温度链及其使用方法

1.本发明涉及海洋环境监测领域，尤其涉及一种温度链及其使用方法。


背景技术：

2.海水的温度可以反应海水的当前状态，海水温度的变化不仅对海洋生物产生巨大的影响，还对人类的生活产生巨大的影响，因此需要对海水的温度进行实时监测，尤其是需要对海洋的垂直水温剖面的水温监测。
3.如今对海水温度的主要监测方式是依靠温度链去测量温度，温度链的检测目前虽然已经存在，但集成方式比较简单，整体性不强，更像是仪器的堆叠，造成现有的温度链虽能使用，但使用寿命普遍较短，容易受到海水的侵蚀，造成温度链损坏的问题，并且温度探头会通过硫化节点中，并将硫化节点包裹在高强度电缆中，这就导致了虽然保证了密封性，但是测量结果不准确，也无法产生水温的实时交换，通过硫化分支，在分支线缆末端连接仪器，造成温度链回收运输时对使用者造成不便，采用通过固定在钢丝上的高强度电缆的组成比较复杂，用户在使用携带时存在诸多不便。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述一种或多种现有的技术问题，提供一种温度链及其使用方法。
5.为实现上述目的，本发明提供一种温度链，包括：用于监测海洋温度的测量单元，用于控制所述测量单元并接收所述测量单元海洋温度数据的控制单元，用于将所述测量单元与所述控制单元连接的连接单元；所述测量单元包括第一鸡心环、第一凯夫拉绳索、温度链缆和多个温度测量机构，多个所述温度测量机构固定连接在所述温度链缆上，并且各个所述温度测量机构在所述温度链缆上间隔均匀布置，所述温度链缆远离所述连接单元一侧设置有用于使所述测量单元垂直进入海洋中的所述第一鸡心环，所述第一鸡心环通过所述第一凯夫拉绳索与所述温度链缆相连；所述温度测量机构包括单元电路板、温度传感器、第一安装结构、第二安装结构和支撑结构，所述温度测量机构通过所述支撑结构固定在所述温度链缆上，所述支撑结构为圆筒形结构并且所述支撑结构的截面呈优弧结构，所述支撑结构包括第一支撑部和第二支撑部，所述第一安装结构通过所述第一支撑部固定连接在所述支撑结构一侧，所述第二安装结构通过所述第二支撑部固定连接在所述支撑结构与所述第一安装结构对立的另一侧，所述温度传感器与所述第一安装结构固定连接并设置在所述第一安装结构内部，所述单元电路板与所述第二安装结构固定连接并设置在所述第二安装结构内部。
6.根据本发明的一个方面，所述第一安装结构为管状结构，所述第一安装结构内部设置有通孔，所述第一安装结构远离所述第二安装结构的一端具有环绕所述通孔的环形平面，所述环形平面为倾斜面，所述通孔内部设置有环状凸起结构。
7.根据本发明的一个方面，所述温度传感器包括温度探头和固定座，所述固定座上设置有凹槽结构，所述固定座通过凹槽结构与所述第一安装结构的环状凸起结构固定连接使得所述温度传感器固定在所述第一安装结构内部，所述温度探头伸出所述第一安装结构的所述倾斜面所在平面。
8.根据本发明的一个方面，所述温度链缆由外至内包括护套、内护层、主线、绝缘层和导体，所述护套和内护层的夹层通过无纺布进行填充，所述主线位于所述内护层内部并且所述主线内部设置有用于电性连接的所述导体，所述导体表面包裹所述绝缘层。
9.根据本发明的一个方面，所述主线有四根，分别为第一主线、第二主线、第三主线和第四主线，所述护套设置有第一开口结构，将所述主线通过所述护套上的所述第一开口结构引出并形成用于受力时进行缓冲的迂回结构，所述迂回结构表面包裹屏蔽层。根据本发明的一个方面，所述第二安装结构包括第一固定板、第二固定板和第二开口结构，所述第一固定板和所述第二固定板对称设置在所述第二支撑部的一侧，并且所述第一固定板和所述第二固定板之间的距离小于圆筒形结构的所述支撑结构的直径，所述第二开口结构设置于所述第一固定板和所述第二固定板之间。
10.根据本发明的一个方面，所述单元电路板与所述第二安装结构固定连接，所述单元电路板上设置有三组连接端子，第一组连接端子与所述温度传感器连接，第二组连接端子通过所述第二安装结构的所述第二开口结构与引出的所述主线中的所述第三主线和所述第四主线连接，第三组连接端子与引出的所述主线中的所述第一主线和所述第二主线连接使得所述第一主线和所述第二主线为所述单元电路板供电。
11.根据本发明的一个方面，所述连接单元包括水密缆、用于减少所述水密缆的局部受力的第二鸡心环和第二凯夫拉绳索，所述测量单元通过所述水密缆和所述第二鸡心环与所述控制单元相连，所述第二鸡心环通过所述第二凯夫拉绳索与所述水密缆连接，所述水密缆与所述控制单元和所述测量单元螺纹连接。
