RU2468395C1 - Underwater observatory - Google Patents
Underwater observatory Download PDFInfo
- Publication number
- RU2468395C1 RU2468395C1 RU2011109997/28A RU2011109997A RU2468395C1 RU 2468395 C1 RU2468395 C1 RU 2468395C1 RU 2011109997/28 A RU2011109997/28 A RU 2011109997/28A RU 2011109997 A RU2011109997 A RU 2011109997A RU 2468395 C1 RU2468395 C1 RU 2468395C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- output
- module
- seismic
- registration
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области геофизики, а более конкретно к устройствам измерения геофизических и гидрофизических параметров в придонной зоне морей и океанов, и может быть использовано при оперативной оценке сейсмического и гидродинамического состояния районов и прогноза возможных сейсмических и экологических последствий катастрофических явлений природного и техногенного характера.The invention relates to the field of geophysics, and more particularly to devices for measuring geophysical and hydrophysical parameters in the bottom zone of the seas and oceans, and can be used in the operational assessment of the seismic and hydrodynamic conditions of regions and the forecast of possible seismic and environmental consequences of catastrophic natural and man-made phenomena.
Известные автономные донные станции (патенты RU №2270464, RU №2276388, RU №2294000 [1, 2, 3]) представляют собой цилиндрические или шарообразные корпусы, снабженные балластом для установки их на грунт, внутри и на корпусе которых установлены измерительные датчики и средства обработки первичной информации. В качестве измерительных датчиков используются, как правило, гидрофоны и геофоны. Зарегистрированная датчиками информация хранится на флеш-памяти донной станции, которая после подъема донных станций обрабатывается с помощью комплекса судовой аппаратуры или считывается по каналам гидроакустической связи. Известные донные станции предназначены в основном для регистрации сейсмических сигналов в морских акваториях. Так, устройство [3] представляет собой морскую автономную донную сейсмическую станцию, устанавливаемую на морское дно преимущественно с плавучих средств. Станция включает герметичный корпус, состоящий из двух полусфер, снабженных в месте сочленения уплотнительным кольцом. Внутри размещена геофизическая аппаратура, включающая измерительные датчики геофонного и гидрофонного типов, модули приема, регистрации, преобразования и хранения зарегистрированных сигналов, блоки сопряжения с бортовым модулем после всплытия и подъема устройства на борт, спутниковый и гидроакустический каналы связи, блок ориентации, блок синхронизации, блок управления размыкателем и блок питания. На внешней поверхности корпуса установлены гидроакустическая и спутниковая антенны, средства для поиска донной станции при всплытии, такелажные элементы и разъемы, устройство постановки на дно и обеспечения всплытия донной станции, выполненное в виде якоря-балласта. Технический результат - повышение точности измерений, снижение трудоемкости и изготовления донной станции, упрощение процессов ее постановки на дно и возвращения на борт после окончания работы.Known autonomous bottom stations (patents RU No. 2270464, RU No. 2276388, RU No. 2294000 [1, 2, 3]) are cylindrical or spherical bodies equipped with ballast for mounting them on the ground, inside and on the body of which measuring sensors and means are installed processing primary information. As measuring sensors are used, as a rule, hydrophones and geophones. The information registered by the sensors is stored on the flash memory of the bottom station, which, after lifting the bottom stations, is processed using a complex of ship equipment or read through sonar channels. Known bottom stations are intended primarily for recording seismic signals in marine areas. So, the device [3] is a sea autonomous bottom seismic station installed on the seabed mainly from floating means. The station includes a sealed enclosure, consisting of two hemispheres, equipped with a sealing ring at the joint. Geophysical equipment is located inside, including measuring sensors for geophonic and hydrophone types, modules for receiving, recording, converting and storing registered signals, interface units with the airborne module after surfacing and lifting the device aboard, satellite and sonar communication channels, orientation unit, synchronization unit, unit control circuit breaker and power supply. Hydroacoustic and satellite antennas, means for searching the bottom station during ascent, rigging elements and connectors, a device for placing on the bottom and for ascent of the bottom station, made in the form of a ballast, are installed on the outer surface of the hull. The technical result is to increase the accuracy of measurements, reducing the complexity and manufacturing of the bottom station, simplifying the processes of putting it to the bottom and returning to the board after the end of work.
Недостатком известных автономных донных станций является то, что они предназначены для регистрации только сигналов сейсмической природы. В то же время автономные донные станции могут применяться и при решении таких задач, как изучение строения земной коры, исследование совокупности проявления геофизических полей и тектонических разломов непосредственно на дне океана, геофизический мониторинг сложных гидротехнических сооружений.A disadvantage of the known autonomous bottom stations is that they are designed to register only signals of seismic nature. At the same time, autonomous bottom stations can also be used to solve problems such as studying the structure of the earth's crust, studying the totality of the manifestation of geophysical fields and tectonic faults directly at the bottom of the ocean, and geophysical monitoring of complex hydraulic structures.
Известные также подводные обсерватории (патент ЕР №0519031, патент NO №911639, патент EP №0516662, кн.: Средства и методы океанологических исследований. Смирнов Г.В., Еремеев В.Н., Агеев М.Д. и др. - М., Наука, 2005, патент AU №2002100749 от 04.09.2002 [4, 5, 6, 7, 8]) включают донный сейсмометр, гидрофизический модуль, датчик магнитного поля, средства первичной обработки и хранения информации, средства связи с комплексом судовой аппаратуры, установленные на платформе, что позволяет регистрировать более полный спектр геофизических и гидрофизических параметров и, как следствие этого, расширить функциональные возможности донных станций.Also known are underwater observatories (patent EP No. 0519031, patent NO No. 911639, patent EP No. 0516662, book: Means and methods of oceanological research. Smirnov GV, Eremeev VN, Ageev MD and others - M., Nauka, 2005, patent AU No. 2002100749 dated 04.09.2002 [4, 5, 6, 7, 8]) include a bottom seismometer, a hydrophysical module, a magnetic field sensor, means of primary processing and storage of information, communications with the ship complex instruments installed on the platform, which allows recording a more complete range of geophysical and hydrophysical parameters and, as a result e this, expand the functionality of bottom stations.
Недостатком известных подводных обсерваторий является то, что состав их измерительных средств не позволяет решить задачу, связанную с комплексным исследованием параметров морской среды в придонной зоне, включая тектонические процессы, происходящие под морским дном, а также задачу геофизического мониторинга сложных гидротехнических сооружений.A disadvantage of the known underwater observatories is that the composition of their measuring instruments does not allow solving the problem associated with a comprehensive study of the parameters of the marine environment in the near-bottom zone, including tectonic processes occurring under the seabed, as well as the task of geophysical monitoring of complex hydraulic structures.
