本發(fā)明涉及一種海床基多點(diǎn)原位長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)，屬于海洋觀測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

海洋資源是國(guó)家海洋權(quán)益的重要組成部分，深海石油和天然氣水合物等資源的爭(zhēng)奪成為國(guó)際能源焦點(diǎn)。海底天然氣水合物開(kāi)采過(guò)程中，由于溫度、壓力、外接擾動(dòng)等因素，使得水合物自發(fā)分解，產(chǎn)生諸如CH₄、H₂、H₂S、O₂等多種副產(chǎn)物，進(jìn)而可能使海床穩(wěn)定性、海洋工程基礎(chǔ)建設(shè)、海洋及大氣環(huán)境等受到嚴(yán)重的影響。因此，對(duì)天然氣水合物開(kāi)采過(guò)程進(jìn)行有效、全面地長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，對(duì)于推動(dòng)水合物資源勘探和開(kāi)采以及相關(guān)的環(huán)境效應(yīng)的調(diào)查評(píng)價(jià)具有重要的促進(jìn)作用。

目前，對(duì)于天然氣水合物分解過(guò)程的監(jiān)測(cè)、探測(cè)、觀測(cè)手段，主要包括海洋地球物理探測(cè)、潛標(biāo)觀測(cè)、取樣分析、海床基觀測(cè)等。海洋地球物理探測(cè)方法又可分為以多波束探測(cè)等手段為代表的海水環(huán)境探測(cè)、以地震和淺剖等手段為代表的海底沉積物環(huán)境探測(cè)。而物探方法缺乏時(shí)間上的連續(xù)性且精度較低，大多以勘探為主，難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)。潛標(biāo)觀測(cè)能夠獲取海水環(huán)境剖面的大量數(shù)據(jù)，具有良好的連續(xù)性與垂向數(shù)據(jù)分布密度，但對(duì)于來(lái)自于海底沉積物內(nèi)部的水合物分解過(guò)程，在海水環(huán)境的觀測(cè)效果會(huì)相對(duì)滯后。取樣分析法能夠很好的獲取足夠范圍、深度的沉積物樣品，但該方法既無(wú)法滿足實(shí)時(shí)觀測(cè)要求，也無(wú)法獲取動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，同時(shí)對(duì)樣品不可避免的擾動(dòng)也會(huì)嚴(yán)重影響分析結(jié)果。相對(duì)而言，海床基觀測(cè)方法能夠同時(shí)對(duì)海水和沉積物進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)，是最為理想的方式。

海床基觀測(cè)由來(lái)已久，美國(guó)華盛頓大學(xué)(1965)首次使用海床基三腳架來(lái)觀測(cè)和研究PugetSound潮汐水道中的底邊界層水沙運(yùn)動(dòng)。此后，美國(guó)國(guó)家地質(zhì)調(diào)查局、弗吉尼亞海洋研究所、美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局等分別獨(dú)立海床基觀測(cè)系統(tǒng)，并組織參與了一系列大型的觀測(cè)項(xiàng)目。此外，Oceanscience、Technicap、MSI等公司紛紛將坐底式觀測(cè)平臺(tái)的成熟技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化，如Sea Spider、CAGE EN PEHD等一些列簡(jiǎn)易、實(shí)用的海底觀測(cè)平臺(tái)陸續(xù)推出。在國(guó)內(nèi)，中國(guó)海洋大學(xué)、中山大學(xué)、華東師范大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院海洋研究所、國(guó)家海洋技術(shù)中心、國(guó)家海洋局第三海洋研究所等單位的坐底式觀測(cè)平臺(tái)陸續(xù)研制成功并得到推廣應(yīng)用。同濟(jì)大學(xué)海洋地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局合作研制“自由下降三腳架”，運(yùn)用多種海底儀器觀測(cè)底層海流和沉積搬運(yùn)的連續(xù)時(shí)間變化序列，研究南海東北部底層海流分布和沉積搬運(yùn)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。