12.根据本发明的一个方面，所述控制单元包括控制仓端盖、控制舱舱体、用于接收并分析所述测量单元的总控制板、水密连接件和电源，所述总控制板和所述电源位于所述控制舱舱体内部，所述水密连接件设置在远离所述电源一侧的控制仓端盖上，所述水密缆通过所述水密连接件与所述控制单元螺纹连接。
13.根据本发明的一个方面，所述总控制板内部包括内部时钟、定时器模块、通信模块。
14.为实现上述目的，本发明提供一种温度链使的用方法，包括：步骤1：将所述连接单元绑上浮球，使得所述控制单元位于海平面以上，所述测量单元竖直进入海洋中；步骤2：对所述控制单元进行系统初始化，设置基本变量；步骤3：与接收终端的时间进行比较判断所述控制单元中的内部时钟的时间是否正常，若不正常，则设置所述内部时钟的时间与所述接收终端的时间相同，若正常，则通过所述控制单元的计数器模块进行计数，若所述计数器模块达到预设的采集时间，则对所述测量单元进行供电并通过所述测量单元采集海水温度；步骤4：当所述测量单元完成数据采集后，对所述测量单元进行断电，并将所述控制单元的模式转化为低功耗模式；
步骤5：通过所述控制单元中的定时器模块确定下一个周期的采集时间，并循环步骤3-5。
15.根据本发明的一个方面，所述设置基本变量包括：节点采集间隔时间、温度链节点采样周期、采集节点个数、文件名。
16.根据本发明的一个方面，所述对所述测量单元进行供电并通过所述测量单元采集海水温度的方法为：对所述测量单元进行供电，初始化所述控制单元中的通信模块，将通信模块设置为采集模式，使得温度传感器采集所在位置的温度，将采集到的数据实时传输并储存到单元电路板中，随后将所述通信模块设置为接收模式，将所述单元电路板中的数据上传至所述控制单元中。
17.基于此，本发明的有益效果在于：（1）温度探头与单元电路板实现微小型设计，使得硫化节点所占体积最小化，使得硫化包的体积最小化，温度链的运输、布放、回收更方便；（2）在温度链缆的线芯上提前预埋好引出线，再对整个温度链缆进行覆胶挤出，最后将四根主线引至线缆最外面，整体不破坏温度链缆的承重结构，也为温度结点的硫化包的实现奠定了基础；（3）支撑结构是为了节点硫化便捷性而设计的，它将温度探头、单元电路板和温度链缆固定在一起，使得在安装硫化模具时更方便，更到位，配合相应的硫化模具，可以保证温度探头硫化完成后处于硫化包外侧，保证测量的准确性及实时性；（4）数据采集完成后对温度链节点进行断电操作，并将总控制板设为低功耗模式，最大限度减小电能消耗，延长工作时间。
18.（5）通过支撑结构抓紧温度链缆，同时因为第二安装结构通过第二支撑部设置在支撑结构的侧壁上，第一安装结构和第二安装结构的安装位置小于支撑结构的直径位置，因此在支撑结构抓紧温度链缆时，其上设置的第二安装结构会产生向内收紧的力，因此增加上侧第二安装结构处对单元电路板的夹紧力，使得温度测量机构牢固的固定在温度链缆上。
19.（6）第二开口结构为了给电子元器件提供安装空间，保证单元电路板不会受到挤压，保证在海水里的使用寿命。
20.（7）第一安装结构处的倾斜面的作用是为了形成锥形体在海中减小阻力，温度链缆下沉过程中，第一安装结构的倾斜面的顶端部可以预先碰触障碍物将障碍物提前撞击改变方向，使得温度探头得到有效保护，增加水的交换，进入第一安装结构的水可以和外界的水及时交换，保证里面没有交换不出的水，保障测量精度。
附图说明
21.图1示意性表示本发明一种实施方式的温度链的整体示意图；图2示意性表示本发明一种实施方式的第一安装结构、第二安装结构和支撑结构位置关系示意图；图3示意性表示本发明一种实施方式的温度测量机构的结构布置图；图4示意性表示本发明一种实施方式的温度测量机构支撑在温度链缆的结构布置
图；图5示意性表示本发明一种实施方式的温度传感器的结构布置图；图6示意性表示本发明一种实施方式的单元电路板的结构布置图；图7示意性表示本发明一种实施方式的温度链缆的剖面结构布置图；图8示意性表示本发明一种实施方式的引出线的迂回结构的结构布置图；图9示意性表示本发明一种实施方式的连接单元的结构布置图；图10示意性表示本发明一种实施方式的控制单元的结构布置图；图11示意性表示根据本发明的一种温度链使用方法的流程图。
具体实施方式
22.现在将参照示例性实施例来论述本发明的内容，应当理解，论述的实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本发明的内容，而不是暗示对本发明的范围的任何限制。
