海洋固定平台高精度地磁场监测系统的制作方法

本发明涉及一种海洋固定平台高精度地磁场监测的自动、实时、远程测控观测技术方法。

背景技术：

传统的海洋地磁观测是投放海洋日变站磁力仪观测或者采用海洋拖曳磁力仪观测方式来测量海洋地磁场参数的测量方法，只对地磁场参数的总场f实现绝对测量，没有实现海洋固定平台地磁参数三分量及地磁参数(f、d、i)的绝对全面测量，参数孤立，不是自动连续实时测量，不能快速实时监测地磁场参数的变化，没有实现远程联网监控，不能实现实时自动快速无人的高精度地磁场观测。

技术实现要素：

本发明的目的是提供海洋固定平台高精度地磁场监测系统的自动、实时、远程测控观测技术方法，以解决在海洋固定平台高精度地磁场测量中，地磁场参数全面、自动、实时、快速、远程互联网络测控的高精度地磁场测量的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：

海洋固定平台高精度地磁场监测系统，其特征在于：包含地磁场三分量观测装置、计算机系统、地磁场绝对观测装置、地磁场(d、i、f)参数、电源装置、通信装置、地磁数据处理综合管理系统、数据监控用户终端。地磁场三分量观测装置，是连续自动测量出地磁场的三个参数(h、z、d)的值，并接收来自gps/gnns的该点处的位置信息值(经度和纬度)，将所检测到的地磁场三分量参数值和该点的经度和纬度数值组成数据参数组通过通信线路传输到计算机系统；地磁场绝对观测装置，是观测海洋固定平台处地磁场参数(f、d、i)的绝对测量数值，并将绝对地磁场参数传输到计算机系统；计算机系统是综合采集海洋固定平台处的地磁场绝对参数和相对参数的系统，对数据进行初步整合处理，形成规范化格式的数据组，通过互联网、光纤通信将信息传递到地磁数据处理综合管理系统，计算机系统同时接受地磁数据处理综合管理系统的指令控制；地磁数据处理综合管理系统将观测信息进行系统加工分析处理存储，对信息加工成果进行网络发布，接受数据监控用户终端的查阅检验。整个系统解决了在海洋恶劣环境中实现高精度地磁场观测参数的自动、实时、远程监测控问题，数据为研究地磁基准，海洋地震防灾减灾预报、空间天气研究、海洋地磁日变站观测等等提供了海洋固定平台的高精度地磁场观测系统的方法技术。

本发明的优点及积极效果：

1、应用在海洋固定平台高精度地磁场观测时，能够实现海洋固定平台地磁场参数全面、自动、实时、快速、远程互联网络测控；

2、本系统的各个部分是连贯的整体，保证了海洋固定平台高精度的地磁场测量时，地磁场参数全面、自动、实时、快速、远程互联网测控的实现。

附图说明

说明书附图是本发明的系统原理框图(图1高精度海岛礁地磁场观测系统)。

具体实施方式

本发明的系统组成及工作原理结合图1说明如下。海洋固定平台高精度地磁场监测系统，其特征在于：包括地磁场三分量观测装置、计算机系统、地磁场绝对观测装置、地磁场(d、i、f)参数、电源系统、通信装置、地磁数据处理综合管理系统、数据监控用户终端。

地磁场三分量观测装置，是连续自动记录测量海洋固定平台某点处地磁场的三个分量参数(h、z、d)的相对变化值的仪器系统，采用三分量的磁通门磁力仪或其他原理的三分量磁力仪来实现对地磁场三分量参数的实时观测监测；同时，地磁场三分量观测装置，接收来自gps/gnns的该点处的位置信息数据(经度和纬度)；所检测到的地磁场三分量参数值和该点的经度和纬度数值组成数据参数组，通过通信线路(如有线通信或无线通信，adsl、移动互联网gprs、4g或更高级网络、局域网，通信电缆)传输到计算机系统。地磁场三分量观测装置由检测地磁场三分量传感器探头和电子控制数据采集、处理、存储、传输电路装置组成，该装置安装在海洋固定平台周边磁场环境好的固定无磁墩子上，地磁场三分量传感器探头装置要进行水平调整，其中三分量的三个探头分别调整与地理东y、地理北x、垂直方向z一致，测量出地磁场在三个方向上的值，其单位为nt；在电子控制部分，将安装在该点处的gps/gnns位置信息经度和纬度数据与三分量磁场数据组合起来，形成包含位置信息和三分量地磁场信息的一组一组的数据，每组数据实时传送给计算机系统，同时也可存储在三分磁力仪装置内存内，根据需要还可以实时送显示器显示数组数据。

地磁场绝对观测装置，是观测海洋固定平台处的地磁场参数总场f值、磁偏角d值、磁倾角i值的绝对观测装置，实现对f、d、i的绝对监测。地磁场总场值参数采用高精度、高分辨率为0.1nt及以上(如0.01nt或0.001nt或0.0001nt)的磁力仪(如高精度质子磁力仪、高精度光泵磁力仪、高精度超导磁力仪、高精度overhouse磁力仪等)来测量该处的地磁场总场值，该磁力仪装置包含测量总场值的探头和控制总场采集处理的电子部分，定时或不定时的采集该处的总场值，控制电路部分能够实现对磁场值的存储、传输、显示功能。同时，di仪对该点处的磁偏角d和磁倾角i采集。地磁场(d、i、f)参数值通过通信线路(如有线通信或无线通信，adsl、移动互联网gprs、4g网络或更高级网络、局域网)传输到计算机系统中。