然而，上述海床基觀測(cè)系統(tǒng)全部針對(duì)于海洋動(dòng)力參數(shù)觀測(cè)，如溫度、鹽度、波浪、潮汐、海流、懸浮泥沙、重力、磁力、葉綠素、DO、pH值、CO、甲烷、營(yíng)養(yǎng)鹽、H₂S等等，并不能對(duì)海底沉積物內(nèi)部進(jìn)行探測(cè)。中國(guó)海洋大學(xué)研制“復(fù)雜深海工程地質(zhì)原位長(zhǎng)期觀測(cè)設(shè)備”于2015年正式啟動(dòng)，該設(shè)備不僅能夠?qū)Ｋh(huán)境進(jìn)行綜合觀測(cè)，還可以對(duì)海底沉積物內(nèi)部的電阻率、聲波、孔隙水壓力進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)。但該設(shè)備尚處于研制狀態(tài)，且為靜止的定點(diǎn)觀測(cè)。

由于海底的石油、天然氣水合物泄露或分解過(guò)程會(huì)在有限范圍內(nèi)形成一個(gè)由內(nèi)而外、由大到小的有源擴(kuò)散場(chǎng)，特別是在深海底相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境下，僅在有源場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行范圍不大的多點(diǎn)探測(cè)，也足以根據(jù)擴(kuò)散場(chǎng)的分布特性確定源的位置、距離，各個(gè)觀測(cè)要素的擴(kuò)散過(guò)程及源的泄露/分解量，具有重要的實(shí)際意義與研究?jī)r(jià)值。但顯然，目前的裝備水平不足以對(duì)于石油、天然氣水合物泄露或分解過(guò)程開(kāi)展長(zhǎng)期觀測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種海床基多點(diǎn)原位長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)Ρ狙b備覆蓋范圍內(nèi)的沉積物進(jìn)行高精度多點(diǎn)立體觀測(cè)，并可進(jìn)行高精度定位沉積物取樣。

一種海床基多點(diǎn)原位長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)，包括平臺(tái)框架、浮體材料、水聲通訊機(jī)、信標(biāo)機(jī)、監(jiān)測(cè)艙、控制艙、釋放控制艙、中央回轉(zhuǎn)臺(tái)、配重塊和微電極探測(cè)系統(tǒng)；所述平臺(tái)框架主體為圓柱體形狀，從上至下共四層，第一層安裝浮體材料、水聲通訊機(jī)及信標(biāo)機(jī)，第二層安裝監(jiān)測(cè)艙、控制艙和釋放控制艙，第三層安裝中央回轉(zhuǎn)臺(tái)，第四層安裝配重塊；

所述第二層的監(jiān)測(cè)艙內(nèi)設(shè)有姿態(tài)傳感器和高度計(jì)，控制艙內(nèi)設(shè)有水下控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，釋放控制艙內(nèi)設(shè)有水下聲學(xué)釋放器；

所述第三層安裝中央回轉(zhuǎn)臺(tái)，包括回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌、回轉(zhuǎn)盤(pán)、微電極探測(cè)系統(tǒng)和拉伸機(jī)構(gòu)，所述中央回轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)置圓周形回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌，回轉(zhuǎn)盤(pán)設(shè)置在回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌的中央并可沿回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌滑動(dòng)，回轉(zhuǎn)盤(pán)由伺服電機(jī)I驅(qū)動(dòng)；回轉(zhuǎn)盤(pán)上沿徑向設(shè)置滑槽，微電極探測(cè)系統(tǒng)可在拉伸機(jī)構(gòu)的控制下在滑槽內(nèi)滑動(dòng)，拉伸機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)II和絲杠II，伺服電機(jī)II帶動(dòng)絲杠II轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠II與微電極探測(cè)系統(tǒng)螺紋連接。

該觀測(cè)系統(tǒng)通過(guò)伺服電機(jī)控制回轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)、拉伸機(jī)構(gòu)控制微電極探測(cè)系統(tǒng)滑動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)360°范圍內(nèi)任意半徑的回轉(zhuǎn)定位，完成微電極探測(cè)系統(tǒng)的可控定位探測(cè)/取樣。

進(jìn)一步地，平臺(tái)框架采用316L不銹鋼材料制作。

進(jìn)一步地，所述微電極探測(cè)系統(tǒng)可在升降機(jī)構(gòu)的控制下上下移動(dòng)，升降機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)III和絲杠III，伺服電機(jī)III帶動(dòng)絲杠III轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠III與微電極探測(cè)系統(tǒng)螺紋連接。

更進(jìn)一步地，結(jié)合微電極響應(yīng)快、攪拌敏感度低、空間分辨率高的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)垂直升降機(jī)構(gòu)定位精度為1mm。

