一种无人值守的实时剖面观测塔及使用方法与流程

本发明涉及海洋中的剖面观测领域，具体涉及一种无人值守的实时剖面观测塔及使用方法。

背景技术：

剖面观测对于探索各个海洋要素在垂直方向上的特征十分重要，而长时间连续观测可以解析某一海域特定海洋要素随时间的变化，通过原位测量获取第一手数据资料，是研究海洋要素时空变化问题最理想、最全面的方法。为了长期同步地获取多个海洋要素高时空分辨率的剖面数据，需要设计更合理、更高效、更精确的观测仪器搭载装置，配备多套先进仪器进行原位同步观测，使用固定式无人值守实时剖面观测塔是一种良好的手段，通过仪器吊舱布放的各种先进仪器同步原位测量多个海洋要素，并利用移动通讯网络或卫星实现对岸基的数据实时传输。该测量技术具有连续测量、无生物附着、时空分辨率高、操作简便、能够长时间的自动观测与存储等优点。

技术实现要素：

本发明的第一目的是提供一种通过设计合理的观测设施进行多套先进仪器的同步观测的无人值守、实时剖面观测塔。

本发明的另一个目的是提供一种合理地、准确地同步获取水体垂向剖面上各海洋要素的高时空分辨率数据的无人值守的实时剖面观测塔使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的第一个技术方案是：首先布放底基和固定轨道，固定轨道高出海平面约2m。

其次将整个电力装置与存放装置焊接于固定轨道的顶端，并通过电缆将防水充电接口、数据传输接口、电机触发开关b分别连接到电池仓、数据采集器与驱动电机，驱动电机和驱动轮的两侧分别为配重和仪器吊舱；而仪器存放装置为上左右三侧密封，中间悬空的结构，左侧安装有小型海水淡化系统，从海面获得海水进行淡化并存于淡水储存舱，经喷射式清洗口对仪器存放舱内的仪器进行清洗。

接着，仪器吊舱中的电池仓顶部，同样装有防水充电接口、数据传输接口、电机触发开关。仪器吊舱中观测仪器的配置按照需要自由选择。

最后，在蓄电池旁和仪器存放舱的顶部分别为数据采集器和数据传输接口；岸基接收装置有pc、数传电台和接收天线。

本发明的第二个技术方案是：一种无人值守的实时剖面观测塔使用方法：

步骤一，设定仪器参数，启动驱动电机，下放仪器吊舱，获取所在采样点的剖面原始数据；

步骤二，仪器吊舱到底，配重触顶启动安装在仪器存放舱顶部的电机触发开关a，驱动轮改变工作方向，收回仪器吊舱；

步骤三，仪器吊舱进入存放装置，触碰存放舱顶部的电机触发开关b，驱动电机立即停止工作，且仪器吊舱中的防水充电接口、数据传输接口、电机触发开关b与电池仓相连接，同时进行①充电、②数据传输、③清洗；

步骤四，利用移动通讯网络或卫星将数据采集器中的原始数据实时传输至岸基接收装置，岸基pc端进行数据的读取和处理；

步骤五，单次采样时间间隔结束，电机触发开关b延时启动，驱动电机开启，重复步骤二到步骤五进行多个单次采样；

步骤六，完成一个观测周期，岸基pc端关闭驱动电机，收回仪器吊舱或整个观测塔。

所述步骤一，驱动电机的初次采样使用岸基pc端远程开启，之后的每次采样前，启动由电机触发开关b来延时启动，延时启动的时间在开始工作前由岸基pc根据采样时间间隔来设定；仪器吊舱的下放根据仪器的采样频率匀速下降。

所述步骤二，电机触发开关a用于提醒仪器吊舱到底、改变驱动轮的旋转方向。

所述步骤三，电池仓与蓄电池间的充电接口为防水材料，当仪器吊舱上升至顶部时，电池仓的防水充电接口、数据传输接口、电机触发开关b能够自动连接仪器存放舱顶部；存放装置左侧的的小型海水淡化系统，采水口位于海平面之下，淡化后的海水存放于淡水储存舱，并经喷射式清洗口对观测仪器进行清洗，设定清洗工作时间为5分钟，工作间隔与剖面观测的时间间隔相一致。

