專利名稱：表層水體溫鹽度原位傳感測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于海洋水體探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種表層水體水溫、鹽度測量設(shè)備，尤其是一種表層水體溫鹽度原位傳感測量裝置。
背景技術(shù)：
海洋表面面積占地球表面面積的百分之七十，海洋表面溫度和鹽度是研究海洋環(huán)流、大氣環(huán)流、海洋溫度鋒、海洋天氣與氣候等海洋學(xué)和氣象學(xué)課題的兩個十分重要的物理因子，在漁業(yè)生產(chǎn)活動和氣象服務(wù)中溫鹽度的時空分布還與近海養(yǎng)殖、海洋環(huán)境污染、雷暴異常和熱帶氣旋的時空分布等密切相關(guān)。大量長時間序列的原位測量數(shù)據(jù)，將為海表面的溫鹽度對大氣及海洋的影響的機(jī)理研究提供重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。河口與近岸水體是陸源水體與海水交匯的區(qū)域，水文要素時空變異巨大，更容易發(fā)生環(huán)境的破壞和污染。赤潮是近岸及河口地區(qū)經(jīng)常發(fā)生的一種環(huán)境污染問題，盡管我國近海環(huán)境復(fù)雜多變，但海溫、鹽度、氣溫和風(fēng)場是赤潮發(fā)生、發(fā)展和消亡的重要環(huán)境物理因子。實時的海表面溫鹽度的原位測量數(shù)據(jù)將在赤潮的預(yù)警以及治理工作中發(fā)揮重要的作用。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，大面積的海表面數(shù)據(jù)的遙測成為了大尺度變化研究的重要手段，但遙測技術(shù)反演模型的精度的提高是建立在大量的實效性的原位測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上的。同時內(nèi)陸水體的溫度和鹽度的研究正在興起，溫度對內(nèi)陸水體中的生物活動影響巨大，溫度和鹽度的變化還能導(dǎo)致沉積物內(nèi)源磷等物質(zhì)釋放量的變化。綜上所述，溫鹽度是海洋及內(nèi)陸水體重要的物理參數(shù)，原位測量數(shù)據(jù)的獲取意義重大。現(xiàn)有的觀測水表面溫鹽度的方法有走航,浮標(biāo)和遙感三種方法。走航方法，是指沿著測量船航行的路線對經(jīng)過的水域進(jìn)行線形采點測量，數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確，但時效性差，成本較高，且航行的線路稀疏不足以代表整個研究水域的溫鹽度情況，另外還涉及人身安全的問題；第二種方法，浮標(biāo)測量，是指在研究水域中定點安置載有溫鹽傳感器的浮標(biāo)，測量數(shù)據(jù)通過無線傳輸送回地面。雖然可以即時傳輸數(shù)據(jù)，但是浮標(biāo)的體積相對巨大，投放的密度很小，成本相對較高，受水表面變化情況影響較大，易丟失，而且是定點測量，同樣不能提供整個水域完整的信息；第三種方法，是通過遙感衛(wèi)星接收的信號進(jìn)行反演得出水表面的溫鹽度數(shù)據(jù)，但由于反演模型的精度還不能滿足要求，尤其是鹽度的反演更是剛剛起步，所以使其可以大面積測量的優(yōu)勢得不到體現(xiàn)。同時，遙感反演模型同樣是根據(jù)大量的實效性的原位測量數(shù)據(jù)與傳感器接收的信號之間的關(guān)系建立起來的，所以原位測量對于遙感方法同樣很重要。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了克服已有的水表面溫鹽度測量技術(shù)的測量數(shù)據(jù)時效性差，測量數(shù)據(jù)稀少，測量精度較低，測量成本高的不足，提供一種表層水體溫鹽度原位傳感測量裝置，該裝置時效性強(qiáng)，測量數(shù)據(jù)多，精度相對較高，低成本，小體積且可自由浮動。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是[0007]本實用新型包括微處理器、地理空間定位模塊、電池、通訊模塊、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、集成電路板、塑料浮體、溫度傳感器、鹽度傳感器、橡膠塞。塑料浮體內(nèi)設(shè)置有集成電路板、橡膠塞，電池為集成電路板供電，微處理器安裝于集成電路板上，地理空間定位模塊、通訊模塊設(shè)置在塑料浮體頂部，地理空間定位模塊、通訊模塊和傳感器數(shù)據(jù)采集模塊通過傳輸線與集成電路板相連接，且地理空間定位模塊、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、微處理器、通訊模塊、電池都集成在集成電路板上，橡膠塞設(shè)置在塑料浮體底部，兩個橡膠塞分別安裝有溫度傳感器、鹽度傳感器；所述的塑料浮體作為水面漂浮儀器；所述地理空間定位模塊，可選GPS定位電路模塊、北斗定位電路模塊、伽利略定位電路模塊等用于地理空間定位的電路模塊，用于根據(jù)所述微處理器的數(shù)據(jù)采集指令接收全球定位系統(tǒng)信號，確定當(dāng)前浮體裝置所在的地理空間位