進(jìn)一步地，所述回轉(zhuǎn)盤(pán)上還設(shè)置沉積物取樣器，用于對(duì)所觀測(cè)沉積物進(jìn)行采樣。

進(jìn)一步地，為便于安裝，所述浮體材料設(shè)計(jì)為4-8等分，組合后的形狀體積與平臺(tái)框架相契合。水聲釋放器將纜繩控制掛鉤打開(kāi)，即可拋棄配重，在拋棄配重后，浮體材料可以幫助平臺(tái)浮出水面。

進(jìn)一步地，所述微電極探測(cè)系統(tǒng)包括基座及設(shè)置在基座上的靜力觸探(CPT)探頭和八個(gè)微電極，所述靜力觸探探頭設(shè)置在基座的中央，所述八個(gè)微電極圍繞靜力觸探探頭均勻排布，靜力觸探探頭與每一個(gè)微電極的距離為3-5cm，距離太小，靜力觸探探頭占據(jù)微電極被測(cè)介質(zhì)的空間，可能會(huì)影響到微電極的測(cè)量結(jié)果。距離太大，靜力觸探探頭探測(cè)到的閾值點(diǎn)對(duì)微電極的保護(hù)效果會(huì)大打折扣。靜力觸探探頭錐尖的長(zhǎng)度比微電極錐尖的長(zhǎng)度長(zhǎng)4-8cm，存在長(zhǎng)度差既可保證在貫入沉積物的過(guò)程中靜力觸探探頭先接觸未知強(qiáng)度的沉積物，保護(hù)微電極；長(zhǎng)度差不宜過(guò)大，否則無(wú)法保證貫入深度。所述八個(gè)微電極(24)分別探測(cè)CH₄、O₂、pH、Redox、H₂、H₂S、NO、NO₂指標(biāo)。

由于微電極機(jī)械強(qiáng)度較差，為防止在刺穿沉積物的過(guò)程中被破壞，本微電極探測(cè)系統(tǒng)在基座上安裝一套比微電極更長(zhǎng)的深水靜力觸探探頭，用來(lái)測(cè)量微電極下插過(guò)程中沉積物的強(qiáng)度的變化。通過(guò)對(duì)微電極模具開(kāi)展重復(fù)破壞性實(shí)驗(yàn)，獲取各個(gè)微電極極限破壞強(qiáng)度，取各個(gè)微電極的破壞強(qiáng)度的最小值，假設(shè)為S，根據(jù)S值大小設(shè)置靜力觸探的閾值，靜力觸探的閾值可設(shè)置為0.7-0.9S。當(dāng)靜力觸探探頭檢測(cè)到的錐尖阻力大于等于靜力觸探的閾值時(shí)，停止繼續(xù)穿刺，以保護(hù)微電極不受傷害，實(shí)現(xiàn)在原位觀測(cè)過(guò)程中對(duì)微電極的可靠保護(hù)。通過(guò)將微電極群與靜力觸探探頭結(jié)合，設(shè)置極限閾值，既可以保證貫入深度，又能夠保證設(shè)備安全。

可進(jìn)一步提高微電極測(cè)量的響應(yīng)時(shí)間及高分辨。通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)信號(hào)放大、數(shù)據(jù)采集技術(shù)，獲得高精度、高分辨率的多參量探測(cè)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述海床基多點(diǎn)原位長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，包括甲板單元及水下單元(水下控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))；

所述甲板單元包括主控制臺(tái)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器I、人機(jī)交互單元、信標(biāo)定位單元、水聲通信單元和聲學(xué)釋放單元，所述主控制臺(tái)分別連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器I、人機(jī)交互單元、信標(biāo)定位單元、水聲通信單元和聲學(xué)釋放單元；

所述水下控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括總控系統(tǒng)、信標(biāo)機(jī)、水聲通訊機(jī)、聲學(xué)釋放器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器II、伺服電機(jī)I、回轉(zhuǎn)盤(pán)、伺服電機(jī)II、絲杠II、伺服電機(jī)III、絲杠III、微電極探測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集單元、沉積物取樣器、高度計(jì)和姿態(tài)傳感器；所述總控系統(tǒng)分別連接信標(biāo)機(jī)、水聲通訊機(jī)、聲學(xué)釋放器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器II、伺服電機(jī)I、伺服電機(jī)II、伺服電機(jī)III、數(shù)據(jù)采集單元、高度計(jì)和姿態(tài)傳感器，所述伺服電機(jī)I、伺服電機(jī)II、伺服電機(jī)III分別通過(guò)連接回轉(zhuǎn)盤(pán)、絲杠II、絲杠III，從而驅(qū)動(dòng)微電極探測(cè)系統(tǒng)和沉積物取樣器，所述微電極探測(cè)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集單元連接；

