专利名称：一种内波测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及海洋技术领域内波测量，是一种装有卫星通讯终端的锚系水 中可升降漂浮平台实现海洋内波数据现场测量并能实时传输的内波测量装 置。
背景技术：
内波是一种重要的海水运动，是转移大中尺度运动能量的重要环节，也 是引起海水混合、形成细微结构的重要原因。海洋内波的产生对工农业经济 的发展以及军事方面都有极大影响。对海洋内波的测量和预报具有非常重要 的学术意义和实际应用意义。
由于海洋内波随时间和空间而随机地变化,并且频率范围很宽,故需要在 较长的时间内快速密集地取样。目前海洋内波的测量方法有很多，较常见常 规方法是采用水面浮标或水中浮标，并在一个垂直剖面上布置很多温盐传感
器，形成温盐链， 一般每10m布置一个。其问题是①数据一般是自容式，在 测量期间所到的原始数据和信息贮存在测量设备中，测量数据的连续性、时 效性不强， 一旦浮标丢失或回收失败，就将一无所获，给海洋科研造成了较
大的困难和不便；②该系统容易受天气或人为破坏，且一旦丢失后，损失很大。
发明内容
本发明目的是设计了一种海洋内波现场测量装置，利用水中可升降平台 将影响海洋内波的各种环境测量数据(温度、盐度、深度、湍流等)在一个 垂直剖面上连续实时采集记录并可实时(或定期)通过卫星传输到岸站，提 高了数据的时效性，增强了内波测量系统在海洋环境中的应用服务能力。
本发明包括
内波测量系统由漂浮平台、系留平台、系留及锚泊系统、船载及岸基 系统。
漂浮平台包括卫星通讯系统和内波测量系统，由漂浮平台壳体、卫星通讯系统、控制系统、CTD、电池组、剪切探头、保险器组成。漂浮平台壳体头 部为透声的玻璃钢，剪切探头安装于漂浮平台壳体的头部，卫星通讯系统和 控制系统安装在壳体中间，电池组安装于漂浮平台壳体的底部，CTD安装在漂 浮平台壳体的外部，通过水密电缆传输到控制系统中。
系留平台包括系留平台壳体、保险器、控制中心、传输电缆收放络车、 主电源、三叉系留索组成。控制中心安装在系留平台壳体的头部，主电源安 装在系留平台壳体的中间，控制中心、主电源通过传输电缆控制收放络车的 运动；三叉系留索连接在系留平台壳体下方的专用系耳上
系留及锚泊系统包括旋转接头、系留索、商用系列的声答释放器、锚以 及许多标准的连接卸扣等组成。
船载及岸基系统包括布放打捞辅助设施、声应答释放设备、卫星岸站等 组成以及卫星系统、岸站传输控制软件系统及运行平台等。
漂浮平台上安装有卫星通讯系统和内波测量系统，测量获得的数据可通 过卫星传输到岸站，内波测量系统包括一个商用的CTD和剪切探头。
收放络车包括收放机构、储索筒、直流力矩电机、减速器、止动器、离 合器、密封壳体、计数器等组成；由收放络车实现漂浮平台的上下运动，漂 浮平台下降时采用电机正转收索；漂浮平台上浮时一般采用打开离合器后利 用正浮力作用下快速上浮，节约能源，当然也可以采用电机反转放索。
卫星通讯系统主要由卫星传输控制中心电路、卫星终端、卫星传输电缆、 传控通讯电缆组成。
控制中心主要有单片机系统、A/D采集电路、1/0接口电路、络车控制模 块、离合器控制电路、止动器控制电路、上电电路、隔离电路、通讯接口、 稳压模块、深度传感器、电池组等部分组成。
系留平台壳体采用水平系留方式，由三叉系留索系留于3节海流以下的 海域时能保持水平姿态。
漂浮平台具有流线型低阻线型，球头部分具有良好的电磁波穿透性，不 影响通信卫星工作。
系留索采用包塑钢缆或等强度的Kevlar绳，其长度满足最大400米的布 放要求。声答释放器采用定时回收装置代替。若增加系留索的长度，则可满 足更深水域布放的要求。
本发明的工作过程是
布放前先测水深，根据水深确定系留索长度，系统采用水面整体吊布，入
5水雷锚先后拉直系留平台和漂浮平台，系留平台和漂浮平台之间预先留出10m 的索。到达设定的水深后，系统上电工作，开始自检，自检通过进入工作流程， 在一定时间后，采样平台深度并记录，内波测量系统开始上电工作，15min到控 制中心控制离合器打开，漂浮平台在正浮力作用下快速上浮，同时内波测量系 统(CTD等)将记录下的数据传输给控制中心，储存于大容量数据处理存储器， 同时按时序进行打包，平台到水面后，控制中心给离合器断电并根据设定将数 据传输给岸站数据接收系统，从而完成测量数据的实时传输。
