Подводная обсерватория



Подводная обсерватория
Подводная обсерватория

 


Владельцы патента RU 2433428:

Аносов Виктор Сергеевич (RU)
Левченко Дмитрий Герасимович (RU)
Чернявец Владимир Васильевич (RU)
Леденев Виктор Валентинович (RU)
Никулин Денис Александрович (RU)
Павлюкова Елена Раилевна (RU)
Леньков Валерий Павлович (RU)
Бродский Павел Григорьевич (RU)
Афанасьев Владимир Николаевич (RU)
Зубко Юрий Николаевич (RU)

Изобретение относится к устройствам для измерения геофизических и экологических параметров в придонной зоне морей и океанов и может быть использовано для прогнозов сейсмического, гидродинамического, экологического характера. Сущность: обсерватория состоит из установленного на раме герметичного корпуса. Внутри корпуса и рамы расположена следующая измерительная аппаратура: донный сейсмометр, гидрофизический модуль, датчик магнитного поля, блок оптических измерений, датчик пространственной ориентации, блок гидрохимических измерений, спектроанализатор, сейсмоакустический блок, блок контроля радиоактивного загрязнения, датчик обнаружения метана, блок широкополосных преобразователей. Считывание информации с указанных средств измерений осуществляется при помощи блока регистрации и управления. Помимо вышеперечисленных средств обсерватория снабжена средствами хранения информации, блоком гидроакустического телеуправления, модемом кабельной линии связи, схемой определения координат, средствами связи с диспетчерской станцией, радиобуем, балластом и устройством для его размыкания. Технический результат: расширение функциональных возможностей, повышение надежности эксплуатации. 1 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к области геофизики, а более конкретно - к устройствам измерения геофизических параметров в придонной зоне морей и океанов, и может быть использовано при оперативной оценке сейсмического и гидродинамического состояния районов и прогноза возможных сейсмических и экологических последствий природного и техногенного характера.

Известные автономные донные станции [1, 2, 3] представляют собой цилиндрические или шарообразные корпуса, снабженные балластом для установки их на грунт, внутри и на корпусе которых установлены измерительные датчики и средства обработки первичной информации. В качестве измерительных датчиков используются, как правило, гидрофоны и геофоны. Зарегистрированная датчиками информация хранится на флеш-картах, которые после подъема донных станций обрабатываются на диспетчерских пунктах, или считывается по каналам гидроакустической связи. Известные донные станции предназначены в основном для регистрации сейсмосигналов на акватории моря. Так, устройство [3] представляет собой морскую автономную донную сейсмическую станцию, устанавливаемую на морское дно преимущественно с плавучих средств. Станция включает герметичный корпус, состоящий из двух полусфер, снабженных в месте сочленения уплотнительным кольцом. Внутри размещена геофизическая аппаратура, включающая измерительные датчики геофонного и гидрофонного типов, модули приема, регистрации, преобразования и хранения зарегистрированных сигналов, блоки сопряжения с бортовым модулем при всплытии, спутниковый и гидроакустический каналы связи, блок ориентации, блок синхронизации, блок управления размыкателем и блок питания. На внешней поверхности корпуса установлены гидроакустическая и спутниковая антенны, средства для поиска донной станции при всплытии, такелажные элементы и разъемы, устройство постановки на дно и обеспечения всплытия донной станции, выполненное в виде якоря-балласта. Технический результат, проявляющийся при использовании данного устройства, состоит в повышении точности измерений, снижении трудоемкости изготовления донной станции.

Недостатком известных автономных донных станций является то, что они предназначены для измерения только сигналов сейсмического происхождения. В то же время, автономные донные станции могут применяться и при решении таких задач, как изучение строения земной коры в акваториях Мирового океана, исследование совокупности проявления геофизических полей в зонах тектонических разломов непосредственно на дне океана, исследование состояния морской среды в придонной зоне и ее взаимодействия с тектоническими процессами, геофизический мониторинг сложных гидротехнических сооружений.