23.如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”，术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。
24.图1表示本发明一种实施方式的温度链的整体示意图，如图1所示，本发明的温度链，包括：用于监测海洋环境的测量单元1，用于给测量单元1供电并控制测量单元1测量数据的控制单元3，用于将测量单元1与控制单元3进行连接的连接单元2。
25.根据本发明的一个实施方式，测量单元1包括第一鸡心环101、第一凯夫拉绳索102、温度链缆103和温度测量机构104。
26.根据本发明的一个实施方式，如图3所示温度测量机构104包括单元电路板1041、温度传感器1042、第一安装结构1043、第二安装结构1044和支撑结构1045，如图3和图4所示，支撑结构1045为圆筒形结构并且支撑结构1045的截面呈优弧结构，支撑结构1045底部设置有开口，支撑结构1045包括第一支撑部10451和第二支撑部10452，第一安装结构1043通过第一支撑部10451固定连接在支撑结构1045一侧，第二安装结构1044通过第二支撑部10452固定连接在支撑结构1045与第一安装结构1043对立的另一侧，支撑结构1045运用底部的圆筒形结构通过滑动的方式从温度链缆103一侧进行滑动并固定在温度链缆103相应位置上，多个温度测量机构104固定连接在温度链缆103上并且多个温度测量机构104之间分隔均匀排列，第一鸡心环101设置在温度链缆103的末端上，通过第一凯夫拉绳索102使得第一鸡心环101固定在温度链缆103上，通过第一鸡心环101可以悬挂重物，使得温度链缆103在进入水中的时候可以垂直进入水中，垂直进入水中的目的是为了保证可以测量到不同位置的温度，保证温度的梯度准确，且悬挂重物后，在遇到较小的洋流时也可以保证温度链缆103垂直，支撑结构1045是为了节点硫化便捷性而设计的，它将温度探头10421、单元电路板1041和温度链缆103固定在一起，使得在安装硫化模具时更方便，更到位，第二安装结构1044包括第一固定板10441、第二固定板10442和第二开口结构10443，第一固定板10441和第二固定板10442对称设置在第二支撑部10452的一侧，并且第一固定板10441和第二固定板10442之间的距离小于圆筒形结构的支撑结构1045的直径，第二开口结构10443设置于
第一固定板10441和第二固定板10442之间并且靠近第二支撑部10452的一侧，通过支撑结构1045抓紧温度链缆103，同时因为第二安装结构1044通过第二支撑部10452设置在支撑结构1045的侧壁上，第一安装结构1043和第二安装结构1044的安装位置小于支撑结构1045的直径位置，因此在支撑结构1045抓紧温度链缆103时，其上设置的第二安装结构1044会产生向内收紧的力，因此增加上侧第二安装结构1044处对单元电路板1041的夹紧力，使得温度测量机构104牢固的固定在温度链缆103上。
27.根据本发明的一个实施方式，如图2所示，第一安装结构1043为管状结构，第一安装结构1043内部设置有通孔10431，第一安装结构1043通过第一支撑部10451支承在支撑结构1045上方的一端（图中左端），第一安装结构1043远离第二安装结构1044并且环绕通孔10431的环形平面为倾斜面，第一安装结构1043靠近第二安装结构1044的环形平面为沿着图中竖直方向的平面，第一安装结构1043处的倾斜面的作用是为了使得第一安装结构1043的端部形成锥形体在海中减小阻力，温度链缆103下沉过程中，第一安装结构1043的倾斜面的顶端部可以预先碰触障碍物将障碍物提前撞击改变方向，使得温度探头10421得到有效保护，并且第一安装结构1043一侧设置成倾斜面还可以增加水的交换，进入第一安装结构1043的水可以和外界的水及时交换，保证里面没有交换不出的水，保障测量精度。
