专利名称：一种可着底的海洋环境自升沉探测浮标的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种海洋环境自升沉探测浮标，具体说是一种可着底的海洋环境 自升沉探测浮标。
背景技术：
在海洋学研究、海洋生产和工程建设应用中，经常需要对特定区域的海水参数进 行长期、定点、连续的垂直剖面测量。传统的测量方法是由船载仪器配合绞车往返多次完成 测量，即使只有几天的连续观测，也会耗费大量人力和财力；采用传统潜标测量，则需要分 层敷设多个传感器，不但大大增加了设备成本，也必然导致锚系变得复杂，其现场操作难度 也随之提高。自持式剖面探测浮标是一种海洋观测平台，应用在国际Argo计划时称之为Argo 浮标，是采用拉格朗日环流法对海洋次表层温度、盐度进行剖面测量的海洋环境要素探测 器。仪器在水中处于自由漂浮状态，布放后自动潜入2000m深处的等密度层，随海流保持中 性漂浮，到达预订时间仪器自动上升直到水面，在上升过程进行温度、盐度剖面测量。但是 Argo浮标仅适用于深度在2000m以上的大洋海洋，因而浮标在大洋中下沉无需担心触底。 而且浮标在等密度层随海流处于自由漂浮状态，适合在深海大范围收集全球温度盐度剖面 资料，不适合对浅海特定区域进行长期、定点、连续的剖面测量。
发明内容本实用新型的目的是提供一种可着底的自升沉探测浮标，以弥补现有技术的不 足。该浮标下潜时到达海底能够坐底固定，而不随海流产生大范围的位置移动，在程序设定 时间浮标自动上浮并完成海洋环境参数的剖面测量。为了实现上述目的，本实用新型的技术构思如下利用重量保持不变的物体当体积改变时，在水中所受的浮力将随之改变的原理， 实现浮标在水中沉浮。浮标由可变体积的水密耐压壳体、液压驱动装置、传感器、控制/数 据采集/存储电路、北斗卫星传输终端、电源等部分组成。浮标的沉浮功能主要依靠液压驱 动系统实现，浮标的控制系统按预定动作，根据压力传感器测量的深度参数控制下潜深度、 水下停留时间、上浮、剖面参数测量、水面停留和数据传输，以及再次下潜等工作环节，从而 实现浮标的自动沉浮、测量和数据传输等功能。本实用新型包括上端设有测量传感器和通信天线的内含电源的耐压壳体，所述的 测量传感器和通信天线分别与耐压壳体内的测量电路和通信传输终端相连，并且耐压壳体 内还有与所述的测量电路和通信传输终端相连的控制电路，其特征在于还包括耐压壳体内 的由控制电路控制的减速电机，所述的减速电机带动单冲程泵向位于耐压壳体下端的皮囊 注入或抽出液压油；所述的皮囊位于设置在耐压壳体下部的保护腔内，保护腔底端设有锚 定装置。上述通信天线可以采用北斗卫星天线。[0009]上述保护腔呈网格状；保护腔底端可设置多个硬质铝合金杆作为锚定装置。其中，减速电机、单冲程泵组成液压驱动系统，由减速电机带动的单冲程泵可以通 过高压油路将液压油向皮囊注入或抽出，以改变浮标的整体体积，实现浮标的上浮或下潜。 在探测浮标的上浮过程中，浮标所携带的测量传感器不断测量浮标所处位置的海水参数。本实用新型根据不同的用途，可搭载温、盐、深、溶解氧、荧光计及浊度等多种传感
O本实用新型以一种简约的方式对所在海域的水文、水质等项目来进行长期、定点、 连续、自动的剖面监测，获取温度、盐度、深度等垂直剖面海洋环境参数，只要改变浮标的浮 力状态，就可以使它适用于不同的水深。特别是在灾害天气、台风、大浪等恶劣天气条件下 能顺利完成人力所不能完成的监测任务，为海洋的资源开发、灾害预报、环境监测、工程施 工、军事活动及科学研究提供服务。同时，浮体本身仅是一个载体，只要改变浮标上安装的 传感器，就可以实现新的测量功能。本实用新型可利用国产的北斗卫星导航系统实现浮标监测数据的传输和对浮标 的运行控制，既保证了信息的保密性，又提高了浮标工作的灵活性。本实用新型结构简单、设计合理、坚固耐用，易于布放和回收，且布放的方式多种 多样，可以利用飞机空投，可以利用专业调查船施放，也可以利用商船或其他机会船布放。 还可多个浮标协调运行以组成自主式海洋监测网。