Известны также подводные обсерватории [4, 5, 6, 7, 8], включающие донный сейсмометр, гидрофизический модуль, датчик магнитного поля, блок оптических измерений, средства первичной обработки и хранения информации, средства связи с диспетчерской станцией, установленные на платформе, что позволяет зарегистрировать более полный спектр геофизических сигналов и, как следствие этого, расширить функциональные возможности донных станций.

Недостатком известных подводных обсерваторий является то, что состав измерительных средств не позволяет решить задачу, связанную с исследованием состояния морской среды в придонной зоне при взаимодействии с тектоническими процессами, а также задачу геофизического мониторинга сложных гидротехнических сооружений.

Выявленных недостатков лишено устройство, представляющее собой подводную обсерваторию [9], состоящую из герметичного корпуса, установленного на раме, и содержащую средства регистрации геофизических сигналов, включающие донный сейсмометр, гидрофизический модуль, датчик магнитного поля, блок оптических измерений, средства хранения информации, средства связи с диспетчерской станцией, датчик пространственной ориентации, радиобуй, балласт, размыкатель балласта, в которую дополнительно введены блок гидрохимических измерений, спектроанализатор, сейсмоакустический блок, блок гидроакустического телеуправления, блок контроля радиоактивного загрязнения, блок регистрации и управления, модем кабельной линии связи, причем блок гидрохимических измерений своими входами соединен с выходами блока контроля радиоактивного загрязнения, спектроанализатора, а своим выходом соединен с входом блока регистрации и управления, который другими выходами соединен с выходами донного сейсмометра, гидрофизического модуля, датчика магнитного поля, блока оптических измерений, модемом кабельной линии связи, а входом-выходом соединен с входом-выходом блока гидроакустического телеуправления.

Новые отличительные признаки по сравнению с известными устройствами [1-8], заключающиеся в том, что в известное устройство дополнительно введены блок гидрохимических измерений, спектроанализатор, сейсмоакустических блок, блок гидроакустического телеуправления, блок контроля радиоактивного загрязнения, блок регистрации и управления, модем кабельной линии связи, причем блок гидрохимических измерений своими входами соединен с выходами блока контроля радиоактивного загрязнения, спектроанализатора, а своим выходом соединен с входом блока регистрации и управления, который другими выходами соединен с выходами донного сейсмометра, гидрофизического модуля, датчика магнитного поля, блока оптических измерений, модемом кабельной линии связи, а входом-выходом соединен с входом-выходом блока гидроакустического телеуправления, позволяют решить техническую задачу не только оперативной оценки сейсмического состояния исследуемых районов, но и решить задачу оперативной оценки гидродинамического состояния на границе вода-грунт, обусловленного влиянием окружающей среды под воздействием процессов природного и техногенного характера. Однако состав измерительных средств данного устройства не позволяет выполнить анализ на содержание метана в водной среде в зонах размещения нефтегазовых трубопроводов при наличии утечек, а также определение координат газового образования. Кроме того, при использовании сейсмодатчиков электромеханического типа возможны нарушения в их работе при наличии ударов, вызванных постановкой донных станций на грунт.

Задачей предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей и повышение надежности при эксплуатации донных станций. Поставленная задача решается за счет того в устройство, представляющее собой подводную обсерваторию, состоящую из герметичного корпуса, установленного на раме, и содержащую средства регистрации геофизических сигналов, включающие донный сейсмометр, гидрофизический модуль, датчик магнитного поля, блок оптических измерений, средства хранения информации, средства связи с диспетчерской станцией, датчик пространственной ориентации, радиобуй, балласт, размыкатель балласта, блок гидрохимических измерений, спектроанализатор, сейсмоакустический блок, блок гидроакустического телеуправления, блок контроля радиоактивного загрязнения, блок регистрации и управления, модем кабельной линии связи, в котором блок гидрохимических измерений своими входами соединен с выходами блока контроля радиоактивного загрязнения, спектроанализатора, а своим выходом соединен с входом блока регистрации и управления, который другими входами соединен с выходами донного сейсмометра, гидрофизического модуля, датчика магнитного поля, блока оптических измерений, модемом кабельной линии связи, а входом-выходом соединен с входом-выходом блока гидроакустического телеуправления, в которую дополнительно введены датчик обнаружения метана, соединенный своим выходом с блоком регистрации и управления, схема определения координат, соединенная своим входом-выходом с входом-выходом блока регистрации и управления, блок широкополосных преобразователей, в котором широкополосные преобразователи выполнены в виде герметичного цилиндрического сосуда, разделенного перегородкой на два отсека, заполненных электропроводящей жидкостью, перегородка снабжена отверстием, в середине и по бокам которого расположены сетчатые электроды, торцы цилиндра выполнены в виде упругих мембран, блок широкополосных преобразователей своим входом-выходом соединен с входом-выходом блока регистрации и управления.

