專利名稱：深海可視化地球化學(xué)多參量原位綜合探測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于物質(zhì)或物體的探測領(lǐng)域，具體涉及深海可視化地球化學(xué)多參量原位綜合探測系統(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發(fā)的儲量最大的潛在能源，被譽為“21世紀最理想的、具有商業(yè)開發(fā)前景的新能源”。在國內(nèi)外對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志。但隨著對天然氣水合物深入研究得知，在某些場合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、多參量的綜合探測技術(shù)，用多參量的探測技術(shù)獲得的綜合探測數(shù)據(jù)互相印證，從而建立多種技術(shù)手段的找礦標志，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散流，因此，在原位地球化學(xué)探測中，除了近海底觀測外，進行不同水深的梯度測量也是不可忽視的。海水中溶解甲烷主要來自水合物的分解和擴散。此外，來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)可能被觀測到的地球化學(xué)異常不是單一的，而是經(jīng)過化學(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水合物可能存在進行判別。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驗室進行化學(xué)分析，原因是氣體在海水中的溶解度與壓力有關(guān)。當海水的水樣在到達海面時，因為壓力的降低導(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)探測技術(shù)的發(fā)展方向。本申請人于2004年申請了一個專利號為ZL200410087093. 2的名稱為“底水原位地球化學(xué)探測系統(tǒng)”的發(fā)明，披露了一種底水原位地球化學(xué)探測系統(tǒng)，該探測系統(tǒng)包括具有水泵的測試倉、傳感器組和使用鎧裝銅芯同軸電纜進行通信的寬帶傳輸子系統(tǒng)；測試水樣由水泵從近海底(1米內(nèi))抽到測試倉中，達到近海底底水原位探測的目的。因該系統(tǒng)設(shè)計重點在于探測底水異常，因此不具備探測不同深度海水梯度異常的能力。同時限于當時的技術(shù)，可提供探測的傳感器少，只能探測甲烷和硫化氫兩種參量，測量數(shù)據(jù)少，不能滿足多參量綜合探測的要求，限制了地質(zhì)專家對工作海域中的地球化學(xué)找礦標志的判別和認定。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技術(shù)具有重要意義。國內(nèi)外近年來發(fā)展的R0V、AUV以及載人潛器(可均稱水下機器人)，設(shè)備龐大(自身體積、重量大)，技術(shù)復(fù)雜，雖然可以進行多參量的綜合探測，但受自身設(shè)計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，一次探測范圍小，不適合大范圍拖曳作業(yè)且作業(yè)成本極高，一般只用于重點工作點的高精度測量和機械手取樣。因此有必要開發(fā)一種適合拖曳作業(yè)的深海多參量原位綜合探測技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出深海可視化地球化學(xué)多參量原位綜合探測系統(tǒng)，可在大范圍工作區(qū)實現(xiàn)側(cè)線快速勘查。為實現(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系統(tǒng)，所述探測系統(tǒng)包括船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)和水下探測系統(tǒng)；其改進之處在于，所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)和所述水下探測系統(tǒng)用深海萬米鎧裝光電復(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，所述水下探測系統(tǒng)包括水下輔助單元和原位探測單元。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算機集成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，所述直流電源通過所述光電復(fù)合纜向所述水下探測系統(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)是由所述工控計算機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；所述通訊模塊通過所述光電復(fù)合纜連接到水下探測系統(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； 原位探測單元為多參量綜合探測模塊；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模塊；所述控制執(zhí)行單元通過所述水下連接接插件與所述多參量綜合探測模塊連接。本發(fā)明提供的第五優(yōu)選技術(shù)方案中，所述工控計算機，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、照明、攝像和照相等工作指令，同時處理顯示用于所述多參量綜合探測模塊的數(shù)據(jù)和水下系統(tǒng)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)并記錄；所述原位探測數(shù)據(jù)顯示模塊通過控制單元的工控計算機RS232和RS485串口實時接收所述多參量綜合探測模塊的數(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，將標準220V 50HZ交流電轉(zhuǎn)換為300V直流電； 所述甲板光電轉(zhuǎn)換單元實現(xiàn)光電信號轉(zhuǎn)換，通過所述光電復(fù)合纜將控制指令發(fā)送到所述水下探測系統(tǒng)并將所述可視化單元數(shù)據(jù)、所述多參量綜合探測傳模塊數(shù)據(jù)和水下系統(tǒng)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)實時傳輸?