Выявленных недостатков лишено устройство, представляющее собой подводную обсерваторию (патент RU №2348950 [9]), состоящую из герметичного корпуса, установленного на раме, и содержащую средства регистрации геофизических сигналов, включающие донный сейсмометр, гидрофизический модуль, датчик магнитного поля, блок оптических измерений, средства хранения информации, средства связи с диспетчерской станцией, датчик пространственной ориентации, радиобуй, балласт, размыкатель балласта, дополнительно введены блок гидрохимических измерений, спектроанализатор, сейсмоакустический блок, блок гидроакустического телеуправления, блок контроля радиоактивного загрязнения, блок регистрации и управления, модем кабельной линии связи, в котором блок гидрохимических измерений своими входами соединен с выходами блока контроля радиоактивного загрязнения, спектроанализатора, а своим выходом соединен с входом блока регистрации и управления, который другими выходами соединен с выходами донного сейсмометра, гидрофизического модуля, датчика магнитного поля, блока оптических измерений, модемом кабельной линии связи, а входом-выходом соединен с входом-выходом блока гидроакустического телеуправления.The deficiencies deprived of the device, which is an underwater observatory (patent RU No. 2348950 [9]), consisting of a sealed enclosure mounted on the frame and containing means for recording geophysical signals, including a bottom seismometer, hydrophysical module, magnetic field sensor, optical measurement unit, information storage facilities, communication facilities with a control station, spatial orientation sensor, beacon, ballast, ballast disconnector, additionally introduced a block of hydrochemical measurements, spectrum analyzer, seismic acoustic unit, hydro-acoustic telecontrol unit, radioactive contamination control unit, registration and control unit, cable line modem, in which the hydrochemical measurement unit is connected by its inputs to the outputs of the radioactive contamination control unit, spectrum analyzer, and connected to the input of the registration unit by its output control, which is connected to the outputs of the bottom seismometer, hydrophysical module, magnetic field sensor, optical measurement unit, modem with other outputs cable communication line, and the input-output is connected to the input-output of the sonar remote control unit.
Отличительные признаки по сравнению с известными устройствами [1-8], заключающиеся в том, что в известное устройство дополнительно введены блок гидрохимических измерений, спектроанализатор, сейсмоакустических блок, блок гидроакустического телеуправления, блок контроля радиоактивного загрязнения, блок регистрации и управления, модем кабельной линии связи, в котором блок гидрохимических измерений своими входами соединен с выходами блока контроля радиоактивного загрязнения, спектроанализатора, а своим выходом соединен с входом блока регистрации и управления, который другими выходами соединен с выходами донного сейсмометра, гидрофизического модуля, датчика магнитного поля, блока оптических измерений, модемом кабельной линии связи, а входом-выходом соединен с входом-выходом блока гидроакустического телеуправления, позволяют решить техническую задачу не только оперативной оценки сейсмического состояния исследуемых районов, но и позволяют решить задачу оперативной оценки гидродинамического состояния на границе вода-грунт, обусловленных изменением окружающей среды под воздействием процессов природного и техногенного характера.Distinctive features in comparison with the known devices [1-8], which consist in the fact that a hydrochemical measurement unit, a spectrum analyzer, a seismoacoustic unit, a hydroacoustic remote control unit, a radioactive contamination control unit, a recording and control unit, a cable communication line modem are additionally introduced into the known device , in which the unit of hydrochemical measurements with its inputs is connected to the outputs of the radioactive contamination control unit, a spectrum analyzer, and with its output is connected to the input of the re recording and control, which other outputs are connected to the outputs of the bottom seismometer, hydrophysical module, magnetic field sensor, optical measurement unit, cable line modem, and input-output connected to the input-output of the hydroacoustic telecontrol unit, allow solving the technical problem of not only operational assessment the seismic state of the studied areas, but they also allow us to solve the problem of the operational assessment of the hydrodynamic state at the water-soil boundary due to environmental changes od influence the processes of natural and manmade.
Однако состав измерительных средств данного устройства не позволяет выполнить анализ на содержание метана в водной среде в зонах размещения нефтегазовых трубопроводов при наличии утечек, а также определение координат газового образования. Кроме того, при использовании сейсмических датчиков электромеханического типа возможны нарушения в их работе при наличии ударов при постановке геофизической обсерватории на грунт, а также при отклонении положения сейсмических датчиков от вертикали на угол, больший максимально допустимого. Также ввиду небольшой собственной плавучести и небольшого внутреннего пространства сферы на обсерваторию невозможно установить блоки автономного питания большой емкости и, как следствие, невозможно увеличить срок автономной работы устройства без потери способности самостоятельного всплытия на водную поверхность.However, the composition of the measuring means of this device does not allow analysis for the methane content in the aquatic environment in the areas of oil and gas pipelines in the presence of leaks, as well as the determination of the coordinates of the gas formation. In addition, when using seismic sensors of the electromechanical type, disturbances in their operation are possible if there are shocks when the geophysical observatory is placed on the ground, as well as when the position of the seismic sensors deviates from the vertical by an angle greater than the maximum allowable. Also, due to the small buoyancy and the small internal space of the sphere, it is impossible to install autonomous power supply units of large capacity at the observatory and, as a result, it is impossible to increase the battery life of the device without losing the ability to independently ascend to the water surface.
Кроме того, посредством известных устройств решается ограниченной число задач, связанных с обнаружением возможности наступления катастрофических явлений.In addition, by means of known devices a limited number of problems are solved associated with the detection of the possibility of the onset of catastrophic phenomena.
В то же время посредством данных устройств, при их усовершенствовании, возможно решение следующих фундаментальных задач, заключающихся в изучении строения земной коры в акваториях мирового океана: исследование совокупности проявления геофизических полей в зонах тектонических разломов непосредственно на дне океана, исследование состояния морской среды в придонной зоне и ее взаимодействие с тектоническими процессами, геофизический мониторинг сложных гидротехнических сооружений, оперативная оценка сейсмического и гидродинамического состояния районов и прогноза возможных сейсмических и экологических последствий, а также при заблаговременном оповещении о землетрясениях и цунами.At the same time, with the help of these devices, with their improvement, it is possible to solve the following fundamental problems consisting in studying the structure of the earth's crust in the waters of the oceans: studying the totality of the manifestation of geophysical fields in zones of tectonic faults directly on the ocean floor, studying the state of the marine environment in the bottom zone and its interaction with tectonic processes, geophysical monitoring of complex hydraulic structures, operational assessment of seismic and hydrodynamic state areas and forecast possible seismic and environmental impacts, as well as early warning of earthquakes and tsunamis.
