一种用于监测不同水层物质输运路径的漂流装置

摘要

本发明公开了一种用于监测不同水层物质输运路径的漂流装置，包括壳体和与壳体密封连接的密封盖，壳体内设有固定板、蓄电池和北斗定位器，蓄电池和北斗定位器设置于固定板和密封盖之间，北斗定位器与蓄电池电连接，固定板与壳体底壁之间填充有黄沙；该装置还包括浮球，浮球内设有外接天线，北斗定位器与外接天线电连接，外接天线与控制端电连接；本发明实现了对漂流装置在野外大范围海域不同水深进行长时间漂移的轨迹的实时观测，极大地减弱了海洋表面的风、波浪等动力对水下漂流装置的附加拖曳作用，能更为真实的反映物质在水下不同水深大范围、长时间尺度的连续输运过程及路径。

说明书

技术领域

本发明涉及水下物质输运路径监测技术领域，具体是一种用于监测不同水层物质输运路径的漂流装置。

背景技术

大范围不同水层的物质输运路径监测是河口海岸物质运动研究的重要组成部分，也是现阶段科学研究的热点。野外实际河口海岸水域背景下的大范围物质输运路径测量，尤其是不同水层物质输运路径测量是本专业领域研究的重点，也是获取物质输运研究第一手资料的核心问题之一。

现阶段，对于实际河口海岸背景下的大范围不同水层物质输运路径的测量还尚未能够直接加以解决，往往需要采用间接的方式加以开展。

例如，采用数值模拟的方法模拟物质输运的过程，给出河口海岸区域物质输运的路径，不过，由于数值模拟涉及大范围、长时间尺度的计算，对于大面水层物质运动监测资料的需求较高，且模拟计算时间也与计算设备的性能成正比，物质输运路径监测的范围越大、时间越长，物质输运的模拟精度相对越低，对计算设备的性能要求也越高，因而经济性不高。

又如，综合采用野外物质大面采样监测、室内分析的方法，研究物质输运的路径及过程。然而，此类方法对于大面采样监测的要求较高，且时间及空间间隔上受设备、人员、天气、环境等诸多因素的共同制约，物质输运监测范围及监测时间越长，所需耗费的时间和人员、经济等投入越高，效率极低。同时，室内分析的方法虽能一定程度上揭示物质输运的方向，但同样受大面监测资料时空精度的限制，难以充分反映物质输运的完整路径及过程。

再如，采用卫星遥感的方法，跟踪物质输运的过程，进而给出物质输运的路径。但是，现阶段卫星遥感反演技术主要应用于水体表面的物质输运监测，如根据监测海上船舶事故造成溢油后的油膜漂移扩散，其难以对水下不同水深处的物质输运进行实时监测。同时，受卫星遥感图像时间间隔、气候环境等条件制约，其更难以实现实时的水下物质输运路径监测。

因而，为解决上述方法及技术的不足，现阶段往往采用漂流瓶的方式开展物质输运研究。不过，由于漂流瓶悬浮于水面，漂流瓶的漂流路径虽能一定程度上反映水体表面的物质输运过程，但由于叠加了风、浪对漂流瓶的额外拖曳作用，使得漂流瓶的漂移路径无法完全反映水体表面不受风、浪等作用的近似可溶性物质的漂移轨迹，更无法反映水下物质的输运路径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于监测不同水层物质输运路径的漂流装置，以解决现有技术中不能对不同水层物质输运路径进行实时准确监测的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种用于监测不同水层物质输运路径的漂流装置，包括壳体和与壳体密封连接的密封盖，壳体内设有固定板、蓄电池和北斗定位器，蓄电池和北斗定位器设置于固定板和密封盖之间，北斗定位器与蓄电池电连接，固定板与壳体底壁之间填充有黄沙；该装置还包括浮球，浮球内设有外接天线，北斗定位器与外接天线电连接，外接天线与控制端电连接。

进一步的，浮球内还设有固定支架和电线卷盘，固定支架与浮球固定连接，电线卷盘与固定支架固定连接，电线卷盘上的电线一端与外接天线连接，另一端穿过密封盖与北斗定位器连接。

