[發明專利]極地海冰環境數據監測浮標和極地海冰環境數據監測方法

有效

• 申請號: 201711201357.6
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107933831B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 常曉敏;竇銀科;馬春燕;李丙瑞;雷瑞波;左廣宇;楊望笑
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B63B22/00
• 分類號: B63B22/00;B63B22/24;G01D21/02
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明公開了一種極地海冰環境數據監測浮標及一種極地海冰環境數據監測方法，可以測量冰面以上4米內不同高度的大氣參數，包括不同高度的風速風向、氣溫氣壓、濕度；也可采集冰面下不同深度的海水溶解氧與葉綠素的含量；水上聲納和水下聲納測量冰上降雪量和冰水界面的距離，可獲取冰層總厚度的變化；數據通過銥星模塊傳輸，實現自動化遠程實時監測，為海冰生長過程中的熱力學變化過程提供分析依據；本發明相比其他浮標裝置具有結構新穎，測量數據多樣化的特點；可應用于南北極極地海冰的自動化無人監測。

技術領域

本發明涉及自動化監測領域，尤其涉及一種極地海冰環境數據監測浮標和一種極地海冰環境數據監測方法。

背景技術

全球氣候是各種因素相互作用影響的統一體，而南北極的氣候是地球上氣候極為敏感的區域之一。海冰每年最多可以覆蓋地球表面積大約7％左右，其中最大的部分分布在地球的南北極，顯然海冰在南北極的研究中占有很大的比重。極地海冰的變化是極地氣候變化的風向標，海冰浮標的觀測研究及其成果應用在極地研究占有重要地位，利用海冰浮標觀測海冰漂移位置、浮標所處位置的氣壓氣溫、海表溫度等基本參數是常見的觀測方法，對全球氣候變化、天氣和冰情的預報、衛星數據驗證、數值氣候模式的強迫、驗證和同化，以及追蹤海冰生長和消融的過程等具有重要的數據支撐作用。

極地海冰的氣候因素與海冰形成的關系是相互作用的。長期以來，科學家在極地海—冰—氣相互作用的機理和對世界氣候的影響方面進行了大量的研究，但由于影響海—冰—氣相互作用的因素較多，無法實現大面積和精細化的多參數實時監測，利用衛星照片和遙感可以獲得氣候數據，但仍然無法完全分析海-冰-氣之間相互作用的機理。只有在極地海冰上大面積投放現場監測浮標，才可以獲取到足夠的海冰變化的實時數據。近年來，在“北極浮標計劃”等國際項目的國際支持下，北極投放了大量的海洋浮標和海冰浮標。但是監測低空(10米高)的大氣參數和海冰下海水的其它參數依舊是一個無法克服的困難。因此，設計和研發一種能夠利用自動化監測技術測量不同高度(10米內)的大氣參數和海冰厚度及海冰漂移的一體化浮標尤為重要。

目前，國內外在極地海冰上投放的浮標中，大都是在主標體上部設置一個1-6米高的固定支架，支架上不同高度設置同一類監測傳感器，在主標體下部設置一個鐵鏈或錨鏈，鐵鏈上不同深度處設置同一類監測傳感器，這類浮標的主要缺點是：上部固定支架越高，要求浮標直徑和高度越大，否則浮標會倒。下部鐵鏈上不同深度安裝同一類傳感器會增加傳感器的數量，增大成本。

發明內容

本發明的目的在于避免現有技術的不足之處而提供一種極地海冰環境數據監測浮標和一種極地海冰環境數據監測方法。

本發明的目的可以通過采用如下的技術措施來實現，設計一種極地海冰環境數據監測浮標，包括：控制倉、第一伸縮支架和第二伸縮支架；其中，控制倉包括倉體，及設置于倉體中的控制器、電機驅動及供電裝置；第一伸縮支架和第二伸縮支架分別固定設置于控制倉倉體外側的對立面上；第一伸縮支架和第二伸縮支架呈伸縮桿狀，電機驅動分別連接第一伸縮支架和第二伸縮支架，用以控制第一伸縮支架和第二伸縮支架沿延伸方向伸縮；第一伸縮支架和第二伸縮支架上設置多個與支架延伸方向呈指定角度設定的伸縮桿，伸縮桿為伸縮型支架，連接電機驅動并通過電機驅動驅動以進行伸縮；第一伸縮支架及其伸縮桿上固定設置小型氣象站、水上聲納傳感器及銥星模塊；第二伸縮支架及其伸縮桿上固定設置水下葉綠素和溶解氧傳感器及水下聲納傳感器。