[实用新型]一种海洋要素垂直剖面测量装置

说明书

本实用新型提供了一种海洋要素垂直剖面测量装置，包括数据采集单元、串口通信单元、单片机控制单元、存储单元、限位开关单元、机械执行单元和供电单元；所述数据采集单元测量海水温度、盐度、深度等参数，采集的参数通过所述串口通信单元上传给所述单片机控制单元；所述数据采集单元所采集的参数经所述单片机控制单元处理之后由SPI接口送入所述存储单元进行保存。本实用新型采用C8051F340和直流电机，结合集成传感器、串口通信、开关继电器和SD卡存储技术，实现了棘爪机构单向抓紧、阻尼锁定和自由上浮三种状态的控制及测量数据的海量存储，采集数据的读出简单易行，实现了长期、定点、连续在水下各个层面采集海洋要素的目的。

技术领域

本实用新型涉及海洋探测技术领域，特别涉及一种海洋要素垂直剖面测量装置。

背景技术

探测技术是促进海洋科学逐渐走向成熟的关键因素之一，海洋科学从物理、生物到地质，从海气交换到大洋剖面水体，探测尺度和范围跨越时间和空间几十个数量级。目前随着探测技术的发展，海洋科学发展所依赖的海洋数据获取方式正在从“考察”向“探测”转变，而且海洋环境监测已进入从空间、沿岸、水面及水下对海洋环境进行全方位、全天候立体监测的时代。然而，目前我国大部分的海洋环境监测技术仍然依靠船舶观测和台站观测技术周期性的采集海洋表层或有限的一些水层的要素数据，对于海洋次表层以及深层水下的资料十分稀缺。随着人们对海洋科学认知需求的提升，仅仅依靠表层或有限水层的要素数据，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，无法满足全方位的立体监测要求，不能适应我国海洋经济发展的需要。

有效获取、连续监测我国近岸浅海区域不同深度的剖面海洋参数，在预报和减灾上可以为海洋环境数值预报和灾害性海况遥测提供数据资料；在军事上可以提供海洋环境实测数据，用于声纳作为距离预报和潜艇航行航道保障；在海洋养殖中可以预报海水水体环境变化规律，控制生物最佳养殖环境。因此，在当前的经济与技术发展水平条件下，如何实现有效获取海面以下水体垂直剖面的海洋环境要素数据已成为我国海洋环境监测中关键的一环。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种海洋要素垂直剖面测量装置，可实现长期、定点、连续在水下各个层面采集海洋要素，并实时将测量数据存储到SD卡。

(二)技术方案

一种海洋要素垂直剖面测量装置，包括数据采集单元、串口通信单元、单片机控制单元、存储单元、限位开关单元、机械执行单元和供电单元；所述数据采集单元测量海水温度、盐度、深度等参数，采集的参数通过所述串口通信单元上传给所述单片机控制单元；所述数据采集单元所采集的参数经所述单片机控制单元处理之后由SPI接口送入所述存储单元进行保存；所述单片机控制单元输出电平信号控制所述限位开关单元的开启和闭合，从而驱动所述机械执行单元动作；所述供电单元分别为系统提供±24V、+5V和+3.3V工作电压；

所述数据采集单元位于所述机械执行单元端部，所述机械执行单元包括直流电机、棘爪机构和滑行器，所述限位开关单元控制所述直流电机转到预定位置，驱动所述滑行器下潜或上浮，实现所述棘爪机构的单向抓紧、阻尼锁定和自由上浮三个状态，从而带动所述数据采集单元下沉或上浮进行参数采集；所述数据采集单元选用高精度集成海洋专用温盐深仪XR-420-CTD，输出数字信号，通过所述串口通信单元与所述单片机控制单元进行数据传输；所述单片机控制单元选用C8051F340单片机。

进一步的，所述串口通信单元包括电平转换芯片和第一～第五电容，其中所述电平转换芯片选用MAX3232。

进一步的，所述存储单元包括存储器、第一连接器、第六～第九电容和第一～第七电阻，其中所述存储器选用SD卡，所述第一连接器为10针连接器，所述第九电容为电解电容。

进一步的，所述限位开关单元包括固态继电器、双刀双掷延时电磁继电器、二极管和第二连接器，所示第二连接器为4针连机器。