置，并輸入到微處理器；所述溫度傳感器和鹽度傳感器暴露在水體中，用于檢測表層水體的溫度和鹽度，保證水表面采集位置的溫鹽度參數(shù)與采樣點的空間位置參數(shù)對應(yīng)；并將檢測數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集模塊；所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，用于根據(jù)微處理器的數(shù)據(jù)采集指令輸出水體溫度和鹽度信號至微處理器；所述通訊模塊，可選擇無線電通信電路、WIFI通信電路、GPRS通信電路、G通信電路等信息傳輸電路，用于根據(jù)微處理器的數(shù)據(jù)發(fā)送指令，將所述水體溫度和鹽度以及地理空間位置信息通過無線方式傳送給地面監(jiān)測中心；所述地面監(jiān)測中心經(jīng)所述通訊模塊向微處理器發(fā)出數(shù)據(jù)采集指令，啟動數(shù)據(jù)的采集和傳輸作業(yè)。本實用新型的有益效果主如下本實用新型采用現(xiàn)場原位傳感方式測量，參數(shù)測量精度高，效率高；采用地理空間定位模塊，確保水體溫鹽度信息與采樣點的空間位置地理參數(shù)對應(yīng)；采用無線通信和自容工作相結(jié)合，數(shù)據(jù)采集的位置適應(yīng)廣，控制靈活主動；采用大面積布放，單個數(shù)據(jù)成本低，靈活性大；體積較小，受干擾小，樣本數(shù)據(jù)精度高；可長時間自行漂浮，測量裝置可重復(fù)使用，維護(hù)成本低；由地面計算機(jī)發(fā)出指令，可獲得時序一致的參數(shù)，便于數(shù)據(jù)分析，方便實現(xiàn)與遙感探測同步，利于開展驗證工作。綜上，本實用新型實現(xiàn)水表面溫鹽度原位測量的要求，測量數(shù)據(jù)量大、準(zhǔn)確、測量裝置簡單、測量成本低廉、測量方法靈活?？蔀樗砻鏈佧}度遙感反演模型的建立和改善提供重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。若能進(jìn)行分區(qū)投放，合理預(yù)測漂浮路線及網(wǎng)點情況，便能實時精確的實現(xiàn)區(qū)域水表層溫度場和鹽度場分布的動態(tài)可視化仿真分析。

圖1為本實用新型整體示意圖；圖2為本實用新型剖面圖；圖中，微處理器1、地理空間定位模塊2、電池3、通訊模塊4、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊5、集成電路板6、塑料浮體7、溫度傳感器8、鹽度傳感器9、橡膠塞10。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。如圖1、圖2所示，表層水體溫鹽度原位傳感測量裝置，包括微處理器1、地理空間定位模塊2、電池3、通訊模塊4、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊5、集成電路板6、塑料浮體7、溫度傳感器8、鹽度傳感器9、橡膠塞10。塑料浮體7內(nèi)設(shè)置有集成電路板6、橡膠塞10，電池3為集成電路板6供電，微處理器I安裝于集成電路板6上，地理空間定位模塊2、通訊模塊4設(shè)置在塑料浮體7頂部，地理空間定位模塊2、通訊模塊4和傳感器數(shù)據(jù)采集模塊5通過傳輸線與集成電路板6相連接，且地理空間定位模塊2、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊5、微處理器1、通訊模塊4、電池3都集成在集成電路板6上，橡膠塞10設(shè)置在塑料浮體7底部，且兩個橡膠塞10分別安裝有溫度傳感器8、鹽度傳感器9 ;所述的塑料浮體7作為水面漂浮儀器；所述地理空間定位模塊2，可選GPS定位電路模塊、北斗定位電路模塊、伽利略定位電路模塊等用于地理空間定位的電路模塊，用于根據(jù)所述微處理器I的數(shù)據(jù)采集指令接收全球定位系統(tǒng)信號，確定當(dāng)前浮體裝置所在的地理空間位置，并輸入到微處理器I;所述溫度傳感器8和鹽度傳感器9暴露在水體中，用于檢測表層水體的溫度和鹽度，保證水表面采集位置的溫鹽度參數(shù)與采樣點的空間位置參數(shù)對應(yīng)；并將檢測數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集模塊5 ；所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊5，用于根據(jù)微處理器I的數(shù)據(jù)采集指令輸出水體溫度和鹽度信號至微處理器I ;所述通訊模塊4，可選擇無線電通信電路、WIFI通信電路、GPRS通信電路、3G通信電路等信息傳輸電路，用于根據(jù)微處理器I的數(shù)據(jù)發(fā)送指令，將所述水體溫度和鹽度以及地理空間位置信息通過無線方式傳送給地面監(jiān)測中心；所述地面監(jiān)測中心經(jīng)所述通訊模塊4向微處理器I發(fā)出數(shù)據(jù)采集指令，啟動數(shù)據(jù)的采集和傳輸作業(yè)。