所述信標(biāo)定位單元與信標(biāo)機(jī)無(wú)線連接、水聲通信單元與水聲通訊機(jī)無(wú)線連接、聲學(xué)釋放單元與聲學(xué)釋放器無(wú)線連接。

水下控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由電池供電，包括軟件和硬件兩部分，主要控制中央回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)定位、微電極探測(cè)系統(tǒng)和沉積物取樣器的拉伸定位以及垂直升降定位，采集各微電極、高度計(jì)及姿態(tài)傳感器等探測(cè)儀器的數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器II中，同時(shí)通過(guò)水聲通訊機(jī)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊装鍐卧Ｋ曂ㄓ崣C(jī)還可以將平臺(tái)水下?tīng)顟B(tài)及儀器采集的數(shù)據(jù)等參數(shù)傳輸?shù)郊装褰邮軉卧?。聲學(xué)釋放器接收甲板單元發(fā)出的釋放訊號(hào)后，打開(kāi)鉤鎖，與配重相分離，從而使得海床基多點(diǎn)原位長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)在浮體材料的驅(qū)動(dòng)下浮向海面。在海床基多點(diǎn)原位長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)上浮到海面后，信標(biāo)機(jī)發(fā)送GPS實(shí)時(shí)位置，指導(dǎo)海面船只通過(guò)導(dǎo)航迅速鎖定海床基多點(diǎn)原位長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際位置與漂流走向，順利完成追蹤以及海面打撈回收。

本發(fā)明針對(duì)海底石油、天然氣水合物泄露或分解過(guò)程，通過(guò)原位長(zhǎng)期觀測(cè)及沉積物取樣，獲取觀測(cè)區(qū)域海底沉積物立體空間范圍內(nèi)地球化學(xué)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)分布，從而分析獲得有源擴(kuò)散場(chǎng)的源位置、擴(kuò)散過(guò)程等信息，為石油泄漏、水合物分解過(guò)程的海洋環(huán)境效應(yīng)評(píng)估給予重要的數(shù)據(jù)支撐，從而為海底石油開(kāi)采、天然氣水合物試采等重大工程實(shí)施提供支撐及服務(wù)。

本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：

1.在傳統(tǒng)海床基基礎(chǔ)上，通過(guò)中央回轉(zhuǎn)平臺(tái)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、拉伸機(jī)構(gòu)，有效地實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)精確定位功能，進(jìn)而可以根據(jù)需要獲取探測(cè)區(qū)域內(nèi)多個(gè)探測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，最終能夠分析獲得有源擴(kuò)散場(chǎng)的空間分布信息；

2.將升降機(jī)構(gòu)引入到中央回轉(zhuǎn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)探針的貫入、拔出功能，進(jìn)而將多點(diǎn)探測(cè)進(jìn)一步發(fā)展為立體探測(cè)，從而將海床面平面的有源擴(kuò)散場(chǎng)擴(kuò)展為空間立體的有源擴(kuò)散場(chǎng)，進(jìn)而保證最終結(jié)果的直觀性與可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1實(shí)施例1-2海床基多點(diǎn)原位長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2實(shí)施例1-2中央回轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3實(shí)施例2微電極探測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4實(shí)施例2微電極探測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5實(shí)施例1-2控制系統(tǒng)示意圖；

圖6實(shí)施例1-2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7實(shí)施例1-2觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)有源擴(kuò)散場(chǎng)的探測(cè)方法示意圖；

圖1-7中：1-信標(biāo)機(jī)；2-監(jiān)測(cè)艙；3-微電極探測(cè)系統(tǒng)；4-吊環(huán)；5-水聲通訊機(jī)；6-浮體材料；7-控制艙；8-釋放控制艙；9-配重塊；10-中央回轉(zhuǎn)臺(tái)；11-平臺(tái)框架；12-伺服電機(jī)I；13-伺服電機(jī)II；14-伺服電機(jī)III；15-回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌；16-回轉(zhuǎn)盤(pán)；17-沉積物取樣器；18-甲板單元；19-海平面；20-海床基多點(diǎn)原位長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)；21-海床面；22-絲杠III；23-基座；24-微電極；25-靜力觸探探頭；26-絲杠II；27-滑槽；28-探測(cè)點(diǎn)；29-探測(cè)區(qū)域；30-擴(kuò)散場(chǎng)；31-擴(kuò)散點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

