СЕТЬ ДЛЯ МОНИТОРИНГА АКВАТОРИИ Российский патент 2013 года по МПК G01V1/38 H04B11/00 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах мониторинга акваторий для обеспечения сбора и передачи данных.

Известна система мониторинга акватории включающая как минимум два автономных подводных аппарата, снабженные средствами фиксации контролируемых параметров водной среды, навигационными средствами, выполненными с возможностью фиксации местоположения аппарата в пространстве и средствами синхронизации измерений во времени, включающими средства передачи данных (см. US №5894450, 1999).

Недостаток этого решения - необходимость использования значительного числа аппаратов для обеспечения достаточно надежного качества мониторинга акватории, при невозможности одновременного снятия замеров четко привязанных к определенным точкам пространства акватории и невозможности повторения этих замеров именно в этих же точках, по прошествии времени.

Известна также сеть для мониторинга акватории, выполненная с возможностью обмена информацией с внешним ее приемником, образованная заякоренными измерительными буями, обладающими положительной плавучестью, снабженными гирляндами измерительных датчиков распределенных по кабель-тросу связывающему буй с якорем, системой контроля и управления, средствами фиксации контролируемых параметров водной среды, выполненными с возможностью передачи данных по гидроакустическому каналу (см. US №5303207, 1994).

Недостатками данного технического решения является жесткая фиксация средств передачи данных по гидроакустическому каналу на одной глубине, что не позволяет минимизировать количество измерительных буев на акватории, которое принимают из расчета наихудших гидролого-акустических условий и, как следствие, к повышению плотности установки буев, т.е. уменьшению расстояния между абонентами системы. Тем самым повышается трудоемкость мониторинга и материалоемкость

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является уменьшение плотности установки буев и увеличение фактической дальности передачи данных по гидроакустическому каналу.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является увеличение фактической дальности передачи данных по гидроакустическому каналу связи. Кроме того, снижается плотность установки буев, тем самым снижается трудоемкость мониторинга.

Данная задача решается за счет того, что сеть для мониторинга акватории, выполненная с возможностью обмена информацией с внешним ее приемником, образованная заякоренными измерительными буями, обладающими положительной плавучестью, снабженными гирляндами измерительных датчиков распределенных по кабель-тросу связывающему буй с якорем, системой контроля и управления, средствами фиксации контролируемых параметров водной среды, выполненными с возможностью передачи данных по гидроакустическому каналу отличается тем, что измерительные буи удалены друг от друга на расстояния соответствующие максимально допустимой для данного района дальности приема-передачи по гидроакустическому каналу, при этом система контроля и управления каждого буя снабжена средствами измерения скорости звука, распределенными по длине кабель-троса и, по меньшей мере тремя, гидроакустическими модемами, нижний из которых установлен на кабель-тросе с возможностью позиционирования в придонном слое, второй на измерительном буе или вблизи него на кабель-тросе, а третий равноудален от первого и второго гидроакустических модемов, при этом каждый измерительный буй установлен с возможностью информационного обмена по гидроакустическому каналу, по меньшей мере с одним из буев сети, причем по меньшей мере один из буев сети выполнен с возможностью обмена по радиоканалу с внешним приемником информации.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач.

Признаки «…измерительные буи удалены друг от друга на расстояния соответствующие максимально допустимой для данного района дальности приема-передачи по гидроакустическому каналу…» позволяют снизить плотность установки буев в сети, тем самым снизить трудоемкость мониторинга и материальные затраты на измерительную сеть.

Признаки «…система контроля и управления каждого буя снабжена средствами измерения скорости звука распределенными по длине кабель-троса…» позволяют получать вертикальное распределение скорости звука в точке установки буя и выявить участки по глубине акватории, где дальность действия гидроакустического канала максимальна.

Признаки, указывающие, что система контроля и управления буем снабжена «по меньшей мере тремя, гидроакустическими модемами, нижний из которых установлен на кабель-тросе с возможностью позиционирования в придонном слое, второй на измерительном буе или вблизи него на кабель-тросе, а третий равноудален от первого и второго гидроакустических модемов» обеспечивают возможность выбора глубины оптимальной для обмена информацией по гидроакустическому каналу.

Признаки «…каждый измерительный буй установлен с возможностью информационного обмена по гидроакустическому каналу, по меньшей мере, с одним из буев сети…» обеспечивают возможность объединения буев в сеть и возможность организации радиообмена с внешним приемником через один из буев сети.

Признаки «…по меньшей мере один из буев сети выполнен с возможностью обмена по радиоканалу с внешним приемником информации…» обеспечивают радиообмен с внешним приемником через один из буев сети.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически показан элемент сети в вертикальном разрезе, на фиг.2 схематически показана расстановка буев по площади участка акватории подвергающегося мониторингу.

На чертежах показана сеть для мониторинга акватории включающая измерительные буи 1, скрепленные кабель-тросами 2 с якорями 3.

Измерительные буи 1 оснащены комплектом измерительной аппаратуры 4, системой контроля и управления 5, по меньшей мере, тремя гидроакустическими модемами, нижний 6 из которых установлен на кабель-тросе 2 с возможностью позиционирования в придонном слое, второй 7 на измерительном буе 1 или вблизи него на кабель-тросе 2, а третий 8 равноудален от первого 6 и второго 7 гидроакустических модемов, источником питания 9 (по меньшей мере один из измерительных буев 1 дополнительно оснащен радиопередатчиком 10). Кроме того, показан гидроакустический канал 11 между измерительными буями 1, внешний приемник информации 12.

