專利名稱：深?？梢暬厍蚧瘜W(xué)多參量原位綜合探測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于物質(zhì)或物體的探測(cè)領(lǐng)域，具體涉及深?？梢暬厍蚧瘜W(xué)多參量原位綜合探測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
天然氣水合物，俗稱“可燃冰”，是目前地球上尚未開(kāi)發(fā)的儲(chǔ)量最大的潛在能源，被譽(yù)為“21世紀(jì)最理想的、具有商業(yè)開(kāi)發(fā)前景的新能源”。在國(guó)內(nèi)外對(duì)天然氣水合物的勘查中，傳統(tǒng)上較為側(cè)重的是地球物理手段，尤其是地震反射波顯示的“底部模擬反射層(即BSR) ”。一般認(rèn)為BSR是水合物膠結(jié)沉積物造成的速度差異而成，可作為水合物存在的直接標(biāo)志。但隨著對(duì)天然氣水合物深入研究得知，在某些場(chǎng)合BSR與沉積物內(nèi)部的層面構(gòu)造難以區(qū)分，因此存在多解性。作為更為科學(xué)有效的方法是發(fā)展綜合勘察技術(shù)，即研發(fā)地質(zhì)、地貌、地球物理、地球化學(xué)多學(xué)科、多參量的綜合探測(cè)技術(shù)，用多參量的探測(cè)技術(shù)獲得的綜合探測(cè)數(shù)據(jù)互相印證，從而建立多種技術(shù)手段的找礦標(biāo)志，可克服單一技術(shù)手段的片面性，提高可信度。地球化學(xué)勘探方法是地球物理方法的重要補(bǔ)充。和水合物水有關(guān)的海底甲烷滲漏可以在海底表層形成特殊的沉淀物，呈現(xiàn)特有的海底微地形、地貌及生物聚集區(qū)，這些特征可由可視化(光學(xué)攝像、照相)技術(shù)手段獲得。作為水合物最直接的地球化學(xué)標(biāo)志是氣體溶解組分在海底的異常，而異常也不僅僅局限于近海底底水中，與水合物滲漏有關(guān)的甲烷等氣體隨著海底冷泉噴溢自海底向海面形成羽狀擴(kuò)散流，因此，在原位地球化學(xué)探測(cè)中，除了近海底觀測(cè)外，進(jìn)行不同水深的梯度測(cè)量也是不可忽視的。海水中溶解甲烷主要來(lái)自水合物的分解和擴(kuò)散。此外，來(lái)自水合物的甲烷還可以消耗海水中的溶解氧，發(fā)生有氧氧化。因此水合物產(chǎn)區(qū)可能被觀測(cè)到的地球化學(xué)異常不是單一的，而是經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生的多種氣體組分異常，主要包括有CH4、H2S, CO2, pH、溶解氧以及氧化還原電位H1等，除此之外，還應(yīng)探測(cè)隨水深變化而形成的溫度、鹽度等異常變化，從多參量綜合角度對(duì)水合物可能存在進(jìn)行判別。與水合物有關(guān)的地球化學(xué)異常難以被傳統(tǒng)的采樣分析方法所發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)采用分析方法是指將海水采樣后上提到甲板或在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)分析，原因是氣體在海水中的溶解度與壓力有關(guān)。當(dāng)海水的水樣在到達(dá)海面時(shí)，因?yàn)閴毫Φ慕档蛯?dǎo)致溶解氣體組分損失，PH值和H1值也隨之發(fā)生不可逆變化。因此，研發(fā)具有不同水深的多種參量的原位地球化學(xué)探測(cè)技術(shù)，是海域天然氣水合物勘查的重要手段，也是地球化學(xué)探測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。本申請(qǐng)人于2004年申請(qǐng)了一個(gè)專利號(hào)為ZL200410087093. 2的名稱為“底水原位地球化學(xué)探測(cè)系統(tǒng)”的發(fā)明，披露了一種底水原位地球化學(xué)探測(cè)系統(tǒng)，該探測(cè)系統(tǒng)包括具有水泵的測(cè)試倉(cāng)、傳感器組和使用鎧裝銅芯同軸電纜進(jìn)行通信的寬帶傳輸子系統(tǒng)；測(cè)試水樣由水泵從近海底(1米內(nèi))抽到測(cè)試倉(cāng)中，達(dá)到近海底底水原位探測(cè)的目的。因該系統(tǒng)設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于探測(cè)底水異常，因此不具備探測(cè)不同深度海水梯度異常的能力。同時(shí)限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)，可提供探測(cè)的傳感器少，只能探測(cè)甲烷和硫化氫兩種參量，測(cè)量數(shù)據(jù)少，不能滿足多參量綜合探測(cè)的要求，限制了地質(zhì)專家對(duì)工作海域中的地球化學(xué)找礦標(biāo)志的判別和認(rèn)定。隨著天然氣水合物勘查研究的不斷深入，研發(fā)具有適合不同水深作業(yè)且多參量的綜合原位探測(cè)技術(shù)具有重要意義。國(guó)內(nèi)外近年來(lái)發(fā)展的R0V、AUV以及載人潛器(可均稱水下機(jī)器人)，設(shè)備龐大(自身體積、重量大)，技術(shù)復(fù)雜，雖然可以進(jìn)行多參量的綜合探測(cè)，但受自身設(shè)計(jì)以及安全等因素影像，只在工作母船周圍小范圍內(nèi)自主移動(dòng)，一次探測(cè)范圍小，不適合大范圍拖曳作業(yè)且作業(yè)成本極高，一般只用于重點(diǎn)工作點(diǎn)的高精度測(cè)量和機(jī)械手取樣。