所述步骤四，数据采集器向岸基传输数据的频率为每完成一次观测，传输一次数据。

所述步骤五，电机触发开关b的工作分为两步，一是在仪器吊舱刚刚触顶时使驱动电机立即停止；二是延时启动功能，在设定单次采样时间间隔结束时，使驱动电机再次工作以下放仪器。

所述步骤六，岸基pc端对驱动电机的关闭，是关闭蓄电池对驱动电机的整个电力供应，彻底结束观测。

本发明的有益效果是：本发明的一种无人值守的实时剖面观测塔及使用方法，设计出合理的观测装置与多套先进仪器的同步观测，能够合理地、准确地同步获取水体垂向剖面上的高时空分辨率数据，并且电池续航、清洗仪器和数据传输上实现了自动化。具有连续测量、无生物附着、时空分辨率高、操作简便、能够实现长时间的自动观测与存储等优点。

附图说明

图1是本发明的一种无人值守的实时剖面观测塔结构示意图；

图2是本发明的一种无人值守的实时剖面观测塔使用方法流程图。

图中：

1、太阳能板2、角度调节支架3、蓄电池

4、数据采集器5、驱动轮6、驱动电机

7、电机触发开关a8、防水充电插口9、电机触发开关b

10、数据传输接口11、海水淡化装置12、淡水储存舱

13、海水采集器14、喷射式清洗口15、仪器存放舱

16、曳绳17、吊环18、仪器

19、电池仓20、配重21、固定轨道杆

22、底基23、接收天线24、数传电台

25、pc

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，一种无人值守的实时剖面观测塔及使用方法包括五大组成部分：固定装置、电力装置、存放装置、数据传输装置、仪器吊舱与配重、岸基接收装置。其中，固定装置包括固定轨道和底基；电力装置包括太阳能电板，驱动电机、驱动轮、蓄电池、防水充电接口；存放装置包括仪器存放舱、海水淡化设施和喷射式清洗口；数据传输装置包括数据采集器与数据传输接口；仪器吊舱搭载了电池仓与各种观测仪器；岸基接收装置包括pc、数传电台和接收天线。

固定轨道和电力装置的外壳选择抗海水腐蚀的材料——不锈钢管和板及棒；底基灌入大量铅块，能够稳固在海底；顶层的太阳能板加装调节高度的装置。仪器吊舱上方配有吊环，下方是保护仪器避免触底的尖角，长度为7cm；配重采用铅块灌注，外壳为耐腐蚀材料，其质量大于仪器吊舱的质量。电池仓与蓄电板间的充电接口为防水材料，当仪器吊舱上升至顶部时，充电接口能够自动连接。

如图2所示，一种无人值守的实时剖面观测塔及使用方法的安装与工作的流程图，使用步骤如下：

1、设定仪器参数，启动驱动电机，下放仪器吊舱，获取所在采样点的剖面原始数据；

2、仪器吊舱到底，配重触顶启动安装在仪器存放舱顶部的电机触发开关a，驱动轮改变工作方向，收回仪器吊舱；

3、仪器吊舱进入存放装置，触碰存放舱顶部的电机触发开关b，驱动电机立即停止工作，且仪器吊舱中的防水充电接口、数据传输接口、电机触发开关b与电池仓相连接，同时进行①充电、②数据传输、③清洗；

4、利用移动通讯网络或卫星将数据采集器中的原始数据实时传输至岸基接收装置，岸基pc端进行数据的读取和处理；

5、单次采样时间间隔结束，电机触发开关b延时启动，驱动电机开启，重复步骤二到步骤五进行多个单次采样；

6、完成一个观测周期，岸基pc端关闭驱动电机，收回仪器吊舱或整个观测塔。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。