专利名称：一种表层水体温盐度原位传感测量装置的制作方法
技术领域：
本发明属于海洋水体探测技术领域，具体涉及一种表层水体水温、盐度测量设备，尤其是一种表层水体温盐度原位传感测量装置。
背景技术：
海洋表面面积占地球表面面积的百分之七十，海洋表面温度和盐度是研究海洋环流、大气环流、海洋温度锋、海洋天气与气候等海洋学和气象学课题的两个十分重要的物理因子，在渔业生产活动和气象服务中温盐度的时空分布还与近海养殖、海洋环境污染、雷暴异常和热带气旋的时空分布等密切相关。大量长时间序列的原位测量数据，将为海表面的温盐度对大气及海洋的影响的机理研究提供重要的数据基础。河口与近岸水体是陆源水体与海水交汇的区域，水文要素时空变异巨大，更容易发生环境的破坏和污染。赤潮 是近岸及河口地区经常发生的一种环境污染问题，尽管我国近海环境复杂多变，但海温、盐度、气温和风场是赤潮发生、发展和消亡的重要环境物理因子。实时的海表面温盐度的原位测量数据将在赤潮的预警以及治理工作中发挥重要的作用。随着遥感技术的发展，大面积的海表面数据的遥测成为了大尺度变化研究的重要手段，但遥测技术反演模型的精度的提高是建立在大量的实效性的原位测量数据的基础之上的。同时内陆水体的温度和盐度的研究正在兴起，温度对内陆水体中的生物活动影响巨大，温度和盐度的变化还能导致沉积物内源磷等物质释放量的变化。综上所述，温盐度是海洋及内陆水体重要的物理参数，原位测量数据的获取意义重大。现有的观测水表面温盐度的方法有走航,浮标和遥感三种方法。走航方法，是指沿着测量船航行的路线对经过的水域进行线形采点测量，数据较为准确，但时效性差，成本较高，且航行的线路稀疏不足以代表整个研究水域的温盐度情况，另外还涉及人身安全的问题；第二种方法，浮标测量，是指在研究水域中定点安置载有温盐传感器的浮标，测量数据通过无线传输送回地面。虽然可以即时传输数据，但是浮标的体积相对巨大，投放的密度很小，成本相对较高，受水表面变化情况影响较大，易丢失，而且是定点测量，同样不能提供整个水域完整的信息；第三种方法，是通过遥感卫星接收的信号进行反演得出水表面的温盐度数据，但由于反演模型的精度还不能满足要求，尤其是盐度的反演更是刚刚起步，所以使其可以大面积测量的优势得不到体现。同时，遥感反演模型同样是根据大量的实效性的原位测量数据与传感器接收的信号之间的关系建立起来的，所以原位测量对于遥感方法同样很重要。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有的水表面温盐度测量技术的测量数据时效性差，测量数据稀少，测量精度较低，测量成本高的不足，提供一种表层水体温盐度原位传感测量装置，该装置时效性强，测量数据多，精度相对较高，低成本，小体积且可自由浮动。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是本发明包括微处理器、地理空间定位模块、电池、通讯模块、传感器数据采集模块、集成电路板、塑料浮体、温度传感器、盐度传感器、橡胶塞。塑料浮体内设置有集成电路板、橡胶塞，电池为集成电路板供电，微处理器安装于集成电路板上，地理空间定位模块、通讯模块设置在塑料浮体顶部，地理空间定位模块、通讯模块和传感器数据采集模块通过传输线与集成电路板相连接，且地理空间定位模块、传感器数据采集模块、微处理器、通讯模块、电池都集成在集成电路板上，橡胶塞设置在塑料浮体底部，两个橡胶塞分别安装有温度传感器、盐度传感器；
所述的塑料浮体作为水面漂浮仪器；
所述地理空间定位模块，可选GPS定位电路模块、北斗定位电路模块、伽利略定位电路模块等用于地理空间定位的电路模块，用于根据所述微处理器的数据采集指令接收全球定 位系统信号，确定当前浮体装置所在的地理空间位置，并输入到微处理器；