28.根据本发明的一个实施方式，如图5所示，温度传感器1042包括温度探头10421和固定座10422，温度传感器1042通过固定座10422与第一安装结构1043上的环形突起结构卡合，与其他温度链不同，本发明的温度探头10421并不是进行密封设置，通过密封设置会导致探测精度并不准确，本发明的温度探头10421位于第一安装结构1043的倾斜面处，并且温度探头10421伸出倾斜面处，温度探头10421直接与海水进行接触，使得除了温度探头10421暴露在水中以外，温度传感器1042的其他组件都为密封结构，在进入海洋时温度探头10421可以准确的探测海洋的温度，解决了其他温度链测得温度不准确的难题，并且本发明的温度传感器1042设置更为小巧且密封性好，配合相应的硫化模具，可以保证温度探头10421硫化完成后处于硫化包外侧，保证测量的准确性及实时性，温度传感器1042尾部设置有贴片，使得温度传感器1042通过贴片与单元电路板1041电性连接，将收集到的数据传输给单元电路板1041，如此设置，使得温度探头10421与单元电路板1041实现微小型设计，使得硫化节点所占体积最小化，使得硫化包的体积最小化，温度链的运输、布放、回收更方便。
29.根据本发明的一个实施方式，如图7所示温度链缆103外侧由一层护套1031保护里面的组件，并且护套1031的厚度为普通电缆的1.5倍，通过加厚护套1031来减少海水对温度链缆103的腐蚀性，增加温度链缆103的使用寿命，护套1031内部为内护层1032，通过护套1031和内护层1032两层保护措施，避免里面的组件因为海水而损坏，此外，护套1031和内护层1032中间通过无纺布进行填充，在护套1031轻微损坏时，里面的无纺布也能将少量的海水进行吸收，内护层1032里面设置有两组主线，两组主线分别设置了导体1034，导体1034的外面通过绝缘层1033进行包裹，主线的规格为铁氟龙镀银线 （30awg音频线径0.68mm），分别有四根主线，分别为第一主线1035、第二主线1036、第三主线1037和第四主线1038，其中第一主线1035和第二主线1036为一组，第三主线1037和第四主线1038为一组，如图8所示，护套1031设置有第一开口结构10311，第一开口结构10311的长度为5mm，四根主线通过护套1031上的第一开口结构10311引出，首先四根主线沿着护套1031右侧延伸出10mm，然后四根主线继续沿着护套1031左侧延伸出20mm，使得引出的四根主线形成迂回结构1039，如果四
根主线直接进行引出操作，不设置如本发明所示的迂回结构1039，那么此时四根主线在使用时往往因为水中的压力而折断，因此需要设置迂回结构1039，四根主线在使用时获得缓冲保护，四根主线在形成迂回结构1039后再进行竖直引出，在温度链缆103的线芯上提前预埋好引出线，再对整个温度链缆103进行覆胶挤出，最后将四根主线引至线缆最外面，整体不破坏温度链缆103的承重结构，也为温度结点的硫化包的实现奠定了基础。
30.根据本发明的一个实施方式，如图6所示单元电路板1041的作用为标记信息地址，记录每个节点的信息并统一反馈给控制单元3，单元电路板1041上设置有两组连接端子，分别为第一组连接端子10411和第二组连接端子10412，每组连接端子分别有两个连接端，其中第一组连接端子10411位于单元电路板1041的前侧，第二组连接端子10412位于单元电路板1041的尾部，位于前侧的第一组连接端子10411与温度传感器1042设置的贴片进行电性连接，位于尾部的第二组连接端子10412与温度链缆103引出的第三主线1037和第四主线1038进行连接，位于中部的第三组连接端子10413与温度链缆103引出的第一主线1035和第二主线1036进行连接单元电路板1041通过滑动的方式进入第二安装结构1044并与第二安装结构1044进行固定，第二安装结构1044底部设置有第二开口结构10443，第二开口结构10443给电子元器件提供安装空间，保证单元电路板1041不会受到挤压，保证单元电路板1041在海水里的使用寿命，第三主线1037和第四主线1038通过第二开口结构10443与单元电路板1041尾部的第二组连接端子10412进行连接，第一主线1035和第二主线1036通过第二开口结构10443与单元电路板1041中部的第三组连接端子10413进行连接，通过第二开口结构10443使得伸出温度链缆103的第一主线1035、第二主线1036、第三主线1037和第四主线1038可以与单元电路板1041进行连接，使得单元电路板1041与温度链缆103可以集成化。
31.根据本发明的一个实施方式，如图9所示，连接单元2包括水密缆201、第二鸡心环202和第二凯夫拉绳索203，测量单元1通过水密缆201与控制单元3进行连接，第二鸡心环202位于连接单元2的中部，设置第二鸡心环202的目的在于，可以在第二鸡心环202处设置浮球、用于绑缚绳子的绳子或者其他组件，使得处于第二鸡心环202上部的组件位于海平面上方，而处于第二鸡心环202的下部的组件位于海平面的下方，因此需要水密缆201将测量单元1与控制单元3进行连接，使得位于第二鸡心环202下部的组件可以防水，第二鸡心环202通过第二凯夫拉绳索203与水密缆201固定连接，水密缆201通过螺纹连接的方式与测量单元1和控制单元3进行固定连接。
