深海垂直剖面實時監測系統的設計與實現

摘 要： 為了對深海動力環境進行監測，設計了一種深海垂直剖面實時監測系統。系統利用浮力調節的方法實現測量平臺沿系留索升降，在升降的過程中進行海洋剖面參數的測量，同時將測量數據通過感應耦合傳輸和衛星通信的方式傳送給岸站。突破了水下大背壓條件下浮力調節技術和海上數據實時通信傳輸技術，實現了深海動力環境的實時測量。

關鍵詞： 深海； 剖面； 實時測量； 浮力調節

中圖分類號： TN972?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）01?0107?03

0 引 言

在海洋環境監測和資源調查中，經常需要對深海海洋動力環境進行實時測量，迫切需要研制一種既具有剖面觀測功能又具有數據實時傳輸功能的深海垂直剖面實時監測系統，深海垂直剖面實時監測系統就是滿足上述要求進行研制的一種測量系統。深海垂直剖面實時監測系統主要由流線型主浮體、測量平臺、通信浮標和錨泊回收系統等構成。深海垂直升降平臺通過感應耦合傳輸將獲取的測量數據傳輸到主浮體上的通信浮標上，之后通信浮標定期將獲取的數據通過衛星傳輸方式傳送到岸站進行海洋環境監測和研究。系統結構簡單、動作可靠、功耗低，實現了無人值守條件下的全天候長期連續定點實時觀測。

1 深海垂直剖面實時監測系統硬件設計

深海垂直剖面實時監測系統示意圖如圖1所示，該系統包括綜合控制系統、浮力調節裝置、感應耦合傳輸裝置、海洋觀測設備、大容量存儲器、衛星通信系統及岸站等。浮力調節裝置和海洋觀測設備安裝在測量平臺上，浮力調節裝置通過浮力的變化帶動測量平臺沿系留索上下運動，CTD、海流計等海洋觀測設備在測量平臺運動的過程中測量鹽度、溫度、深度和海流等海洋參數，各種測量參數通過感應耦合傳輸到衛星通信系統，然后發送給岸站。測量海洋主要通過測量海水的流速、流向、溫度、鹽度、深度等各種物理性質的時間和空間序列進行海洋環境研究，深海垂直剖面實時監測系統可根據不同的需要選取不同的測量設備，文中CTD選用Falmouth Scientific Inc公司的專門為Argo浮標設計的CTD： Xr620 CTD，海流計選用Nobska 公司的MAVS?3聲學海流計。