因此有必要開(kāi)發(fā)一種適合拖曳作業(yè)的深海多參量原位綜合探測(cè)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出深?？梢暬厍蚧瘜W(xué)多參量原位綜合探測(cè)系統(tǒng)，可在大范圍工作區(qū)實(shí)現(xiàn)側(cè)線快速勘查。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供深海可視化地球化學(xué)多參量原位綜合探測(cè)系統(tǒng)，所述探測(cè)系統(tǒng)包括船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)和水下探測(cè)系統(tǒng)；其改進(jìn)之處在于，所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)和所述水下探測(cè)系統(tǒng)用深海萬(wàn)米鎧裝光電復(fù)合纜連接。本發(fā)明提供的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)包括控制單元、數(shù)據(jù)顯示單元、數(shù)據(jù)記錄單元、通訊模塊、供電模塊和船載外設(shè)接口單元。本發(fā)明提供的第二優(yōu)選技術(shù)方案中，所述水下探測(cè)系統(tǒng)包括水下輔助單元和原位探測(cè)單元。本發(fā)明提供的第三優(yōu)選技術(shù)方案中，所述控制單元由工控計(jì)算機(jī)集成RS232和 RS485接口板組成；所述數(shù)據(jù)顯示單元，包括視頻顯示模塊和原位探測(cè)數(shù)據(jù)顯示模塊；所述數(shù)據(jù)記錄單元包括視頻記錄模塊和探測(cè)數(shù)據(jù)記錄模塊；所述供電模塊為直流電源，所述直流電源通過(guò)所述光電復(fù)合纜向所述水下探測(cè)系統(tǒng)供電；所述通訊模塊為甲板光電轉(zhuǎn)換單元；所述船載外設(shè)接口單元是一組與船上導(dǎo)航、定位等設(shè)備端口相連接的功能模塊；所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)是由所述工控計(jì)算機(jī)分別與所述船載外設(shè)接口單元、所述數(shù)據(jù)顯示單元、數(shù)據(jù)記錄單元以及所述通訊模塊相連接；所述通訊模塊通過(guò)所述光電復(fù)合纜連接到水下探測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明提供的第四優(yōu)選技術(shù)方案中，所述水下輔助單元包括纜端連接器、水下運(yùn)載拖體、水下光電轉(zhuǎn)換單元、電壓轉(zhuǎn)換單元、控制執(zhí)行單元、可視化單元、水下連接接插件； 原位探測(cè)單元為多參量綜合探測(cè)模塊；所述纜端連接器的電纜與所述電壓轉(zhuǎn)換單元連接， 所述電壓轉(zhuǎn)換單元分別給所述水下光電轉(zhuǎn)換單元、所述控制執(zhí)行單元、所述可視化單元和所述多參量綜合探測(cè)模塊供電；所述纜端連接器還與所述水下光電轉(zhuǎn)換單元、所述控制執(zhí)行單元依次連接，所述控制執(zhí)行單元還分別連接所述可視化單元和所述多參量綜合探測(cè)模塊；所述控制執(zhí)行單元通過(guò)所述水下連接接插件與所述多參量綜合探測(cè)模塊連接。本發(fā)明提供的第五優(yōu)選技術(shù)方案中，所述工控計(jì)算機(jī)，設(shè)有設(shè)備控制和數(shù)據(jù)處理、 記錄模塊，用于控制水下系統(tǒng)的工作狀態(tài)，發(fā)送數(shù)據(jù)采集、高度計(jì)、照明、攝像和照相等工作指令，同時(shí)處理顯示用于所述多參量綜合探測(cè)模塊的數(shù)據(jù)和水下系統(tǒng)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)并記錄；所述原位探測(cè)數(shù)據(jù)顯示模塊通過(guò)控制單元的工控計(jì)算機(jī)RS232和RS485串口實(shí)時(shí)接收所述多參量綜合探測(cè)模塊的數(shù)據(jù)和水下系統(tǒng)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和曲線圖形的方式顯示在數(shù)字顯示終端上；所述直流電源，將標(biāo)準(zhǔn)220V 50HZ交流電轉(zhuǎn)換為300V直流電； 所述甲板光電轉(zhuǎn)換單元實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，通過(guò)所述光電復(fù)合纜將控制指令發(fā)送到所述水下探測(cè)系統(tǒng)并將所述可視化單元數(shù)據(jù)、所述多參量綜合探測(cè)傳模塊數(shù)據(jù)和水下系統(tǒng)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)郊装逑到y(tǒng)。本發(fā)明提供的第六優(yōu)選技術(shù)方案中，所述視頻顯示模塊是顯示標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)的監(jiān)控屏幕；所述原位探測(cè)數(shù)據(jù)顯示模塊是數(shù)字顯示終端；所述視頻記錄模塊是錄像機(jī)、光盤(pán)刻錄機(jī)或者硬盤(pán)錄像機(jī)；所述探測(cè)數(shù)據(jù)記錄模塊是工控計(jì)算機(jī)內(nèi)置或外接的海量硬盤(pán)存儲(chǔ)器；所述船上導(dǎo)航、定位設(shè)備包括GPS羅經(jīng)系統(tǒng)、多波束系統(tǒng)和水下定位設(shè)備。