所述温度传感器和盐度传感器暴露在水体中，用于检测表层水体的温度和盐度，保证水表面采集位置的温盐度参数与采样点的空间位置参数对应；并将检测数据传送至数据采集模块；
所述传感器数据采集模块，用于根据微处理器的数据采集指令输出水体温度和盐度信号至微处理器；
所述通讯模块，可选择无线电通信电路、WIFI通信电路、GPRS通信电路、G通信电路等信息传输电路，用于根据微处理器的数据发送指令，将所述水体温度和盐度以及地理空间位置信息通过无线方式传送给地面监测中心；
所述地面监测中心经所述通讯模块向微处理器发出数据采集指令，启动数据的采集和传输作业。本发明的有益效果主如下
本发明采用现场原位传感方式测量，参数测量精度高，效率高；采用地理空间定位模块，确保水体温盐度信息与采样点的空间位置地理参数对应；采用无线通信和自容工作相结合，数据采集的位置适应广，控制灵活主动；采用大面积布放，单个数据成本低，灵活性大；体积较小，受干扰小，样本数据精度高；可长时间自行漂浮，测量装置可重复使用，维护成本低；由地面计算机发出指令，可获得时序一致的参数，便于数据分析，方便实现与遥感探测同步，利于开展验证工作。综上，本发明实现水表面温盐度原位测量的要求，测量数据量大、准确、测量装置简单、测量成本低廉、测量方法灵活。可为水表面温盐度遥感反演模型的建立和改善提供重要的数据基础。若能进行分区投放，合理预测漂浮路线及网点情况，便能实时精确的实现区域水表层温度场和盐度场分布的动态可视化仿真分析。
图I为本发明整体示意 图2为本发明剖面图中，微处理器I、地理空间定位模块2、电池3、通讯模块4、传感器数据采集模块5、集成电路板6、塑料浮体7、温度传感器8、盐度传感器9、橡胶塞10。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。如图I、图2所示，一种表层水体温盐度原位传感测量装置，包括微处理器I、地理空间定位模块2、电池3、通讯模块4、传感器数据采集模块5、集成电路板6、塑料浮体7、温度传感器8、盐度传感器9、橡胶塞10。塑料浮体7内设置有集成电路板6、橡胶塞10，电池3为集成电路板6供电，微处理器I安装于集成电路板6上，地理空间定位模块2、通讯模块4设置在塑料浮体7顶部，地理空间定位模块2、通讯模块4和传感器数据采集模块5通过传输线与集成电路板6相连接，且地理空间定位模块2、传感器数据采集模块5、微处理器I、通讯模块4、电池3都集成在集成电路板6上，橡胶塞10设置在塑料浮体7底部，且两个橡胶塞10分别安装有温度传感器8、盐度传感器9 ;
所述的塑料浮体7作为水面漂浮仪器； 所述地理空间定位模块2，可选GPS定位电路模块、北斗定位电路模块、伽利略定位电路模块等用于地理空间定位的电路模块，用于根据所述微处理器I的数据采集指令接收全球定位系统信号，确定当前浮体装置所在的地理空间位置，并输入到微处理器I ;
所述温度传感器8和盐度传感器9暴露在水体中，用于检测表层水体的温度和盐度，保证水表面采集位置的温盐度参数与采样点的空间位置参数对应；并将检测数据传送至数据采集模块5 ；
所述传感器数据采集模块5，用于根据微处理器I的数据采集指令输出水体温度和盐度信号至微处理器I ;
所述通讯模块4，可选择无线电通信电路、WIFI通信电路、GPRS通信电路、3G通信电路等信息传输电路，用于根据微处理器I的数据发送指令，将所述水体温度和盐度以及地理空间位置信息通过无线方式传送给地面监测中心；
所述地面监测中心经所述通讯模块4向微处理器I发出数据采集指令，启动数据的采集和传输作业。本发明工作过程如下
