移动式实时测量内波的方法及移动式温度链实时监测系统

技术领域

本申请涉及海洋监测技术领域，具体涉及一种移动式实时测量内波的方法及移动式温度链实时监测系统。

背景技术

我国南海北部是全球内波最强的海区之一，内潮和内孤立波在吕宋海峡生成并向西传播到南海北部，是南海北部深海区(水深>200米)海洋动力环境的最重要组成因素。内孤立波会引起极端的海流(1-2米/秒)，对海上的生产平台和水下作业造成较大灾害性影响。因此，对内波尤其是内孤立波的研究和预警是非常重要的一个海洋科学和工程问题。

目前南海北部内波的测量方法主要是采用布放座底式锚系潜标，即在不同深度布放声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profiler，ADCP)和盐温深(Conductivity Temperature Depth，CTD)测量系统进行流场、温度和盐度的测量。经过一段时间观测后，回收潜标，并对数据进行分析。但是潜标观测无法实现数据的实时传回，只能用于研究内波的规律和特征，因此无法完成内波的实时预警。

发明内容

鉴于以上问题，本申请提出一种移动式实时测量内波的方法及移动式温度链实时监测系统，通过对海洋温跃层处不同深度的温度进行测量，以实现监测海洋内波的状况。

本申请实施例提供一种移动式实时测量内波的方法，应用于一种移动式温度链实时监测系统，所述移动式温度链实时监测系统包括浮动承载单元、数据采集单元、卫星通信单元及岸站接收单元，所述数据采集单元包括承载链及多个温度传感器，所述承载链与所述浮动承载单元连接，所述承载链具有多个沿重力方向依次设置的承载点，每个所述承载点对应一预设深度，每个所述温度传感器与对应的所述承载点连接，所述方法包括：

所述浮动承载单元沿预设轨迹移动；

通过卫星通信单元接收多个所述温度传感器感测的温跃层的温度信息；

通过卫星通信单元将所述温度信息传递至所述岸站接收单元；

所述岸站接收单元接收并处理所述温度信息，以依据不同温跃层的温度信息确定内波状态。

进一步地，所述数据采集单元还包括多个压力传感器，每个所述压力传感器与对应的所述承载点连接，所述方法还包括：

所述压力传感器感测所述温度传感器所在的深度信息，并将所述深度信息传递至所述卫星通信单元；

所述卫星通信单元将深度信息传递至所述岸站接收单元。

进一步地，所述卫星通信单元包括第一预处理模块和卫星通信模块，所述第一预处理模块电连接于所述温度传感器、所述压力传感器，所述方法还包括：

所述第一预处理模块接收所述温度传感器感测的温度信息和所述压力传感器感测的深度信息并对所述温度信息和所述深度信息进行预处理，以建立温度信息与深度信息之间的对应关系表，

所述卫星通信模块将所述对应关系表传输至所述岸站接收单元。

进一步地，所述岸站接收单元包括电连接的接收模块及第二预处理模块，所述方法还包括：

所述接收模块接收所述卫星通信单元传输的对应关系表，

所述第二预处理模块预处理所述对应关系表，以获取温度-深度的关系式，并依据所述关系式感测海洋的内波状态。

进一步地，所述岸站接收单元还包括预警模块，所述预警模块与所述第二预处理模块连接，所述方法还包括：

所述预警模块在所述海洋的内波异常时发出预警信息。

进一步地，所述移动式温度链实时监测系统还包括数据传输单元，所述数据传输单元包括数据中继器和RS485转网口数据模块，所述数据中继器连接所述多个温度传感器和所述多个压力传感器，所述RS485转网口数据模块连接所述数据中继器，所述卫星通信单元连接所述RS485转网口数据模块，所述方法还包括：

通过所述数据中继器和所述RS485转网口数据模块将所述温度传感器感测的温度信息和所述压力传感器感测的压力信息传递至所述卫星通信单元。

进一步地，所述数据传输单元还包括数据隔离器，所述数据隔离器与所述浮动承载单元连接，用于实现所述数据传输单元与所述卫星通信单元之间的隔离。

进一步地，所述浮动承载单元与所述卫星通信单元电连接，所述方法还包括：

所述卫星通信单元接收所述岸站接收单元发送的控制指令；

所述卫星通信单元依据所述控制指令控制所述浮动承载单元移动。

进一步地，所述卫星通信模块包括铱星模块，所述第一预处理模块与所述铱星模块电连接，所述铱星模块通过铱星网络与所述岸站接收单元实时通信。

进一步地，所述承载链的长度范围为300米～1000米，所述承载链具有测量区，所述测量区与所述浮动承载单元之间的距离范围为150米～300米，所述承载点间隔设置于所述测量区。