Известно, что вследствие тектонических особенностей Земли свыше 80% всех землетрясений происходит под дном морей и океанов (Соловьев С.Л. История и перспективы развития морской сейсмологии. М.: Наука. 1986, с.11. Левин Б.В., Носов М.А. Физика цунами. М.: «Янус-К». 2005, с.152 [10, 11]). При этом сейсмологическая сеть расположена практически полностью на континентах и некоторых островах. Регистрация удаленных сильных морских землетрясений наземными сейсмографами приводит к большим погрешностям в определении магнитуды и координат гипоцентров, слабые морские землетрясения практически не регистрируются. Самые сильные землетрясения с магнитудой 8 и более, вызывающие в основном катастрофические волны цунами, концентрируются под океаническим дном вблизи сейсмически активных континентальных окраин. В России такими районами являются побережье Камчатки, Курильские острова и остров Сахалин. В настоящее время путем долгосрочного сейсмологического прогноза выявлены места ожидаемых сильнейших землетрясений в этом регионе. Это Авачинский залив Камчатки и пролив Буссоль между островами Урупом и Симуширом Южных Курил. Однако время наступления таких землетрясений на основе долгосрочных прогнозов определяется с погрешностью в десятки-сотни лет.It is known that due to the tectonic features of the Earth, more than 80% of all earthquakes occur under the bottom of the seas and oceans (Soloviev S.L. History and prospects of development of marine seismology. M .: Nauka. 1986, p.11. Levin BV, Nosov M .A. Tsunami Physics, Moscow: Janus-K. 2005, p. 152 [10, 11]). At the same time, the seismological network is located almost completely on the continents and some islands. Registration of remote strong sea quakes by ground seismographs leads to large errors in determining the magnitude and coordinates of hypocenters, weak sea quakes are practically not recorded. The strongest earthquakes with
Известные способы и устройства, основанные на использовании глубоководных регистраторов волны цунами, устанавливаются, как правило, вдоль защищаемого побережья. Такие регистраторы производят измерение давления или толщины водного слоя и должны иметь очень высокую чувствительность. Высота волны цунами в открытом океане в 10 см может многократно увеличиваться на мелководье и представлять существенную опасность. Поэтому при постановке на глубину, например, 3 км регистраторы должны иметь чувствительность не меньше 3×10-5.Known methods and devices based on the use of deep-sea tsunami wave recorders are installed, as a rule, along the protected coast. Such recorders measure the pressure or thickness of the water layer and must have a very high sensitivity. The height of the tsunami wave in the open ocean of 10 cm can increase many times in shallow water and pose a significant danger. Therefore, when setting to a depth of, for example, 3 km, registrars must have a sensitivity of at least 3 × 10 -5 .
Такую чувствительность обеспечивают только кварцевые измерители давления. При этом для измерения толщины водного слоя используют донные эхолоты, что необходимо для компенсации погрешности, обусловленной неравномерностью распространения скорости звука в воде.This sensitivity is provided only by quartz pressure meters. At the same time, bottom echo sounders are used to measure the thickness of the water layer, which is necessary to compensate for the error due to the uneven distribution of the speed of sound in water.
Имеется также принципиальная возможность обнаружения волн цунами с помощью спутниковых наблюдений [10, 11]. Однако для обеспечения требуемого разрешения по высоте и времени последовательного сканирования земной поверхности не меньше 10-15 минут необходимо запустить на орбиты несколько десятков спутников.There is also a fundamental possibility of detecting tsunami waves using satellite observations [10, 11]. However, to ensure the required resolution in height and time for sequential scanning of the earth's surface for at least 10-15 minutes, several dozen satellites must be launched into orbits.
Кроме того, техническая реализация устройств регистрации и обработки сигналов сейсмического происхождения, полученных посредством ИСЗ, для выделения волн цунами на фоне шумов моря, как естественного, так и техногенного происхождения, которые в открытом океане имеют высоту в несколько сантиметров, обусловлена сложной математической обработкой, которая необходима для исключения помех в виде ветровых и приливных волн, а также ветровых нагонов.In addition, the technical implementation of devices for recording and processing signals of seismic origin obtained by satellite, to distinguish tsunami waves against the noise of the sea, both natural and man-made origin, which in the open ocean have a height of several centimeters, due to complex mathematical processing, which necessary to eliminate interference in the form of wind and tidal waves, as well as wind surges.
При этом зарегистрированные сигналы, в виде синусоидальных колебаний, измеряемого параметра при наложении на них акустических и гидродинамических шумов техногенного характера, могут быть как периодическими, так и апериодическими, что требует получения многочисленных массивов измеряемого параметра для выявления амплитуды, статистически достоверно отличающейся от фоновой, для достижения положительного технического результата.In this case, the recorded signals, in the form of sinusoidal oscillations, a measured parameter when superimposed on them by anthropogenic acoustic and hydrodynamic noises, can be both periodic and aperiodic, which requires obtaining numerous arrays of the measured parameter to identify the amplitude, which is statistically significantly different from the background, for achieve a positive technical result.
Кроме того, отрицательное воздействие на достоверность прогноза оказывает появление микросейсмических штормов (резких и относительно кратковременных увеличений уровня микросейсм на дне), вызываемых сильными морскими штормами, придонными течениями и сейсмической активностью как от удаленных землетрясений, так и сейсмоакустическими колебаниями от группы местных землетрясений и сейшевыми колебаниями поверхности воды, возникающими при приливах и вызванных при этом приливных течениях.In addition, the appearance of microseismic storms (sharp and relatively short-term increases in the level of microseismic at the bottom) caused by strong sea storms, bottom currents, and seismic activity both from distant earthquakes and seismoacoustic vibrations from a group of local earthquakes and seiche oscillations negatively affects the reliability of the forecast. the surface of water arising from tides and caused by tidal currents.
При этом на очень низких частотах (ниже 0,01 Гц) вследствие пренебрежительно малой толщины слоя океана по сравнению с длиной волны колебания, вызванные микросейсмами, могут продолжаться несколько часов (10 и более), которые известными устройствами не регистрируются.Moreover, at very low frequencies (below 0.01 Hz), due to the negligibly small thickness of the ocean layer compared to the wavelength, the oscillations caused by microseisms can last several hours (10 or more), which are not detected by known devices.
Частично выявленные недостатки устраняются при использовании известного устройства (заявка RU №2009116092 [12]).Partially identified disadvantages are eliminated by using a known device (application RU No. 2009116092 [12]).