进一步的，壳体置于预设试验水深的海区内，浮球置于海面上，北斗定位器与外接天线之间的电线的长度至少为预设试验水深的1.5倍。

进一步的，蓄电池包括锂电池组。

进一步的，黄沙包括天然砂，黄沙的粒径为0.05-2mm，密度为2650㎏/m³。

进一步的，控制端包括电脑。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种用于监测不同水层物质输运路径的漂流装置，选定试验海区及预设试验水深，将壳体置于预设试验水深的海区内，浮球置于海面上，壳体悬浮于预设试验水深的海区内，并在水流的作用下进行漂移，其漂移轨迹通过北斗定位器进行定位，通过外接天线进行信号传输，传输的信号经过卫星网络中断传输之后被控制端实施接收，控制端对壳体的漂流轨迹及相关信息进行实时显示观察和输出保存；本发明实现了对漂流装置在野外大范围海域不同水深进行长时间漂移的轨迹的实时观测，极大地减弱了海洋表面的风、波浪等动力对水下漂流装置的附加拖曳作用，能更为真实的反映物质在水下不同水深大范围、长时间尺度的连续输运过程及路径。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种用于监测不同水层物质输运路径的漂流装置的结构示意图。

图中：1-壳体、2-密封盖、3-固定板、4-蓄电池、5-北斗定位器、6-黄沙、7-浮球、8-外接天线、9-控制端、10-固定支架、11-电线卷盘、12-电线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1是本发明实施例提供的一种用于监测不同水层物质输运路径的漂流装置，包括壳体1和与壳体1密封连接的密封盖2，密封盖2的作用是防止水体进入壳体1内，隔绝壳体1内外，使得壳体1内的设备免遭水体进入而失灵，壳体1内设有固定板3、蓄电池4和北斗定位器5，北斗定位器5通过GPS或北斗信号给壳体1定位，并传输定位信号给外接天线8，蓄电池4和北斗定位器5设置于固定板3和密封盖2之间，北斗定位器5与蓄电池4电连接，蓄电池4用于给北斗定位器5供电，实现北斗定位器5的长时间尺度不间断工作，固定板3与壳体1底壁之间填充有黄沙6，黄沙6用于增加壳体1的配重；该装置还包括浮球7，浮球7内设有外接天线8，浮球7的作用是保障外接天线8始终处于海面上，并可持续接收和传输定位信号，北斗定位器5与外接天线8电连接，外接天线8与控制端9电连接。

浮球7内还设有固定支架10和电线卷盘11，固定支架10与浮球7固定连接，电线卷盘11与固定支架10固定连接，电线卷盘11上的电线12一端与外接天线8连接，另一端穿过密封盖2与北斗定位器5连接，电线卷盘11用于控制调整北斗定位器5和外接天线8之间的电线12的长度。

壳体1置于预设试验水深的海区内，浮球7置于海面上，北斗定位器5与外接天线8之间的电线12的长度至少为预设试验水深的1.5倍。

蓄电池4包括锂电池组。

黄沙6包括天然砂，黄沙6的粒径为0.05-2mm，密度为2650㎏/m³。

控制端9包括电脑。

使用时，先选定试验海区及预设试验水深，利用与壳体1体积、形状相同的采样器采集预设试验水深处的水体样本；将装满水体样本的采样器置于天平一侧，天平另一侧放置壳体1、密封盖2、固定板3、蓄电池4和北斗定位器5，向壳体1内加入黄沙6，直至天平两侧完全配平，将固定板3、蓄电池4和北斗定位器5依次放置于壳体1内，再用密封盖2对壳体1进行密封；通过电线卷盘11调节北斗定位器5与外接天线8之间的电线12的长度为预设试验水深的1.5倍；将壳体1置于预设试验水深的海区内，浮球7置于海面上，壳体1悬浮于预设试验水深的海区内，并在水流的作用下进行漂移，其漂移轨迹通过北斗定位器5进行定位，通过外接天线8进行信号传输，传输的信号经过卫星网络中断传输之后被控制端9实施接收，控制端9对壳体1的漂流轨迹及相关信息进行实时显示观察和输出保存；本发明实现了对漂流装置在野外大范围海域不同水深进行长时间漂移的轨迹的实时观测，极大地减弱了海洋表面的风、波浪等动力对水下漂流装置的附加拖曳作用，能更为真实的反映物质在水下不同水深大范围、长时间尺度的连续输运过程及路径。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。