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準模擬信號的監(jiān)控屏幕；所述原位探測數(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、光盤刻錄機或者硬盤錄像機；所述探測數(shù)據(jù)記錄模塊是工控計算機內(nèi)置或外接的海量硬盤存儲器；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，所述水下運載拖體為所述水下探測系統(tǒng)的設(shè)備提供安裝平臺；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)墓庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號；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行降壓調(diào)制，并為所述水下探測系統(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，對所述水下探測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、照明、攝像和照相進行控制，并將所述水下探測系統(tǒng)的工作狀態(tài)實時發(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、高度計或水下激光測距儀；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)備和所述高度計或水下激光測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模塊為多參量原位探測傳感器組。本發(fā)明提供的第十優(yōu)選技術(shù)方案中，所述水下運載拖體為鋼制結(jié)構(gòu)，安裝有導(dǎo)流板；所述水下運載拖體的長為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。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)備包括水下攝像機和水下數(shù)字照相機；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信標；所述高度計或水下激光測距儀是用于測量所述水下運載拖體與海底距離的聲學(xué)或光學(xué)探測器。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傳感器組具有9個傳感器，所述傳感器組對以下參量進行原位測量，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，所述水下攝像機的攝像分辨率不低于470TV lines ；所述水下數(shù)字照相機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燈或 LED 燈。本發(fā)明提供的第九較優(yōu)選技術(shù)方案中，所述深海萬米鎧裝光電復(fù)合纜的型號為 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系統(tǒng)，可在大范圍工作區(qū)實現(xiàn)側(cè)線快速勘查，工作效率高，適合深海拖曳作業(yè)，可以對任意深度的海水進行實時測量，不再需要使用水泵將水樣抽到測試倉中；所述探測系統(tǒng)設(shè)置的多參量原位探測傳感器組中的傳感器有9個，能夠測量足夠多的數(shù)據(jù)，可使技術(shù)人員對所測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)合電纜進行數(shù)據(jù)的傳輸，利用光電復(fù)合電纜的帶寬優(yōu)勢實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸；再者，為水下探測探頭提供工程條件保障，在進行水下運載拖體結(jié)構(gòu)設(shè)計時考慮流體動力學(xué)特性， 并使水下運載拖體具備抗腐蝕、抗沖擊的特性，而且依水動力學(xué)原理設(shè)計水下運載拖體，水平支柱流線型，減少阻力，且在水下運載拖體上加裝導(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為水下探測系統(tǒng)構(gòu)成框圖(虛線框為外接擴展部分)。圖3為深?？梢暬厍蚧瘜W(xué)多參量原位綜合探測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式如圖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)的水下探測系統(tǒng)部分。所述探測系統(tǒng)由船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)和水下探測系統(tǒng)組成；所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)和所述水下探測系統(tǒng)由深海萬米鎧裝光電復(fù)合纜連接；所述光電復(fù)合纜為型號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；所述水下探測系統(tǒng)包括水下輔助單元和探測單元。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算機集成多個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)；所述工控計算機分別與船載外設(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算機集成多個RS232和RS485接口板組成，接口板上的 RS232和RS485接口通過線纜與甲板光電轉(zhuǎn)換單元連接，甲板光電轉(zhuǎn)換單元將電信號轉(zhuǎn)換成光信號通過萬米鎧裝深海光電復(fù)合纜將控制指令發(fā)送給水下探測系統(tǒng)，水下探測器上的水下光電轉(zhuǎn)換單元將光信號還原成電信號，再由水下探測系統(tǒng)的控制執(zhí)行單元執(zhí)行相應(yīng)動作；所述的數(shù)據(jù)顯示單元包括視頻顯示模塊和原位探測數(shù)據(jù)顯示模塊。視頻顯示模塊是標準模擬復(fù)合視頻，通過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。原位探測數(shù)據(jù)顯示單元是通過控制單元的工控計算機RS232和RS485接口實時接收水下探測數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后，采用數(shù)字和曲線圖示方式顯示的原位探測數(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數(shù)據(jù)記錄模塊，視頻記錄模塊是錄像機或光盤刻錄機等標準視頻處理設(shè)備將視頻數(shù)據(jù)記錄到磁帶或光盤上，水下拍攝的照片則直接記錄在硬盤錄像機上。 探測數(shù)據(jù)記錄模塊可直接在處理計算機上寫盤保存也可保存到外接儲存磁盤中。所述供電單元是直流電源，將船上標準220V 50HZ交流轉(zhuǎn)換為500V直流電，直流電源和船載萬米鎧裝深海光電復(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)備接口的標準接線端子，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，在所述水下探測系統(tǒng)中，所述水下輔助單元包括纜端連接器、水下運載拖體、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； 探測單元為多參量綜合探測模塊；所述纜端連接器與所述水下運載拖體連接；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模塊；所述控制執(zhí)行單元通過所述水下連接接插件與所述多參量綜合探測模塊連接；所述水下運載拖體，為所述水下探測系統(tǒng)的設(shè)備提供安裝平臺； 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信號進行調(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行降壓調(diào)制，并為所述水下探測系統(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，還對所述水下探測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、照明、攝像和照相進行工作控制。