Известное устройство [12] представляет собой подводную обсерваторию, состоящую из герметичного прочного корпуса, установленного на несущей раме, и содержащую средства регистрации геофизических и гидрофизических данных, включающие сейсмометр, гидрофизический модуль, датчик магнитного поля, средства связи с комплексом судовой аппаратуры, радиобуй, балласт, размыкатель балласта, блок гидрохимических измерений, блок гидроакустического телеуправления, блок регистрации и управления, в котором блок гидрохимических измерений своим выходом соединен с входом блока регистрации и управления, который другими входами соединен с выходами сейсмометра, гидрофизического модуля, датчика магнитного поля, а входом-выходом соединен с входом-выходом блока гидроакустического телеуправления, в которую дополнительно введены датчик обнаружения метана, соединенный своим выходом с блоком регистрации и управления, донный датчик давления, соединенный своим выходом с блоком регистрации и управления, датчик пространственной ориентации, соединенный своим входом-выходом с входом-выходом блока регистрации и управления; сейсмометр состоит из сейсмического модуля и сейсмоакустического модуля. При этом известная подводная обсерватория сочленена с судовым комплексом и устройством типа "Data"-буй, которые используются для обеспечения функционирования подводной обсерватории по прямому назначению. Кроме того, герметичный прочный корпус, установленный на несущей раме, имеет сферическую форму и выполнен из титана с отношением запаса плавучести к полной массе подводной обсерватории 1:1,35, несущая рама снабжена анкерным устройством, на выносной штанге которого установлен сейсмический модуль.The known device [12] is an underwater observatory, consisting of a sealed strong hull mounted on a supporting frame, and containing means for recording geophysical and hydrophysical data, including a seismometer, hydrophysical module, magnetic field sensor, means of communication with the complex of ship equipment, beacon, ballast , ballast isolator, hydrochemical measurement unit, hydro-acoustic telecontrol unit, registration and control unit, in which the hydrochemical measurement unit has its output with connected to the input of the registration and control unit, which is connected to the outputs of the seismometer, hydrophysical module, magnetic field sensor by other inputs, and connected to the input-output of the hydroacoustic telecontrol unit, to which the methane detection sensor is connected, with its output to the registration unit, by input / output and control, a bottom pressure sensor connected by its output to the registration and control unit, a spatial orientation sensor connected by its input-output to the input-output of the p registration and management; A seismometer consists of a seismic module and a seismic acoustic module. Moreover, the well-known underwater observatory is coupled with the ship complex and a device of the “Data” type, which are used to ensure the functioning of the underwater observatory for its intended purpose. In addition, the sealed durable housing mounted on the supporting frame has a spherical shape and is made of titanium with a buoyancy to total mass ratio of underwater observatory of 1: 1.35, the supporting frame is equipped with an anchor device, on the remote rod of which a seismic module is installed.
Благодаря новым отличительным признакам, заключающимся в том, что введены датчик обнаружения метана, соединенный своим выходом с блоком регистрации и управления, датчик пространственной ориентации, соединенный своим входом-выходом с входом-выходом блока регистрации и управления; сейсмометр состоит из сейсмического модуля и сейсмоакустического модуля; герметичный корпус сферической формы, установленный на несущей раме, выполнен из титана с отношением запаса плавучести к полной массе подводной обсерватории 1:1,35; несущая рама снабжена анкерным устройством, на выносной штанге которого установлен сейсмический модуль, обеспечивается возможность выполнить анализ на содержание в водной среде метана за счет ввода в состав измерительных средств датчика метана. Ввод в состав измерительных средств донного датчик давления, соединенного своим выходом с блоком регистрации и управления, позволяет с высокой точностью регистрировать изменение уровня моря и тем самым определять приближение и фиксировать прохождение волны цунами. Выполнение сейсмометра из двух модулей расширяет функциональные возможности устройства и повышает надежность проводимых исследований. Выполнение герметичного прочного корпуса из титана с отношением плавучести к полной массе подводной обсерватории 1:1,35 обеспечивает большую положительную плавучесть обсерватории и возможность установки элементов электрического питания повышенной емкости, обеспечение глубоководных исследований. Снабжение несущей рамы анкерным устройством, на выносной штанге которого установлен сейсмический модуль, позволяет регистрировать сейсмические сигналы на границе раздела вода-грунт.Thanks to the new distinctive features, namely, that a methane detection sensor has been introduced, connected by its output to the registration and control unit, a spatial orientation sensor, connected by its input-output to the input-output of the registration and control unit; a seismometer consists of a seismic module and a seismic acoustic module; a sealed spherical body mounted on a supporting frame made of titanium with a ratio of buoyancy to the total mass of the underwater observatory 1: 1.35; the supporting frame is equipped with an anchor device, on the remote rod of which a seismic module is installed, it is possible to analyze the content of methane in the aquatic environment by introducing a methane sensor into the measuring instruments. Entering into the composition of the measuring means a bottom pressure sensor connected by its output to the registration and control unit, it is possible to record with high accuracy the change in sea level and thereby determine the approximation and record the passage of the tsunami wave. The implementation of the seismometer of two modules expands the functionality of the device and increases the reliability of the research. The implementation of a sealed durable case made of titanium with a buoyancy to total mass ratio of the underwater observatory of 1: 1.35 provides a large positive buoyancy of the observatory and the possibility of installing high-capacity electric power elements, ensuring deep-sea research. The supply of the supporting frame with an anchor device, on the remote rod of which a seismic module is installed, allows you to register seismic signals at the water-soil interface.
Однако при использовании известных конструкций подводных обсерваторий (в том числе и прототипа) имеется ряд проблем, связанных с влиянием придонных течений на аппаратные шумы, сцеплением их с мягким дном, микросейсмическими шумами, генерируемыми гравитационными волнами, особенностями распространения сейсмических сигналов в коре океанического типа и др. В общем случае придонные течения могут носить как ламинарный, так и турбулентный характер (вследствие наличия неровностей дна). При этом в низкочастотной части диапазона сейсмометра возможно возникновение помех за счет турбулентных явлений на крупных неровностях дна (до 10 м). В связи с этим практически полностью исключается возможность использования сейсмических приемников с инерционной массой на упругой подвеске, несмотря на то, что они имеют высокую чувствительность, широкий динамический и частотный диапазоны.However, when using the well-known designs of underwater observatories (including the prototype), there are a number of problems associated with the influence of bottom currents on hardware noise, their adhesion to the soft bottom, microseismic noise generated by gravitational waves, features of the propagation of seismic signals in the oceanic crust, etc. In general, bottom currents can be either laminar or turbulent (due to bottom irregularities). At the same time, interference may occur in the low-frequency part of the seismometer range due to turbulent phenomena on large bottom irregularities (up to 10 m). In this regard, the possibility of using seismic receivers with inertial mass on an elastic suspension is almost completely excluded, despite the fact that they have high sensitivity, wide dynamic and frequency ranges.
