近海底微地形地貌动态监测方法与装置

摘要

本发明公开了一种近海底微地形地貌动态监测方法与装置。一种近海底微地形地貌动态监测装置，包括四边架、连接部、仪器仓和微地形地貌动态监测仪器组；一种近海底微地形地貌动态监测方法，包括装置连接与仪器调试，装置投放，装置作业与回收等步骤。该装置可用于实时探测潮汐变化、定点水深的时序变化、海底三维地形变化和海底微地貌变化，从而达到监测海底微地形地貌变化之目的。本发明适用于多种底形和底质的海底地形地貌动态观测，安全稳定，安装拆卸便捷，可集成多种海洋观测仪器。本发明可在海底地形地貌近底探测、海洋测绘、海洋监测、海洋工程和海洋科学研究中广泛使用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种近海底动态观测方法与装置，具体是指一种近海底微地形地貌动态监测方法与装置。

背景技术

海底地形地貌变化监测保障是海洋预报、工程设计、资源开发、海洋管理、海域划界、国防安全和海底科学研究的基础。受自然因素，如：泥沙运动、水动力、天气过程和突发事件等，以及人类活动的复杂影响，导致这些区域海底地形地貌常发生剧烈变化，甚至引发致命后果，严重的海底灾害，环境恶化和生态系统失衡等，直接影响海洋经济发展、航道安全、海洋工程安全。

使用传统的单波束测深和多波束测深等技术手段进行重复测量可实现一定时间段内的海底地形地貌变化探测，但针对短周期的快速海底地形地貌变化过程，这些传统方法无能为力，需要借助近海底的技术方法与装置进行实时监测。

目前，现有的近海底动态观测技术，主要存在以下缺点：（1）海底底形与底质复杂多变，不仅体现在海底地形坡度多变，还体现在海底底质多变，可能是砂、泥或基岩，导致仪器收放难度大；（2）仪器对施放位置的要求较高，往往需要寻找非常平坦的海区进行仪器释放，因为仪器是否垂直海底面观测直接影响数据质量，但在动态的船舶上很难实现仪器装置的准确释放；（3）现有仪器装备探测的海底地形地貌数据类型少，很难揭示海底地形地貌变化规律，也难以保障海底地形安全。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种近海底微地形地貌动态监测方法与装置。

本发明近海底微地形地貌动态监测装置采用如下技术方案：

一种近海底微地形地貌动态监测装置，包括四边架、连接部、仪器仓和微地形地貌动态监测仪器组，四边架由拉环、斜四边架、上支架、下支架、支柱和防陷板组成，构成装置的外框架；连接部主要由万向轴、上法兰盘、下法兰盘组成，四边架通过连接部连接仪器仓；仪器仓通过仓底部仪器孔固定微地形地貌动态监测仪器组。

作为优选，所述装置中的斜四边架为四角锥型结构，拉环连装斜四边架顶角，拉环用于投放和标识装置；斜四边架四角连装上支架、下支架和支柱，四边架起负重与支撑科学仪器作用；支柱尾端连装防陷板，圆形的防陷板增大装置受力面积。

作为优选，所述装置中的四边架中心连装连接部，连接部中的万向轴连装上法兰盘，万向轴确保仪器仓始终竖直向下；下法兰盘通过焊接处连装仪器仓，上法兰盘、下法兰盘通过上螺孔、下螺孔固定，仪器仓可根据需要拆卸与更换。

本发明近海底微地形地貌动态监测方法采用如下技术方案：

      一种近海底微地形地貌动态监测方法，包括下列步骤：

步骤1：装置连接与仪器调试

      1.1）检查所述的装置的四边架、连接部、仪器仓是否焊接牢固，所述的万向轴转向是否灵活正常，所述的上法兰盘，下法兰盘是否连接牢固，所述的微地形地貌动态监测仪器组是否固定；

1.2）检查所述的压力传感器，高度计，存储单元，三维声呐，海底摄像机是否正常工作；将所述的高度计和海底摄像机连接电脑，检查数据是否正常接收；

步骤2：装置投放

      2.1）量取所述的高度计距离所述的装置底部的高度，作为判断装置是否投放到海底的依据；

      2.2）所述的拉环连接绳索，所述的高度计和海底摄像机连接数据线，所述的数据线与绳索固定；

      2.3）投放过程中，所述的高度计的数据和海底摄像机的画面实时接收，当所述的高度计的高度与步骤2.1中所述的高度相一致时，认为仪器已投放至海底，同时通过所述的海底摄像机观察周围地形是否合适装置放置，实现装置投放的动态监视；

步骤3：装置作业与回收

      3.1）所述的装置投放完毕后，所述的微地形地貌动态监测仪器组即可正常工作，其中所述的压力传感器用于探测潮汐变化，所述的高度计用于探测定点水深的时序变化，所述的三维声呐用于探测海底三维地形变化，所述的海底摄像机用于实时监测海底微地貌变化，所述存储单元用于实时存储微地形地貌动态监测仪器组探测的海底地形地貌变化数据；

3.2）所述的装置完成作业后，所述的拉环连接绳索进行回收。

本发明的有益效果：

（1）安全性。防陷板结构增大了装置的受力面积，适用于沙质和泥质等复杂海底观测；负重支柱增加装置的惯性，降低了装置倾倒和被掩埋的危险性。

（2）稳定性。四边架结构在海底可稳定施放；万向轴结构保证观测设备垂直海底观测而不受海底微地形起伏影响，保障获取数据的质量。

（3）可拆卸性。法兰盘结构便于仪器安装、拆卸与更换。

（4）多功能性。压力传感器可探测潮汐变化；高度计可定点探测海底地形变化；三维声纳可探测海底微地形面的动态变化；海底摄像机可拍摄海底地形地貌的动态变化影像；仪器仓结构可容纳多种海洋观测仪器。