Новые отличительные признаки, заключающиеся в том, что в устройство введены датчик обнаружения метана, соединенный своим выходом с блоком регистрации и управления, схема определения координат, соединенная своим входом-выходом с входом-выходом блока регистрации и управления, блок широкополосных преобразователей, в котором широкополосные преобразователи выполнены в виде герметичного цилиндрического сосуда, разделенного перегородкой на два отсека, заполненных электропроводящей жидкостью, перегородка снабжена отверстием в середине, на поверхности которого расположены сетчатые электроды, торцы цилиндра выполнены в виде упругих мембран, блок широкополосных преобразователей своим входом-выходом соединен с входом-выходом блока регистрации и управления, позволяют выполнить анализ на содержание метана путем определения концентрации газа в газовом образовании, определить координаты газового образования и повысить надежность измерений.

Сущность технического решения поясняется чертежами. Фиг.1: подводная обсерватория. Подводная обсерватория состоит из рамы 1, спектроанализатора 2, блока питания 3 для автономной работы, блока контроля 4 радиоактивного загрязнения, прочного корпуса 5, модема кабельной линии связи 6, блока регистрации и управления 7, силовой дуги 8, блока гидроакустического управления 9, балласта 10, гидрофизического модуля 11, донного сейсмометра 12, датчика магнитного поля 13, блока оптических измерений 14, средств хранения информации 15, блока пространственной ориентации 16, гидроакустической антенны 17, гидроакустического размыкателя 18, сейсмоакустического блока 19, блока гидрохимических измерений 20, антенны спутниковой навигационной системы 21, датчика обнаружения метана 22, схемы определения координат 23, блока широкополосных преобразователей 24, радиобуя 25. Фиг.2: блок широкополосных преобразователей. Блок широкополосных преобразователей 24 выполнен в виде герметичного цилиндрического сосуда 26, разделенного перегородкой 27 на два отсека 28 и 29, заполненных электропроводящей жидкостью. Перегородка 27 снабжена отверстием 30, на поверхности которого расположены сетчатые электроды 31. Торцы цилиндрического сосуда 26 выполнены в виде упругих мембран 32.

Рама 1 представляет собой металлическую конструкцию и является основанием подводной обсерватории.

Спектроанализатор 2 предназначен для измерения спектров комбинационного рассеяния оптического излучения в составе подводной обсерватории. По спектрам комбинационного рассеивания получают информацию о составе морской воды. Основные технические характеристики спектроанализатора 2: спектральный диапазон 0,52-0,78 мкм, полоса пропускания 0,54 нм - 0,783 мкм, точность позиционирования по спектру 0,2 нм, число спектральных каналов 4096.

Блок питания 3 предназначен для обеспечения автономного питания.

Блок контроля радиационного загрязнения 4 предназначен для определения in situ содержания гамма-излучающих радионуклидов (как техногенного, так и естественного происхождения) в морской воде.

Основные технические характеристики блока контроля радиационного загрязнения 4: диапазон регистрируемых энергий 0,2-3,0 мэВ, энергетическое разрешение по линии цезия 137 13%, число уровней квантования спектра 256, максимальное число отсчетов в канале 65000, максимальная скорость регистрации не менее 1000 1/с.

Внутри прочного корпуса 5 установлена измерительная аппаратура.

Модем кабельной линии связи 6 предназначен для передачи зарегистрированных параметров на диспетчерскую станцию.