所述的水下探測系統(tǒng)，包括三個密封抗壓艙，分別用于內(nèi)部安裝水下控制執(zhí)行單元、甲烷探測控制系統(tǒng)和原位探測海水樣品儲存和回收海水樣品裝置；水下探測系統(tǒng)還包括兩個水下照明燈、水下照相機、一個閃光燈、一個視頻拍攝攝像頭、一個指示離底高度的高度計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，通過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系統(tǒng)的探測傳感器、照明燈、攝像頭、照相機和閃光燈等單元，完成指令動作執(zhí)行，并將各單元的工作狀態(tài)實時發(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)的供電單元通過萬米鎧裝光電復(fù)合纜輸送到水下端的高壓電能進行降壓調(diào)制，并為所述水下探測系統(tǒng)的所屬設(shè)備提供電能；所述的原位探測單元，是由多個原位探測傳感器組成的多參量綜合探測系統(tǒng)，基本探測參數(shù)包括溫度、鹽度、深度、pH、氧化還原電位(Eh)、溶解氧(DO) ,H2SXO2和CH4，還可通過轉(zhuǎn)換接口替換或擴充其他原位探測傳感器，原位探測單元通過耐壓密封接插電纜、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)換單元將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，通過所述萬米鎧裝光電復(fù)合纜將探測數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)剿龃d甲板監(jiān)控系統(tǒng)；所述的水下光電轉(zhuǎn)換單元，用于實現(xiàn)光信號和電信號的轉(zhuǎn)換，用于數(shù)據(jù)信號的光通信，由多路RS232/RS485串行口、RJ45網(wǎng)絡(luò)、復(fù)合視頻等接口組成，其一端與所述萬米鎧裝深海光電復(fù)合纜通過充油接線盒連接，另一端直接連接所述原位探測單元、照相機、攝像頭等所述水下探測系統(tǒng)的附屬設(shè)備，所述萬米鎧裝深海光電復(fù)合纜甲板端與所述的甲板光電轉(zhuǎn)換單元連接，光信號還原成電信號，構(gòu)成系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)。所述的水下運載拖體，是長為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系統(tǒng)的各個設(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；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)備包括水下攝像機和水下數(shù)字照相機；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信標；水下激光測距儀是離底高度計，用于測量所述水下運載拖體與海底的距離。所述多參量綜合探測模塊是多參量原位探測傳感器組；所述多參量原位探測傳感器組具有9個傳感器，所述傳感器組對以下水下原位參數(shù)進行測量，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。所述水下攝像機的攝像分辨率不低于470TV lines ；所述水下數(shù)字照相機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燈或LED燈。綜上所述，所示深?？梢暬厍蚧瘜W(xué)多參量原位綜合探測系統(tǒng)，采用所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)向所述水下探測系統(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)高速處理機處理并經(jīng)通訊協(xié)議打包后上傳至所述工控計算機，實現(xiàn)遠程監(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)勢實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)對探測數(shù)據(jù)實時處理輸出結(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)容及具體實施方式
意在證明本發(fā)明所提供技術(shù)方案的實際應(yīng)用，不應(yīng)解釋為對本發(fā)明保護范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本申請說明書后，在其精神和原理啟發(fā)下，可作各種修改、等同替換、或改進。但這些變更或修改均在申請待批的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.深?？梢暬厍蚧瘜W(xué)多參量原位綜合探測系統(tǒng)，所述探測系統(tǒng)包括船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)和水下探測系統(tǒng)；其特征在于，所述船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)和所述水下探測系統(tǒng)用深海萬米鎧裝光電復(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所述的探測系統(tǒng)，其特征在于，所述水下探測系統(tǒng)包括水下輔助單元和原位探測單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的探測系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元由工控計算機集成 