Также необходимо отметить, что придонные течения, особенно с рельефом дна в виде крутых склонов подводных гор, являются не коррелированными с направлением и скоростью ветра, что не позволяет из результатов наблюдений исключать данные помехи. При этом квазигармонические помехи могут возникать на частотах 1,3 Гц, 3 Гц и 6 Гц и занимать до 40% всего времени регистрации. Причем амплитуды этих помех неустойчивы и могут меняться примерно на 35 дБ.It should also be noted that bottom currents, especially with a bottom topography in the form of steep slopes of seamounts, are not correlated with the direction and speed of the wind, which does not allow to exclude these interference from the observation results. In this case, quasi-harmonic interference can occur at frequencies of 1.3 Hz, 3 Hz and 6 Hz and occupy up to 40% of the total recording time. Moreover, the amplitudes of these noises are unstable and can vary by about 35 dB.
Задачей предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей и повышение надежности при эксплуатации донных сейсмических обсерваторий.The objective of the proposed technical solution is to expand the functionality and increase reliability in the operation of bottom seismic observatories.
Поставленная задача решается за счет того, что подводная обсерватория, сочлененная с судовым комплексом и устройством типа "Data"-буй и состоящая из герметичного прочного корпуса, установленного на несущей раме, и содержащая средства регистрации геофизических и гидрофизических данных, включающие сейсмометр, гидрофизический модуль, датчик магнитного поля, средства связи с комплексом судовой аппаратуры, радиобуй, балласт, размыкатель балласта, блок гидрохимических измерений, блок гидроакустического телеуправления, блок регистрации и управления, в котором блок гидрохимических измерений своим выходом соединен с входом блока регистрации и управления, который другими входами соединен с выходами сейсмометра, гидрофизического модуля, датчика магнитного поля, а входом-выходом соединен с входом-выходом блока гидроакустического телеуправления, дополнительно содержащая датчик обнаружения метана, соединенный своим выходом с блоком регистрации и управления, донный датчик давления, соединенный своим выходом с блоком регистрации и управления, датчик пространственной ориентации, соединенный своим входом-выходом с входом-выходом блока регистрации и управления; сейсмометр состоит из сейсмического модуля и сейсмоакустического модуля, при этом герметичный прочный корпус, установленный на несущей раме, имеет сферическую форму и выполнен из титана с отношением запаса плавучести к полной массе подводной обсерватории 1:1,35, несущая рама снабжена анкерным устройством, на выносной штанге которого установлен сейсмический модуль, отличается тем, что на несущей раме и в корпусе устройства типа "Data"-буй размещены датчики ядерно-магнитного резонанса, соединенные своими выходами с входом блока регистрации и управления, датчик ядерно-магнитного резонанса состоит из самарий-кобальтовых шайб.The problem is solved due to the fact that the underwater observatory, articulated with the ship complex and a device of the type “Data” buoy and consisting of a sealed strong hull mounted on a supporting frame, and containing means for recording geophysical and hydrophysical data, including a seismometer, hydrophysical module, magnetic field sensor, communication equipment with the complex of ship equipment, beacon, ballast, ballast disconnector, hydrochemical measurement unit, hydroacoustic telecontrol unit, recording and control unit a phenomenon in which the hydrochemical measurement unit is connected by its output to the input of the recording and control unit, which is connected by other inputs to the outputs of the seismometer, hydrophysical module, magnetic field sensor, and the input-output is connected to the input-output of the hydroacoustic telecontrol unit, additionally containing a methane detection sensor connected by its output to the registration and control unit, a bottom pressure sensor connected by its output to the registration and control unit, a spatial orientation sensor, connected by its input-output to the input-output of the registration and control unit; the seismometer consists of a seismic module and a seismic-acoustic module, and the sealed strong case mounted on the supporting frame is spherical and made of titanium with a buoyancy to total weight ratio of 1: 1.35 underwater observatory; the supporting frame is equipped with an anchor device; the rod of which the seismic module is installed, is characterized in that the nuclear-magnetic resonance sensors are placed on the supporting frame and in the body of the "Data" buoy device, connected by their outputs to the input of the recording unit and control, the nuclear magnetic resonance sensor consists of samarium-cobalt washers.
Сущность технического решения поясняется чертежами.The essence of the technical solution is illustrated by drawings.
Фиг.1. Конструкция подводной обсерватории. Подводная обсерватория состоит из рамы 1, на которой установлен сферический титановый прочный корпус 2, внутри которого установлены аппаратурные блоки. Корпус 2 соединен тросом 3 с размыкателем 4, который соединен якорным канатом 5 с якорем 6. На верхней части рамы 1 установлен выносной блок 7, в котором размещены устройства, предназначенные для сочленения подводной обсерватории с судовым комплексом. На верхней части рамы 1 также установлены гидрофизический модуль 8, узлы и элементы спутникового 9 и гидроакустического 10 каналов связи. Рама 1 сочленена с анкерным устройством 11, на котором закреплен донный сейсмометр 12, в рабочем положении, размещаемый посредством анкерного устройства 11 на морском дне 13.Figure 1. The design of the underwater observatory. The underwater observatory consists of a
Фиг.2. Блок-схема подводной обсерватории. Блок-схема подводной обсерватории включает: сейсмический модуль 14, сейсмоакустический модуль 15, гидрофизический модуль 8, спутниковый канал связи 9, датчик магнитного поля 16, блок регистрации и управления 17, модемы 18 гидроакустического канала связи 10, блок пространственной ориентации 19, гидроакустический размыкатель 4, акустический доплеровский измеритель профиля течений 20, блок гидрохимических измерений 21, датчик метана 22, донный датчик давления 23, радиомаяк 24, проблесковый маяк 25, блок питания 26, датчик ядерно-магнитного резонанса 27.Figure 2. Block diagram of the underwater observatory. The block diagram of the underwater observatory includes: a
Фиг.3. Блок-схема гидрофизического модуля 8. Блок-схема гидрофизического модуля 8 включает датчик скорости течения 28, датчик электрической проводимости 29, датчик давления 30.Figure 3. The block diagram of the
Фиг.4. Блок-схема датчика магнитного поля 16. Блок-схема датчика магнитного поля 16 включает феррозондовый датчик 31, фазовый чувствительный усилитель 32 ключевого типа, трехканальный АЦП 33, температурный датчик 34, выходной порт 35, ЦАП 36, 37, микроконтроллер 38, интерфейс 39, преобразователь 40 напряжение-ток, фильтр низких частот 41, обмотку компенсации 42, микрокомпьютер 43. Фазовый чувствительный усилитель 32, ЦАП 36, 37 и преобразователь 40 напряжение-ток образуют канал обработки сигналов по горизонтальной составляющей магнитного поля 44. Аналогичные элементы образуют каналы 45 и 46, предназначенные для обработки сигналов по продольной и вертикальной составляющей магнитного поля соответственно.Figure 4. The block diagram of the
Фиг.5. Вид входного напряжения на АЦП 33.Figure 5. Type of input voltage to the
Фиг.6. Алгоритм обработки данных при получении одного значения магнитного поля.6. Data processing algorithm when receiving a single magnetic field value.