本申请实施例还提供一种移动式温度链实时监测系统，所述移动式温度链实时监测系统包括：

浮动承载单元，可漂浮于海面上且可沿预设轨迹移动；

数据采集单元，包括承载链及多个温度传感器，所述承载链与所述浮动承载连接，所述承载链具有多个沿重力方向依次设置的承载点，每个承载点对应一预设深度，每个所述温度传感器与对应的所述承载点连接，所述温度传感器用于感测海洋温跃层的温度信息；

卫星通信单元，与所述温度传感器电连接，用于接收所述温度传感器感测的温度信息，并传输所述温度信息；

岸站接收单元，用于接收并处理所述卫星通信单元传输的温度信息，以依据不同深度的温度信息感测海洋的内波状态。

进一步地，所述数据采集单元还包括多个压力传感器，每个所述压力传感器与对应的所述承载点连接，所述压力传感器用于感测所述温度传感器所在的深度信息，并将述深度信息传递至所述卫星通信单元，以使所述卫星通信单元将深度信息传递至所述岸站接收单元。

进一步地，所述卫星通信单元包括第一预处理模块和卫星通信模块，所述第一预处理模块电连接于所述温度传感器、所述压力传感器，所述第一预处理模块用于接收所述温度传感器感测的温度信息和所述压力传感器感测的深度信息并对所述温度信息和所述深度信息进行预处理，以建立温度信息与深度信息之间的对应关系表，所述卫星通信模块与所述第一预处理模块电连接，所述卫星通信模块用于将对应关系表传输至所述岸站接收单元。

进一步地，所述岸站接收单元包括接收模块及第二预处理模块，所述接收模块用于接收所述卫星通信单元传输的对应关系表，所述第二预处理模块与所述接收模块连接，所述第二预处理模块用于预处理所述对应关系表，以获取温度-深度的关系式，并依据所述关系式感测海洋的内波状态。

进一步地，所述岸站接收单元还包括预警模块，所述预警模块与所述第二预处理模块连接，所述预警模块用于在所述海洋的内波异常时发出预警信息。

进一步地，所述移动式温度链实时监测系统还包括：

数据传输单元，包括数据中继器和RS485转网口数据模块，所述数据中继器连接所述多个温度传感器和所述多个压力传感器，所述RS485转网口数据模块连接所述数据中继器，所述卫星通信单元连接所述RS485转网口数据模块。

进一步地，所述数据传输单元还包括数据隔离器，所述数据隔离器与所述浮动承载单元连接，用于实现所述数据传输单元与所述卫星通信单元之间的隔离。

进一步地，所述数据采集单元还包括锚，所述锚连接于所述承载链远离所述浮动承载单元的一端。

进一步地，所述浮动承载单元与所述卫星通信单元电连接，所述卫星通信单元还用于接收所述岸站接收单元发送的控制指令，所述卫星通信单元依据所述控制指令控制所述浮动承载单元移动。

进一步地，所述卫星通信模块包括铱星模块，所述第一预处理模块与所述铱星模块电连接，所述铱星模块通过铱星网络与所述岸站接收单元实时通信。

进一步地，所述承载链的长度范围为300米～1000米，所述承载链具有测量区，所述测量区与所述浮动承载单元之间的距离范围为150米～300米，所述承载点间隔设置于所述测量区。

本申请通过驱动浮动承载单元，以使浮动承载单元移动至预设位置，多个温度传感器实时感测对应海水深度的温度，并将温度信息发送至卫星通信单元，卫星通信单元接收温度信息，并将温度信息传输至岸站接收单元，岸站接收单元接收并处理的温度信息并依据不同深度的温度信息判断内波状态。

