基于光纤通信的深海数字化可视化箱式取样器的制作方法

1.本发明属于取样器相关技术领域，具体为基于光纤通信的深海数字化可视化箱式取样器。


背景技术：

2.深海数字化可视化箱式取样器主要用于海底底质和沉积物上覆水取样，是海洋调查的常规技术。海底地质调查最大的特点是调查对象为海水覆盖，当调查人员无法接近海底调查对象、甚至不能进行直接观察时，各种取样工作都是在看不到调查对象的情况下进行的，即“盲采”。“盲采”无法对海底取样过程监控，得到的地质样品缺乏赋存状态和地质背景资料，严重影响着深海资源调查的工作效率。以某大洋航次调查为例，传统箱式取样成功率仅达80%，单个失败测站平均耗费至少6-8个小时，且无法确认失败原因。
3.目前，电视抓斗取样器的造价昂贵，对搭载船舶要求比较高，由于其可靠性有待提高，大部分科研院所一般同时采购两套互为备用。科考船舶执行任务时一般同时携带两套以上的电视抓斗取样器，例如，“大洋一号”做大洋任务时一般携带四台电视抓斗互为备用。
4.因此，针对以上现状，迫切需要提供基于光纤通信的深海数字化可视化箱式取样器，以克服当前实际应用中的不足。