32.根据本发明的一个实施方式，如图10所示，控制单元3包括控制仓端盖301、控制舱舱体302、用于接收并分析测量单元1的总控制板303、水密连接件304和电源305，总控制板303和电源305位于控制舱舱体302内部，水密连接件304设置在控制仓端盖301外侧，水密缆201通过螺纹连接的方式与水密连接件304连接，使得连接处拥有较强的密封性。
33.根据本发明的一个实施方式，总控制板303内部包括内部时钟、定时器模块、通信模块。
34.本方案设计了一种新颖的测量单元1，将温度探头10421和单元电路板1041小型化和集成化，使得测量单元1的整体性较强，相较于其他种类的温度链测量装置，本发明的连接更加精巧，并且本发明的温度探头10421固定在第一安装结构1043中，单元电路板1041固定在第二安装结构1044中，使得温度链中测量与收集的装置更加集成化，本发明的支撑结构1045为圆筒形结构，通过滑动的方式便可以将温度测量机构104固定在温度链缆103上，
并且支撑结构1045为了节点硫化便捷性将温度探头10421、单元电路板1041和温度链缆103固定在一起使得在安装硫化模具时更方便，本发明将温度测量机构104固定在温度链缆103的方法更加简单，并且在硫化完成后，温度探头10421可以直接暴露在海水中，使得本发明监测的温度更加准确，温度探头10421与单元电路板1041集成化，也可以及时收集到相应的海水温度。
35.图11示意性表示根据本发明的一种温度链使用方法的流程图，如图11所示，根据本发明的一种温度链使用方法，包括以下步骤：步骤1：将第二鸡心环202绑上浮球，使得控制单元3位于海平面以上，通过第一鸡心环101使得测量单元1竖直进入海洋中；步骤2：对总控制板303进行系统初始化，设置基本变量；步骤3：判断内部时钟的时间是否正常，若不正常，则设置内部时钟为当前时间，若正常，则继续判断当前时间是否为采集时间，若是，则通过测量单元1进行供电并数据采集；步骤4：判断数据采集是否完成，若完成，对测量单元1进行断电，并将总控制板303的模式转化为低功耗模式；步骤5：通过定时器模块确定下一个周期的采集时间，并循环步骤3-5。
36.根据本发明的一个实施方式，该装置还包括低功耗的数据采集存储系统，终端显示系统，本装置由12v直流电源供电，其中控制及数据处理终端为岸基或船上的电脑，终端用于设置温度链采集的相关采集参数（如采样周期，采样间隔，存储名称等）或收集总控制板303的采集结果，电源305用于为本发明的温度链提供电能，总控制板303用于控制温度链节点，并以控制及数据处理终端设置的相关采样参数对各节点进行采集，温度链节点主要用于采集各水层的温度或水深压力信息。
37.根据本发明的一个实施方式，总控制板303首先对内部时钟、串口模块、定时器模块、串口、通信模块等初始化，并设置所需的基本变量，如节点采集间隔时间、温度链节点采样周期、采集节点个数、文件名等，然后对系统时间进行校正设置，并进入温度链节点的循环采集程序，循环采集程序流程为，判断是否到温度采集时间，若到温度采集时间，首先对温度链各节点供电，其次初始化通讯模块，并将通讯模块设置为发送模式，发布命令让所有温度节点同时采集所在位置温度，然后获取当前时间，并发送节点采集命令，之后将通讯模块设置为接收模式，接收来自于温度节点的温度及压力数据，并存入单元电路板1041内，并判断所有节点数据是否收集完成，如果未完成则进行采集下一个节点温度及压力数据，如果完成，则存储时间及所有节点的温度及压力数据通过单元电路板1041上传至总控制板303内，存储完成后进行，对温度链进行断电操作，并将总控制板303进入低功耗模式，以节约电能，等待下一个采集时间到来，再进行下一个温度采集循环，本发明的温度链在数据采集完成后对温度链各个节点进行断电操作，并将控制仓内的总控制板303设为低功耗模式，最大限度减小电能消耗，延长工作时间。
38.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
39.以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行
任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。