Фиг.7. Диаграмма направленности горизонтальных компонент трехкомпонентного векторного сейсмометра.7. The pattern of the horizontal components of a three-component vector seismometer.
Фиг.8. Фрагмент записи Сычуаньского землетрясения.Fig. 8. Fragment of a record of the Sichuan earthquake.
Фиг.9. Фрагмент записи землетрясения на острове Хонсю.Fig.9. A fragment of the record of the earthquake on the island of Honshu.
Фиг.10. Фрагмент записи землетрясения на юге озера Байкал.Figure 10. A fragment of an earthquake in the south of Lake Baikal.
Рама 1 представляет собой металлическую конструкцию и является несущей платформой подводной обсерватории.
Блок питания 26 предназначен для обеспечения возможности длительной автономной работы устройства.The
Герметичный прочный корпус 2 изготовлен шарообразной формы. Внутри корпуса установлены блок питания повышенной емкости, блок регистрации и управления, блок гидроакустической связи, измерительная аппаратура.Sealed
Блок регистрации и управления 17 предназначен для сбора информации от датчиков подводной обсерватории, привязки ее к системе точного времени, для сжатия и записи информации на флеш-память в автономном режиме.The registration and
Подводная обсерватория предназначена для:The underwater observatory is designed for:
- изучения строения земной коры в акваториях Мирового океана;- study of the structure of the earth's crust in the waters of the oceans;
- исследования совокупности проявления геофизических полей в зонах тектонических разломов непосредственно на дне океана;- studies of the totality of the manifestation of geophysical fields in zones of tectonic faults directly on the ocean floor;
- исследования состояния морской среды в придонной зоне и ее взаимодействие с тектоническими процессами;- studies of the state of the marine environment in the bottom zone and its interaction with tectonic processes;
- геофизического и геоэкологического мониторинга сложных гидротехнических сооружений;- geophysical and geoecological monitoring of complex hydraulic structures;
- оперативной оценки сейсмического и гидродинамического состояния районов и прогноза возможных сейсмических и экологических последствий;- operational assessment of the seismic and hydrodynamic state of the regions and the forecast of possible seismic and environmental consequences;
- раннего оповещения с существенным повышением точности прогноза землетрясений и цунами;- early warning with a significant increase in the accuracy of the forecast of earthquakes and tsunamis;
- выявления предвестников сейсмических, геодеформационных, геохимических, гидрофизических предвестников катастрофических землетрясений, очаги которых находятся под дном океана, осуществление среднесрочного и краткосрочного прогноза землетрясений с магнитудой 5,5 и выше;- identification of precursors of seismic, geodeformation, geochemical, hydrophysical precursors of catastrophic earthquakes, the sources of which are under the ocean floor, the implementation of medium-term and short-term forecast of earthquakes with magnitude 5.5 and higher;
- контроля изменений напряженно-деформированного состояния участков земной коры шельфовых зон вблизи разрабатываемых месторождений нефти и газа, вызванных извлечением углеводородов, законтурной закачкой воды и другими искусственными воздействиями на углеводородный пласт;- control of changes in the stress-strain state of the sections of the earth’s crust of offshore zones near the developed oil and gas fields caused by hydrocarbon recovery, bypass water injection and other artificial influences on the hydrocarbon reservoir;
- выбора экологически безопасных режимов эксплуатации месторождений;- the choice of environmentally friendly operating modes of deposits;
- прогноза развития деформаций земной коры и наведенной сейсмичности;- prediction of the development of crustal deformations and induced seismicity;
- прогноза небольших местных землетрясений, опасных повреждением скважин, нефтяных платформ/подводных трубопроводов;- prediction of small local earthquakes hazardous to damage to wells, oil platforms / subsea pipelines;
- исследования месторождений морских газогидратов.- research of deposits of marine gas hydrates.
Применение предлагаемой подводной геофизической обсерватории позволит проводить научные исследования в придонной области океана на новом качественном уровне, дающем возможность не только регистрировать геофизические, гидрохимические, гидрофизические и гидроакустические параметры, но и оценивать взаимосвязи между этими параметрами, а также выявлять сейсмических, геодеформационных, геохимических, гидрофизических предвестников катастрофических землетрясений, очаги которых находятся под дном океана, и тем самым существенно повысить точность прогноза землетрясений и цунами.The use of the proposed underwater geophysical observatory will allow conducting scientific research in the bottom region of the ocean at a new qualitative level, making it possible not only to record geophysical, hydrochemical, hydrophysical and hydroacoustic parameters, but also to evaluate the relationships between these parameters, as well as to identify seismic, geodeformation, geochemical, hydrophysical harbingers of catastrophic earthquakes, the foci of which are under the ocean floor, and thereby significantly increase the accuracy of prediction of earthquakes and tsunamis.
Кроме того, применение предлагаемой конструкции подводной обсерватории позволит также осуществлять контроль изменений напряженно-деформированного состояния участков земной коры шельфовых зон вблизи разрабатываемых месторождений нефти и газа, вызванных извлечением углеводородов, законтурной закачкой воды и другими искусственными воздействиями на углеводородный пласт, прогнозировать небольшие местные землетрясения, опасные повреждением скважин, нефтяных платформ/подводных трубопроводов, прогнозировать аварийные ситуации, тем самым способствовать снижению экологической опасности при эксплуатации морских промышленных объектов.In addition, the application of the proposed design of the underwater observatory will also allow monitoring changes in the stress-strain state of the sections of the earth’s crust of shelf zones near the developed oil and gas fields caused by hydrocarbon recovery, water injection and other artificial influences on the hydrocarbon reservoir, and forecast small local earthquakes that are dangerous damage to wells, oil platforms / subsea pipelines, predict emergency situations, however We can help reduce environmental hazards in the operation of offshore industrial facilities.
Подводная обсерватория представляет собой погружаемый комплекс измерительной аппаратуры (фиг.1), сочлененный с судовым комплексом и устройством типа "Data"-буй, которые используются для обеспечения функционирования подводной обсерватории по прямому назначению.The underwater observatory is a submersible complex of measuring equipment (Fig. 1), articulated with a ship complex and a device of the “Data” type, which are used to ensure the functioning of the underwater observatory for its intended purpose.
