Автоматический регистратор таяния ледников Куракова Российский патент 2017 года по МПК E21B47/07 G01K13/00 G01W1/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для получения информации о таянии ледника и температуре в его толще.

Известен термозонд для измерения профиля температуры среды (патент на полезную модель РФ №128323, МПК G01K 3/00), который включает термокосу с размещенными на ней датчиками температуры и разъемом для подключения устройства обработки, резиновую трубку, оба конца которой герметизированы, внутри которой вставлена полиэтиленовая трубка для придания жесткости, верхний конец которой оставлен открытым, и полиэтиленового рукава с герметизированным нижним концом.

Недостатком устройства являются невозможность долгосрочных автономных измерений, связанная с необходимостью устанавливать устройство заново по мере таяния льда. Устройство имеет ограниченные функциональные возможности, не может регистрировать таяние ледника.

Известно также устройство для мониторинга температуры в протяженном объекте (патент на полезную модель РФ №75692, МПК G01K 7/14), содержащее термоподвеску, состоящую из последовательно расположенных датчиков температуры, размещенных в защитном кожухе небольшого диаметра, управляющий микроконтроллер, преобразователь сигналов.

Недостатком устройства является невозможность регистрации таяния ледников вследствие опускания опоры вместе с верхней границей ледника.

Известен Датчик высоты снежного покрова (патент РФ №2542598, G01W 1/14, G01B 3/06), который содержит цифровые термометры, равномерно расположенные на рейке, которая фиксируется треногой в верхней точке, однопроводной интерфейс, регистратор, компьютер с программой расчета и кабель USB.

Недостаток заключается в необходимости устанавливать датчик в отсутствие льда\снега.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является принятое за прототип устройство для одновременного измерения температуры в нескольких точках объекта (патент РФ №2448335. МПК G01K 7/16). Устройство содержит последовательно расположенные датчики температуры, размещенные в защитном корпусе, каждый датчик температуры выполнен на печатной плате в отдельном защитном металлическом корпусе и содержит в себе поправочный коэффициент, датчики температуры соединены между собой гибким кабелем, выполненным в полимерной оболочке, защитный металлический корпус каждого датчика температуры снабжен по краям полимерными втулками, которые скреплены с кабелем с помощью уплотнения и деформации по контуру, при этом на одном из концов размещен разъем для подключения к устройству считывания, хранения, обработки и отображения данных.

Недостатком устройства является ограниченные функциональные возможности. Устройство не может регистрировать таяние ледника.

Задачей изобретения является автоматическое определение положения верхней границы ледника путем отслеживания разности температур между находящимся надо льдом температурным датчиком и датчиком, находящимся ниже уровня льда.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей.

Технический результат достигается тем, что, как и в прототипе, автоматический регистратор таяния ледников Куракова содержит термокосу из датчиков температуры, расположенных на известном равном друг от друга расстоянии, и которые последовательно соединены между собой гибким кабелем. Датчики температуры и соединяющие их кабели размещены в защитном корпусе, который выполнен из полимерной оболочки. Верхний конец термокосы подключен к устройству считывания, хранения, обработки и отображения данных.

В отличие от известного в предлагаемом устройстве каждые n датчиков температуры объединены в жесткие сегменты, которые расположены на известном равном друг от друга расстоянии, обеспечивающем равное расстояние между датчиками температуры. В качестве устройства считывания, хранения, обработки и отображения данных используют контроллер, который может быть оборудован каналом беспроводной связи (например, GSM), солнечной батареей и аккумулятором. Дополнительно контроллер может содержать приемник сигнала спутникового позиционирования для изучения движения ледника. Сегменты связаны гибкими соединениями между собой таким образом, чтобы по мере таяния льда выступающие над поверхностью сегменты устройства, установленной в скважине с упором в дно, складывались под действием силы тяжести.

Таким образом появляется возможность определения положения верхней границы ледяного покрова, возможность установить термокосу вертикально с упором в дно скважины, снижение механических нагрузок на измерительный элемент (термокосу) за счет ее автоматического складывания

Изобретение поясняется чертежом.