本發(fā)明提供的第七優(yōu)選技術(shù)方案中，所述水下運(yùn)載拖體為所述水下探測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備提供安裝平臺(tái)；所述水下光電轉(zhuǎn)換單元，用于將所述光電復(fù)合纜傳輸?shù)墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；所述電壓轉(zhuǎn)換單元，是電源轉(zhuǎn)換器，用于將所述光電復(fù)合纜輸送到水下端的高壓直流電能進(jìn)行降壓調(diào)制，并為所述水下探測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備提供電能；所述控制執(zhí)行單元，用于控制所述水下探測(cè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，接收所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)的指令，對(duì)所述水下探測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、照明、攝像和照相進(jìn)行控制，并將所述水下探測(cè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)發(fā)送給所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明提供的第八優(yōu)選技術(shù)方案中，所述可視化單元包括水下定位設(shè)備、水下照明設(shè)備、水下攝像/照相設(shè)備、高度計(jì)或水下激光測(cè)距儀；所述水下定位設(shè)備、所述水下照明設(shè)備、所述水下攝像/照相設(shè)備和所述高度計(jì)或水下激光測(cè)距儀都與所述電壓轉(zhuǎn)換單元連接，且都與所述控制執(zhí)行單元連接。本發(fā)明提供的第九優(yōu)選技術(shù)方案中，所述多參量綜合探測(cè)模塊為多參量原位探測(cè)傳感器組。本發(fā)明提供的第十優(yōu)選技術(shù)方案中，所述水下運(yùn)載拖體為鋼制結(jié)構(gòu)，安裝有導(dǎo)流板；所述水下運(yùn)載拖體的長(zhǎng)為210cm至230cm、寬為80cm至90cm、高為90cm至110cm。本發(fā)明提供的較優(yōu)選技術(shù)方案中，所述控制執(zhí)行單元為單片機(jī)。本發(fā)明提供的第二較優(yōu)選技術(shù)方案中，所述水下連接接插件為帶高壓防水纜的高壓密閉接插件。本發(fā)明提供的第三較優(yōu)選技術(shù)方案中，所述GPS羅經(jīng)系統(tǒng)，提供船的位置和航向數(shù)據(jù)；所述多波束系統(tǒng)，提供水深和水下地形等數(shù)據(jù)；所述水下定位設(shè)備，確定水下探測(cè)系統(tǒng)的位置。本發(fā)明提供的第四較優(yōu)選技術(shù)方案中，所述水下攝像/照相設(shè)備包括水下攝像機(jī)和水下數(shù)字照相機(jī)；所述水下照明系統(tǒng)是攝像輔助照明和照相輔助閃光燈系統(tǒng)；所述水下定位設(shè)備是超短基線水下移動(dòng)信標(biāo)；所述高度計(jì)或水下激光測(cè)距儀是用于測(cè)量所述水下運(yùn)載拖體與海底距離的聲學(xué)或光學(xué)探測(cè)器。本發(fā)明提供的第五較優(yōu)選技術(shù)方案中，所述多參量原位探測(cè)傳感器組具有9個(gè)傳感器，所述傳感器組對(duì)以下參量進(jìn)行原位測(cè)量，包括溫度、鹽度、深度、PH、氧化還原電位 (Eh)、溶解氧(DO)、H2S、CH4 和 CO2。本發(fā)明提供的第六較優(yōu)選技術(shù)方案中，所述攝像輔助照明和照相輔助閃光燈系統(tǒng)包括深水閃光燈和深水照明燈。本發(fā)明提供的第七較優(yōu)選技術(shù)方案中，所述水下攝像機(jī)的攝像分辨率不低于470TV lines ；所述水下數(shù)字照相機(jī)的照相分辨率不低于2048X 1680像素。本發(fā)明提供的第八較優(yōu)選技術(shù)方案中，所述深水照明燈為耐高壓水密鹵素?zé)艋?LED 燈。本發(fā)明提供的第九較優(yōu)選技術(shù)方案中，所述深海萬(wàn)米鎧裝光電復(fù)合纜的型號(hào)為 EQ07403。本發(fā)明提供的第十較優(yōu)選技術(shù)方案中，所述甲板光電轉(zhuǎn)換模塊和所述水下光電轉(zhuǎn)換模塊為光電轉(zhuǎn)換器。與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的深?？梢暬厍蚧瘜W(xué)多參量原位綜合探測(cè)系統(tǒng)，可在大范圍工作區(qū)實(shí)現(xiàn)側(cè)線快速勘查，工作效率高，適合深海拖曳作業(yè)，可以對(duì)任意深度的海水進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，不再需要使用水泵將水樣抽到測(cè)試倉(cāng)中；所述探測(cè)系統(tǒng)設(shè)置的多參量原位探測(cè)傳感器組中的傳感器有9個(gè)，能夠測(cè)量足夠多的數(shù)據(jù)，可使技術(shù)人員對(duì)所測(cè)量的海域有更加深入的了解，可大大提高富含天然氣水合物的海底礦床的發(fā)現(xiàn)概率；而且使用光電復(fù)合電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，利用光電復(fù)合電纜的帶寬優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸；再者，為水下探測(cè)探頭提供工程條件保障，在進(jìn)行水下運(yùn)載拖體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮流體動(dòng)力學(xué)特性， 并使水下運(yùn)載拖體具備抗腐蝕、抗沖擊的特性，而且依水動(dòng)力學(xué)原理設(shè)計(jì)水下運(yùn)載拖體，水平支柱流線型，減少阻力，且在水下運(yùn)載拖體上加裝導(dǎo)流板，平穩(wěn)性高。