本发明可在海底地形地貌近底探测、海洋测绘、海洋监测、海洋工程和海洋科学研究中广泛使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的俯视结构示意图；

图3是图1中防陷板的侧视结构示意图；

图4是图3的俯视结构示意图；

图5是图1中连接部上法兰盘的俯视结构示意图；

图6是图5的侧视结构示意图；

图7是图1中连接部下法兰盘的仰视结构示意图；

图8是图7的侧视结构示意图；

图9是图1中仪器仓的侧视结构示意图；

图10是图9的俯视结构示意图；

图11是图10的仰视结构示意图；

图12是图1中微地形地貌动态监测仪器组的结构示意图。

图中：1、四边架，1.1拉环，1.2、斜四边架，1.3、上支架，1.4、下支架，1.5、支柱，1.6、防陷板，2、连接部，2.1、万向轴，2.2、上竖杆，2.3、上法兰盘，2.4、上螺孔，2.5、下法兰盘，2.6、下螺孔，2.7、下竖杆，3、仪器仓，3.1、仪器仓支架，3.2、焊接处，3.3、仪器孔，4、微地形地貌动态监测仪器组，4.1、压力传感器，4.2、高度计，4.3、存储单元，4.4、三维声呐，4.5、海底摄像机。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的技术内容、特点及功效，兹列举以下实例，并配合附图详细说明如下。

实施例1

一种近海底微地形地貌动态监测装置，参照附图1、2，四边架1由拉环1.1、斜四边架1.2、上支架1.3、下支架1.4、支柱1.5和防陷板1.6（参照附图3、4）组成，构成装置的外框架；斜四边架1.2为四角锥型结构，拉环1.1连装斜四边架1.2顶角，拉环1.1起投放与标识装置作用；斜四边架1.2四角连装上支架1.3、下支架1.4和支柱1.5，起负重与加固装置作用；支柱1.5尾端连装防陷板1.6，圆形的防陷板1.6增大装置受力面积。四边架1中心连装连接部2，连接部2中的万向轴2.1焊接上竖杆2.2连装上法兰盘2.3（参照附图5、6），万向轴2.1确保仪器仓3始终竖直向下；下法兰盘2.5（参照附图7、8）通过下竖杆2.7焊接仪器仓3顶部焊接处3.2连装仪器仓3，上法兰盘2.3、下法兰盘2.5通过上螺孔2.4、下螺孔2.6固定；仪器仓3（参照附图9、10、11）通过仓底部仪器孔3.3固定微地形地貌动态监测仪器组4（参照附图12），包括压力传感器4.1，高度计4.2，三维声呐4.4，海底摄像机4.5以及存储单元4.3组成。

实施例2

一种近海底微地形地貌动态监测装置，连接部2的上法兰盘2.3、下法兰盘2.5通过上螺孔2.4、下螺孔2.6固定，仪器仓3可根据需要拆卸与跟换；仪器仓3通过仓底部仪器孔3.3固定微地形地貌动态监测仪器组4，可依据不同的研究目的，添加或更换仪器。其余同实施例1。

实施例3

一种近海底微地形地貌动态监测方法，包括下列步骤：

步骤1：装置连接与仪器调试

    1.1）检查所述的装置的四边架1、连接部2、仪器仓3是否焊接牢固，所述的万向轴2.1转向是否灵活正常，所述的上法兰盘2.3，下法兰盘2.5是否连接牢固，所述的微地形地貌动态监测仪器组4是否固定；

1.2）检查所述的压力传感器4.1，高度计4.2，存储单元4.3，三维声呐4.4，海底摄像机4.5是否正常工作；将所述的高度计4.2和海底摄像机4.5连接电脑，检查数据是否正常接收；

步骤2：装置投放

    2.1）量取所述的高度计4.2距离所述的装置底部的高度，作为判断装置是否投放到海底的依据；

    2.2）所述的拉环1.1连接绳索，所述的高度计4.2和海底摄像机4.5连接数据线，所述的数据线与绳索固定；

    2.3）投放过程中，所述的高度计4.2的数据和海底摄像机4.5的画面实时接收，当所述的高度计4.2的高度与步骤2.1中所述的高度相一致时，认为仪器已投放至海底，同时通过所述的海底摄像机4.5观察周围地形是否合适装置放置，实现装置投放的动态监视；

步骤3：装置作业与回收

      3.1）所述的装置投放完毕后，所述的微地形地貌动态监测仪器组4即可正常工作，其中所述的压力传感器4.1用于探测潮汐变化，所述的高度计4.2用于探测定点水深的时序变化，所述的三维声呐4.4用于探测海底三位地形变化，所述的海底摄像机4.5用于实时监测海底微地貌变化，所述存储单元4.3用于实时存储微地形地貌动态监测仪器组探测的海底地形地貌变化数据。

3.2）所述的装置完成作业后，所述的拉环1.1连接绳索进行回收；

将海底摄像机同时用于投放过程的监视和到达工作海底的监测有助于提高监测成功率，尤其适用于未知或环境多变海域海底的研究和探索。

实施例4

    因为近海底微地形地貌动态监测装置为了适应海底的恶劣环境，整体上已经具有安全性和稳定性，所以投放到海底的过程是可以选择的。没有实时监视的情况下，也可以顺利到达欲工作的海底，开展监测工作。有时候，为了节省电力，或者重复监测时，关闭实时监视显得有所必要。