一种多功能原位长期观测装置的制作方法

本实用新型涉及海洋勘察设备领域，具体为一种多功能原位长期观测装置。

背景技术：

随着国家深海研究和开发战略的实施，加快海洋工程地质学科的建设，服务于国家海洋事业的发展，提升调查能力和创新水平具有重要意义。

目前现有的海底观测设备的的观测效果差，使用不方便，无法进行定量检测，因此导致对深海工程地质的研究技术无法提高。

技术实现要素：

本实用新型提供的多功能原位长期观测装置，能够有效实现对深海底工程地质条件如pH值、氧化还原电位、离间孔压、电阻率、温度等的定量监测，为深海工程地质研究提供技术支撑。

本实用新型的技术方案在于：包括主体支撑件、悬浮件、测控与通讯单元、地质监测单元、多功能原位测试探头，所述主体支撑件为杆状件，所述测控与通讯单元设于主体支撑件上端，悬浮件连接在测控与通讯单元上端，所述多功能原位测试探头设于主体支撑件下端，所述地质监测单元设于主体支撑件上，通过电缆连接上方测控与通讯单元。

作为上述方案的优选，所述主体支撑件为空心管状结构，所述测控与通讯单元包括测控舱及与测控舱连接的电源舱和水下通讯信标，所述电源舱内设有深海水密接插件，用于在水下机器人的辅助下对电源舱充电。

作为上述方案的优选，所述地质监测单元包括用以测量孔隙水压、电阻率、温度的第一监测单元，及用以测量土质应力应变的第二监测单元，第一监测单元包括分别与测控舱连接的孔隙水压传感器、四电极电阻率传感器、温度传感器，第二监测单元包括接触部及连接接触部和测控舱的应变式悬梁。

作为上述方案的优选，所述主体支撑件上设有多个第一监测单元和多个第二监测单元，且所述第一监测单元和第二监测单元在主体支撑件上纵向交替排列。

作为上述方案的优选，所述第一监测单元包括与主体支撑件一体且向主体支撑件两侧伸出的第一翼板，所述第一翼板内设有与主体支撑件内孔连通的电缆导向孔，第一翼板的伸出端设有第二翼板，所述孔隙水压传感器、四电极电阻率传感器、温度传感器设于第二翼板内。

作为上述方案的优选，所述第二翼板上端和下端均为尖锥结构。

作为上述方案的优选，所述第二监测单元也包括与主体支撑件一体且向主体支撑件两侧伸出的支撑翼板，所述接触部和应变式悬梁设于支撑翼板上，所述接触部为球状结构。

作为上述方案的优选，所述多功能原位测试探头与主体支撑件之间连接有探头连接管，所述探头连接管管径小于主体支撑件的外径，大于多功能原位测试探头外径，所述多功能原位测试探头通过电缆与测控舱连接。

作为上述方案的优选，所述悬浮件为浮球，浮球通过拉绳连接测控与通讯单元，且所述拉绳上设有吊环。

本实用新型的有益效果在于：上述装置能够有效对海床地质的多种参数进行长期测量，其装置结构简单，使用方便，测量精度和准确度高，能够为深海工程地质研究提供技术可靠的数据支撑，从而解决复杂深海底地质灾害对海洋油气开发的威胁。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型中测控与通讯单元的结构示意图。

图3为本实用新型中第一监测单元的结构示意图。

图4为本实用新型中第二监测单元的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本实用新型的实施例。

如图1所示，本实施例的结构包括空心管状结构的主体支撑件7、浮球1、测控与通讯单元4、地质监测单元、多功能原位测试探头9，测控与通讯单元4设于主体支撑件7上端，浮球1连接在测控与通讯单元4上端，多功能原位测试探头9设于主体支撑件7下端，地质监测单元设于主体支撑件7上，通过电缆连接上方测控与通讯单元4。

在本实施例中，测控与通讯单元4包括测控舱402及与测控舱402连接的电源舱401和水下通讯信标403，所述电源舱401内设有深海水密接插件，用于在水下机器人的辅助下对电源舱401充电。

地质监测单元包括用以测量孔隙水压、电阻率、温度的第一监测单元5，及用以测量土质应力应变的第二监测单元6，第一监测单元5包括分别与测控舱402连接的孔隙水压传感器503、四电极电阻率传感器505、温度传感器504，第二监测单元6包括接触部603及连接 接触部603和测控舱402的应变式悬梁602。

主体支撑件7上设有多个第一监测单元5和多个第二监测单元6，且第一监测单元5和第二监测单元6在主体支撑件7上纵向交替排列。

其中，第一监测单元5包括与主体支撑件7一体且向主体支撑件7两侧伸出的第一翼板501，第一翼板501内设有与主体支撑件7内孔连通的电缆导向孔507，第一翼板501的伸出端设有第二翼板502，孔隙水压传感器503、四电极电阻率传感器505、温度传感器504设于第二翼板502内。第二翼板502上端和下端均为尖锥结构506。

第二监测单元6也包括与主体支撑件7一体且向主体支撑件7两侧伸出的支撑翼板601，接触部603和应变式悬梁602设于支撑翼板601上，接触部603为球状结构。

在本实施例中，多功能原位测试探头9与主体支撑件7之间连接有探头连接管8，探头连接管8管径小于主体支撑件7的外径，大于多功能原位测试探头9外径，多功能原位测试探头9通过电缆与测控舱402连接。浮球通过拉绳3连接测控与通讯单元4，且拉绳3上设有吊环2。

以下详细描述上述装置的工作原理：

将上述装置置于水下，浮球1利用浮力使整个装置在海床面以上并始终直立，地质监测单元及多功能原位测试探头9对水下地质条件进行实时监测并采集相关数据，发送至测控舱402内，测控舱402将数据通过水下通讯信标403发送给上位机。

在第一监测单元5中，第一翼板501用以离间孔隙水压传感器503、四电极电阻率传感器505、温度传感器504与主体支撑件7的距离，减少主体支撑件7对传感器测量的影响，提高测量数据的精度和准确度；第二翼板502上下的尖锥结构便于贯入和回收时减少地层阻力，有效避免装置的损坏。

在第二监测单元6中，支撑翼板601的作用主要是保护应变式悬梁602在装置贯入至地层时不至于发生过大的变形而导致损坏，接触部603的圆球型结构便于在长期观测时与周边沉积物更加均匀紧密的接触，将沉积物的应力传递至应变式悬梁602，提高测量数据的精度和准确度。

空心管状主体支撑件7用钢管制成，用于为各传感器组合提供载体和支撑；探头连接管8用于主体支撑件7与多功能原位测试探头9的变径，减少大直径空心钢管对小直径多功能原位测试探头9传感器测量的影响，尤其是锥尖阻力和侧壁摩擦力的影响，提高测量数据的精度和准确度；多功能原位测试探头9以静力触探为基础，扩展了土体摄像、pH值、氧化还 原电位等其它功能。

浮球用于在长期观测时依靠自身的浮力使吊环2和拉绳3始终在海床面以上并保持竖直；吊环2用于在系统回收时水下机器人的机械手操控并悬挂起吊钢缆。