Блок регистрации и управления 7 предназначен для сбора информации от датчиков подводной обсерватории, привязки ее к системе точного времени, сжатия и передачи по кабельной линии связи через модем кабельной линии связи или для записи информации на жесткий магнитный диск в автономном режиме.

Силовая дуга 8 представляет собой металлическую конструкцию, сочлененную с рамой 1.

Блок гидроакустического телеуправления 9 предназначен для управления режимами работы и тестирования подводной обсерватории, а также подачи сигнала на всплытие радиобуев. Блок гидроакустического телеуправления 9 состоит из двух частей и включает аппаратуру, входящую в состав опорной (диспетчерской) станции, осуществляющую передачу команд управления на расстоянии до 8 километров и предназначенную для управления режимами работы путем передачи гидроакустических команд управления, осуществляющую прием квитанций от подводной обсерватории, подтверждающих выполнение команд, измерение дальности до подводной обсерватории.

Подводная часть блока гидроакустического телеуправления 9, размещенная в подводной обсерватории, обеспечивает прием и декодирование гидроакустических команд управления режимами работ подводной обсерватории и передачу квитанций, подтверждающих выполнение команд, а также подачу команд на всплытие радиобуев, сообщающих о превышении тех или иных измеряемых параметров, при работе в автономном и кабельном режимах. Дальность гидроакустической связи не более 8000 м. Число команд, передаваемое по гидроакустическому каналу, - 256. Число команд, принимаемое на подводной обсерватории, - 20. Число одновременно обслуживаемых подводных обсерваторий не более 10. Формат команды - двоичный девятиразрядный код. Способ модуляции, используемый при передаче команд - многочастотная манипуляция. Диапазон частот сигналов переносчиков команд 7-10 кГц. Вероятность возникновения необнаруженной ошибки при приеме команды при уровне спектральной плотности шумового давления в зоне расположения подводной гидроакустической антенны 0,001 Па/Гц не более 10-7. Вид связи с блоком регистрации и управления - последовательный порт в стандарте EIA/TIA-232E со скоростью 115200 бит/с. Вид связи с ЭВМ диспетчерской станции - параллельный интерфейс ЕРР 1.7 в стандарте IEEE 1284.

Рама 1 представляет собой металлическую конструкцию и в сочетании с прочным корпусом 5 и силовой дугой 8 является элементом жесткости и обеспечивает ударопрочность подводной обсерватории при ее постановке на дно. Гидрофизический модуль 11 предназначен для выполнения измерений следующих величин:

- температуры,

- давления, электропроводимости,

- вектора скорости течения (трехосный акустический измеритель течений),

- ориентации платформы обсерватории (величины крен-дифферент).

Донный сейсмометр 12 предназначен для обеспечения непрерывного сейсмического мониторинга морского дна в широком частотном и динамическом диапазоне. Донный сейсмометр включает сейсмические и сейсмоакустический датчики, датчик пространственной ориентации.

Сейсмические датчики представляют собой три компоненты сейсмических датчиков: две горизонтальные и одну вертикальную, и предназначены для преобразования скорости колебания грунта в электрический сигнал в соответствующем динамическом и частотном диапазоне. Технические характеристики сейсмических датчиков приведены в табл.1.

Таблица 1
Технические характеристики сейсмических датчиков
Тип сейсмоприемника СМ-5
Тип канала Велосиметр
Количество сейсмических датчиков 3
Частотный диапазон регистрируемых 0,03-40
сейсмических сигналов, Гц
Полный динамический диапазон, дБ, не менее 120
Вид выходного сигнала Аналоговый, парафазный
Диапазон значений выходного сигнала, В, не ±10
более
Шумы, приведенные ко входу, на частоте 1 Гц, 10-9
по смещению, м, не более
Амплитуда калибровочного сигнала при токе ±5
нагрузки 4 мА, В, не более
Ток потребления, мА, не более 13
Допустимый угол наклона при сохранении ±10
работоспособности, угл. град.

Датчик магнитного поля 13 предназначен для измерения абсолютного значения магнитной индукции поля земли в морских акваториях до глубин 6000 м. Основные технические характеристики датчика: диапазон измеряемой величины магнитной индукции 20000…100000 нТ, погрешность отсчитывания ±10 нТ.

