海床基的系統組成、應用及安全工作和布放回收技術

　　海床基是以布放在海底的坐底式平臺為依托，集成多種海洋環境觀測設備或傳感器，獲取多類海洋環境要素的觀測系統，是布放在海底對海洋環境進行定點、長期、連續測量的綜合監測裝置，實物如圖所示。與傳統監測方式相比，海床基的布放通常依托于坐底式平臺，這種平臺可以穩定地放置在海底，并能夠承受海洋環境的影響和侵蝕，具有原位、長期連續、不受海況和天氣影響、數據質量高、可多要素同步監測的技術優勢。

　　海床基的觀測設備或傳感器通常包括聲學多普勒流速剖面儀、溫鹽深剖面儀、水下攝像頭、水聽器等，可以實現對海洋環境的全方位觀測，實時收集海洋環境數據，包括水溫、鹽度、流速、水質等參數，從不同角度揭示海洋環境的真實狀況，同時，海床基還可以配備化學分析儀器等設備，對海水中的化學成分進行分析和監測。水下監測傳感器對海洋底層水體進行連續監測，水聲通信機在獲取海底傳感器監測數據后，通過聲學換能器將聲信號發射到海面接收設備，通過轉碼后，最終將數據通過衛星或其他方式傳輸到數據應用平臺。

　　海床基平臺可搭載如下傳感器：

　　①物理海洋觀測傳感器：水溫、鹽度、深度、濁度、海流、波浪等。

　?、谖锾接^測儀器傳感器：海底重力儀、磁力儀、地震儀、海嘯傳感器等。

　?、凵锘瘜W海洋觀測傳感器：葉綠素、pH值、CO?、甲烷、營養鹽等。

　　④其他傳感器：視頻監控系統等。

　　目前海床基多搭載物理海洋觀測傳感器，主要由于物理海洋傳感器技術相對成熟、觀測數據較穩定。由于搭載傳感器、采集器種類和數量的不同，平臺的尺寸、形狀和重量也不盡相同。通常搭載少量傳感器的海床基多用于淺海，結構設計簡單、尺寸較小、重量較輕。而搭載十幾種甚至上百種傳感器的海床基，結構設計復雜、尺寸較大、重量較重。

　　海床基監測系統組成包括聲學應答釋放器水上機、聲通信機接收機、出水報警裝置、水下集成安裝平臺、測量儀器、系統設備等。

　　海床基平臺集聲光機電于一體，可放置在近岸數百米水下，工作時間較長。為使該平臺不受某一部分的故障而影響整體的工作性能、便于檢測和維護，其設計的特點是貫徹模塊化設計思想，各單機均為自容式/受控式兼容的儀器設備，可以單獨工作也可以集成方式工作。數據的采集以各單機按預置采樣程序獨立工作和控制工作相結合，便于采集儲存需要的信息數據。

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　　海床基平臺作為多參數海洋測量設備和傳感器的載體，將海洋環境自動監測系統布放海底，任務完成后回收平臺。為了使測量平臺適用于單一參數和多參數測量的需要，水下組合式測量平臺集成技術是其關鍵技術，要求具有多樣化和靈活性。按照模塊化和系列化的原則進行設計的水下組合式測量平臺使用戶可以根據需要組合成滿意的平臺。針對海底不同的地質和海床基通常工作于海底流速較大的河口等特殊環境，平臺設計抗傾斜、抗顛覆和防下沉技術是系統水下長期可靠工作的關鍵技術。測量平臺設計為輕便型組合式，可以根據搭載體的大小、多少進行隨意組合。如為了在大流速下系統不傾斜和顛覆，平臺儀器艙和系統配重支撐架設計為敞開式的，對海流的阻擋進行了化解;此外，在平臺配重支撐架和儀器艙之間需設有海流通道。

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　　海床基平臺是由敞開式大型儀器艙、聲學應答釋放器、坐底式配重支撐架、各種儀器和傳感器組成。安全保障可靠工作是系統的關鍵，海床基平臺是否能安全投放、可靠工作與順利回收關系到海床基平臺工作的成敗，因此，安全工作與回收技術是海床平臺的關鍵技術之一。其中聲學應答釋放器技術是系統安全可靠回收的保證，它必須有極高的可靠性。耐風暴海洋過程和抗淺海工作環境干擾是釋放器的關鍵，高抗干擾性聲學釋放器電路是釋放器的有效保證，擴大了海床基系統的應用范圍。

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　　海床基布放時通過脫鉤裝置與布放船只的吊桿連接并吊放至水面以下，然后脫鉤使其自由下落海底。這種布放方式簡化了海上布放的作業程序，降低了對作業船只和配套設備的要求，有助于提高系統布放的可操作性。系統在布放下落過程中受到重力、浮力以及水阻力的作用。通過仿真計算和試驗測試可知，在系統自由下落過程中，下落速度在很短的時間內(t<2s)收斂于一個穩定值，約為0.6m/s。在系統下落過程中受到側向海流的干擾而發生姿態傾斜時，系統的重浮力會產生一個將其扶正的回復力矩，保障其姿態不會失控。根據系統的結構物理特性和水阻力特性分析，在側向海流速度為0.5m/s時，系統結構傾斜角度可控制在15°以內，完全可以安全坐底。

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　　系統回收時，在水面船只上通過聲學應答釋放器水上機發出水聲遙控釋放指令，聲學應答釋放器水下機收到指令后控制釋放機構執行脫鉤動作，使儀器艙在浮體帶動下上浮水面。系統內預存高強度繩索，其兩端分別連接到儀器艙和配重基座。當儀器艙浮出水面時，配重支撐架作為一個重錨將上浮部分錨定，使其不會隨海流飄走而丟失。在將儀器艙回收后，可通過連接繩索將配重支撐架一并回收。在意外情況下，若聲學釋放器不能正常工作而使得水下系統無法收到水面釋放指令，可依靠定時釋放器在設定的最后時刻控制釋放機構脫開，使系統上浮并回收。采用兩種控制手段對釋放執行機構進行并聯控制，有效地提高了系統回收的可靠性。

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