本實用新型工作過程如下 首先，微處理器I通過地理空間定位模塊2獲取空間地理位置參數(shù)，通過傳感器數(shù)據(jù)采集模塊5獲取溫度和鹽度信號，發(fā)送數(shù)據(jù)采集指令和數(shù)據(jù)傳送指令；傳感器數(shù)據(jù)采集模塊5，由A/D轉(zhuǎn)換、信號采集和調(diào)理電路構(gòu)成；溫度傳感器8和鹽度傳感器9，主要傳感水體表層的溫度和鹽度；橡膠塞裝置10，主要用于固定傳感器以及密封漂浮體裝置，保護(hù)內(nèi)部的集成電路板裝置。浮體裝置7將在預(yù)定的水域自由漂浮，數(shù)據(jù)采集指令由微處理器I按設(shè)定計劃發(fā)出，或由地面計算機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)出指令，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和傳輸作業(yè)；通信模塊4在微處理器I的指揮下，將水體溫鹽度與采樣點的空間位置等參數(shù)，通過無線方式傳送給地面監(jiān)測中心；本裝置同時設(shè)計成數(shù)據(jù)自容方式，所有數(shù)據(jù)可臨時存儲在存儲卡上，待裝置完成作業(yè)后回收到地面再導(dǎo)出數(shù)據(jù)，該功能設(shè)計以適應(yīng)無線通訊還未覆蓋到的一些測量位置?，F(xiàn)有技術(shù)中尚未看到水體表層中大量投放的溫鹽度原位測量裝置，本實用新型的意義在于大量獲取水體表層的溫度和鹽度原位測量數(shù)據(jù)，測量精度高，數(shù)據(jù)成本低，數(shù)據(jù)量大，為定標(biāo)、驗證提供了有力的技術(shù)依據(jù)；采用本方法，合理布置傳感器，優(yōu)化參數(shù)采集策略，即可獲得三維空間按時序變化的水體表層溫度和鹽度分布及變化規(guī)律。權(quán)利要求1.表層水體溫鹽度原位傳感測量裝置，包括微處理器、地理空間定位模塊、電池、通訊模塊、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、集成電路板、塑料浮體、溫度傳感器、鹽度傳感器、橡膠塞，其特征在于塑料浮體內(nèi)設(shè)置有集成電路板、橡膠塞，電池為集成電路板供電，微處理器安裝于集成電路板上，地理空間定位模塊、通訊模塊設(shè)置在塑料浮體頂部，地理空間定位模塊、通訊模塊和傳感器數(shù)據(jù)采集模塊通過傳輸線與集成電路板相連接，且地理空間定位模塊、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、微處理器、通訊模塊、電池都集成在集成電路板上，橡膠塞設(shè)置在塑料浮體底部，兩個橡膠塞分別安裝有溫度傳感器、鹽度傳感器；所述的塑料浮體作為水面漂浮儀器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表層水體溫鹽度原位傳感測量裝置，其特征在于所述的地理空間定位模塊，可選GPS定位電路模塊、北斗定位電路模塊、伽利略定位電路模塊，用于根據(jù)所述微處理器的數(shù)據(jù)采集指令接收全球定位系統(tǒng)信號，確定當(dāng)前浮體裝置所在的地理空間位置，并輸入到微處理器；所述溫度傳感器和鹽度傳感器暴露在水體中，用于檢測表層水體的溫度和鹽度，保證水表面采集位置的溫鹽度參數(shù)與采樣點的空間位置參數(shù)對應(yīng)；并將檢測數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集模塊；所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，用于根據(jù)微處理器的數(shù)據(jù)采集指令輸出水體溫度和鹽度信號至微處理器；所述通訊模塊，可選擇無線電通信電路、WIFI通信電路、GPRS通信電路、G通信電路，用于根據(jù)微處理器的數(shù)據(jù)發(fā)送指令，將所述水體溫度和鹽度以及地理空間位置信息通過無線方式傳送給地面監(jiān)測中心；所述地面監(jiān)測中心經(jīng)所述通訊模塊向微處理器發(fā)出數(shù)據(jù)采集指令，啟動數(shù)據(jù)的采集和傳輸作業(yè)。
專利摘要本實用新型公開了一種表層水體溫鹽度原位傳感測量裝置。本實用新型包括微處理器、地理空間定位模塊、電池、通訊模塊、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、集成電路板、塑料浮體、溫度傳感器、鹽度傳感器、橡膠塞；塑料浮體內(nèi)設(shè)置有集成電路板、橡膠塞，電池為集成電路板供電，微處理器安裝于集成電路板上，地理空間定位模塊、通訊模塊設(shè)置在塑料浮體頂部，地理空間定位模塊、通訊模塊和傳感器數(shù)據(jù)采集模塊通過傳輸線與集成電路板相連接，且地理空間定位模塊、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、微處理器、通訊模塊、電池都集成在集成電路板上，橡膠塞設(shè)置在塑料浮體底部，兩個橡膠塞分別安裝有溫度傳感器、鹽度傳感器。本實用新型提供測量數(shù)據(jù)量大、測量精度較高、成本低。
文檔編號G01K13/02GK202836826SQ20122055008
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者周斌, 劉王兵, 凌在盈, 潘玉良, 竇文潔 申請人:杭州師范大學(xué)