申请/专利权人：中国海洋大学

申请日：2024-04-07

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN117990061B

主分类号：G01C13/00

分类号：G01C13/00;G01B7/02;G01B7/06;B63B35/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2024.05.24#实质审查的生效;2024.05.07#公开

摘要：本发明涉及海洋工程地质技术领域，提供了一种锚固型海底沙波迁移原位监测装置及其监测方法。包括锚、自然电位电极阵列、连接段、总控装置以及上浮系统；所述锚、自然电位电极阵列以及上浮装置由下而上依次连接，锚将装置固定在海床，总控装置配置无线传输模块，自然电位电极阵列获取各位置实时自然电位值判定海底沙波高度进而获取海底沙波迁移情况，最后通过总控装置下达命令使控制开关打开，通过水下声学及卫星通讯完成设备回收。通过本发明的技术方案，与其他海底沙波监测装置相比，克服了后者监测时间短且不连续的缺陷，可对海底沙波运移实时监测并结合已有模型精准预测,能够实时监测并精准预测海底沙波迁移。

主权项：1.一种锚固型海底沙波迁移原位监测装置的监测方法，锚固型海底沙波迁移原位监测装置包括自下至上依次连接的锚（7）、自然电位电极阵列、连接段（4）以及上浮系统，其特征在于，所述自然电位电极阵列包括支持杆（6），支持杆（6）为空心有机玻璃材质外部采用橡胶套包裹，支持杆（6）的外壁左右两侧上等距设置有若干个方形AgAgCl固态电极（5），且各方形AgAgCl固态电极（5）相互不连接，所述上浮系统包括中心浮球（3）以及以中心浮球（3）为中心在其周围等距离排列的四个外围浮球（15），中心浮球（3）内部放置总控装置，中心浮球（3）的顶部安装有通讯天线（2）以及吊点（1），所述总控装置包括采集舱（14）、放置在采集舱（14）内部自然电位采集仪（13）和数据存储传输设备以及通讯控制系统（12），自然电位采集仪（13）的输入端通过水密电缆连接方形AgAgCl固态电极（5），自然电位采集仪（13）的输出端通过线路连接数据存储传输设备以及通讯控制系统（12）；所述连接段（4）包括橡胶气管和水密电缆，水密电缆连接方形AgAgCl固态电极（5）和自然电位采集仪（13）；具体包括以下步骤：S1、在船甲板上对监测装置进行组装，设置自然电位采集仪（13）数据采集参数，设置结束，装置开始布放；S2、采用无揽布放方式，该监测装置的吊点（1）连接脱钩器，脱钩器连接船载地质缆的吊环，待装置完全入水后，静置待自然电位采集仪（13）传输回的数据值稳定，以最上端的两个方形AgAgCl固态电极（5）为参比电极记录各方形AgAgCl固态电极（5）相对参比电极对应的电势差由下至上依次为W1-0、W2-0…Wn-0以及Z1-0、Z2-0...Zn-0n∈1，2，3…；各方形AgAgCl固态电极（5）在海水中相对于参比电极电势差获得的方法为： ，其中，Wn-0为自然电位电极阵列左侧方形AgAgCl固态电极（5）相对于参比电极电势差值，Vn1-0为自然电位电极阵列左侧方形AgAgCl固态电极（5）电位值，Vj1为自然电位电极阵列左侧顶部参比电极电位值，f为自然电位采集仪放大倍数，Zn-0为自然电位电极阵列右侧方形AgAgCl固态电极（5）相对于参比电极电势差值，Vn2-0为自然电位电极阵列右侧方形AgAgCl固态电极（5）电位值，Vj2为自然电位电极阵列右侧顶部参比电极电位值；S3、通过人为拉动脱钩器释放监测装置，此时监测装置以完全自由落体的方式触底，通过锚（7）固定在海床，留在海底工作；S4、完成固定后，以不同介质电位差不同为基础，从下至上依次采集自然电位阵列每个测量点的自然电位值；S5、基于电势差W1、W2…Wn以及Z1、Z2....Znn∈1，2，3…实时判别沙波高度Ht；具体包括以下步骤：根据测量Wn、Zn自然电位值判断沙波高度Ht ，其中，Wn、Zn为监测装置工作状态下任意测量位置电势差，Vn1、Vn2为监测装置工作状态下任意测量电极电位值；根据获得Wn、Zn判定突变值Wy1，Zy2 ，，确定y1，y2值，进一步可获得 ，其中，Ht1为自然电位阵列左端海底沙波高度，Ht2为自然电位阵列右端海底沙波高度，y1，y2为沉积物和海水交接位置，d为垂直方向上每两个电极间距；S6、根据获得不同时刻沙波高度Ht，获取沙波高度发生变化的时间m，进而根据m获取时间内沙波的迁移距离Xi；海底沙波在时间内迁移距离Xi采用如下方法获得： ，式中，m为沙波高度发生变化的时间，X为确定自然电位电极阵列最左端到最右端距离，P为高度从Ht1变为Ht2所用时间；S7、检查数据采集过程是否正常，若数据采集正常，船可离开工作站点，装置进行现场原位监测；S8、通过数据存储传输设备以及通讯控制系统（12）将原始采集数据实时发送至平台，进行分析预测沙波迁移情况；S9、监测结束后进行回收，通过中心浮球（3）内的总控装置下达命令给锚（7）与自然电位阵列处的控制开关（10）使开关打开进而可收缩连接环（11）收缩，自然电位阵列与锚（7）断开连接，上浮系统带着自然电位阵列上浮，锚（7）留在海底，上浮系统自然上浮至出水，根据卫星获取浮球位置；S10、船到达浮球定位位置，将装置吊点（1）与科考船相连，将监测装置拉至甲板，完成整个工作过程。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国海洋大学 一种锚固型海底沙波迁移原位监测装置及其监测方法

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