附图说明

图1是本申请一实施例所提供的移动式温度链实时监测系统的部分结构示意图。

图2是本申请一实施例所提供的移动式温度链实时监测系统的模块示意图。

图3是本申请一实施例所提供的移动式实时测量内波的方法的流程示意图。

主要元件符号说明

移动式温度链实时监测系统 100

浮动承载单元 10

数据采集单元 20

卫星通信单元 30

承载链 21

温度传感器 22

承载点 211

岸站接收单元 40

测量区 212

压力传感器 23

第一预处理模块 31

卫星通信模块 32

接收模块 41

第二预处理模块 42

预警模块 43

显示模块 44

查询模块 45

数据传输单元 50

数据中继器 51

RS485转网口数据模块 52

数据隔离器 53

锚 24

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的所述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本申请进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

请参阅图1，图1为本申请一个实施例提供的移动式温度链实时监测系统的示意图。海洋内波发生时，温跃层的界面发生上下起伏，内孤立波引起的起伏可达上百米。因此，本申请通过实时监测海洋温跃层处不同深度的温度，依据温度变化判定海洋内波的状态，例如，内波来临时海洋垂直层面的温度的会发生剧烈变化，相应的，依据该温度变化可对内波进行实时预警，即可实时监测不同深度温度的变化，以判断内波是否来临，当然还可通过温跃层的温度判断内波的剧烈程度和强度等信息，即内波的状态可包括内波是否来临，内波强度，内波位置等。

具体地，移动式温度链实时监测系统100包括浮动承载单元10、数据采集单元20及卫星通信单元30。浮动承载单元10可漂浮于海面上且可沿预设轨迹移动；数据采集单元20包括承载链21及多个温度传感器22，承载链与浮动承载单元10连接，承载链21具有多个沿重力方向依次设置的承载点211，每个承载点211对应一预设深度，每个温度传感器22与对应的承载点211连接；卫星通信单元30与温度传感器22电连接，用于接收温度传感器22感测的温跃层的温度信息并传输温度信息。

进一步地，请参见图2，移动式温度链实时监测系统100还包括岸站接收单元40，用于接收并处理卫星通信单元30传输的温度信息并依据不同深度的温度信息感测海洋的内波的状态。

如此，通过驱动浮动承载单元10，以使浮动承载单元10移动至预设位置，多个温度传感器22实时感测对应海水深度的温跃层的温度信息，并将温度信息发送至卫星通信单元30，卫星通信单元30接收温度信息，并将温度信息传输至岸站接收单元40，岸站接收单元40接收并处理的温度信息并依据不同深度的温度信息判断内波状态。

本申请依据温度传感器22实时感测不同海水深度的温跃层的温度信息，以判定海洋内波的状态，结构简单且便于实现。

本实施例中，浮动承载单元10为波浪滑翔器，波浪滑翔器基于波浪能提供波浪滑翔器的运动动力。波浪滑翔器可依据预设程序或用户的实时命令沿预设方向移动或移动至预设位置，例如，通过设定移动范围的程序，以使波浪滑翔器沿预设轨迹在预设范围内移动。

在一实施例中，波浪滑翔器与卫星通信单元30电连接，卫星通信单元30还用于接收岸站接收单元40发送的控制指令，卫星通信单元30依据控制指令实时控制波浪滑翔器的运动轨迹。

可以理解，在其他实施例中，浮动承载单元10可为浮动平台或船体，可以理解，浮动承载单元10还可为其他结构，只要漂浮于海面上且可预设轨迹移动即可。

本申请一实施例中，承载链21垂直设置，多个承载点211沿承载链21的延伸方向均匀设置，例如沿承载链21延伸方向，每间隔10米设一个承载点211，当然，多个承载点211的分布可依据实际应用场景。

在一实施例中，承载链21的长度范围为300米～1000米，承载链21具有测量区212，测量区212与浮动承载单元10之间的距离范围为150米～300米，承载点211间隔设置于测量区212。

其中，温跃层是位于海面以下100—200米左右的、温度和密度有巨大变化的薄薄一层，而内波活跃在海面以下150-300米的范围内，如此，测量区212内的温度传感器22可感测对应深度的海水的温度，以便准确获取内波的状态。同时可依据实际测量环境，调整承载链21的长度，以增大温度测量范围，以提升内波感测的准确度。

本申请一实施例中，数据采集单元20还包括多个压力传感器23，每个压力传感器23与对应的承载点211连接，用于感测温度传感器22所在的深度。

在一实施例中，温度传感器22和压力传感器23一体式设置，且提升温度传感器22和压力传感器23之间的关联性和稳固性。

在实际监测过程中，由于承载链21随海水发生弯折，导致承载点211实际所在的深度与承载链21的长度不匹配，通过压力传感器23感测对应承载点211的深度，以提升承载点211对应的温度传感器22的海水深度的准确性。

