[发明专利]极地冰基海冰监测浮标和极地冰基海冰参数监测方法

说明书

本发明公开了一种极地冰基海冰监测浮标和一种极地冰基海冰参数监测方法，浮标标体内有放置飞行器的保护仓及飞行器、控制器仓、蓄电池仓和标体底部的伸缩支架。测量方法上，利用飞行器携带各类传感器，可以测量冰面以上10米内不同高度的大气参数，包括不同高度的风速风向、气温气压，水上声纳测量冰上面降雪量高度数据和水下声纳测量冰下界面的距离，可获取冰层总厚度的变化。通过读取铱星模块中自带的GPS位置信息获取浮标的位置信号，数据通过铱星模块传输，实现自动化远程实时监测，为海冰生长过程中的热力学变化过程提供分析依据，可应用于南北极极地海冰的自动化无人监测。

技术领域

本发明涉及自动化监测领域，尤其涉及一种极地冰基海冰监测浮标和一种极地冰基海冰参数监测方法。

背景技术

全球气候是各种因素相互作用影响的统一体，而南北极的气候是地球上气候极为敏感的区域之一。海冰每年最多可以覆盖地球表面积大约 7％左右，其中最大的部分分布在地球的南北极，显然海冰在南北极的研究中占有很大的比重。极地海冰的变化是极地气候变化的风向标，海冰浮标的观测研究及其成果应用在极地研究占有重要地位，利用海冰浮标观测海冰漂移位置、浮标所处位置的气压气温、海表温度等基本参数是常见的观测方法，对全球气候变化、天气和冰情的预报、卫星数据验证、数值气候模式的强迫、验证和同化，以及追踪海冰生长和消融的过程等具有重要的数据支撑作用。

极地海冰的气候因素与海冰形成的关系是相互作用的。长期以来，科学家在极地海—冰—气相互作用的机理和对世界气候的影响方面进行了大量的研究，但由于影响海—冰—气相互作用的因素较多，无法实现大面积和精细化的多参数实时监测，利用卫星照片和遥感可以获得气候数据，但仍然无法完全分析海-冰-气之间相互作用的机理。只有在极地海冰上大面积投放现场监测浮标，才可以获取到足够的海冰变化的实时数据。近年来，在“北极浮标计划”等国际项目的国际支持下，北极投放了大量的海洋浮标和海冰浮标。但是监测低空(10米高)的大气参数和海冰下海水的其它参数依旧是一个无法克服的困难。因此，设计和研发一种能够利用自动化监测技术测量不同高度(10米内)的大气参数和海冰厚度及海冰漂移的一体化浮标尤为重要。

目前，国内外在极地海冰上投放的浮标中，大都是在主标体上部设置一个1-6米高的固定支架，支架上不同高度设置同一类监测传感器，在主标体下部设置一个铁链或锚链，铁链上不同深度处设置同一类监测传感器，这类浮标的主要缺点是：上部固定支架越高，要求浮标直径越大，否则浮标会倒。下部铁链上不同深度安装同一类传感器会增加传感器的数量，增大成本。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种极地冰基海冰监测浮标和一种极地冰基海冰参数监测方法。

本发明的目的可以通过采用如下的技术措施来实现，设计一种极地冰基海冰监测浮标，包括：监测器械保护仓、控制器仓、蓄电池仓及伸缩支架；其中，所述监测器械保护仓包括支撑圆盘和覆盖所述支撑圆盘第一表面的保护罩；所述支撑圆盘上设置飞行器停放台，用以固定飞行器，所述飞行器上设置飞行控制器、水上声纳传感器、风速风向传感器及红外摄像头，所述支撑圆盘内部设置用于控制所述保护罩闭启的启动装置；所述控制器仓连接所述支撑圆盘的第二表面，用以固定放置主控制器，所述主控制器用以向所述飞行器发出飞行指令，以及控制保护罩闭启的启动装置开启和关闭所述保护罩；所述蓄电池仓连接所述控制器仓，仓内存储蓄电池，用以为所述飞行器及所述主控制器提供电能；所述伸缩支架包括固定杆和伸缩杆，所述固定杆一端连接所述蓄电池仓，另一端连接所述伸缩杆的首端，所述伸缩杆长度可变，且垂直所述固定杆延伸方向设置，伸缩杆尾端设置一水下声纳传感器。