Датчик магнитного поля 13 обеспечивает контроль магнитного поля в точках регистрации геофизических параметров.

Сейсмоакустический блок 19 представляет собой трехкомпонентный сейсмоакустический датчик, предназначенный для преобразования третьей производной колебания грунта в электрический сигнал в соответствующем динамическом и частотном диапазоне. Основные технические характеристики сейсмоакустического датчика: количество сейсмоакустических каналов 3, частотный диапазон 20-1000 Гц, динамический диапазон в полосе 1/3 октавы и центральной частотой 30 Гц не менее 60 дБ, амплитуда выходного сигнала не более ±10 В, амплитуда контрольного сигнала при токе нагрузки 4 мА не более ±5 В.

Блок пространственной ориентации 16 предназначен для определения точного положения в пространстве всех сейсмодатчиков.

В качестве датчика пространственной ориентации используется модуль электрического компаса ТСМ-2 фирмы "Precision Navigation", представляющий собой трехосный феррозондовый магнитометр с блоком электроники, выполненные на одной плате.

Подводная обсерватория также содержит антенны 21 и 17 спутниковой навигационной системы и канала гидроакустической связи соответственно, а также аварийный радиобуй 25, гидроакустический размыкатель балласта 18 и непосредственно балласт 10, аналогами которых являются аналогичные узлы и элементы устройства [3].

Блок гидрохимических измерений 20 представляет собой устройство, которое предназначено для классификации загрязнений морской воды по спектральным характеристикам и молекулярному составу. Блок гидрохимических измерений своими входами соединен с выходами блока контроля радиоактивного загрязнения 4 и спектроанализатора 2, а своим выходом - с входом блока регистрации и управления 7. Аналогами устройств 4, 20 являются устройства, приведенные в следующих источниках: Основные процессы и аппаратура химической технологии. Под ред. Дыгнерского Ю.Н. - М.: Химия, 1983; Химико-аналитические комплексы фирмы Agilent Technologies (US), http://www.chem.agilent.com; Химико-аналитические комплексы фирмы SRI Instruments (US), http://www.perichrom.com; Химико-аналитические комплексы ЗАО "Хроматэк" (RU), http://www.chronomatec.ru.

Датчик обнаружения метана 22 предназначен для измерения концентрации метана в водной толще. Датчик представляет собой полупроводниковый прибор, принцип работы которого заключается в том, что диффузия молекул углеводородов из воды через специальную силиконовую мембрану транслируется в камеру датчика. Адсорбция молекул углеводов на активном слое датчика приводит к электронному обмену с молекулами кислорода, таким образом, меняя сопротивление активного слоя, которое преобразуется в выходное (измеряемое) напряжение. Основные характеристики датчика:

- 10 цм силиконовая мембрана;

- рабочая глубина 0-3500 м;

- рабочая температура 2-20 градусов С;

- время измерения от 1 до 3 сек;

- время стабилизации диффузии до 5 минут, в зависимости от турбулентности;

- входное напряжение 9-36 В;

- расход энергии 160 мА/ч;

- выходной сигнал - аналоговый 0-5 В и цифровой RS-485;

- метан 50 нмоль/л - 10 цмоль/л.

Аналогом датчика 22 является датчик типа METS («CAPSUM»). Схема определения координат 23 предназначена для преобразования координат (географических) газового образования, которые определяют по положению газового образования относительно подводной обсерватории.

