[发明专利]一种北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置与方法

说明书

本发明公开了一种北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置与方法，属于海洋探测领域，该装置包括保护壳、框架、旗杆和测量臂；框架的上方与保护壳相连接，框架的下方连接有配重块，框架的侧面与测量臂相连接；回收电路包括用于回收的水声通讯模块、加速度计、磁控开关、控制单元和AIS模块；并将设置结果发送给所述控制单元；所述控制单元根据刷写次数推算出打捞回收装置的上浮延时时间；所述控制单元根据所述上升时间设定所述AIS模块的唤醒时间；所述保护壳的上方设置有旗杆，所述旗杆的中部为中空结构，其内部填充有油性染料，用于极区环境下仪器示位。本发明适用于多种海底仪器的回收打捞，具有高效率、低成本、低功耗、高集成度、高可靠性等特点。

技术领域

本发明是关于海洋探测领域，特别是关于一种北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置与方法。

背景技术

海底仪器回收是海洋探测的重要环节之一，回收过程中的主要技术包含了海底仪器释放、浮出条件判断和海面仪器定位等技术。

海底仪器释放技术以声学释放技术最为常见，主要包含了甲板单元和声学释放器。船上的甲板单元通过声波与水下的声学释放器进行通信，除了可实现唤醒、测距、释放等功能外，还具备一定的定位能力，但是该定位方法受海冰界面影响导致声波路径复杂，使得传统的声学定位方法难以奏效，需要使用其他技术来辅助定位。

浮出条件判断技术主要用于减少功耗，即仅当仪器浮出海面时才开启定位，避免了在上浮过程中开启定位所导致的不必要的电量损耗，同时延长了回收系统的工作时间。浮出条件判断依赖于海底仪器上浮时的运动特征：1、当海底仪器开始释放时，进行一段时间的加速运动，直到某一速度临界点，仪器重力、海水浮力与海水阻力达到动态平衡，此后仪器主要做匀速上浮运动。仪器刚浮出海面时，由于浮力的突然减少，会有一个较大的向下加速度，该加速度可作为仪器浮出海面时的一个运动特征；2、由于仪器上浮过程中主要时间都是在进行匀速运动，因此上浮时间与海底深度接近线性关系，该线性关系可由过往数百次仪器回收记录中得到。于是，在确定海深的前提下，即可预估仪器的上浮时间，该上浮时间可以作为仪器浮出海面时的另一个运动特征。

海面仪器定位技术主要用来辅助船只搜寻打捞，具体技术包括视觉观察、无线电定位等。视觉观察的常见方式包括在仪器上捆绑红旗、安装高亮LED灯等，这种方式实现较为简单，适合近距离观察，但在北极的回收环境下，红旗和LED灯在极昼和有冰层时不易被观察到。无线电定位的常见方式包括无线电测向、铱星定位、GPS射频模块等。无线电测向利用天线间的信号强度差来判断目标方向，精度稍差。铱星定位主要以卫星作为通信媒介，实现超远程通信，但需要额外订购卫星服务，成本较高。GPS射频模块一般是通过GPS模块获取位置，再通过射频模块将位置发送到射频接收终端，定位精度较高，但集成度较低且需额外设计船载无线电接收端。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置与方法，其以声学释放、运动监测、延时预算、冰层着色和AIS模块定位为主要技术的海底仪器回收方法，适用于多种海底仪器的回收打捞，具有高效率、低成本、低功耗、高集成度、高可靠性等特点。

为实现上述目的，本发明提供了一种北极冰区海底大地电磁仪器打捞回收装置，包括保护壳、框架、旗杆和测量臂；所述框架的上方与所述保护壳相连接，所述框架的下方连接有配重块，所述框架的侧面与所述测量臂相连接；在所述框架与所述保护壳所围成的空间内设置有玻璃球，所述玻璃球的内部密封有采集电路和回收电路；所述采集电路包括用于海底参数测量的仪器电路，所述回收电路包括用于回收的水声通讯模块、加速度计、磁控开关、控制单元和AIS模块；所述磁控开关根据水深设置其短刷写和长刷写的刷写次数，并将设置结果发送给所述控制单元；所述控制单元根据刷写次数推算出打捞回收装置的上浮延时时间；所述控制单元根据所述上升时间设定所述AIS模块的唤醒时间；所述保护壳的上方设置有旗杆，所述旗杆的中部为中空结构，其内部填充有油性染料。