圖1為船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成框圖。圖2為水下探測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成框圖(虛線框?yàn)橥饨訑U(kuò)展部分)。圖3為深?？梢暬厍蚧瘜W(xué)多參量原位綜合探測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式如圖3所示，在深?？梢暬厍蚧瘜W(xué)多參量原位綜合探測(cè)系統(tǒng)中，虛線上方為船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)部分，虛線下方為系統(tǒng)的水下探測(cè)系統(tǒng)部分。所述探測(cè)系統(tǒng)由船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)和水下探測(cè)系統(tǒng)組成；所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)和所述水下探測(cè)系統(tǒng)由深海萬(wàn)米鎧裝光電復(fù)合纜連接；所述光電復(fù)合纜為型號(hào)EQ07403的光纖光纜；所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)包括控制單元、數(shù)據(jù)顯示單元、通訊模塊以及供電模塊；所述水下探測(cè)系統(tǒng)包括水下輔助單元和探測(cè)單元。如圖1所示，在所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)中，所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)包括船載外設(shè)接口單元；所述控制單元由工控計(jì)算機(jī)集成多個(gè)RS232和RS485接口板組成；所述數(shù)據(jù)顯示單元為甲板視頻系統(tǒng)；所述供電模塊為直流電源；所述通訊模塊包括光電轉(zhuǎn)換單元和絞車光滑環(huán)；所述工控計(jì)算機(jī)分別與船載外設(shè)接口單元、所述甲板視頻系統(tǒng)以及所述光電轉(zhuǎn)換單元相連接，所述絞車光滑環(huán)分別與所述光電轉(zhuǎn)換單元和所述直流電源相連接。所述的控制單元由工控計(jì)算機(jī)集成多個(gè)RS232和RS485接口板組成，接口板上的 RS232和RS485接口通過(guò)線纜與甲板光電轉(zhuǎn)換單元連接，甲板光電轉(zhuǎn)換單元將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)通過(guò)萬(wàn)米鎧裝深海光電復(fù)合纜將控制指令發(fā)送給水下探測(cè)系統(tǒng)，水下探測(cè)器上的水下光電轉(zhuǎn)換單元將光信號(hào)還原成電信號(hào)，再由水下探測(cè)系統(tǒng)的控制執(zhí)行單元執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作；所述的數(shù)據(jù)顯示單元包括視頻顯示模塊和原位探測(cè)數(shù)據(jù)顯示模塊。視頻顯示模塊是標(biāo)準(zhǔn)模擬復(fù)合視頻，通過(guò)BNC接口連接到電視或其他可顯示模擬復(fù)合視頻的設(shè)備上。原位探測(cè)數(shù)據(jù)顯示單元是通過(guò)控制單元的工控計(jì)算機(jī)RS232和RS485接口實(shí)時(shí)接收水下探測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理后，采用數(shù)字和曲線圖示方式顯示的原位探測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果；所述的數(shù)據(jù)記錄單元包括視頻記錄模塊和探測(cè)數(shù)據(jù)記錄模塊，視頻記錄模塊是錄像機(jī)或光盤(pán)刻錄機(jī)等標(biāo)準(zhǔn)視頻處理設(shè)備將視頻數(shù)據(jù)記錄到磁帶或光盤(pán)上，水下拍攝的照片則直接記錄在硬盤(pán)錄像機(jī)上。 探測(cè)數(shù)據(jù)記錄模塊可直接在處理計(jì)算機(jī)上寫(xiě)盤(pán)保存也可保存到外接儲(chǔ)存磁盤(pán)中。所述供電單元是直流電源，將船上標(biāo)準(zhǔn)220V 50HZ交流轉(zhuǎn)換為500V直流電，直流電源和船載萬(wàn)米鎧裝深海光電復(fù)合纜的供電電纜連接，向所述水下探測(cè)系統(tǒng)供電。所述的船載外設(shè)接口單元是一組可與船上導(dǎo)航、定位等設(shè)備接口的標(biāo)準(zhǔn)接線端子，將船上的導(dǎo)航、定位等信息疊加到系統(tǒng)拍攝的海底視頻影像上，提供更多的信息，提高數(shù)據(jù)可讀性。