本申请一实施例中，卫星通信单元30包括第一预处理模块31和卫星通信模块32，第一预处理模块31与温度传感器22、压力传感器23电连接，第一预处理模块用于接收温度传感器22感测的温度信息和压力传感器23感测的深度信息，并对温度信息和深度信息进行预处理，以建立温度信息和深度信息之间的对应关系表，卫星通信模块32与第一预处理模块31电连接，卫星通信模块32用于将对应关系表传输至岸站接收单元40。

具体地，第一预处理模块31接收温度信息和深度信息，并建立对应关系表(例如100米深度对应的温度为2度，110米深度对应的温度为0度)，可通过对应关系表明确温度与深度之间的关系。

在一实施例中，卫星通信模块32包括铱星模块，第一预处理模块31与铱星模块电连接，铱星模块通过铱星网络与岸站接收单元40实时通信。可以理解，在其他实施例中，卫星通信模块32还可为卫星模块，例如全球星(Globalstar)模块。

进一步地，第一预处理模块31还用于对对应关系表进行格式转换，编码等，以便于对应关系表的传输。

本申请一实施例中，岸站接收单元40包括接收模块41、第二预处理模块42和预警模块43，接收模块41用于接收卫星通信单元传输的对应关系表，第二预处理模块42与接收模块41连接，第二预处理模块42用于预处理所述对应关系表以获取温度-深度的关系式，并依据关系式感测海洋的内波状态，以依据不同深度信息感测海洋的内波状态；预警模块43与第二预处理模块42连接，预警模块43用于在海洋的内波异常时发出预警信息。

本实施例中，接收模块41为铱星模块，通过铱星网络与卫星通信模块32进行双向通信。

本实施例中，第二预处理模块42依据温度和深度对应关系建立对应关系式，以便于依据关系式绘制图表，即第二预处理模块42还用于依据关系式绘制图表，以便直观呈现温度-深度变化，另第二预处理模块42还可基于温度深度变化，判断海洋内波状态。

在一实施例中，第二预处理模块42依据温度深度变化确定海洋内波的严重级别，例如可依据严重程度分为次要、重要及紧急。或将海洋内波分为1至10级，可以理解，实际应用中，可以将海洋内波划分为对应的级别，不限于以上提供的实施例。

进一步地，预警模块43依据海洋内波的严重级别发出不同的预警信息，例如次要级别仅发出声光提示，重要级别和紧急级别时不仅发出声光提示，并在预定区域的发送告警短信或广播。

在一实施例中，预警信息包括声光告警、短信告警、广播告警、邮件告警等。

在一实施例中，岸站接收单元40还包括显示模块44，显示模块44用于显示第二预处理模块42预处理后的关系式，例如，显示温度深度图表。

本实施例中，显示模块44为显示屏。

在一实施例中，岸站接收单元40还包括查询模块45，用户可通过查询模块45查询温度相关信息。

本实施例中，查询模块45包括输入件，输入件可为键盘或触控屏。

本申请一实施例中，移动式温度链实时监测系统100还包括数据传输单元50，数据传输单元50包括数据中继器51和RS485转网口数据模块52，数据中继器51连接多个温度传感器22和多个压力传感器23，RS485转网口数据模块连接数据中继器51，卫星通信单元30连接RS485转网口数据模块。

如此，通过数据中继器51实现多个温度传感器22感测的温度信息和多个压力传感器23感测深度信息的传递，由于传输温度信息和深度信息的线缆较长，通过对数据信号的重新发送或者转发，来扩大网络传输的距离，且RS485接口的最大传输距离可达1200米左右，以满足深海中温度信息和深度信息的传递。

在一实施例中，数据传输单元50还包括数据隔离器53，数据隔离器53与浮动承载单元10连接，用于实现数据传输单元50与卫星通信单元30的隔离。通过数据隔离器53防止数据传输单元50传输数据与卫星通信单元30对数据进行处理的过程产生信号干扰。

在一实施例中，数据采集单元20还包括锚24，锚24连接于承载链21远离浮动承载单元10的一端。锚24用于将承载链21拉直，以保证承载链21上的温度传感器22可感测对应深度的温度。