技术实现要素：

5.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供基于光纤通信的深海数字化可视化箱式取样器，有效解决了上述背景技术中的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于光纤通信的深海数字化可视化箱式取样器，包括：箱式取样器主体；可拆卸安装于箱式取样器主体上的可视化控制箱，所述可视化控制箱包括水底下位机执行单元以及用于对水底下位机执行单元进行控制的甲板上位机控制单元，所述水底下位机执行单元包括安装于箱式取样器主体上的高度计、控制舱、摄像头以及照明灯，且高度计、控制舱、摄像头以及照明灯之间电性连接。
7.优选的，所述控制舱设置有下位数据通信单元、下位机自主控制单元和水下自控锂电池舱。
8.优选的，所述控制舱内还设置有传感器单元。
9.优选的，所述甲板上位机控制单元包括安装于箱式取样器主体上的甲板直流供电单元、甲板数据通信单元和甲板工控机控制单元。
10.优选的，所述箱式取样器主体包括箱体以及安装于箱体上的多管取样系统，所述箱体的两端均为开放式结构，且箱体的其中一端还转动安装有盖板，所述箱式取样器主体还包括：两组斗体，两组所述斗体通过转轴转动安装于箱体上，且两组斗体在箱体上对称
配重件，9-盖板，10-多管取样系统，11-高度计，12-控制舱，13-摄像头，14-照明灯，101-取样柱，102-双层分体式铆接花瓣，103-pvc取样管，104-透水口，105-挡水板，106-副管，107-副管刀头。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.请参阅图1-图3，本发明实施例提供的基于光纤通信的深海数字化可视化箱式取样器，所述基于光纤通信的深海数字化可视化箱式取样器包括：箱式取样器主体；可拆卸安装于箱式取样器主体上的可视化控制箱，所述可视化控制箱包括水底下位机执行单元以及用于对水底下位机执行单元进行控制的甲板上位机控制单元，所述水底下位机执行单元包括安装于箱式取样器主体上的高度计11、控制舱12、摄像头13以及照明灯14，且高度计11、控制舱12、摄像头13以及照明灯14之间电性连接；所述控制舱12设置有下位数据通信单元、下位机自主控制单元和水下自控锂电池舱；所述控制舱12内还设置有传感器单元；所述甲板上位机控制单元包括安装于箱式取样器主体上的甲板直流供电单元、甲板数据通信单元和甲板工控机控制单元。
27.在本发明的实施例中，摄像头13包括高清摄像头和标清摄像头，所述传感器单元包括但不限于温度传感器；当船舶可以使用光纤缆绳时，可以在此模式下进行实时视频数据传输，可以通过甲板上位机控制单元对水下的控制舱12发出命令，控制高清摄像头和照明灯14的开启时间，利用实时视频数据观测海底周围情况，选择合适的采样地点，视频数据、箱式取样器的姿态以及控制舱12的温度等数据，将经过光纤缆绳实时传输到甲板上位机控制单元，水底下位机执行单元所需要的电能经过光纤缆绳内部的供电电缆利用甲板供电单元直接供电；当船舶采用同轴缆绳时，同样可以通过同轴缆传输实时数据，利用标清摄像头可以获取海底视频资料。
28.在本发明的一个实施例中，请参阅图1和图2，所述箱式取样器主体包括箱体5以及安装于箱体5上的多管取样系统10，所述箱体5的两端均为开放式结构，且箱体5的其中一端还转动安装有盖板9，所述多管取样系统10包括翻板式柱状取样器，且翻板式柱状取样器包括：两组斗体7，两组所述斗体7通过转轴转动安装于箱体5上，且两组斗体7在箱体5上对称设置；滑动释放装置2，所述滑动释放装置2通过拉杆4滑动安装于箱体5上；斗体连杆6，用于所述斗体7与所述拉杆4之间的连接，且斗体连杆6与拉杆4之间以及斗体连杆6与斗体7之间均为转动连接；用于对滑动释放装置2的位置进行固定的挂钩1，所述挂钩1固定安装于箱体5上；
以及配重件8，所述配重件8在箱体5上设置有多组；所述箱体5下部两边为圆弧形结构，能够与斗体7的弧面相吻合，从而可实现较好的密闭效果；所述盖板9为对称开箱盖，且盖板9上还装有密封胶板，下放时对称打开，上提时关闭密封，可防止上提过程水流对样品的冲刷；所述滑动释放装置2上还具有吊点3。
29.在本实施例中，所述配重件8为配重块，用两边开启箱式取样器顶部盖板的方式替代传统向中间开盖板的方式，增大了顶部开口面积，方便取样器从海底取样之后在甲板上获取合适的表层样本，更大程度上完整保存表层样本；箱式取样器主体下放的过程中，滑动释放装置2被挂钩1锁止，拉杆4与箱体5之间相对静止，使斗体7张开；当箱式取样器主体接触到海底沉积物后，箱体5在配重件8的作用下自由贯入沉积物中，滑动释放装置2和拉杆4依靠重力的作用下移，使挂钩1脱开；在起重缆系提升的过程中，拉动拉杆4上行，通过斗体连杆6带动斗体7旋转闭合，切断表层沉积物实现箱体底部的密封，从而完成取样动作。