如圖2所示，在所述水下探測(cè)系統(tǒng)中，所述水下輔助單元包括纜端連接器、水下運(yùn)載拖體、水下光電轉(zhuǎn)換單元、電壓轉(zhuǎn)換單元、控制執(zhí)行單元、可視化單元、水下連接接插件； 探測(cè)單元為多參量綜合探測(cè)模塊；所述纜端連接器與所述水下運(yùn)載拖體連接；所述纜端連接器與所述電壓轉(zhuǎn)換單元連接，所述電壓轉(zhuǎn)換單元分別與所述水下光電轉(zhuǎn)換單元、所述控制執(zhí)行單元、所述可視化單元和所述多參量綜合探測(cè)模塊連接；所述纜端連接器還與所述水下光電轉(zhuǎn)換單元、所述控制執(zhí)行單元依次連接，所述控制執(zhí)行單元還分別連接所述可視化單元和所述多參量綜合探測(cè)模塊；所述控制執(zhí)行單元通過(guò)所述水下連接接插件與所述多參量綜合探測(cè)模塊連接；所述水下運(yùn)載拖體，為所述水下探測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備提供安裝平臺(tái)； 所述水下光電轉(zhuǎn)換單元，用于將所述光電復(fù)合纜水下端的所述光電復(fù)合纜傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和光纖傳輸?shù)囊曨l信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)；所述電壓轉(zhuǎn)換單元，用于將所述光電復(fù)合纜輸送到水下端的高壓電能進(jìn)行降壓調(diào)制，并為所述水下探測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備提供所需的、具有各種不同電壓和功率的電能；所述控制執(zhí)行單元，用于控制所述水下探測(cè)系統(tǒng)的調(diào)查工作狀態(tài)，且可接收和發(fā)送所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)的指令，還對(duì)所述水下探測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、照明、攝像和照相進(jìn)行工作控制。所述的水下探測(cè)系統(tǒng)，包括三個(gè)密封抗壓艙，分別用于內(nèi)部安裝水下控制執(zhí)行單元、甲烷探測(cè)控制系統(tǒng)和原位探測(cè)海水樣品儲(chǔ)存和回收海水樣品裝置；水下探測(cè)系統(tǒng)還包括兩個(gè)水下照明燈、水下照相機(jī)、一個(gè)閃光燈、一個(gè)視頻拍攝攝像頭、一個(gè)指示離底高度的高度計(jì)以及用于水下連接的耐壓密封插座和電纜、光纜；所述的控制執(zhí)行單元，是安裝在密封抗壓艙內(nèi)的單片機(jī)，通過(guò)密封電纜和插座與水下光電轉(zhuǎn)換單元連接，接收所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)的用戶指令，用于控制所述水下探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)傳感器、照明燈、攝像頭、照相機(jī)和閃光燈等單元，完成指令動(dòng)作執(zhí)行，并將各單元的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)發(fā)送給所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)。所述的電壓轉(zhuǎn)換單元，用于將所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)的供電單元通過(guò)萬(wàn)米鎧裝光電復(fù)合纜輸送到水下端的高壓電能進(jìn)行降壓調(diào)制，并為所述水下探測(cè)系統(tǒng)的所屬設(shè)備提供電能；所述的原位探測(cè)單元，是由多個(gè)原位探測(cè)傳感器組成的多參量綜合探測(cè)系統(tǒng)，基本探測(cè)參數(shù)包括溫度、鹽度、深度、pH、氧化還原電位(Eh)、溶解氧(DO) ,H2SXO2和CH4，還可通過(guò)轉(zhuǎn)換接口替換或擴(kuò)充其他原位探測(cè)傳感器，原位探測(cè)單元通過(guò)耐壓密封接插電纜、插座等組件和水下光電轉(zhuǎn)換單元連接，所述水下光電轉(zhuǎn)換單元將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，通過(guò)所述萬(wàn)米鎧裝光電復(fù)合纜將探測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)剿龃d甲板監(jiān)控系統(tǒng)；所述的水下光電轉(zhuǎn)換單元，用于實(shí)現(xiàn)光信號(hào)和電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，用于數(shù)據(jù)信號(hào)的光通信，由多路RS232/RS485串行口、RJ45網(wǎng)絡(luò)、復(fù)合視頻等接口組成，其一端與所述萬(wàn)米鎧裝深海光電復(fù)合纜通過(guò)充油接線盒連接，另一端直接連接所述原位探測(cè)單元、照相機(jī)、攝像頭等所述水下探測(cè)系統(tǒng)的附屬設(shè)備，所述萬(wàn)米鎧裝深海光電復(fù)合纜甲板端與所述的甲板光電轉(zhuǎn)換單元連接，光信號(hào)還原成電信號(hào)，構(gòu)成系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)。