度相对于深度的曲线，其具有温度统计数据(通常以摄氏度显示)以及最小的、最大的和平均的温度。图中的曲线可绘制在各深度获得的投放温度测量值的平均值，包括在水下传感器装置10的上升和下降的过程中所获得的测量值。在示范性实施方式中，温度分布屏幕上所示的深度是曲线图限度，但也可以是诸如最大投放深度等的其他深度。用户可以通过按下按钮52b进入到电导率分布屏幕290。参照图13，将对电导率分布屏幕290进行说明。在示范性实施方式中，电导率分布 屏幕290提供与所测量的水的导电率有关的信息。该信息可以包括绘出电导率随深度变化的图292，其具有以微西门子每厘米显示的电导率统计数据，还具有最小、最大和平均电导率。在示范性实施方式中，电导率分布屏幕290上显示的深度是图形的限度，但可以是如投放的最大深度等的其他的深度。在图上的曲线可绘制在各深度获得的投放电导率测量值的最小值291、最大值293、和平均值294，包括水下传感器装置10的上升和下降的过程中所获得的测量值。通过按下按钮52b，用户可以前进到盐度分布屏幕300。盐度分布屏幕300可提供盐度信息，包括以千分之几显示的统计数字数据。盐度信息还可包括盐度对深度的曲线图。图中的曲线可绘制在各深度获得的投放盐度测量值的平均值，包括在水下传感器装置10的上升和下降的过程中所获得的测量值。在示范性实施方式中，盐度分布屏幕300上显示的深度是曲线图的限度，但也可以是诸如最大的投放深度等其他的深度。按下按钮52a将载入先前的数据文件，且按下按钮52b将进入声速分布屏幕310。声速分布屏幕310提供了声速统计数字，通常以米每秒显示并包括所测量的声速的平均、最小和最大值。声速信息可以曲线的图形形式表现，该曲线显示在每个深度测量的声速的平均值，包括水下传感器装置10的上升和下降过程中所获得的测量值。在声速分布屏幕310上显示的深度通常是曲线图的限度，但可以是如投放的最大深度等其他的深度。通过按下按钮52，用户可以加载以前的数据文件，并可通过按下按钮52b进入文件审查屏幕 310。系统状态屏幕250显示有关水下传感器装置的基本信息以及日期和时间信息。在示例性实施方式中，在协调世界时(UTC)，也被称为格林威治标准时间(GMT)或祖鲁时间下显示日期和时间。水下传感器装置周期性地接收来自机载GPS的准确的时间并更新日期和时间。电池状况指示器显示电池剩余电量的百分比，并且记录器的可用指示器显示数据记录器剩余空间的百分比。示例性实施方式还可包括水下传感器装置的最后使用的日期和时间。通过按下按钮52b可以观看系统信息屏幕320，且系统信息屏幕320可能提供一般信息，如设备制造商互联网网址和联系信息、客户服务的电话号码、和关于设备系统和软件的其他信息。按下按钮52b，从系统信息屏幕320将带领用户到TSI徽标屏幕350。
从系统状态屏幕250，按下按钮52a将带领用户到传感器显示屏幕330。传感器显示屏幕330为传感器状态检查和用于诸如温度、电导率和压强等的不同的参数的点测量提供实时显示而不记录数据到系统中。最终，当用户完成，水下传感器装置10可以通过按下按钮52c关闭电源。这导致了空白的关闭屏幕340。从关闭屏幕340，通过按压按钮52a、52b或52c中的任何一个，用户可以到开始屏幕210。虽然以上已经描述了本公开的实施方式，但显而易见，本领域的技术人员可以做出各种改变和修改。应当理解，任何所述的结构和特殊的部件与先前实施方式中的任何的系统可以互换使用。虽然例示实施方式如上文所述，对本领域的技术人员而言，很明显，可 在不脱离本发明的情况下进行各种变化和修改。所附的权利要求的目的是涵盖落入本发明的主旨和范围内的所有这样的变化和修改。
权利要求
1.一种对水环境数据进行监测和收集的装置，包括 潜水外壳； 用于收集选定的水环境数据的一个或多个传感器，所述传感器被安装到所述外壳上；用于控制所述一个或多个传感器的操作的控制器，所述控制器被配置在所述外壳内，且可操作地连接到所述一个或多个传感器；以及 安装于所述外壳上的显示所述水环境数据的图形用户界面； 配置在所述外壳内的GPS接收器；以及， 配置在所述外壳内的收发器，其用于将所述水环境数据发送到远程数据采集系统。
