[发明专利]冰下海洋自动剖面观测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种剖面观测设备，尤其是一种极地冰下海洋自动剖面观测系统。

背景技术

在极区浮冰上进行海洋剖面观测有着重要的意义，近几年国外在北极开展了冰下潜标和冰系剖面仪(Ice-Tethered Profiler，简称ITP)的布放。在国际极地年期间，美国、加拿大、日本等国家的海洋科研单位，在北冰洋大规模地布放带有剖面仪的锚系潜标和冰基海洋自动剖面系统观测设备，获取了大量冰下海洋要素剖面数据，但是目前国内尚没有成熟的极区冰下海洋自动剖面观测系统。

目前，比较常见的ITP包括位于冰面以上的浮标和位于冰面以下的剖面测量装置，浮标下面通过缆绳连接重块，使缆绳保持铅直不动；剖面测量装置上设有马达并紧压在缆绳上，马达动作时带动剖面测量装置沿着缆绳进行上下运动，从而实现对极区冰下海洋不同深度剖面的观测。由于剖面测量装置设置在冰面以下的海水中，并且海水的温度较低，为了实现正常工作，剖面观测装置和马达上必须设置其他的部件或采用特殊材料，以达到防水和保温的目的；另外，由于马达设置在剖面测量装置上沿缆绳做上下运动，因此要求缆绳一定保持铅直状态，一般采用强度较大的钢缆并在下面加挂重块。因此，现有的ITP结构复杂，对各部件的材料以及制造工艺要求非常高，大大提高了制造成本。ITP的水下的剖面测量装置内配有为马达供电的电池，电池无法更换也无法充电，电池耗尽后，马达不能启动，就不能继续进行剖面测量了。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种冰下海洋自动剖面观测系统，其结构简单，制造成本低，可以实现长期连续观测，并且观测效果好。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种冰下海洋自动剖面观测系统，包括位于冰面以下的观测设备，其中，该系统还包括位于冰面以上的程控绞车和蓄电池，蓄电池通过供电控制器与风光互补发电装置连接，可以使蓄电池获得持续电源，程控绞车和观测设备之间通过缆绳连接，缆绳的一端缠绕在程控绞车内，另一端经滑轮导向后连接有观测设备，滑轮上设有具有计数功能的光电编码器，所述的缆绳为尼龙缆绳，程控绞车包括缆绳收放部分和控制部分，程控绞车的缆绳收放部分包括电磁感应直流电机，电磁感应直流电机通过供电控制器与蓄电池连接。

本发明中，所述程控绞车和蓄电池的外侧设置保温罩，为了避免环境温度过低，通过设置保温罩可以保证蓄电池的工作效率，使整个系统能够正常工作。

所述的悬挂设备可以为温盐深仪即CTD，用于测量冰下海洋的温度、深度和深度，也可以为海流计，用于测量冰下海洋的流量。

所述程控绞车的缆绳收放部分包括电磁感应直流电机、盘线机构和往复丝杠，其中电磁感应直流电机通过供电控制器与蓄电池连接，直流电机的输出端设有蜗轮蜗杆减速器，蜗轮蜗杆减速器与盘线机构的转轴一端通过同步齿形带连接，盘线机构上缠绕有缆绳，转轴的另一端与往复丝杠通过链轮链条连接，往复丝杠上固定有滑块，滑块的一端设有滑轮，缆绳的一端从盘线机构引出后，经滑轮导向并与悬挂的观测设备连接。

所述程控绞车的控制部分包括编程控制终端、系统剖面时间控制器、光电编码器和自动保护控制器，其中系统剖面时间控制器设置在盘线机构上，滑轮上固定有与其同轴的光电编码器，程控绞车的底部设置自动保护控制器。

所述观测设备上设置压强阙值开关或深度阙值开关，使观测设备仅在上升和下降期间的一定深度范围内进入正常观测状态和记录数据，其他时间则处于省电且不记录的休眠状态，可以节约能源和内存。

本发明的有益效果是：与现有的ITP结构相比，本发明将使缆绳上下运动的驱动装置设置在位于冰面以上的程控绞车上，首先减小了观测设备的重量，降低了对缆绳的强度要求，采用一般的软质缆绳即可满足使用要求，另外无需在观测设备上设置其他的用于防水和保温的部件，并降低了对观测设备的材料要求，大大降低了该观测系统的制造成本；本发明采用风光互补发电装置与蓄电池组合，充分利用极地极昼期间充沛的太阳能以及极地极夜期间较大的风能供电，解决了程控绞车的长期供电问题，实现了长期连续观测；另外，该系统结构接单，操作方便，可以实现观测设备的定时上下运动，即使在无人值守的条件下也可以进行长期连续观测，适合在低温、大风等恶劣的条件下运行，并且观测效果好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的内部连接结构示意图；

图3为本发明的结构组成图。