所述的水下運(yùn)載拖體，是長(zhǎng)為210cm至230cm、寬為80cm至 90cm、高為90cm至IlOcm的安裝有導(dǎo)流板的滿足拖曳作業(yè)要求的鋼制結(jié)構(gòu)，用于安裝所述水下探測(cè)系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備。所述電壓轉(zhuǎn)換單元，是電源轉(zhuǎn)換器；所述甲板光電轉(zhuǎn)換模塊和所述水下光電轉(zhuǎn)換模塊為光電轉(zhuǎn)換器；所述控制執(zhí)行單元為單片機(jī)；所述水下連接接插件為帶高壓防水纜的高壓密閉接插件。所述甲板視頻系統(tǒng)設(shè)置有顯示器；所述船載外設(shè)接口單元包括GPS羅經(jīng)系統(tǒng)、多波束系統(tǒng)、水下定位設(shè)備；所述GPS羅經(jīng)系統(tǒng)，提供船的位置和航向數(shù)據(jù)；所述多波束系統(tǒng)， 提供水深和水下地形等數(shù)據(jù)。所述可視化單元包括水下定位設(shè)備、水下照明設(shè)備、水下攝像/照相設(shè)備和水下激光測(cè)距儀；所述水下定位設(shè)備、所述水下照明設(shè)備、所述水下攝像/照相設(shè)備和所述水下激光測(cè)距儀都與所述電壓轉(zhuǎn)換單元連接，且都與所述控制執(zhí)行單元連接；所述水下攝像/ 照相設(shè)備包括水下攝像機(jī)和水下數(shù)字照相機(jī)；所述水下照明系統(tǒng)是攝像輔助照明和照相輔助閃光燈系統(tǒng)；所述水下定位設(shè)備是超短基線水下移動(dòng)信標(biāo)；水下激光測(cè)距儀是離底高度計(jì)，用于測(cè)量所述水下運(yùn)載拖體與海底的距離。所述多參量綜合探測(cè)模塊是多參量原位探測(cè)傳感器組；所述多參量原位探測(cè)傳感器組具有9個(gè)傳感器，所述傳感器組對(duì)以下水下原位參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，所述參數(shù)包括溫度、 鹽度、深度、pH、氧化還原電位(Eh)、溶解氧(DO)、H2S、CH4和CO2。所述水下攝像機(jī)的攝像分辨率不低于470TV lines ；所述水下數(shù)字照相機(jī)的照相分辨率不低于2048X 1680像素。所述攝像輔助照明和照相輔助閃光燈系統(tǒng)包括深水閃光燈和耐高壓水密鹵素?zé)艋騆ED燈。綜上所述，所示深?？梢暬厍蚧瘜W(xué)多參量原位綜合探測(cè)系統(tǒng)，采用所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)向所述水下探測(cè)系統(tǒng)發(fā)送指令，控制攝像、照相等設(shè)備的啟停；所述水下探測(cè)系統(tǒng)的所述控制執(zhí)行單元將設(shè)備工作狀態(tài)和傳感器探頭探側(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)高速處理機(jī)處理并經(jīng)通訊協(xié)議打包后上傳至所述工控計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控作業(yè)；而且所述深海可視化地球化學(xué)多參量原位綜合探測(cè)系統(tǒng)采用船載光電復(fù)合電纜作控制通訊電纜，利用所述光電復(fù)合電纜的帶寬優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理輸出結(jié)果，顯示圖形以及數(shù)字記錄。需要聲明的是，本發(fā)明內(nèi)容及具體實(shí)施方式
意在證明本發(fā)明所提供技術(shù)方案的實(shí)際應(yīng)用，不應(yīng)解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)后，在其精神和原理啟發(fā)下，可作各種修改、等同替換、或改進(jìn)。但這些變更或修改均在申請(qǐng)待批的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.深海可視化地球化學(xué)多參量原位綜合探測(cè)系統(tǒng)，所述探測(cè)系統(tǒng)包括船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)和水下探測(cè)系統(tǒng)；其特征在于，所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)和所述水下探測(cè)系統(tǒng)用深海萬(wàn)米鎧裝光電復(fù)合纜連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)包括控制單元、數(shù)據(jù)顯示單元、數(shù)據(jù)記錄單元、通訊模塊、供電模塊和船載外設(shè)接口單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述水下探測(cè)系統(tǒng)包括水下輔助單元和原位探測(cè)單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元由工控計(jì)算機(jī)集成 