在水面工作15min后，控制中心控制止动器打开，同时给电机上电，收 放络车以一定的速度收索，漂浮平台下沉，内波测量系统将记录下的数据传 输给控制中心，储存于大容量数据处理存储器，同时按时序进行打包。最大 到达初始布放水深时，给止动器和电机断电，平台稳定停留一段时间后，进 入下一个测试流程。
本发明的有益效果是本发明提供一种海洋内波现场测量平台，利用水中 可升降平台将影响海洋内波的各种环境测量数据(温度、盐度、深度和湍流) 在一个垂直剖面上连续实时采集记录并定期(或实时)通过卫星传输到岸站， 提高了海洋数据的时效性，增强了内波测量系统在复杂海洋环境中的应用服 务能力。并且该系统的成本与传统方法相比，价格低，重复使用性好。内波 测量装置在海洋科学研究、海洋经济活动和军事海洋等方面都有强烈的市场 需求，应用前景广阔。
图l一内波测量系统组成原理框图； 图2—本发明的系统工作流程图3—本发明的结构布置示意图(该实例在400米海域的使用示意图)； 图中i一漂浮平台 2—卫星通讯系统3—控制系统4~CTD 5—电 池组6—剪切探头7—保险器8—漂浮平台壳体9一系留平台IO—系 留平台壳体ll一保险器12—控制中心13—传输电缆14一收放络车 15—主电源16—三叉系留索17—系留及锚泊系统18—旋转接头19一 系留索20—商用系列的声答释放器21—锚。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。实施例
本发明是由漂浮平台K系留平台9、系留及锚泊系统17、船载及岸基系 统组成。见图3。
漂浮平台l包括卫星通讯系统和内波测量系统，由漂浮平台壳体8、卫星 通讯系统2、控制系统3、 CTD4、电池组5、剪切探头6、保险器7组成；漂 浮平台壳体8头部为透声的玻璃钢，剪切探头6安装于漂浮平台壳体8的头 部，卫星通讯系统2和控制系统3安装在壳体中间，电池组5安装于漂浮平 台壳体1的底部，CTD4安装在漂浮平台壳体8的外部，通过水密电缆传输到 控制系统中。
系留平台9包括系留平台壳体10、保险器11、控制中心12、传输电缆 13、收放络车14、主电源15、三叉系留索16组成。控制中心12安装在系留 平台壳体10的头部，主电源15安装在系留平台壳体10的中间，控制中心12、 主电源15通过传输电缆13控制收放络车14的运动；三叉系留索16连接在 系留平台壳体10下方的专用系耳上。
系留及锚泊系统17包括旋转接头18、系留索19、商用系列的声答释 放器20、锚21以及许多标准的连接卸扣等组成。 其系统工作过程是-
布放前先测水深，根据水深确定系留索长度，系统采用水面整体吊布，入 水雷锚先后拉直系留平台和漂浮平台，系留平台和漂浮平台之间预先留出10m 的索。到达设定的水深后，系统上电工作，开始自检，自检通过进入工作流程， 在一定时间后，采样平台深度并记录，内波测量系统开始上电工作，15min到控 制中心控制离合器打开，漂浮平台在正浮力作用下快速上浮，同时内波测量系 统(CTD等)将记录下的数据传输给控制中心，储存于大容量数据处理存储器， 同时按时序进行打包，平台到水面后，控制中心给离合器断电并根据设定将数 据传输给岸站数据接收系统，从而完成测量数据的实时传输。
在水面工作15min后，控制中心控制止动器打开，同时给电机上电，收放 络车以一定的速度收索，漂浮平台下沉，内波测量系统将记录下的数据传输给 控制中心，储存于大容量数据处理存储器，同时按时序进行打包。最大到达初 始布放水深时，给止动器和电机断电，平台稳定停留一段时间后，进入下一个
系统工作完成后或中间有故障时岸站收不到卫星信号，可利用水声信号打 开声应答释放器，使漂浮平台和系留平台上浮，实现系统随时回收要求。
权利要求