Погружаемый гидрофизический комплекс (ПГК) выполняет следующие функции: постановку на дно и подъем аппаратуры; работу аппаратуры на глубинах до 6000 м; тестирование и диагностику положения ПГК на дне; измерение и преобразование параметров геофизических и гидрофизических полей в электрические сигналы с помощью соответствующих датчиков. ПГК выполняет усиление и фильтрацию сигналов от датчиков; аналого-цифровое преобразование входных сигналов; привязку полученной информации к сигналам точного времени; цифровую обработку сигналов и накопление информации; передачу зарегистрированной и обработанной информации по гидроакустической линии связи; обеспечивает прием и передачу служебных гидроакустических сигналов и устройств поиска ПГК на поверхности после всплытия. Цифровые геофизические каналы сообщаются с блоком регистрации и управления 17 через последовательный порт RS-232 в соответствии с протоколами обмена. Аналоговые геофизические каналы имеют значения выходных напряжений в диапазоне от -10 В до +10 В.Submersible hydrophysical complex (PGA) performs the following functions: setting to the bottom and lifting of equipment; equipment operation at depths up to 6000 m; testing and diagnostics of the position of the Freight One at the bottom; measuring and converting parameters of geophysical and hydrophysical fields into electrical signals using appropriate sensors. Freight One performs amplification and filtering of signals from sensors; analog-to-digital conversion of input signals; linking the received information to accurate time signals; digital signal processing and information storage; transfer of registered and processed information via a sonar communication line; provides reception and transmission of service hydroacoustic signals and devices for searching for Freight One on the surface after ascent. Digital geophysical channels communicate with the registration and
Каждый геофизический измерительный канал питается от первичного источника постоянного тока напряжением 12 В.Each geophysical measuring channel is powered by a primary DC voltage source of 12 V.
Конструкция подводной обсерватории представляет собой сферический прочный корпус 1 (фиг.1), выполненный из титана диаметром 950 мм, имеющий вес на воздухе 264 кг и обеспечивающий плавучесть в воде 195 кг, с рабочей глубиной 6000 м. Внутри корпуса устанавливаются основные аппаратурные блоки.The design of the underwater observatory is a spherical robust housing 1 (Fig. 1) made of titanium with a diameter of 950 mm, having an air weight of 264 kg and providing buoyancy in water of 195 kg, with a working depth of 6000 m.The main equipment units are installed inside the housing.
На внешней раме 1 размещаются модули измерительных приборов и устройств, соединяемые между собой кабелями с герметичными разъемами. Подводная обсерватория устанавливается на дно в заякоренном состоянии в 3÷5 м от дна. К нижней части несущей рамы 1 подвешивается автономный гидроакустический размыкатель 4, обеспечивающий отсоединение якоря 6 при подъеме погружаемого комплекса на поверхность.The
Гидрофизический модуль 8 состоит из двух основных компонент: акустического трехкомпонентного измерителя течений типа 3D-ACM модель 3ACM-CBP-S и измерителя электропроводности с датчиком температуры, выполненного на основе измерителя скорости течения типа CTS-C-1ED.The
Датчик скорости течения 28 представляет собой акустический измеритель течения и измеряет три компоненты скорости течения на одном горизонте и включает в себя трехкомпонентный магнитный компас для измерения магнитного поля Земли в трех проекциях, двухосевой электролитический инклинометр для измерения отклонения от вертикали, твердотельный датчик температуры. Принцип измерения скорости течения основан на измерении разности времен пролета акустического импульса в прямом и обратном направлении («времяпролетный» измеритель). Он может быть также оснащен датчиком давления для измерения глубины постановки датчика скорости течения 28. Он также имеет интерфейс для подключения датчика солености и температуры и два входных канала постоянного тока для подключения внешних датчиков. Результаты измерений передаются в реальном времени в формате ASCII по последовательному интерфейсу RS-232 или RS-485 при скорости 19200 бит/сек, либо записываются в стандартное статическое ОЗУ размером 0,5 МБ, питаемое литиевой батареей, для последующего считывания. Он имеет глубину постановки до 7000 м и вариант «прибрежной» постановки до 1000 м глубины (в зависимости от конструктивного исполнения корпуса и диапазона измерения датчика давления).The
Программное обеспечение (программа 3DACM97) позволяет конфигурировать и настраивать датчик с использованием стандартного пользовательского интерфейса Windows. Данные могут передаваться в режиме реального времени или считываться из внутренней памяти прибора. Данные, передаваемые в режиме реального времени, могут быть представлены в графическом виде на экране дисплея. Программное обеспечение в режиме реального времени принимает и сохраняет данные о векторе скорости, данные с трехкомпонентного компаса, инклинометра, данные с дополнительных датчиков, включая датчик солености, температуры, давления.The software (3DACM97 program) allows you to configure and configure the sensor using the standard Windows user interface. Data can be transmitted in real time or read from the internal memory of the device. Real-time data can be displayed graphically on the display screen. The software in real time receives and stores data on the velocity vector, data from a three-component compass, inclinometer, data from additional sensors, including a salinity, temperature, pressure sensor.
Данные о векторе скорости и показания инклинометра усредняются с помощью алгоритма векторного осреднения по временному интервалу от 15 секунд до 60 минут. Программа ACMPost позволяет графически отображать прочитанные данные на дисплее и сохранять данные по измерениям солености, температуры, давления в файле стандарта DAT С00 и HDR. Эти форматы также могут читаться программой ACMPost.Data on the velocity vector and inclinometer readings are averaged using the vector averaging algorithm over a time interval from 15 seconds to 60 minutes. ACMPost program allows you to graphically display the read data on the display and save data on measurements of salinity, temperature, pressure in a file of standard DAT C00 and HDR. These formats can also be read by ACMPost.
Электронный интерфейс обеспечивает выход напряжения постоянного тока пропорционально электропроводности и температуре. Управление выходом напряжения достигается посредством двух управляемых пользователем логических линий. Датчики электропроводности основаны на датчике электропроводности с индуктивной связью. Индуктивные датчики демонстрируют естественную устойчивость, в отличие от датчиков, основанных на незащищенных электродах, при изменении их геометрии, которая вызывается биообрастанием. Большой внутренний диаметр датчика электропроводности устраняет необходимость в насосе или других искусственных средствах проведения потока воды через датчик. Использование высококачественного платинового термометра сопротивления приводит к линейным измерениям температуры, характеризуемым высокой стабильностью. Электронный сигнал очень линеен, что устраняет необходимость использования комплексных уравнений для преобразования выходных сигналов в физические величины.An electronic interface provides DC voltage output in proportion to electrical conductivity and temperature. Voltage output control is achieved through two user-controlled logic lines. Conductivity sensors are based on an inductively coupled conductivity sensor. Inductive sensors exhibit natural stability, unlike sensors based on unprotected electrodes, when their geometry changes, which is caused by biofouling. The large internal diameter of the conductivity sensor eliminates the need for a pump or other artificial means of conducting water flow through the sensor. The use of a high-quality platinum resistance thermometer leads to linear temperature measurements characterized by high stability. The electronic signal is very linear, which eliminates the need to use complex equations to convert output signals to physical quantities.