RS232和RS485接口板組成；所述數(shù)據(jù)顯示單元，包括視頻顯示模塊和原位探測(cè)數(shù)據(jù)顯示模塊；所述數(shù)據(jù)記錄單元包括視頻記錄模塊和探測(cè)數(shù)據(jù)記錄模塊；所述供電模塊為直流電源，所述直流電源通過(guò)所述光電復(fù)合纜向所述水下探測(cè)系統(tǒng)供電；所述通訊模塊為甲板光電轉(zhuǎn)換單元；所述船載外設(shè)接口單元是一組與船上導(dǎo)航、定位等設(shè)備端口相連接的功能模塊；所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)是由所述工控計(jì)算機(jī)分別與所述船載外設(shè)接口單元、所述數(shù)據(jù)顯示單元、數(shù)據(jù)記錄單元以及所述通訊模塊相連接；所述通訊模塊通過(guò)所述光電復(fù)合纜連接到水下探測(cè)系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述水下輔助單元包括纜端連接器、 水下運(yùn)載拖體、水下光電轉(zhuǎn)換單元、電壓轉(zhuǎn)換單元、控制執(zhí)行單元、可視化單元、水下連接接插件；原位探測(cè)單元為多參量綜合探測(cè)模塊；所述纜端連接器的電纜與所述電壓轉(zhuǎn)換單元連接，所述電壓轉(zhuǎn)換單元分別給所述水下光電轉(zhuǎn)換單元、所述控制執(zhí)行單元、所述可視化單元和所述多參量綜合探測(cè)模塊供電；所述纜端連接器還與所述水下光電轉(zhuǎn)換單元、所述控制執(zhí)行單元依次連接，所述控制執(zhí)行單元還分別連接所述可視化單元和所述多參量綜合探測(cè)模塊；所述控制執(zhí)行單元通過(guò)所述水下連接接插件與所述多參量綜合探測(cè)模塊連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述工控計(jì)算機(jī)，設(shè)有設(shè)備控制和數(shù)據(jù)處理、記錄模塊，用于控制水下系統(tǒng)的工作狀態(tài)，發(fā)送數(shù)據(jù)采集、高度計(jì)、照明、攝像和照相等工作指令，同時(shí)處理顯示用于所述多參量綜合探測(cè)模塊的數(shù)據(jù)和水下系統(tǒng)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)并記錄；所述原位探測(cè)數(shù)據(jù)顯示模塊通過(guò)控制單元的工控計(jì)算機(jī)RS232和RS485串口實(shí)時(shí)接收所述多參量綜合探測(cè)模塊的數(shù)據(jù)和水下系統(tǒng)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和曲線圖形的方式顯示在數(shù)字顯示終端上；所述直流電源，將標(biāo)準(zhǔn)220V 50HZ交流電轉(zhuǎn)換為300V直流電；所述甲板光電轉(zhuǎn)換單元實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，通過(guò)所述光電復(fù)合纜將控制指令發(fā)送到所述水下探測(cè)系統(tǒng)并將所述可視化單元數(shù)據(jù)、所述多參量綜合探測(cè)傳模塊數(shù)據(jù)和水下系統(tǒng)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)郊装逑到y(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述視頻顯示模塊是顯示標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)的監(jiān)控屏幕；所述原位探測(cè)數(shù)據(jù)顯示模塊是數(shù)字顯示終端；所述視頻記錄模塊是錄像機(jī)、光盤(pán)刻錄機(jī)或者硬盤(pán)錄像機(jī)；所述探測(cè)數(shù)據(jù)記錄模塊是工控計(jì)算機(jī)內(nèi)置或外接的海量硬盤(pán)存儲(chǔ)器；所述船上導(dǎo)航、定位設(shè)備包括GPS羅經(jīng)系統(tǒng)、多波束系統(tǒng)和水下定位設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述水下運(yùn)載拖體為所述水下探測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備提供安裝平臺(tái)；所述水下光電轉(zhuǎn)換單元，用于將所述光電復(fù)合纜傳輸?shù)墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；所述電壓轉(zhuǎn)換單元，是電源轉(zhuǎn)換器，用于將所述光電復(fù)合纜輸送到水下端的高壓直流電能進(jìn)行降壓調(diào)制，并為所述水下探測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備提供電能；所述控制執(zhí)行單元，用于控制所述水下探測(cè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，接收所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)的指令，對(duì)所述水下探測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、照明、攝像和照相進(jìn)行控制，并將所述水下探測(cè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)發(fā)送給所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述可視化單元包括水下定位設(shè)備、 水下照明設(shè)備、水下攝像/照相設(shè)備、高度計(jì)或水下激光測(cè)距儀；所述水下定位設(shè)備、所述水下照明設(shè)備、所述水下攝像/照相設(shè)備和所述高度計(jì)或水下激光測(cè)距儀都與所述電壓轉(zhuǎn)換單元連接，且都與所述控制執(zhí)行單元連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述多參量綜合探測(cè)模塊為多參量原位探測(cè)傳感器組。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述水下運(yùn)載拖體為鋼制結(jié)構(gòu)，安裝有導(dǎo)流板；所述水下運(yùn)載拖體的長(zhǎng)為210cm至230cm、寬為80cm至90cm、高為90cm至 IlOcm0
