БУЙКОВАЯ СТАНЦИЯ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для определения вертикального распределения гидрофизических параметров в прибрежных районах естественных водоемов, преимущественно в море, при проведении гидрологических исследований и экологического мониторинга.
Известны буйковые станции для измерения гидрофизических параметров в море. Так в книге [1] дано описание широко используемых автономных буйковых станций (АБС), состоящих из автономных измерительных приборов гидрофизических параметров (течения, температуры), устанавливаемых на тросе на заданных расстояниях друг от друга. Один конец троса крепится к якорю, а другой к надводному бую или притопленной плавучести.
Достоинством данных АБС является простота конструкции и относительно небольшая трудоемкость постановки в заданном районе моря.
К их недостаткам следует отнести относительно малый (несколько месяцев) срок работы в море, ограниченный емкостью источников электропитания в автономных измерительных приборах гидрофизических параметров, а также получение измерительной информации только после подъема АБС на обеспечивающее судно.
В книге [2] представлены характеристики более совершенной автономной буйковой станции Морского гидрофизического института (МГИ) АН УССР для измерения гидрофизических параметров в океане. АБС МГИ отличается от АБС по [1] наличием между измерительными приборами кабеля связи, который подключен к радиопередатчику, радиоприемнику и автономному источнику электропитания, размещенными в надводном буе. По радиокоманде с судового или берегового поста управления и сбора измерительной информации производится опрос измерительных приборов АБС, с последующей передачей от них измерительной информации.
Достоинством АБС МГИ АН УССР является возможность получения в любое время измерительной информации. Недостаток - малый срок работы в океане, ограниченный емкостью автономного источника электропитания, а также невозможность ее функционирования при наличии ледового покрова.
Наиболее близким по совокупности признаков и технической сущности к предполагаемой полезной модели является устройство для определения вертикального распределения скорости звука в водоеме по патенту на полезную модель [3]. Устройство представляет собою автономную буйковую станцию и содержит измерительные приборы с кабельной линией связи. Каждый измерительный прибор является датчиком скорости звука или набором из датчиков гидрофизических параметров (температуры, электропроводности и гидростатического давления). Измерительные приборы устанавливаются на заданных расстояниях друг от друга на несущем тросе, один конец которого крепится к якорю, а другой к плавучести - надводному бую. Кабель связи подключен к средству связи - радиопередатчику, а также к автономному источнику электропитания, которые размещены в плавучести. Опрос измерительных приборов, с последующей передачей от них измерительной информации на судно производится по заданной временной программе.
Недостатками АБС - устройства для определения вертикального распределения скорости звука в водоеме по патенту на полезную модель [3] - прототипа является небольшой срок работы в море, ограниченный емкостью автономного источника электропитания, невозможность его функционирования при наличии ледового покрова, а также трудности в изменении программы функционирования (только после подъема на обеспечивающее судно).
Техническим результатом полезной модели является создание буйковой станции для измерения гидрофизических параметров, не имеющей упомянутых выше недостатков.
Для достижения указанного технического результата в буйковой станции для измерения гидрофизических параметров, содержащей измерительные приборы с датчиками гидрофизических параметров, кабель связи с измерительными приборами, трос с якорем на нижнем конце и плавучестью на верхнем конце, при этом измерительные приборы закреплены на тросе на заданных расстояниях друг от друга, введены новые признаки - дополнительно введены блок управления и связи, а также магистральный кабель, причем блок управления и связи подключен к кабелю связи с измерительными приборами и магистральному кабелю связи с береговым постом управления и сбора измерительной информации. Блок управления и связи включает в себя вычислительное устройство и электрически связанные с ним первый адаптер последовательного интерфейса для двухсторонней связи по магистральному кабелю и второй адаптер последовательного интерфейса для двухсторонней связи по кабелю связи с измерительными приборами. Плавучесть буйковой станции для измерения гидрофизических параметров притоплена.
Сущность полезной модели поясняется фигурами 1 и 2. На фиг.1 представлена структурная схема буйковой станции для измерения гидрофизических параметров. На фиг.2 изображена структурная схема блока управления и связи.
Предлагаемая буйковая станция для измерения гидрофизических параметров содержит (фиг.1) измерительные приборы 1 с датчиками гидрофизических параметров (скорости звука, температуры, гидростатического давления и т.п.), закрепленные на заданных расстояниях друг от друга на кабель-тросе 2, якорь 3, прикрепленный к нижнему концу кабель-троса 2, плавучесть 4, прикрепленную к верхнему концу кабель-троса 2, блок управления и связи 5, и магистральный кабель 6. Блок управления и связи 5 устанавливается у якоря 3. Он включает в себя (фиг.2) вычислительное устройство 7 и электрически связанные с ним первый адаптер последовательного интерфейса 8 для двухсторонней связи по магистральному кабелю 6 с береговым постом управления и сбора измерительной информации и второй адаптер последовательного интерфейса 9 для двухсторонней связи по кабелю связи 2 с измерительными приборами 1.
На фиг.1 кабель связи с измерительными приборами 1 и трос объединены в поз.2 - «кабель-трос», не обозначен береговой пост управления и сбора измерительной информации.
Буйковая станция для измерения гидрофизических параметров функционирует следующим образом. С плавсредства производится постановка буйковой станции для измерения гидрофизических параметров в заданном районе моря. Якорь 3 обеспечивает ее погружение и закрепление на дне, а притопленная плавучесть 4 необходимое натяжение кабель-троса 2 с измерительными приборами 1 и его положение, близкое к вертикальному. Горизонт плавучести 4 выбирается с учетом обеспечения безопасности судоходства и глубже нижней кромки ледового покрова в данном районе. Магистральный кабель 6 прокладывается по дну от блока управления и связи 5 буйковой станции до берегового поста управления и сбора измерительной информации.
В заданные моменты времени с берегового поста управления и сбора измерительной информации по магистральному кабелю 6 на измерительные приборы 1 и блок управления и связи 5 буйковой станции для измерения гидрофизических параметров подается электропитание и команда в блок управления и связи 5 на проведение измерений. Блок управления и связи 5 вторым интерфейсом 9 по кабелю связи 2 производит последовательное включение и опрос датчиков гидрофизических параметров измерительных приборов 1 и передачу первым интерфейсом 8 по магистральному кабелю 6 измерительной информации на береговой пост управления и сбора измерительной информации. После получения, обработки, регистрации и архивирования полученной измерительной информации, с берегового поста производится отключение электропитания от буйковой станции для измерения гидрофизических параметров до следующего сеанса измерений.
Таким образом, буйковая станция для измерения гидрофизических параметров по настоящей полезной модели будучи не автономной, а стационарной, имеет срок работы в море практически ограниченный сроком ее службы и может проводить измерения гидрофизических параметров в любое заданное время. Притопленная плавучесть обеспечивает буйковой станции необходимую безопасность судоходства и возможность функционировать при наличии ледового покрова.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дерюгин К.К., Степанюк И.А. Морская гидрометрия. Л.: Гидрометеоиздат. 1974. с.69-83.
2. Современная аппаратура для океанографических исследований. Севастополь: Изд. МГИ АН УССР. 1970. с.133-139. 194 с.
3. Патент РФ на полезную модель №53440. МПК 7 G01Н 5/00. Заявл. 2005.12.01. Опубл. 2006.05.10. Устройство для определения вертикального распределения скорости звука в водоеме.