Так как географические координаты места установки подводной обсерватории известны, то решением геодезической задачи определяют координаты газового образования в географической системе координат относительно подводной обсерватории. При этом в качестве измеряемых параметров наиболее простым решением является определение направления (пеленг) и дистанции до газового образования, что осуществляется посредством гидроакустических средств (блок гидроакустического управления 9 и гидроакустическая антенна 17), установленных на подводной обсерватории. Блок широкополосных преобразователей 24 состоит из первичных датчиков и блока обработки. Каждый первичный датчик представляет собой герметичный цилиндрический сосуд, разделенный толстой перегородкой на два отсека, заполненных специальной электропроводящей жидкостью (водный раствор йодистого калия и йода). Чтобы жидкость могла перетекать из одного отсека в другой, в центре перегородки сделано тонкое отверстие, а торцы цилиндра выполнены в виде упругих мембран (в другой конструкции вместо мембран в каждом отсеке имеются полости, заполненные инертным газом). В середине и по бокам отверстия расположены сетчатые платиновые электроды, на которые подается слабое постоянное напряжение: плюс на центральный анод и минус на катоды. В результате происходит равновесная окислительно-восстановительная реакция. При увеличении прямого напряжения ток через ячейку растет вначале быстро, затем при достижении равновесного состояния ионов при напряжении Uнас наступает ток насыщения Iнас, который меняется достаточно медленно. При достижении напряжения пробоя Uпр, ток через ячейку резко увеличивается. При напряжении обратной полярности протекает малый обратный ток. Рабочая область лежит в пределах от Uнас до Uпр. Рабочую точку обычно устанавливают в средней части этой области при Up≈0,5B. Для компенсации начального тока Iнас использованы две электролитические ячейки в одном корпусе, которые образуют дифференциальную схему, позволяющую обеспечить нулевое напряжение на выходе. При приложении механических колебаний вдоль оси цилиндра происходит перетекание инерционной жидкости через отверстие в такт колебаниям. За счет механического переноса ионов равновесное состояние нарушается, и между электродами появляется ток, пропорциональный механическому воздействию. Первичные датчики устанавливаются в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Основными преимуществами датчиков является малая чувствительность к ударам (до 30 g), возможность регистрировать сигналы как в вертикальном, так и в горизонтальном положении, малые габариты и вес, экономичное электропитание.

Блок обработки предназначен для работы в составе средств подводной обсерватории и осуществляет сбор, оцифровку и накопление сигналов от датчиков. Подсистема представляет собой программно-аппаратный комплекс для Intel-совместимого семейства процессоров и снабжена средствами отладки и тестирования. Предусмотрены три режима регистрации сигналов: непрерывный, старт-стопный по заданной программе и старт-стопный с управлением по уровню сигнала. Управление параметрами блока обработки производится по результатам экспресс-обработки сигналов на основе анализа уровня энергии и спектрального состава с помощью быстрых алгоритмов реального времени. Опорные (диспетчерские) станции выполнены в виде береговых сооружений или плавсредств (плавучие, стационарные и заякоренные платформы, суда).

Средства диспетчерской станции включают в себя:

- персональный компьютер, совместимый с IBM PC,

- приемник спутниковой навигационной системы GPS,

- блок автономного гидроакустического размыкателя,

- аппаратуру гидроакустического телеуправления.

Минимальная конфигурация персонального компьютера включает:

- процессор - Pentium 166 МГц,

- ОЗУ - 32 Мбайт,

- плату SVGA с памятью 1 Мбайт,

- дополнительную плату с двумя последовательными портами с FIFO памятью (UАRТ16550 - совместимая).

Они используются для обработки информации, полученной с подводной обсерватории.

Программно-математическое обеспечение средств опорной станции предназначено для проверки всех измерительных каналов подводной обсерватории и блока регистрации и управления 7 через последовательный порт RS-485, привязки к системе единого времени внутренних часов блока регистрации и управления 7 посредством блока гидроакустического телеуправления 9 и приемника GPS, осуществления привязки к географическим координатам посредством блока гидроакустического телеуправления 9, получения информации по результатам тестовых проверок после установки подводной обсерватории на дно.

Алгоритм основного режима работы диспетчерской станции заключается в обеспечении связи между подводным комплексом и диспетчерской станцией, которая осуществляется через оптоволоконный глубоководный кабель по методу доступа с временным разделением абонентов. Каждая подводная обсерватория имеет свой адрес. В этом случае сеть диспетчерских станций работает в симплексном режиме. К одной диспетчерской станции одновременно возможно подключение через глубоководный кабель до 16-ти подводных обсерваторий, работающих в автономном необслуживаемом режиме.

Количество измерительных каналов в каждой подводной обсерватории зависит от решаемой задачи в конкретном месте постановки подводной обсерватории. В принципе максимальное количество цифровых измерительных каналов может быть до 30, а аналоговых - до 6.

