[發明專利]一種海底地形變化監測系統及方法

有效

• 申請號: 201610070734.6
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105526910B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 王川;黎俊;王國榮;謝真強;周旭
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01C7/02
• 分類號: G01C7/02;G01C5/00;G01C9/00
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙)51229
• 代理人: 李林合

1.一種海底地形變化監測系統，其特征在于，包括監測系統控制船(1)、監測裝置(2)和水下機器人；所述的監測系統控制船(1)包括信號發射接收器(3)、信號控制器(4)和尺度索收放器(5)；所述的監測裝置(2)包括信號收發器一(7)、信號收發器二(8)、壓力計(9)、傾斜計(15)、數據存儲器(10)、蓄電池(16)、履帶式底座(13)、信號傳輸應答器(11)、吊環(17)和重物(14)；

所述監測裝置(2)為離線脫機工作模式，監測裝置(2)中設有蓄電池(16)，在整個監測過程中，蓄電池(16)為監測裝置(2)供電；監測裝置(2)上設有數據儲存器(10)，存儲監測裝置(2)在監測過程所測量的數據，回收數據儲存器(10)并分析其中的測量數據以獲得實驗數據；監測裝置(2)的底座采用履帶式底座(13)，以避免海底地形的不平穩造成傾斜計(15)傳感器測量的誤差；監測裝置(2)裝配有一定質量的重物(14)，用于在從海面下放到海底時減小監測裝置(2)受到的浮力，在海底時減少監測裝置(2)受到的海流或輕微地質運動的影響；

所述重物(14)為高密度金屬球體，通過重物釋放機構固定在履帶式底座(13)上；在需要降低監測裝置(2)重量時，打開重物釋放機構(12)，重物(14)失去固定作用，從履帶式底座(13)滾落到海底面，實現降低監測裝置(2)重量的作用。

2.根據權利要求1所述的一種海底地形變化監測系統，其特征在于，所述監測系統控制船(1)的信號控制器(4)、信號發射接收器(3)以及尺度索收放器(5)，均設置于船體上方，信號發射接收器(3)與信號控制器(4)相連，安裝在船體中部；尺度索收放器(5)為吊臂上設置尺度索的起吊裝置，下部底座安裝于船首處，底座為旋轉轉盤，吊臂末端工作狀態下伸出船體，尺度索總長度為3000m，尺度索材料為不銹鋼絲，尺度索底部設有掛鉤。

3.根據權利要求1所述的一種海底地形變化監測系統，其特征在于，所述監測裝置(2)數量為至少10～15個，監測裝置(2)為正方體結構，長寬高均為1m，內部結構均為防水結構，同時具有抗高壓性，最大使用深度為水下3000m。

4.根據權利要求1所述的一種海底地形變化監測系統，其特征在于，所述壓力計(9)選用石英晶體共振器壓力計，壓力表測量范圍為0～14MPa，壓力對應深度為0～1400m，分辨率為0.14Pa，對應深度為0.014mm；所述傾斜計(15)選用液體電解質傾斜計，傾斜度測量范圍是±30°，分辨率為0.001°。

5.根據權利要求1所述的一種海底地形變化監測系統，其特征在于，所述一種海底地形變化監測系統設有溫度計，用于檢測海底水溫變化。

6.根據權利要求1所述的一種海底地形變化監測系統，其特征在于，所述水下機器人在非工作狀態下?？坑诒O測系統控制船(1)側面吃水線處并與船體柔性固定連接；需要安裝監測裝置(2)或起吊監測裝置(2)時，控制水下機器人下潛至監測裝置(2)所在地進行作業，完成作業后上浮至原位并固定。

7.一種根據權利要求1～6中任意一項所述的海底地形變化監測系統的使用方法，其特征在于，其測量原理和使用步驟如下：

所述一種海底地形變化監測系統的測量原理為：

通過壓力計(9)監測海底水壓力的變化，確定海底表面下降的高度；通過測量傾斜計(15)傳感器兩端導電率的變化來監測出海底地面的傾斜度；

所述一種海底地形變化監測系統的使用步驟為：

監測系統控制船(1)到達開采海域并拋錨，尺度索收放器(5)吊起監測裝置(2)并轉動到海面上，下放尺度索將監測裝置(2)送到海底面，通過水下機器人安裝到位，收回尺度索；監測裝置(2)在下放過程和安裝過程中的信息通過信號收發器一(7)來傳輸；信號控制器(4)發出信號指令給信號發射接收器(3)，通過信號發射接收器(3)將信號指令發送給監測裝置(2)中的信號收發器二(8)，并通過信號傳輸應答器(11)執行相應的操作，啟動監測裝置(2)中的壓力計(9)、傾斜計(15)以及溫度計等，開始測量此時海水的壓力、監測裝置(2)所處平面的角度、海水的溫度等，并將所測的數據存儲在數據儲存器(10)中，并通過信號收發器二(8)反饋給信號發射接收器(3)，監測裝置(2)工作所需電力由蓄電池(16)提供；為了減少能量的消耗，監測裝置(2)每隔半個小時測量一次數據并記錄，其他時間監測裝置(2)處于待機狀態；監測作業完成后，再次下放尺度索，水下機器人將監測裝置(2)通過吊環(17)連接到尺度索上，通過尺度索收放器(5)回收到海面。