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，所述直流電源通過所述光電復(fù)合纜向所述水下探測系統(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)是由所述工控計算機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；所述通訊模塊通過所述光電復(fù)合纜連接到水下探測系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的探測系統(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；原位探測單元為多參量綜合探測模塊；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模塊；所述控制執(zhí)行單元通過所述水下連接接插件與所述多參量綜合探測模塊連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的探測系統(tǒng)，其特征在于，所述工控計算機，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、照明、攝像和照相等工作指令，同時處理顯示用于所述多參量綜合探測模塊的數(shù)據(jù)和水下系統(tǒng)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)并記錄；所述原位探測數(shù)據(jù)顯示模塊通過控制單元的工控計算機RS232和RS485串口實時接收所述多參量綜合探測模塊的數(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，將標準220V 50HZ交流電轉(zhuǎn)換為300V直流電；所述甲板光電轉(zhuǎn)換單元實現(xiàn)光電信號轉(zhuǎn)換，通過所述光電復(fù)合纜將控制指令發(fā)送到所述水下探測系統(tǒng)并將所述可視化單元數(shù)據(jù)、所述多參量綜合探測傳模塊數(shù)據(jù)和水下系統(tǒng)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)郊装逑到y(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的探測系統(tǒng)，其特征在于，所述視頻顯示模塊是顯示標準模擬信號的監(jiān)控屏幕；所述原位探測數(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、光盤刻錄機或者硬盤錄像機；所述探測數(shù)據(jù)記錄模塊是工控計算機內(nèi)置或外接的海量硬盤存儲器；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所述的探測系統(tǒng)，其特征在于，所述水下運載拖體為所述水下探測系統(tǒng)的設(shè)備提供安裝平臺；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)墓庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號；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行降壓調(diào)制，并為所述水下探測系統(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，對所述水下探測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、照明、攝像和照相進行控制，并將所述水下探測系統(tǒng)的工作狀態(tài)實時發(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、高度計或水下激光測距儀；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)備和所述高度計或水下激光測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所述的探測系統(tǒng)，其特征在于，所述多參量綜合探測模塊為多參量原位探測傳感器組。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的探測系統(tǒng)，其特征在于，所述水下運載拖體為鋼制結(jié)構(gòu)，安裝有導(dǎo)流板；所述水下運載拖體的長為210cm至230cm、寬為80cm至90cm、高為90cm至 IlOcm0
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的探測系統(tǒng)，其特征在于，所述控制執(zhí)行單元為單片機。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的探測系統(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，確定水下探測系統(tǒng)的位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的探測系統(tǒng)，其特征在于，所述水下攝像/照相設(shè)備包括水下攝像機和水下數(shù)字照相機；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信標；所述高度計或水下激光測距儀是用于測量所述水下運載拖體與海底距離的聲學(xué)或光學(xué)探測器。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的探測系統(tǒng)，其特征在于，所述多參量原位探測傳感器組具有9個傳感器，所述傳感器組對以下參量進行原位測量，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所述的探測系統(tǒng)，其特征在于，所述水下攝像機的攝像分辨率不低于470TV lines ；所述水下數(shù)字照相機的照相分辨率不低于2048X 1680像素。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的探測系統(tǒng)，其特征在于，所述深水照明燈為耐高壓水密鹵素燈或LED燈。
20.根據(jù)權(quán)利要求1、4、6、8任一項權(quán)利要求中所述的探測系統(tǒng)，其特征在于，所述深海萬米鎧裝光電復(fù)合纜的型號為EQ07403。
21.根據(jù)權(quán)利要求4、5、6、8任一項權(quán)利要求中所述的探測系統(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系統(tǒng)，采用船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)向水下探測系統(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)和傳感器探頭探測數(shù)據(jù)經(jīng)高速處理機處理并按通訊協(xié)議打包后上傳至工控計算機，實現(xiàn)遠程監(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)勢實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，船載甲板監(jiān)控系統(tǒng)可對探測數(shù)據(jù)實時處理輸出結(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系統(tǒng)，工作效率高，可以對六千米以內(nèi)任意深度的海水進行實時測量。
文檔編號G01V8/10GK102565870SQ20111041021
公開日2012年7月11日 申請日期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, 趙金花, 陶軍, 顧玉民, 高磊 申請人:中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所