Управляющий компьютер диспетчерской станции и программно-математическое обеспечение реального времени предназначены для управления оборудования подводной обсерватории, диагностирования ее неисправностей, приема данных, получаемых с подводной обсерватории, и размещения получаемых данных на устройствах накопления информации. Функционирование всего аппаратно-программного комплекса определяется файлом конфигурации, который создается специальной программой и задает наличие подводных обсерваторий, тип используемых геофизических каналов, параметры каналов, а также наличие или отсутствие аппаратуры синхронизации времени (приемник GPS).

При запуске программы регистрации считывается конфигурация всей сети подводной обсерватории и производится привязка времени по Гринвичу с точностью до нескольких десятков микросекунд и расчет поправок к частоте кварца компьютера для поддержания функционирования комплекса в случае кратковременного отказа приемника GPS. Синхронизация времени осуществляется каждую секунду от приемника GPS.

Вслед за синхронизацией происходит опрос, программирование, синхронизация и запуск оборудования отдельных подводных обсерваторий. Запрашивается состояние оборудования каждой подводной обсерватории (ее исправность, наличие каналов, исправность каналов и т.д.). В случае возникших проблем на экран выдается соответствующее сообщение (оно также записывается в файл протокола функционирования). В блок регистрации и управления подводной обсерватории передается программа работы для каждого измерительного канала, частота опроса и коэффициент усиления.

Перед запуском каждый блок управления и регистрации синхронизируется по времени компьютера диспетчерской станции (в дальнейшем синхронизация проводится каждые 10 сек). При синхронизации учитывается время прохождения сигнала от компьютера диспетчерской станции до синхронизируемого блока регистрации и управления. После этого блок регистрации и управления запускается и начинает сбор данных с измерительных каналов. Блок регистрации и управления в каждой подводной обсерватории работает независимо и всю информацию сжимает и складывает в буферную память.

Управляющий компьютер диспетчерской станции циклически запрашивает у соответствующего блока регистрации и управления данные о зарегистрированных датчиками сигналов и, в случае их наличия, принимает их и записывает в свои буфера в оперативной памяти. После накопления достаточного количества данных для канала они переписываются в файл, соответствующий типу канала. Обычно эти файлы расположены на другом компьютере и доступны по локальной сети, хотя для кратковременных экспериментов система может быть сконфигурирована таким образом, что будет использоваться локальный диск. При кратковременных разрывах связи (до 10 мин) данные не теряются в силу наличия у каждого блока регистрации и управления достаточно большого собственного буфера. В процессе обмена данными оператором может быть проведена калибровка любого измерительного канала, входящего в состав сети диспетчерской станции. При возникновении нештатных ситуаций (разрыв связи с подводной обсерваторией, его поломка, отказ отдельных каналов, либо восстановления вышеперечисленного), а также некоторых штатных ситуаций - возникновение события или запуск калибровки соответствующего измерительного канала выдается сообщение на экран, включающее время по Гринвичу наступления ситуации, имена подводных обсерваторий и канала и само сообщение. Сообщения также записываются в буфер размером 100 строк и в файл протокола. Буфер может быть просмотрен оператором в любое время.

Измерительные датчики подводной обсерватории, после ее постановки на дно функционируют по прямому назначению. Зарегистрированные датчиками сигналы записываются на средства хранения информации, при сеансах связи передаются на диспетчерскую станцию, где выполняется полный анализ оценки сейсмического и гидродинамического состояния исследуемых районов, по результатам которого делается прогноз о возможных сейсмических и экологических последствиях природного и техногенного характера.

Реализация устройства технической сложности не представляет, так как устройство реализовано на серийно выпускаемых датчиках и элементах микроэлектроники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности "промышленная применимость".

Источники информации

1. RU 2270464, 20.02.2006.

2. RU 2276388, 10.05.2006.

3. RU 2294000, 20.02.2007.

4. ЕР 0519031, 23.12.1992.

5. NO 911639, 26.10.1992.

6. ЕР 0516662, 09.12.1992.