1. 一种内波测量系统，它是由漂浮平台(1)、系留平台(9)、系留及锚泊系统(17)、船载及岸基系统组成；其特征在于漂浮平台(1)包括卫星通讯系统和内波测量系统，由漂浮平台壳体(8)、卫星通讯系统(2)、控制系统(3)、CTD(4)、电池组(5)、剪切探头(6)、保险器(7)组成；漂浮平台壳体(8)头部为透声的玻璃钢，剪切探头(6)安装于漂浮平台壳体(8)的头部，卫星通讯系统(2)和控制系统(3)安装在壳体中间，电池组(5)安装于漂浮平台壳体(1)的底部，CTD(4)安装在漂浮平台壳体(8)的外部，通过水密电缆传输到控制系统中；系留平台(9)包括系留平台壳体(10)、保险器(11)、控制中心(12)、传输电缆(13)、收放络车(14)、主电源(15)、三叉系留索(16)组成；控制中心(12)安装在系留平台壳体(10)的头部，主电源(15)安装在系留平台壳体(10)的中间，控制中心(12)、主电源(15)通过传输电缆(13)控制收放络车(14)的运动；三叉系留索(16)连接在系留平台壳体(10)下方的专用系耳上；系留及锚泊系统(17)包括旋转接头(18)、系留索(19)、商用系列的声答释放器(20)、锚(21)以及许多标准的连接卸扣；船载及岸基系统包括布放打捞辅助设施、声应答释放设备、卫星岸站等组成以及卫星系统、岸站传输控制软件系统及运行平台；漂浮平台上安装有卫星通讯系统和内波测量系统，测量获得的数据可通过卫星传输到岸站，内波测量系统包括一个商用的CTD和剪切探头；收放络车包括收放机构、储索筒、直流力矩电机、减速器、止动器、离合器、密封壳体、计数器等组成；由收放络车实现漂浮平台的上下运动，漂浮平台下降时采用电机正转收索；漂浮平台上浮时采用打开离合器后利用正浮力作用下快速上浮，或采用电机反转放索；卫星通讯系统(2)主要由卫星传输控制中心模块、卫星终端、卫星传输电缆、传控通讯电缆组成；控制中心(12)主要有单片机系统、A/D采集模块、I/O接口模块、络车控制模块、离合器控制模块、止动器控制模块、上电模块、隔离模块、通讯接口、稳压模块、深度传感器、电池组组成。
2. —种内波测量系统的工作方式，其特征在于是布放前先测水深，根据 水深确定系留索长度，系统采用水面整体吊布，入水雷锚先后拉直系留平台和漂 浮平台，系留平台和漂浮平台之间预先留出设定米数的索；到达设定的水深后， 系统上电工作，开始自检，自检通过进入工作流程，在一定时间后，采样平台深 度并记录，内波测量系统开始上电工作，规定时间内到控制中心控制离合器打开， 漂浮平台在正浮力作用下快速上浮，同时内波测量系统将记录下的数据传输给控制中心，储存于大容量数据处理存储器，同时按时序进行打包，平台到水面后， 控制中心给离合器断电并根据设定将数据传输给岸站数据接收系统，从而完成测 量数据的实时传输；在水面工作指定时间后，控制中心控制止动器打开，同时给电机上电，收放 络车以设定速度收索，漂浮平台下沉，内波测量系统将记录下的数据传输给控制 中心，储存于大容量数据处理存储器，同时按时序进行打包；最大到达初始布放 水深时，给止动器和电机断电，平台稳定停留一段时间后，进入下一个测试流程。
3. —种内波测量系统的工作方式，其特征在于是系留索(19)采用包塑 钢缆或等强度的Kevlar绳；声答释放器(20)釆用定时回收装置代替。
全文摘要
本发明公开了一种海洋技术领域内波测量系统，是一种装有卫星通讯终端的锚系水中可升降漂浮平台实现海洋内波数据现场测量并能实时传输的内波测量装置系统。本发明包括搭载控制中心、可收放络车的系留平台；装载了卫星通讯和内波测量系统的漂浮平台。利用水中可升降平台将影响海洋内波的各种环境测量数据(温度、盐度、深度、湍流等)在一个垂直剖面上连续实时采集记录并可实时(或定期)通过卫星传输到岸站，提高了数据的时效性，增强了内波测量系统在海洋环境中的应用服务能力。
文档编号G08C19/00GK101441077SQ200710187340
公开日2009年5月27日 申请日期2007年11月20日 优先权日2007年11月20日
发明者翀 任, 刘延平, 旌 吴, 张云海, 徐良波, 聂晓敏, 舒旭光, 郭文生, 陈建军 申请人:中国船舶重工集团公司第七一○研究所