如圖1所示的海床基多點(diǎn)原位長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)，包括平臺(tái)框架11、浮體材料6、水聲通訊機(jī)5、信標(biāo)機(jī)1、監(jiān)測(cè)艙2、控制艙7、釋放控制艙8、中央回轉(zhuǎn)臺(tái)10、配重塊9和微電極探測(cè)系統(tǒng)3。平臺(tái)框架11主體為圓柱體形狀，從上至下共四層。

第一層安裝浮體材料6、水聲通訊機(jī)5、信標(biāo)機(jī)1及吊環(huán)4，其中浮體材料6為便于安裝，設(shè)計(jì)為六等分，安置在框架內(nèi)，水聲通訊機(jī)5、信標(biāo)機(jī)1和吊環(huán)4均設(shè)置在平臺(tái)框架11的頂部。

第二層安裝監(jiān)測(cè)艙2、控制艙7和釋放控制艙8。監(jiān)測(cè)艙2內(nèi)設(shè)有姿態(tài)傳感器和高度計(jì)，控制艙7內(nèi)設(shè)有水下控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，釋放控制艙8內(nèi)設(shè)有水下聲學(xué)釋放器。

第三層安裝中央回轉(zhuǎn)臺(tái)10，包括回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌15、回轉(zhuǎn)盤(pán)16、微電極探測(cè)系統(tǒng)3、拉伸機(jī)構(gòu)和垂直升降機(jī)構(gòu)(圖2)。中央回轉(zhuǎn)臺(tái)10上設(shè)置圓周形回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌15，回轉(zhuǎn)盤(pán)16設(shè)置在回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌15的中央并可沿回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌15滑動(dòng)，回轉(zhuǎn)盤(pán)16由伺服電機(jī)I 12驅(qū)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)盤(pán)16上沿徑向設(shè)置滑槽27，微電極探測(cè)系統(tǒng)3可在拉伸機(jī)構(gòu)的控制下在滑槽27內(nèi)滑動(dòng)，拉伸機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)II 13和絲杠II 26，伺服電機(jī)II 13帶動(dòng)絲杠II 26轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠II 26與微電極探測(cè)系統(tǒng)3螺紋連接。微電極探測(cè)系統(tǒng)3可在升降機(jī)構(gòu)的控制下實(shí)現(xiàn)在垂直方向的上下移動(dòng)，升降機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)III 14和絲杠III 22，伺服電機(jī)III 14帶動(dòng)絲杠III 22轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠III 22與微電極探測(cè)系統(tǒng)3螺紋連接(圖3)。

第四層均勻安裝四塊配重塊9。

上述海床基多點(diǎn)原位長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)通過(guò)如圖5、6所示的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，包括甲板單元18及水下單元(水下控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))20。

甲板單元18包括主控制臺(tái)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器I、人機(jī)交互單元、信標(biāo)定位單元、水聲通信單元和聲學(xué)釋放單元，主控制臺(tái)分別連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器I、人機(jī)交互單元、信標(biāo)定位單元、水聲通信單元和聲學(xué)釋放單元。

水下控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)20包括總控系統(tǒng)、信標(biāo)機(jī)1、水聲通訊機(jī)5、聲學(xué)釋放器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器II、伺服電機(jī)I 12、回轉(zhuǎn)盤(pán)16、伺服電機(jī)II 13、絲杠II 26、伺服電機(jī)III 14、絲杠III 22、微電極探測(cè)系統(tǒng)3、數(shù)據(jù)采集單元、沉積物取樣器17、高度計(jì)和姿態(tài)傳感器?？偪叵到y(tǒng)分別連接信標(biāo)機(jī)1、水聲通訊機(jī)5、聲學(xué)釋放器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器II、伺服電機(jī)I 12、伺服電機(jī)II 13、伺服電機(jī)III 14、數(shù)據(jù)采集單元、高度計(jì)和姿態(tài)傳感器，其中伺服電機(jī)I 12、伺服電機(jī)II 13、伺服電機(jī)III 14分別通過(guò)連接回轉(zhuǎn)盤(pán)16、絲杠II 26、絲杠III 22，從而驅(qū)動(dòng)微電極探測(cè)系統(tǒng)3和沉積物取樣器17，微電極探測(cè)系統(tǒng)3與數(shù)據(jù)采集單元連接；