在一实施例中，锚24可为铅块或水泥块。

使用时，岸站接收单元40向卫星通信单元30发送控制指令，卫星通信单元30依据控制指令实时控制波浪滑翔器的运动轨迹；多个温度传感器22实时感测对应海水深度的温度，多个压力传感器实时感测对应温度传感器22所在的深度，并将温度信息和深度信息通过数据中继器51和RS485转网口数据模块52传输至第一预处理模块31，第一预处理模块接收温度传感器22感测的温度信息和压力传感器23感测的深度信息，并对温度信息和深度信息进行预处理，以建立温度信息和深度信息之间的对应关系表，卫星通信模块32将对应关系表传输至岸站接收单元40，第二预处理模块42预处理所述对应关系表以获取温度-深度的关系式，并依据关系式感测海洋的内波状态，以依据不同深度信息感测海洋的内波状态；预警模块43在海洋的内波异常时发出预警信息，同时用户可通过显示模块44查看第二预处理模块42预处理后的数据，用户可通过查询模块45查询温度相关信息。

请参阅图3，图3为本申请一个实施例提供的移动式实时测量内波的方法的流程示意图。根据不同的需求，所述流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略。为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

该移动式实时测量内波的方法应用于上述实施例所述的移动式温度链实时监测系统。

该移动式实时测量内波的方法包括如下步骤：

步骤S31、浮动承载单元沿预设轨迹移动。

如此，可通过控制浮动承载单元移动，以测量预设地点的温跃层的温度信息。

步骤S32、通过卫星通信单元接收多个温度传感器感测的温跃层的温度信息；

步骤S33、通过卫星通信单元将温度信息传递至岸站接收单元；

步骤S34、岸站接收单元接收并处理温度信息，以依据不同温跃层的温度信息确定内波状态。

在一实施例中，所述数据采集单元还包括多个压力传感器，每个所述压力传感器与对应的所述承载点连接，所述方法还包括：

所述压力传感器感测所述温度传感器所在的深度信息，并将所述深度信息传递至所述卫星通信单元；

所述卫星通信单元将深度信息传递至所述岸站接收单元。

在一实施例中，所述卫星通信单元包括第一预处理模块和卫星通信模块，所述第一预处理模块电连接于所述温度传感器、所述压力传感器，所述方法还包括：

所述第一预处理模块接收所述温度传感器感测的温度信息和所述压力传感器感测的深度信息并对所述温度信息和所述深度信息进行预处理，以建立温度信息与深度信息之间的对应关系表；

所述卫星通信模块将所述对应关系表传输至所述岸站接收单元。

在一实施例中，所述岸站接收单元包括电连接的接收模块及第二预处理模块，所述方法还包括：

所述接收模块接收所述卫星通信单元传输的对应关系表；

所述第二预处理模块预处理所述对应关系表，以获取温度-深度的关系式，并依据所述关系式感测海洋的内波的状态。

在一实施例中，所述岸站接收单元还包括预警模块，所述预警模块与所述第二预处理模块连接，所述方法还包括：

所述预警模块在所述海洋的内波异常时发出预警信息。

在一实施例中，所述移动式温度链实时监测系统还包括数据传输单元，所述数据传输单元包括数据中继器和RS485转网口数据模块，所述数据中继器连接所述多个温度传感器和所述多个压力传感器，所述RS485转网口数据模块连接所述数据中继器，所述卫星通信单元连接所述RS485转网口数据模块，所述方法还包括：

通过所述数据中继器和所述RS485转网口数据模块将所述温度传感器感测的温度信息和所述压力传感器感测的压力信息传递至所述卫星通信单元。

在一实施例中，所述数据传输单元还包括数据隔离器，所述数据隔离器与所述浮动承载单元连接，用于实现所述数据传输单元与所述卫星通信单元之间的隔离。

在一实施例中，所述浮动承载单元与所述卫星通信单元电连接，所述方法还包括：

所述卫星通信单元接收所述岸站接收单元发送的控制指令；

所述卫星通信单元依据所述控制指令控制所述浮动承载单元移动。

在一实施例中，所述卫星通信模块包括铱星模块，所述第一预处理模块与所述铱星模块电连接，所述铱星模块通过铱星网络与所述岸站接收单元实时通信。

在一实施例中，所述承载链的长度范围为300米～1000米，所述承载链具有测量区，所述测量区与所述浮动承载单元之间的距离范围为150米～300米，所述承载点间隔设置于所述测量区。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围。