图1是本实用新型的整体结构示意图。图2是本实用新型的工作控制流程图。其中，1控制电路，2测量电路，3测量传感器，4通信天线，5通信传输终端，6减速 电机，7单冲程泵，8电源，9皮囊，10保护腔，11锚定装置，12耐压壳体。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括上端设有测量传感器3和通信天线4的内含电源8 的耐压壳体12，所述的测量传感器3和通信天线4分别与耐压壳体(1 内的测量电路2和 通信传输终端5相连，并且耐压壳体12内还有与所述的测量电路2和通信传输终端5相连 的控制电路1，其特征在于还包括耐压壳体12内的由控制电路1控制的减速电机6，所述的 减速电机6带动单冲程泵7向位于耐压壳体12下端的皮囊9注入或抽出液压油，以改变浮 标的体积，实现浮标的上浮和下潜；所述的皮囊9位于设置在耐压壳体12下部的保护腔10 内，保护腔10底端设有锚定装置11。上述通信天线4可以是北斗卫星天线。本实用新型在水中的上浮和下潜运动、数 据采集、通信等都有控制电路1按照预先设定的程序进行控制。北斗卫星传输终端4在控 制电路1的控制下通过北斗卫星天线5实现与数据中心的双向通信，浮标既可以将测量数 据发送给数据中心，数据中心也可以对浮标的运行参数进行设置和修改。上述保护腔10呈网格状；上述锚定装置11可以是设置在保护腔10底端的多个硬 质铝合金杆。上述控制电路1由低功耗单片机、实时时钟、数据存储器、电机控制电路、电源管理电路等组成，主要实现浮标的下潜、上浮和深度控制、数据存储和传输以及有效的电源管 理等功能。上述测量电路2由A/D转换器和传感器接口电路组成，实现对测量传感器3的采 集、控制。电源8可由多节高容量、小体积、重量轻的锂电池组成。在下潜过程中，浮标通过测量自身所在深度确定着陆坐底策略，在深度不发生变 化时，减速电机6停止转动，浮标在海底坐底锚定，避免随海流漂移产生大范围的位置移 动。在到达上浮时间后，减速电机6转动，单冲程泵7重新开始向皮囊9注油，浮标浮力加 大，从海底重新上浮。本实用新型的工作控制流程如图2所示浮标开机上电后，进行初始化和自检，采 集浮标自身信息，进行该信息的发射和浮标定位；之后通过收缩皮囊自动潜入海底，坐底固 定；到达预定时间后，浮标通过胀大皮囊自动上浮，并在上浮过程中利用自身携带的传感器 进行连续测量，并将数据同步存储；浮标到达海面后，通过北斗卫星通信定位系统与数据中 心双向通信，自动将测量数据传送到数据中心，并接受数据中心的控制指令；当全部测量数 据传输完毕后，浮标再次自动下潜到海底，重新开始下一个循环过程，直至完成全部测量并 等待回收。
权利要求1.一种可着底的海洋环境自升沉探测浮标，包括上端设有测量传感器C3)和通信天线 ⑷的内含电源⑶的耐压壳体(12)，所述的测量传感器(3)和通信天线⑷分别与耐压壳 体(12)内的测量电路(2)和通信传输终端(5)相连，并且耐压壳体(12)内还有与所述的 测量电路( 和通信传输终端( 相连的控制电路(1)，其特征在于还包括耐压壳体(12) 内的由控制电路⑴控制的减速电机(6)，所述的减速电机(6)带动单冲程泵(7)向位于耐 压壳体(1 下端的皮囊(9)注入或抽出液压油；所述的皮囊(9)位于设置在耐压壳体(12) 下部的保护腔(10)内，保护腔(10)底端设有锚定装置(11)。
2.如权利要求1所述的探测浮标，其特征在于上述通信天线(4)是北斗卫星天线。
3.如权利要求1所述的探测浮标，其特征在于上述保护腔(10)呈网格状。
4.如权利要求1所述的探测浮标，其特征在于上述锚定装置(11)是设置在保护腔 (10)底端的多个硬质铝合金杆。
5.如权利要求1所述的探测浮标，其特征在于上述测量传感器C3)包括温度、盐度、深 度、溶解氧、荧光计或浊度传感器。
专利摘要本实用新型涉及一种可着底的海洋环境自升沉探测浮标，包括上端设有测量传感器和通信天线的内含电源的耐压壳体，所述的测量传感器和通信天线分别与耐压壳体内的测量电路和通信传输终端相连，并且耐压壳体内还有与所述的测量电路和通信传输终端相连的控制电路，其特征在于还包括耐压壳体内的由控制电路控制的减速电机，所述的减速电机带动单冲程泵向位于耐压壳体下端的皮囊注入或抽出液压油，所述的皮囊位于设置在耐压壳体下部的保护腔内，保护腔底端设有锚定装置。本实用新型结构简单、易于布放和回收，可搭载多种传感器；通过改变浮标的浮力状态，实现在不同水深的长期、定点、连续、自动获取温度、盐度、深度等垂直剖面海洋环境参数的监测。
文档编号B63B22/04GK201907635SQ20102067370
公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者刘敏, 初士博, 周扬, 杨书凯, 杨俊贤, 杨立, 盖志刚, 赵杰, 鲁成杰 申请人:山东省科学院海洋仪器仪表研究所