Автоматический регистратор таяния ледников Куракова состоит из термокосы (1), устанавливаемой в скважину (2), пробуренную в леднике (3), контроллера для считывания, хранения, и обработки данных (4) и соединительного кабеля (5). Термокоса включает жесткие сегменты (6), каждый из которых содержит несколько датчиков температуры, и гибкие сочленения между ними (7), которые позволяют термокосе складываться под действием силы тяжести. Контроллер может быть оборудован каналом беспроводной связи (например, GSM) для отправки информации в базу данных на удаленный сервер для анализа, а также может содержать аккумулятор, заряжающийся от солнечной батареи. Дополнительно контроллер может быть оборудован приемником сигнала спутникового позиционирования для изучения движения ледника.

Работа устройства.

Термокосу (1) устанавливают в верхний слой ледника (3) в вертикальную скважину (2), упирая нижний конец термокосы в дно скважины. Верхний конец термокосы подключают к контроллеру (4) с помощью гибкого соединительного кабеля (5). Питание термокосы осуществляется от внутреннего источника питания контроллера. По мере таяния верхнего слоя ледника глубина скважины уменьшается, верхние сегменты (6) лишаются опоры, сочленения (7) сгибаются под действием силы тяжести, и термокоса складывается на поверхности ледника, оберегая таким образом термокосу от чрезмерных механических нагрузок. Датчики температуры в термокосе определяют температуру в различных ее точках. Контроллер периодически (например, раз в час) считывает эти данные и сохраняет во встроенной памяти. Данные либо автоматически передаются на удаленный сервер для анализа по беспроводному каналу связи (например, GSM), либо эпизодически (1-2 раза в год) к контроллеру подключают переносной компьютер и считывают накопленные данные.

Температурный режим датчиков, находящихся в скважине, отличается от температурного режима датчиков, лежащих на поверхности, что позволяет при помощи специализированного программного обеспечения автоматически анализировать данные с датчиков температуры и вычислять уровень льда в леднике. Положение верхней границы ледяного покрова определяется, например, по превышению заданного порогового значения разницы показаний между двумя соседними температурными датчиками, начиная с верхнего.

Заявляемое устройство позволяет измерять уровень тающего массива льда/снега, начиная с любого момента существования этого массива, а также температурный профиль ледника.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для получения информации о таянии ледника и температуре в его толще. Устройство содержит термокосу из датчиков температуры, расположенных на известном равном друг от друга расстоянии, и которые последовательно соединены между собой гибким кабелем. При этом датчики температуры и соединяющие их кабели размещены в защитном корпусе, который выполнен из полимерной оболочки, а верхний датчик температуры подключен к устройству считывания, хранения, обработки и отображения данных. Новым является то, что каждые n датчиков температуры объединены в жесткие сегменты, которые расположены друг от друга на известном одинаковом расстоянии, обеспечивающем равное расстояние между датчиками температуры. Причем жесткие сегменты связаны между собой гибкими соединениями таким образом, чтобы по мере таяния льда выступающие над поверхностью сегменты устройства складывались под действием силы тяжести. Для считывания, хранения, обработки и отображения полученных данных используют контроллер. Дополнительно устройство оборудовано приемником сигнала спутникового позиционирования для изучения движения ледника. Технический результат – расширение функциональных возможностей устройства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Автоматический регистратор таяния ледников, содержащий термокосу из датчиков температуры, расположенных на известном равном друг от друга расстоянии, и которые последовательно соединены между собой гибким кабелем, при этом датчики температуры и соединяющие их кабели размещены в защитном корпусе, который выполнен из полимерной оболочки, а верхний датчик температуры подключен к устройству считывания, хранения, обработки и отображения данных, отличающийся тем, что каждые n датчиков температуры объединены в жесткие сегменты, которые расположены друг от друга на известном одинаковом расстоянии, обеспечивающем равное расстояние между датчиками температуры, причем жесткие сегменты связаны между собой гибкими соединениями таким образом, чтобы по мере таяния льда, выступающие над поверхностью сегменты устройства складывались под действием силы тяжести, а для считывания, хранения, обработки и отображения полученных данных используют контроллер.

2. Устройство по п. 1, отличающийся тем, что контроллер дополнительно оборудован приемником сигнала спутникового позиционирования для изучения движения ледника.