首先，微处理器I通过地理空间定位模块2获取空间地理位置参数，通过传感器数据采集模块5获取温度和盐度信号，发送数据采集指令和数据传送指令；传感器数据采集模块5，由A/D转换、信号采集和调理电路构成；温度传感器8和盐度传感器9，主要传感水体表层的温度和盐度；橡胶塞装置10，主要用于固定传感器以及密封漂浮体装置，保护内部的集成电路板装置。浮体装置7将在预定的水域自由漂浮，数据采集指令由微处理器I按设定计划发出，或由地面计算机通过无线网络发出指令，进行数据的采集和传输作业；通信模块4在微处理器I的指挥下，将水体温盐度与采样点的空间位置等参数，通过无线方式传送给地面监测中心；本装置同时设计成数据自容方式，所有数据可临时存储在存储卡上，待装置完成作业后回收到地面再导出数据，该功能设计以适应无线通讯还未覆盖到的一些测量位置。现有技术中尚未看到水体表层中大量投放的温盐度原位测量装置，本发明的意义在于大量获取水体表层的温度和盐度原位测量数据，测量精度高，数据成本低，数据量大，为定标、验证提供了有力的技术依据；采用本方法，合理布置传感器，优化参数采集策略，即可获得三维空间按时序变化的水体表层温度和盐度分布及变化规律。
权利要求
1.一种表层水体温盐度原位传感测量装置，包括微处理器、地理空间定位模块、电池、通讯模块、传感器数据采集模块、集成电路板、塑料浮体、温度传感器、盐度传感器、橡胶塞，其特征在于 塑料浮体内设置有集成电路板、橡胶塞，电池为集成电路板供电，微处理器安装于集成电路板上，地理空间定位模块、通讯模块设置在塑料浮体顶部，地理空间定位模块、通讯模块和传感器数据采集模块通过传输线与集成电路板相连接，且地理空间定位模块、传感器数据采集模块、微处理器、通讯模块、电池都集成在集成电路板上，橡胶塞设置在塑料浮体底部，两个橡胶塞分别安装有温度传感器、盐度传感器； 所述的塑料浮体作为水面漂浮仪器。
2.根据权利要求I所述的一种表层水体温盐度原位传感测量装置，其特征在于所述的地理空间定位模块，可选GPS定位电路模块、北斗定位电路模块、伽利略定位电路模块，用于根据所述微处理器的数据采集指令接收全球定位系统信号，确定当前浮体装置所在的地理空间位置，并输入到微处理器； 所述温度传感器和盐度传感器暴露在水体中，用于检测表层水体的温度和盐度，保证水表面采集位置的温盐度参数与采样点的空间位置参数对应；并将检测数据传送至数据采集模块； 所述传感器数据采集模块，用于根据微处理器的数据采集指令输出水体温度和盐度信号至微处理器； 所述通讯模块，可选择无线电通信电路、WIFI通信电路、GPRS通信电路、G通信电路，用于根据微处理器的数据发送指令，将所述水体温度和盐度以及地理空间位置信息通过无线方式传送给地面监测中心； 所述地面监测中心经所述通讯模块向微处理器发出数据采集指令，启动数据的采集和传输作业。
全文摘要
本发明公开了一种表层水体温盐度原位传感测量装置。本发明包括微处理器、地理空间定位模块、电池、通讯模块、传感器数据采集模块、集成电路板、塑料浮体、温度传感器、盐度传感器、橡胶塞；塑料浮体内设置有集成电路板、橡胶塞，电池为集成电路板供电，微处理器安装于集成电路板上，地理空间定位模块、通讯模块设置在塑料浮体顶部，地理空间定位模块、通讯模块和传感器数据采集模块通过传输线与集成电路板相连接，且地理空间定位模块、传感器数据采集模块、微处理器、通讯模块、电池都集成在集成电路板上，橡胶塞设置在塑料浮体底部，两个橡胶塞分别安装有温度传感器、盐度传感器。本发明提供测量数据量大、测量精度较高、成本低。
文档编号G01K13/02GK102889946SQ20121041161
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者周斌, 刘王兵, 凌在盈, 潘玉良, 窦文洁 申请人:杭州师范大学