电源系统给整个海洋固定平台高精度地磁场监测系统提供能量支持。系统根据平台的特点如：远离大陆，海洋风能、太阳能充足等情况，采用太阳能电源系统供电，构成系统所需要的电源，并组合ups电源，实现全天候分别给系统的计算机及其他各个部分电源供电；经过电源转换1，给地磁场三分量观测装置提供其所需的电源电压(12v～36v)；另一方面经过电源转换2，给地磁场绝对观测装置提供该装置的有关电源电压(12v～36v)。

计算机是综合处理海洋观测固定平台某处的地磁场绝对参数(d、i、f)值和三分量参数(h、z、d)值及经度纬度的系统，对数据进行整合处理，形成一组规范化格式数据，该数据包含：经度、纬度、三分量参数(h、z、d)、总场值d、磁偏角d、磁倾角i；通过通信装置(如有线通信或无线通信，adsl、移动互联网gprs、4g或更高级网络、局域网)将信息传递到地磁数据处理综合管理系统；计算机同时接受地磁数据处理综合管理系统的指令控制；地磁数据处理综合管理系统将信息进行系统加工分析处理存储(如数据异常分析、异常提示、数据日变化曲线、数据分时分组存储、统计图形等)，对信息加工的成果通过网络发布，接受数据监控中心用户终端的访问、查阅。

整个系统是一个连续的整体，在电源系统的支持下，磁场三分量观测装置与gps/gnns、地磁场绝对观测装置分别采集的地磁场参数经过通信线路，在计算机的硬件和软件管理下对数据组合加工传输，最终在地磁数据处理综合管理系统中完成数据的各种需求处理。

整个系统可以建成无人值守的地磁观测系统，无人值守的系统不需要地磁场绝对观测装置，只由电源系统、磁场三分量观测装置与gps/gnns、计算机系统、通信装置、地磁数据处理综合管理系统、数据监控用户终端组成，监测地磁场的h、z、d三分量的实时连续变化。

整个系统应该选择在地磁环境好的海洋固定平台处组建，该处地磁环境干扰少，水平地磁梯度≤1nt/m，对具有地磁场绝对观测装置的系统来说，地磁场绝对观测装置墩子与磁场三分量观测装置的墩子之间应该保持3米至5米的距离，防止相互之间的数据干扰。

无人值守的观测系统可以根据实际情况的海洋固定平台大少、安全需要，建成地下建筑结构或者地面建筑结构，实现准确数据采集。

海洋固定平台可以是符合地磁环境条件的海岛礁或者人工建造的海洋建筑物结构。

整个系统解决了在海洋恶劣环境中实现高精度地磁场观测参数的自动、实时、远程监测控问题，数据为研究地磁基准，海洋地震防灾减灾预报、空间天气研究、海洋地磁日变站观测等等提供了海洋固定平台的高精度地磁场观测系统的方法技术。

例如：地磁场绝对观测系统，总场观测磁力仪采用jhc-168t智能高精度质子磁力仪，仪器精度为0.01nt，是绝对测量地磁场，探测无死区无方向性，无温度系数变化。磁偏角d值、磁倾角i值采用精度为6″或2″的jhc-01di磁力仪或jhc2e-di磁力仪或jhc6e-di磁力仪，来实现di观测磁偏角d和磁倾角i值，磁通门磁力仪量程的自动切换，组成海洋固定平台地磁绝对参数(f、d、i)数值的观测系统。

例如：地磁场三分量相对观测系统，采用jhc-03hzd磁通门磁力仪，仪器精度为0.1nt，实时自动连续观测记录海洋固定平台地磁场三分量参数(h、z、d)的相对变化值，探测地磁场变化，并且接收来自gnns的经纬度坐标数据，把坐标数据、地磁场三分量参数(h、z、d)的值通过通信线路传输到计算机系统。

例如：电源系统采用太阳能电池或其他的发电设备，产生220v交流电源供计算机系统，交流也可以经整流电路变换为直流，直流经电源转换1和电源转换2，转换为地磁场绝对观测系统jhc-168t智能高精度质子磁力仪和jhc-01di磁力仪所需的12v电源，以及地磁场三分量相对观测系统jhc-03hzd磁通门磁力仪所需的12v～18v的电源。

例如：计算机系统是软件和硬件相结合的系统，软件是一个数据采集管理应用软件，软件功能有实现所观测的参数按一定规律组合、建立数据库，硬件再经过计算机系统的串口转网络接口通过光纤接口、光纤通信与地磁数据处理综合管理系统连接，地磁数据处理综合管理系统一个数据中心系统，由计算机及相关硬件与软件系统组成。软件功能有实现信息化平台、数据库、监测控制、地磁场参数信息管理、数据查询、综合分析、异常预警等，硬件再经过计算机系统的串口转网络接口、网络接口转光纤接口、光纤通信连接到数据监控用户终端。数据监控用户终端由计算机及相关硬件与软件系统组成，软件功能有实现信息化平台、远程监测控制、地磁场参数信息管理、数据查询、综合分析等功能。