[发明专利]一种基于大型浮标的自由伸缩式海洋剖面观测装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于大型浮标的自由伸缩式海洋剖面观测装置及方法，包括自由伸缩装置、水下观测模块、数据采集控制模块、供电模块、通信模块、数据接收处理模块；自由伸缩装置用于为水下剖面观测提供动力和各个深度层位的精确定位；水下观测模块用于实现集成、搭载各类观测传感器对水体剖面数据的获取；数据采集控制模块用于根据海况智能控制自由伸缩装置动作和水下观测模块的数据采集，并将数据转发至通信模块；通信模块与陆基站的数据接收处理模块通信。本发明通过自由、精确的控制水下观测模块的层深位置，实现在无人值守的情况下，在一定范围内进行海洋水体剖面环境参数的长期、连续、定点、实时观测，打破现有实时观测参数仅限海表层的现状。

技术领域

本发明涉及海洋观测领域，特指一种基于大型浮标的自由伸缩式海洋多参数剖面观测装置及方法。

背景技术

海洋科学是一门基于观测的科学。目前，随着观测技术的日新月异，海洋科学发展所依赖的海洋数据获取方式正在从“考察”向“观测”转变，不断出现的海洋气象、海面表层、水体剖面以及海底的新观测技术，最终可实现对海洋环境进行全方位、全天候的立体监测，使未被完全探知的海洋成为“透明”的世界。然而，我国大部分的海洋环境观测至今仍然依靠船舶走航式观测和台站定点观测技术周期性的采集海洋表层或有限水层的要素数据所支撑，缺少对海洋次表层以及深层水体进行长期连续的剖面观测，这主要是实施连续剖面观测的有效技术手段缺乏所致。随着人们对海洋科学认知需求的提升，仅仅依靠船舶走航式周期性获取海洋表层或有限水层的观测数据，难以对我国广阔海域的物理、生物、化学环境等多方面状况进行深入了解，无法满足现代海洋科学的发展对全方位立体监测的要求，更不能适应我国海洋经济发展的需要。

虽然我国在近海观测和水下观测系统技术方面取得了长足进步，但大多都是依靠海洋波浪能提供动力或者滑翔机技术，稳定性较差；还有的基于水下绞车方式，则难以将观测数据实时传回岸站；再由于当前我国近海随意捕捞的情况仍然比较普遍，渔民对海洋观测设备的保护意识较弱，导致各类海洋设备遭受渔船撞击或渔网拖拽的情况经常发生，严重影响了观测数据的连续有效获取。

本发明是基于直径10米的大型圆盘形海洋资料浮标，克服了海洋环境载荷复杂和能源供应不足的缺点，同时借助大型浮标作为显著标志物有效降低了被渔船破坏的风险，从而解决了对我国近海水体的多项海洋参数进行长期、连续、定点、实时剖面观测的科研需求，并具有结构简单、安全稳定、可推广性强等优点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于大型浮标的自由伸缩式海洋多参数剖面观测装置及方法，通过大型浮标作为载体，提供足够的电力供应，提供稳定的作业平台，集成多种直读式水文、水质参数等观测设备，通过自由、精确的控制水下观测模块的层深位置，实现在无人值守的情况下，在一定水深范围内进行海洋水体剖面环境参数的长期、连续、定点、实时观测，打破现有实时观测参数仅限表层位置的现状。并将观测数据通过通信模块发送到陆基站，实现在办公室能够对水体观测数据进行实时查看和处理。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于大型浮标的自由伸缩式海洋剖面观测装置，包括：自由伸缩装置、水下观测模块、数据采集控制模块、供电模块、通信模块、数据接收处理模块；

自由伸缩装置，设于浮标设备井内，用于为水下剖面观测提供动力和伸缩升降功能，实现对剖面数据的获取；

水下观测模块，安装于自由伸缩装置下端，搭载多种海洋观测传感器，用于观测水下各种剖面参数，并将剖面参数传输至数据采集控制模块；

数据采集控制模块，用于根据海况控制自由伸缩装置动作和水下观测模块的数据采集，并将水下观测模块采集的剖面数据转发至通信模块；

通信模块，用于通过DTU或北斗卫星与陆基站的数据接收处理模块通信；

供电模块，包括蓄电池以及与其连接的太阳能板；用于通过蓄电池为水下观测模块、数据采集控制模块、通信模块、自由伸缩装置的绞车供电。