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制執(zhí)行單元為單片機(jī)。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述水下連接接插件為帶高壓防水纜的高壓密閉接插件。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述GPS羅經(jīng)系統(tǒng)，提供船的位置和航向數(shù)據(jù)；所述多波束系統(tǒng)，提供水深和水下地形等數(shù)據(jù)；所述水下定位設(shè)備，確定水下探測(cè)系統(tǒng)的位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述水下攝像/照相設(shè)備包括水下攝像機(jī)和水下數(shù)字照相機(jī)；所述水下照明系統(tǒng)是攝像輔助照明和照相輔助閃光燈系統(tǒng)；所述水下定位設(shè)備是超短基線水下移動(dòng)信標(biāo)；所述高度計(jì)或水下激光測(cè)距儀是用于測(cè)量所述水下運(yùn)載拖體與海底距離的聲學(xué)或光學(xué)探測(cè)器。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述多參量原位探測(cè)傳感器組具有9個(gè)傳感器，所述傳感器組對(duì)以下參量進(jìn)行原位測(cè)量，包括溫度、鹽度、深度、pH、氧化還原電位(Eh)、溶解氧(DO)、H2S、CH4和CO2。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像輔助照明和照相輔助閃光燈系統(tǒng)包括深水閃光燈和深水照明燈。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述水下攝像機(jī)的攝像分辨率不低于470TV lines ；所述水下數(shù)字照相機(jī)的照相分辨率不低于2048X 1680像素。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述深水照明燈為耐高壓水密鹵素?zé)艋騆ED燈。
20.根據(jù)權(quán)利要求1、4、6、8任一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述深海萬(wàn)米鎧裝光電復(fù)合纜的型號(hào)為EQ07403。
21.根據(jù)權(quán)利要求4、5、6、8任一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的探測(cè)系統(tǒng)，所述甲板光電轉(zhuǎn)換模塊和所述水下光電轉(zhuǎn)換模塊為光電轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
本發(fā)明提供的深?？梢暬厍蚧瘜W(xué)多參量原位綜合探測(cè)系統(tǒng)，采用船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)向水下探測(cè)系統(tǒng)發(fā)送指令，控制攝像、照相等設(shè)備的啟停；水下探測(cè)系統(tǒng)的控制執(zhí)行單元將設(shè)備工作狀態(tài)和傳感器探頭探測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)高速處理機(jī)處理并按通訊協(xié)議打包后上傳至工控計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控作業(yè)；而且深?？梢暬厍蚧瘜W(xué)多參量原位綜合探測(cè)系統(tǒng)采用船載光電復(fù)合纜作控制通訊電纜，利用光電復(fù)合纜的帶寬優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)可對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理輸出結(jié)果并顯示圖形以及數(shù)字記錄。本發(fā)明提供的深?？梢暬厍蚧瘜W(xué)多參量原位綜合探測(cè)系統(tǒng)，工作效率高，可以對(duì)六千米以內(nèi)任意深度的海水進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。
文檔編號(hào)G01V8/10GK102565870SQ20111041021
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者亓鋒, 葉瑛, 孫文弘, 孫春巖, 李云達(dá), 趙金花, 陶軍, 顧玉民, 高磊 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所