[发明专利]海底热液冷泉观测潜标水下控制系统及相关观测方法

权利要求书

1.一种海底热液冷泉观测潜标水下控制系统，其特征在于，包括主控芯片、声通信模块、声信标模块、液压控制模块、抛载控制模块、无线定位模块、电源模块、微结构测量模块和CTD模块；声通信模块、声信标模块、液压控制模块、抛载控制模块、无线定位模块、电源模块、微结构测量模块和CTD模块分别与主控芯片相连接。

2.根据权利要求1所述的海底热液冷泉观测潜标水下控制系统，其特征在于，所述声通信模块采用ModemUWM3000水声通信器，用于与上位机进行命令和数据传输。

3.根据权利要求1所述的海底热液冷泉观测潜标水下控制系统，其特征在于，所述声信标模块包括TC10000HA型收发器和TN10010C型信标机，用于对潜标进行水下定位。

4.根据权利要求1所述的海底热液冷泉观测潜标水下控制系统，其特征在于，所述液压控制模块包括：电磁换向阀、电机、传动机构、外皮囊和柱塞泵；其中柱塞泵由液压缸和活塞组成；主控芯片发出信号给电磁换向阀和电机，使得电磁换向阀打开到需要位置，同时控制电路驱动电机旋转，电机的转动经过传动机构驱动活塞在液压缸内作直线运动，通过控制活塞运动使得液压油流入或流出外皮囊，改变浮标浮力，控制潜标上浮或下沉。

5.根据权利要求1所述的海底热液冷泉观测潜标水下控制系统，其特征在于，所述抛载控制模块通过潜标本体和抛载重物之间快速、可靠的分离，控制潜标下沉以及上浮运动；抛载控制模块包括阴极导线、阳极导线、锁紧螺母、外壳、弹簧、不锈钢丝、载重块和溶断舱；阴极导线与阳极导线分别通过锁紧螺母固定在外壳上，阴极导线下端与不锈钢丝相连，不锈钢丝下面悬挂载重块，弹簧位于外壳与载重块之间，阴极导线和阳极导线与电源模块相连，当接到抛载指令时，阴极导线、阳极导线通电，盐水将充当电解质溶液，不锈钢丝将发生电化学腐蚀反应被氧化导致溶断，完成抛载。

6.根据权利要求1所述的海底热液冷泉观测潜标水下控制系统，其特征在于，所述无线定位模块发射定位信号，用于潜标浮至水面回收时搜寻潜标位置。

7.根据权利要求1所述的海底热液冷泉观测潜标水下控制系统，其特征在于，所述CTD模块实时测量传感器周围的温度、盐度和深度；所述微结构测量模块实时测量潜标的通讯状态、通讯功率、警报状态、电压和时间。

8.根据权利要求1所述的海底热液冷泉观测潜标水下控制系统，其特征在于，主控芯片采用型号为LPC2292的ARM7芯片。

9.一种利用海底热液冷泉观测潜标水下控制系统控制潜标实现海底热液冷泉观测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.电源模块启动，系统初始化；

b.CTD模块、微结构测量模块、声通信模块和声信标模块启动，开始布放潜标；

c.潜标下潜：在抛载系统两个重块的作用下，潜标下潜到任务指定深度附近；

d.定深漂流：通过抛载控制模块抛掉下降重块，潜标基本处于中性浮力，通过液压控制模块改变浮标浮力，开始定深调节，潜标保持在指定深度开始漂流；

e.潜标上浮：接受到上浮命令或完成任务则通过抛载控制模块抛掉上升重块，上浮到海洋表面；否则继续定深漂流并采集数据；

f.结束任务，潜标回收：上浮至海面后CTD模块和微结构测量模块关闭，无线定位模块工作，发射定位信号，通过无线搜寻器搜寻并回收潜标。

10.根据权利要求9所述的海底热液冷泉观测的方法，其特征在于，步骤b中的CTD模块实时测量周围温度、盐度和深度，声通信模块用于传递CTD模块和微结构测量模块的实时数据以及上位机下达的指令，声信标模块能够实现对潜标的水下定位，声通信模块和声信标模块交替工作。