信標(biāo)定位單元與信標(biāo)機(jī)1無(wú)線連接、水聲通信單元與水聲通訊機(jī)5無(wú)線連接、聲學(xué)釋放單元與聲學(xué)釋放器無(wú)線連接。

上述觀測(cè)系統(tǒng)的平臺(tái)框架11采用316L不銹鋼材料制作，直徑為2m。通過(guò)船舶將該觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)送至欲觀測(cè)地點(diǎn)，船載鎧裝纜末端掛有聲學(xué)釋放器II，聲學(xué)釋放器II與吊環(huán)4相連。通過(guò)釋放鎧裝纜，將上述觀測(cè)系統(tǒng)下放到海床面，而后通過(guò)該聲學(xué)釋放器控制單元發(fā)出信號(hào)，打開(kāi)鉤鎖，與海床基安全分離，從而完成布放。

水下觀測(cè)系統(tǒng)布放好后，操作人員從甲板單元向水下單元的總控系統(tǒng)發(fā)送指令，開(kāi)啟姿態(tài)、高度以及微電極的多點(diǎn)探測(cè)。通過(guò)伺服電機(jī)I 12、伺服電機(jī)II 13、伺服電機(jī)III 14分別控制中央回轉(zhuǎn)臺(tái)10的回轉(zhuǎn)、微電極探測(cè)系統(tǒng)3的拉伸及升降，實(shí)現(xiàn)360°范圍內(nèi)任意半徑(0.2m≤R≤1m)的回轉(zhuǎn)定位，完成電微電極探測(cè)系統(tǒng)的可控定位探測(cè)/取樣。

對(duì)有源擴(kuò)散場(chǎng)的探測(cè)方法如圖7所示，觀測(cè)系統(tǒng)的微電極探測(cè)系統(tǒng)3在探測(cè)區(qū)域29內(nèi)進(jìn)行多點(diǎn)探測(cè)，得到多個(gè)探測(cè)點(diǎn)28的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)值的大小繪制擴(kuò)散場(chǎng)30，最終得到擴(kuò)散點(diǎn)31的位置信息。

觀測(cè)完成后，回收海床基多點(diǎn)原位長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)20：聲學(xué)釋放器接收甲板單元18發(fā)出的釋放訊號(hào)后，打開(kāi)鉤鎖，與配重塊9相分離，從而使得海床基多點(diǎn)原位長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)20在浮體材料6的驅(qū)動(dòng)下浮向海面。在海床基多點(diǎn)原位長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)20上浮到海面后，信標(biāo)機(jī)1發(fā)送GPS實(shí)時(shí)位置，指導(dǎo)海面船只通過(guò)導(dǎo)航迅速鎖定海床基多點(diǎn)原位長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)20的實(shí)際位置與漂流走向，順利完成追蹤以及海面打撈回收。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1不同的是，微電極探測(cè)系統(tǒng)3包括基座23及設(shè)置在基座23上的靜力觸探探頭25和八個(gè)微電極24，靜力觸探探頭25設(shè)置在基座23的中央，八個(gè)微電極24圍繞靜力觸探探頭25均勻排布，靜力觸探探頭25的長(zhǎng)度比微電極24的長(zhǎng)度長(zhǎng)5cm，如圖3-4所示。

靜力觸探探頭25和八個(gè)微電極24分別與數(shù)據(jù)采集單元連接，數(shù)據(jù)采集單元與總控系統(tǒng)連接，由總控系統(tǒng)完成靜力觸探探頭25和八個(gè)微電極24的數(shù)據(jù)采集。

上述微電極探測(cè)系統(tǒng)3在組裝前，分別對(duì)各個(gè)微電極模具開(kāi)展重復(fù)破壞性實(shí)驗(yàn)，獲取微電極24的極限破壞強(qiáng)度，取各個(gè)微電極24的破壞強(qiáng)度的最小值，假設(shè)為S，根據(jù)S值大小設(shè)置靜力觸探的閾值，本實(shí)施例中將靜力觸探閾值設(shè)置為0.8S。

在微電極探測(cè)系統(tǒng)3貫入沉積物的過(guò)程中，若靜力觸探錐尖阻力達(dá)到0.8S，則立即停止貫入；否則，會(huì)貫入直至貫入極限深度(例如1m)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。