2.如权利要求I所述的装置，其中，所述通道定义一个或多个接入点并且所述传感器中的一个或多个通过所述接入点延伸进入所述通道。
3.如权利要求I所述的装置，还包括具有第一端和第二端且每端基本呈漏斗形的通道。
4.如权利要求I所述的装置，还包括覆盖所述潜水外壳的护套。
5.如权利要求I所述的装置，其中，所述GPS收集地理数据，并经过所述收发器将所述地理数据中的至少一些发送到远程数据收集系统。
6.如权利要求I所述的装置，其中，所述潜水外壳限定延伸穿过其中的通道，所述通道被定向，使得当所述系统被淹没和移动时水流动通过所述通道。
7.如权利要求6所述的装置，其中，所述潜水外壳包括两个外壳部件，使得所述第一外壳部件容纳所述图形用户界面且所述第二外壳部件容纳所述一个或多个传感器。
8.如权利要求7所述的装置，还包括提供所述传感器和所述图形用户界面之间的电互连的接口模块。
9.如权利要求6所述的装置，其中，所述通道被限定在所述第二外壳部件中。
10.如权利要求I所述的装置，还包括固定地连接到所述潜水外壳的在其底部部分的加重的端帽部件。
11.根据权利要求I所述的装置，其中，所述传感器包括以下的一个或多个温度传感器、电导率电极和压力传感器。
12.如权利要求I所述的装置，还包括可操作地连接所述一个或多个传感器到所述控制器上的压力校准模块。
13.如权利要求I所述的装置，还包括触针和由所述触针激活的一个或多个磁开关。
14.一种传感器装置，包括 包括第一和第二外壳部件的潜水外壳，所述第二外壳部件限定延伸穿过其中的通道； 固定地连接到所述一个或多个外壳部件的在其底部部分的端帽部件； 用于对水环境数据进行监测和收集的一个或多个传感器，所述传感器被安装在所述第二外壳部件上； 安装到所述第一外壳部件上的显示所述水环境数据的显示器；以及位于所述一个或多个传感器和所述显示器之间并电气连接所述一个或多个传感器到所述显示器的接口模块。
15.如权利要求14所述的传感器装置，其中，所述通道定义一个或多个接入点并且所述一个或多个传感器通过所述接入点延伸进入所述通道。
16.如权利要求14所述的传感器装置，其中，所述端帽部件被加重以维持所述传感器装置在水中被降低或升高时处于基本垂直的方向。
17.如权利要求14所述的传感器装置，还包括用于控制所述一个或多个传感器的操作的控制器，所述控制器被配置在所述外壳内，且可操作地连接到所述一个或多个传感器。
18.如权利要求14所述的传感器装置，还包括适于收集地理数据的GPS接收器，所述GPS接收器被配置在所述外壳内。
19.如权利要求14所述的传感器装置，还包括设置在所述外壳内的收发器，所述收发器将所述水环境数据发送到远程数据采集系统。
20.一种水下传感器装置，包括 包括一个或多个外壳部件的潜水外壳，所述外壳限定了延伸穿过所述外壳部件中的一个的通道； 用于监测和收集环境数据的一个或多个传感器，所述传感器中的至少一个被安装到所述外壳上并延伸进入所述通道； 用于控制所述一个或多个传感器的操作的控制器，所述控制器被配置在所述外壳内并可操作地连接到所述一个或多个传感器；以及 安装到所述外壳上的显示所述环境数据的图形用户界面。
全文摘要
一种包含潜水外壳的水下传感器装置，该外壳包括一个或多个外壳部件、对水的性质进行监测和收集的一个或多个传感器、对该一个或多个传感器的操作进行控制的控制器、和安装在外壳上的显示水环境数据的图形用户界面。该外壳限定了通道，该通道延伸穿过外壳部件中的一个，且所述传感器中的至少一个被安装到外壳上，并延伸进入该通道。所述控制器配置在外壳内，并且可操作地连接到一个或多个传感器。
文档编号B63C11/48GK102884451SQ201180022592
公开日2013年1月16日 申请日期2011年3月4日 优先权日2010年3月5日
发明者拉蒙·卡布雷拉, 日夫科·格罗泽夫, 亚历山大·科瓦切夫, 达丽尔·B·斯洛克姆, 亚当·杰克逊, 丹尼尔·奥西耶基 申请人:Ysi公司