[发明专利]一种甲烷监测装置和海洋剖面甲烷立体实时监测系统

说明书

本发明公开了一种甲烷监测装置和海洋剖面甲烷立体实时监测系统，系统包括水面通信浮体、重力锚和设在二者之间的监测机构，监测机构包括海底甲烷渗漏强度监测装置、若干能同步监测甲烷含量、水动力环境的甲烷监测装置和连接在水面通信浮体和重力锚之间的包塑钢缆，数据采集舱通过第一通信模块与包塑钢缆连接，第一浮球组件通过固定绳索与包塑钢缆连接；在本发明中，通过按照预定间距在重力锚和水面通信浮体之间设置一海底甲烷渗漏强度监测装置和多个甲烷监测装置，对目标海域的甲烷浓度、水动力环境进行分水层同步监测，立体追踪海底渗漏甲烷在水体中的扩散、运移路径，为海域天然气水合物开发环境影响评价及海洋碳循环研究提供必要的监测手段。

技术领域

本发明涉及海洋环境监测技术领域，尤其涉及一种甲烷监测装置和海洋剖面甲烷立体实时监测系统。

背景技术

主要位于陆架、陆坡区的海底天然气水合物，作为一个庞大的甲烷储库，其异常强烈的甲烷自然渗漏活动是大气甲烷一个重要源区，对大气甲烷的贡献非常大。人类对于天然气水合物的开发活动可能会加剧甲烷渗漏，增大甲烷进入大气层的风险，引发海洋缺氧和全球变暖等灾难性后果。因此，在海洋碳循环研究及海域天然气水合物开发过程中，开展海洋剖面甲烷立体实时监测尤为重要。

中国专利CN107678055A公开了一种海域天然气水合物海底甲烷监测系统及方法：以开采井位为中心设置第一监测圈和第二监测圈，在第一监测圈和第二监测圈上设置多组海底潜标用于监测海底甲烷浓度，组成海底甲烷数据矩阵。该专利所公开的技术方案仅能探测海底是否发生甲烷渗漏，但不能对渗漏甲烷进行立体追踪，进而无法获知甲烷离开海底后的归宿、无法准确评价甲烷渗漏的环境影响。

甲烷进入海水、往大气界面的扩散、运移过程涉及溶解、相变、海流输送等复杂作用，与海水温度、压力、海流等水动力环境密切相关。因此，在海域天然气水合物开发过程中，为及时把控海底渗漏甲烷的扩散、运移路径及环境影响，需要对多个水层的甲烷浓度和水动力环境开展同步监测并实时回传数据。以往基于感应耦合传输技术的实时潜标虽能够提供数据实时回传，但无法支持对海水甲烷及水动力环境的同步监测及实时回传。

因此，本发明提供一种甲烷监测装置和海洋剖面甲烷立体实时监测系统，实现对海底渗漏甲烷在海水中扩散、运移过程的立体实时追踪，为海域天然气水合物开发环境影响评价及海洋碳循环研究提供必要的监测手段。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种甲烷监测装置，其能解决现有感应耦合传输潜标技术中无法对海水甲烷及水动力环境进行同步监测，并及时将监测数据传输出来的问题。

本发明的目的之二在于提供一种海洋剖面甲烷立体实时监测系统，其能解决现有技术无法实时监测海底渗漏甲烷在海水中扩散、运移过程的问题。

为了达到上述目的之一，本发明所采用的技术方案如下：

甲烷监测装置，包括若干用于潜浮的第一浮球组件、用于实时监测模块同步监测水体甲烷含量和水动力环境的实时监测模块、用于处理监测数据的数据采集舱、用于与外界通信装置连接的第一通信模块和用于连接第一浮球组件和数据采集舱的固定绳索，所述实时监测模块通过数据采集舱与第一通信模块连接，所述第一浮球组件通过固定绳索与数据采集舱连接。

优选的，所述第一浮球组件沿监测方向依次排列分布在固定绳索上。

优选的，所述固定绳索为凯夫拉绳。

优选的，所述实时监测模块包括海流计、温盐深仪和甲烷传感器，所述海流计、温盐深仪和甲烷传感器均与数据采集舱连接。

优选的，所述第一通信模块包括用于与外界通信的感应耦合传输器，所述数据采集舱通过感应耦合传输器与外界通信装置连接。

优选的，所述第一浮球组件包括玻璃浮球和用于包裹玻璃浮球的保护外壳，所述玻璃浮球通过保护外壳与固定绳索连接。