30.在本发明的一个实施例中，请参阅图1以及图4-图6，所述多管取样系统包括安装于箱体5侧边的取样柱101，所述取样柱101底部为开放式结构，且取样柱101内底部还设置有双层分体式铆接花瓣102；取样柱101在下降时，在泥的作用下可以将双层分体式铆接花瓣102推开，这样泥就可以进入到取样柱101内进行取样，双层分体式铆接花瓣102双层结构的设置，能够提高取样效果；所述多管取样系统包括安装于箱体5侧边的副管106，副管106的顶部开设有104，且副管106顶部还设置有挡水板105，所述副管106内设置有pvc取样管103和副管刀头107，所述副管106底部为开放式结构，副管106底部还转动安装有扇形花瓣108；所述扇形花瓣108通过回转弹簧转动安装于副管106上，且扇形花瓣108设置有两组，副管106在下降时，两个扇形花瓣108在泥土作用下向上翻，但停止下降后，在弹簧力作用下，两个扇形花瓣108复位呈水平状态，从而可以阻止副管106内的泥土掉落，完成取样。
31.在本实施例中，花瓣式柱状取样器长度为800mm的插管，带取样花瓣，可以同时取表面沉积物。
32.在本发明的一个实施例中，请参阅图2，所述照明灯14为led灯。
33.工作原理：箱式取样器主体下放的过程中，滑动释放装置2被挂钩1锁止，拉杆4与箱体5之间相对静止，使斗体7张开；当箱式取样器主体接触到海底沉积物后，箱体5在配重件8的作用下自由贯入沉积物中，滑动释放装置2和拉杆4依靠重力的作用下移，使挂钩1脱开；在起重缆系提升的过程中，拉动拉杆4上行，通过斗体连杆6带动斗体7旋转闭合，切断表层沉积物实现箱体底部的密封，从而完成取样动作；当船舶可以使用光纤缆绳时，可以在此模式下进行实时视频数据传输，可以通过甲板上位机控制单元对水下的控制舱12发出命令，控制高清摄像头和照明灯14的开启时间，利用实时视频数据观测海底周围情况，选择合适的采样地点，视频数据、箱式取样器的姿态以及控制舱12的温度等数据，将经过光纤缆绳实时传输到甲板上位机控制单元，水底下位机执行单元所需要的电能经过光纤缆绳内部的供电电缆利用甲板供电单元直接供电；当船舶采用同轴缆绳时，同样可以通过同轴缆传输实时数据，利用标清摄像头可以获取海底视频资料。
34.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
35.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.基于光纤通信的深海数字化可视化箱式取样器，包括箱式取样器主体，其特征在于，还包括：可拆卸安装于箱式取样器主体上的可视化控制箱，所述可视化控制箱包括水底下位机执行单元以及用于对水底下位机执行单元进行控制的甲板上位机控制单元，所述水底下位机执行单元包括安装于箱式取样器主体上的高度计、控制舱、摄像头以及照明灯，且高度计、控制舱、摄像头以及照明灯之间电性连接。2.根据权利要求1所述的基于光纤通信的深海数字化可视化箱式取样器，其特征在于，所述控制舱设置有下位数据通信单元、下位机自主控制单元和水下自控锂电池舱。3.根据权利要求2所述的基于光纤通信的深海数字化可视化箱式取样器，其特征在于，所述控制舱内还设置有传感器单元。4.根据权利要求1所述的基于光纤通信的深海数字化可视化箱式取样器，其特征在于，所述甲板上位机控制单元包括安装于箱式取样器主体上的甲板直流供电单元、甲板数据通信单元和甲板工控机控制单元。5.根据权利要求1所述的基于光纤通信的深海数字化可视化箱式取样器，其特征在于，所述箱式取样器主体包括箱体以及安装于箱体上的多管取样系统，所述箱体的两端均为开放式结构，且箱体的其中一端还转动安装有盖板，所述箱式取样器主体还包括：两组斗体，两组所述斗体通过转轴转动安装于箱体上，且两组斗体在箱体上对称设置；滑动释放装置，所述滑动释放装置通过拉杆滑动安装于箱体上；斗体连杆，用于所述斗体与所述拉杆之间的连接，且斗体连杆与拉杆之间以及斗体连杆与斗体之间均为转动连接；用于对滑动释放装置的位置进行固定的挂钩，所述挂钩固定安装于箱体上；以及配重件，所述配重件在箱体上设置有多组。6.根据权利要求5所述的基于光纤通信的深海数字化可视化箱式取样器，其特征在于，所述箱体下部两边为圆弧形结构，能够与斗体的弧面相吻合。7.根据权利要求5所述的基于光纤通信的深海数字化可视化箱式取样器，其特征在于，所述盖板为对称开箱盖，且盖板上还装有密封胶板。8.根据权利要求5所述的基于光纤通信的深海数字化可视化箱式取样器，其特征在于，所述滑动释放装置上还具有吊点。9.根据权利要求5所述的基于光纤通信的深海数字化可视化箱式取样器，其特征在于，所述多管取样系统包括安装于箱体侧边的取样柱，所述取样柱底部为开放式结构，且取样柱内底部还设置有双层分体式铆接花瓣。10.根据权利要求5所述的基于光纤通信的深海数字化可视化箱式取样器，其特征在于，所述多管取样系统包括安装于箱体侧边的副管，副管的顶部开设有透水口，且副管顶部还设置有挡水板，所述副管内设置有pvc取样管和副管刀头，所述副管底部为开放式结构，副管底部还转动安装有扇形花瓣。

技术总结
本发明涉及取样器相关技术领域，且公开了基于光纤通信的深海数字化可视化箱式取样器，包括：箱式取样器主体；可拆卸安装于箱式取样器主体上的可视化控制箱，所述可视化控制箱包括水底下位机执行单元以及用于对水底下位机执行单元进行控制的甲板上位机控制单元，所述水底下位机执行单元包括安装于箱式取样器主体上的高度计、控制舱、摄像头以及照明灯，且高度计、控制舱、摄像头以及照明灯之间电性连接；本发明极大地提高了可视化箱式取样器的应用空间，减小了可视化箱式因船舶硬件不足的使用局限性。局限性。局限性。


技术研发人员：胡邦琦 梅赛 何法明 孙双志 刘晓晨
受保护的技术使用者：青岛晨明海洋装备技术有限公司
技术研发日：2023.07.13
技术公布日：2023/8/24