7. Средства и методы океанологических исследований. Смирнов Г.В., Еремееев В.Н., Агеев М.Д. и др. - М.: Наука, 2005.

8. AU 2002100749, 14.11.2002.

9. RU 2346300, 10.02.2009.

Подводная обсерватория, состоящая из герметичного корпуса, установленного на раме, и содержащая средства регистрации геофизических сигналов, включающие донный сейсмометр, гидрофизический модуль, датчик магнитного поля, блок оптических измерений, средства хранения информации, средства связи с диспетчерской станцией, датчик пространственной ориентации, радиобуй, балласт, размыкатель балласта, блок гидрохимических измерений, спектроанализатор, сейсмоакустический блок, блок гидроакустического телеуправления, блок контроля радиоактивного загрязнения, блок регистрации и управления, модем кабельной линии связи, в котором блок гидрохимических измерений своими входами соединен с выходами блока контроля радиоактивного загрязнения, спектроанализатора, а своим выходом соединен с входом блока регистрации и управления, который другими входами соединен с выходами донного сейсмометра, гидрофизического модуля, датчика магнитного поля, блока оптических измерений, модемом кабельной линии связи, а входом-выходом соединен с входом-выходом блока гидроакустического телеуправления, отличающаяся тем, что дополнительно введены датчик обнаружения метана, соединенный своим выходом с блоком регистрации и управления, схема определения координат, соединенная своим входом-выходом с входом-выходом блока регистрации и управления, блок широкополосных преобразователей, в котором широкополосные преобразователи выполнены в виде герметичного цилиндрического сосуда, разделенного перегородкой на два отсека, заполненных электропроводящей жидкостью, перегородка снабжена отверстием, в середине и по бокам которого расположены сетчатые электроды, торцы цилиндра выполнены в виде упругих мембран, блок широкополосных преобразователей своим входом-выходом соединен с входом-выходом блока регистрации и управления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сейсмических исследований и может быть использовано при поиске природных углеводородов, преимущественно подводных залежей. .
Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для обнаружения углеводородного сырья в породах осадочного чехла платформ с погребенным континентальным рифтом.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения времени и координат образования айсбергов выводных ледников. .

Изобретение относится к подземному хранению газа и предназначено для определения влияния различных форм природно-техногенных геодинамических процессов на безопасность эксплуатации подземного хранилища газа (ПХГ).

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и может быть использовано для определения проницаемости горных пород в скважинах, бурящихся на нефть, газ или воду.
Изобретение относится к комплексному методу геофизической разведки, включающему сейсморазведку и электроразведку, и может быть использовано для учета неоднородностей строения верхней части разреза (ВЧР).

Изобретение относится к технике изучения океана с помощью автономных и автоматических подводных аппаратов. .

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при разведке нефтяных и газовых месторождений. .

Изобретение относится к методам геофизических исследований земной коры. .

Изобретение относится к способам определения параметров пласта. .

Изобретение относится к области морских геофизических исследований

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для прогнозирования катастрофических явлений преимущественно на акваториях морей и океанов
Изобретение относится к способам поисков месторождений углеводородов

Изобретение относится к устройствам измерения геофизических параметров и может быть использовано для оперативной оценки сейсмического и гидродинамического состояния придонной зоны морей и океанов

Изобретение относится к способам сейсмического микрорайонирования и может быть использовано для обнаружения возможности наступления катастрофических явлений

Изобретение относится к геофизике с использованием синхронных измерений электрических и магнитных компонент поля, а также сейсмического поля и может быть использовано при изучении горизонтально неоднородных геоэлектрических разрезов (ГЭР) с целью поиска и разведки нефтяных и газовых подводных месторождений

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении гравиметрической и магнитной съемок на акваториях

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано для добычи полезных ископаемых, находящихся в зонах тектонических разломов Земли

Изобретение относится к области геофизики и предназначено для измерения 3-х составляющих вектора вибрации среды, обусловленного движением нефти, газа, воды и др

Изобретение относится к способам поиска и разведки углеводородных залежей и может быть использовано для обнаружения нефтяных и газовых перспективных объектов
Наверх