Измерительные буи 1 выполнены в виде герметичного корпуса имеющего герметизированные технологические выводы для выхода различных датчиков, вывода питания к ним, люки для замены источника питания 9 и т.п.

Комплект измерительной аппаратуры 4, включает известные средства, обеспечивающие проведение необходимого комплекса гидрологических и/или гидрофизических и/или гидрохимических измерений, как минимум средства измерения температуры и солености морской среды. По значениям температуры, проводимости и глубины рассчитывается скорость звука. Либо же может стоять прямой измеритель скорости звука. Система контроля и управления 5 измерительными буями 1, выполнена известным образом, с использованием известной элементной базы и обеспечивает проведение замеров (фиксации контролируемых параметров водной среды) и преобразование их результатов из аналоговой в цифровую форму, а также и управление работой гидроакустическими модемами 6, 7 и 8 (при наличии в буе радиопередатчика 10 управление его работой также осуществляет система контроля и управления 5).

Заявленное изобретение реализуют следующим образом.

Предварительно, в пределах участка акватории подлежащего мониторингу, известным образом определяют скорость распространения звука по горизонтали, на различной глубине. Это позволяет определить предельные расстояния между измерительными буями 1.

Далее известным образом на дне акватории устанавливают измерительные буи 1, задавая глубину их погружения от поверхности (задавая длину кабель-троса 2 на участке между ним и якорем 3).

Затем известным образом, по заранее заданной программе, отрабатываемой системой контроля и управления 5, с использованием комплекта измерительной аппаратуры 4, проводят комплекс гидрологических и/или гидрофизических и/или гидрохимических измерений и известным образом (посредством системы контроля и управления 5) фиксируют контролируемые параметры водной среды и преобразуют их из аналоговой в цифровую форму.

Перед передачей измерительной информации по гидроакустическому каналу 11, в соответствии с заранее заданной программой, отрабатываемой системой контроля и управления 5 (или по внешним управляющим сигналам) по имеющейся от комплектов измерительной аппаратуры 4 информации о вертикальном распределении скорости звука в точке установки измерительного буя 1 система контроля и управления 5 выполняет гидроакустические расчеты и определяется оптимальная глубина для приема и передачи данных гидроакустическими модемами 6, 7 и 8 по гидроакустическому каналу 11. Эта операция осуществляется на всех буях 1 измерительной сети.

Таким образом, достигается взаимное расположение буев 1 максимально компенсирующее влияние параметров гидроакустического канала 11 на работу гидроакустических модемов 6, 7 и 8, за счет чего достигается увеличение фактической дальности действия всей системы гидроакустической связи. Далее информация, собранная с измерительных буев 1 связанных гидроакустическим каналом 11 с измерительным буем 1, снабженным радиопередатчиком 10, известным образом по радиоканалу передается на внешний приемник информации 12.

Использование: изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах мониторинга акваторий для обеспечения сбора и передачи данных. Сущность: сеть для мониторинга акватории выполнена с возможностью обмена информацией с внешним ее приемником, образована заякоренными измерительными буями, обладающими положительной плавучестью, снабженными гирляндами измерительных датчиков, распределенных по кабель-тросу, связывающему буй с якорем, системой контроля и управления, средствами фиксации контролируемых параметров водной среды, выполненными с возможностью передачи данных по гидроакустическому каналу. Измерительные буи удалены друг от друга на расстояния, соответствующие максимально допустимой для данного района дальности приема-передачи по гидроакустическому каналу, при этом система контроля и управления каждого буя снабжена средствами измерения скорости звука, распределенными по длине кабель-троса, и, по меньшей мере, тремя гидроакустическими модемами, нижний из которых установлен на кабель-тросе с возможностью позиционирования в придонном слое, второй - на измерительном буе или вблизи него на кабель-тросе, а третий равноудален от первого и второго гидроакустических модемов, при этом каждый измерительный буй установлен с возможностью информационного обмена по гидроакустическому каналу, по меньшей мере с одним из буев сети, причем по меньшей мере один из буев сети выполнен с возможностью обмена по радиоканалу с внешним приемником информации. Технический результат: увеличение фактической дальности передачи данных по гидроакустическому каналу связи. 2 ил.

Сеть для мониторинга акватории, выполненная с возможностью обмена информацией с внешним ее приемником, образованная заякоренными измерительными буями, обладающими положительной плавучестью, снабженными гирляндами измерительных датчиков, распределенных по кабель-тросу, связывающему буй с якорем, системой контроля и управления, средствами фиксации контролируемых параметров водной среды, выполненными с возможностью передачи данных по гидроакустическому каналу, отличающаяся тем, что измерительные буи удалены друг от друга на расстояния, соответствующие максимально допустимой для данного района дальности приема-передачи по гидроакустическому каналу, при этом система контроля и управления каждого буя снабжена средствами измерения скорости звука, распределенными по длине кабель-троса и, по меньшей мере, тремя гидроакустическими модемами, нижний из которых установлен на кабель-тросе с возможностью позиционирования в придонном слое, второй на измерительном буе или вблизи него на кабель-тросе, а третий равноудален от первого и второго гидроакустических модемов, при этом каждый измерительный буй установлен с возможностью информационного обмена по гидроакустическому каналу, по меньшей мере, с одним из буев сети, причем, по меньшей мере, один из буев сети выполнен с возможностью обмена по радиоканалу с внешним приемником информации.