Коммуникационный протокол модуля включает в себя развитую систему команд, позволяющую организовать работу с модулем наиболее удобным для пользователя образом.The communication protocol of the module includes an advanced command system that allows you to organize work with the module in the most convenient way for the user.
Модуль может работать в одном из четырех режимов:The module can operate in one of four modes:
- режим RUN MODE (normal).- RUN MODE (normal) mode.
В этом режиме модуль осуществляет измерения всех параметров:In this mode, the module measures all parameters:
- режим RUN MODE (fast pressure).- RUN MODE mode (fast pressure).
В этом режиме измерения осуществляются только для датчика давления и передается значение только величины давления.In this mode, measurements are made only for the pressure sensor and only the pressure value is transmitted.
Режимы OPEN MODE (изменение констант калибровки) и CAL MODE (проведение калибровки) являются вспомогательными и используются при проведении метрологического обслуживания прибора. Измеренные величины автоматически пересчитываются в физические значения и в таком виде (в ASCII-кодах) передаются пользователю, а также записываются в память, откуда могут быть считаны позднее в произвольный момент времени.The OPEN MODE (change of calibration constants) and CAL MODE (calibration) modes are auxiliary and are used during metrological maintenance of the device. The measured values are automatically converted into physical values and in this form (in ASCII codes) are transmitted to the user, as well as recorded in memory, from where they can be read later at an arbitrary point in time.
Блок пространственной ориентации 19 представляет собой датчик пространственной ориентации и предназначен для использования в составе сейсмического модуля (СМ) для определения точного положения в пространстве сейсмического модуля 14 и сейсмоакустического модуля 15.The
В качестве датчика блока пространственной ориентации 19 используется модуль электронного компаса типа ТСМ 2.50, который представляет собой трехосевой курсовой компас с компенсатором наклона, конструктивно выполненный на одной плате с блоком электроники. Компас оснащен системой электронной компенсации, которая позволяет производить точные вычисления азимута, бортового наклона (крена) и килевого наклона (тангажа) при угловых положениях ±50 градусов.As the sensor of the
Блок регистрации и управления 17 предназначен для синхронной оцифровки и регистрации сигналов от сейсмических и иных датчиков различного типа. Оцифровка сигналов производится с помощью 8-канального дельта-сигма АЦП с разрешением в 24 бита. Он имеет энергонезависимую память объемом 16 Гб, а также дополнительную энергонезависимую память для хранения служебной информации и данных калибровки времени с частотой квантования 100 Гц, емкостью памяти 16 Гб и продолжительностью непрерывной записи 160 суток.The registration and
Подготовка блока регистрации и управления 17 к работе, а именно: проверка работоспособности, наличия необходимых сигналов, очистка и проверка памяти, установка и проверка внутренних часов реального времени - производится посредством судового комплекса через последовательный интерфейс типа RS-232. Считывание зарегистрированных данных производится с помощью специального дополнительного устройства по интерфейсу USB.The preparation of the registration and
Конструктивно блок регистрации и управления 17 состоит из двух контейнеров. Один из них содержит плату регистратора, плату памяти и платы электрических согласований и предварительной аналоговой обработки сигналов. Плата памяти оформлена в виде защищенного модуля, снабженного специальной скобой для удобства ее извлечения из контейнера и установки в устройство считывания информации. Другой контейнер служит для размещения стабилизированного по температуре кварцевого генератора типа «МАРИОН» и устройства считывания данных по шине USB.Structurally, the registration and
Точная временная привязка измерений основана на использовании стабилизированного по температуре кварцевого генератора совместно с имитацией спутниковым источником сигналов точного времени и временной привязки по GPS. В контроллере программно организован 6-байтный счетчик, который в непрерывном режиме производит подсчет импульсов опорного кварцевого генератора с предварительным делителем частоты. Предварительный делитель выбран таким образом, что время переполнения счетчика составляет примерно 1 год при разрешении порядка 0,01 мс.The exact timing of measurements is based on the use of a temperature-stabilized crystal oscillator in conjunction with a satellite source simulating accurate time signals and GPS time reference. A 6-byte counter is programmatically organized in the controller, which continuously counts the pulses of the reference crystal oscillator with a preliminary frequency divider. The preliminary divider is chosen so that the counter overflow time is approximately 1 year with a resolution of about 0.01 ms.
Перед постановкой погружаемого модуля контроллер блока регистрации и управления подключается к спутниковому навигационному приемнику, имеющему выход сигнала PPS. По команде оператора с помощью специального программного обеспечения (программа FAST_PGK.exe) производится обнаружение положительного фронта сигнала PPS, после чего сразу производится фиксация накопленного значения счетчика. Далее из спутникового навигационного приемника читается сообщение об астрономическом времени, соответствующем фронту PPS. Данные счетчика и соответствующее сообщение о времени заносятся в служебную энергонезависимую память. Эта информация дополняется сообщением о дате момента калибровки, которое берется из часов реального времени, расположенных на плате контроллера. В ходе измерений и регистрации сигналов после приема первого 8-канального отсчета на странице памяти производится фиксация и регистрация значения счетчика. Каждая страница памяти содержит 87 восьмиканальных 3-байтных отсчетов. Таким образом, один раз на 87 отсчетов производится регистрация временной метки. После завершения процесса регистрации процедура временной привязки повторяется. Временную привязку можно производить произвольное число раз в пределах разумного, но достаточно по одному разу перед началом измерений и после их окончания.Before setting the immersion module, the controller of the registration and control unit is connected to a satellite navigation receiver having a PPS signal output. At the operator’s command, using the special software (program FAST_PGK.exe), a positive edge of the PPS signal is detected, after which the accumulated counter value is immediately fixed. Next, a message about astronomical time corresponding to the PPS front is read from the satellite navigation receiver. The counter data and the corresponding time message are recorded in the service non-volatile memory. This information is supplemented by a message about the date of the calibration moment, which is taken from the real-time clock located on the controller board. During measurements and registration of signals after receiving the first 8-channel readout, a counter is recorded and recorded on the memory page. Each memory page contains 87 eight-channel 3-byte samples. Thus, once in 87 samples, a timestamp is recorded. After the registration process is completed, the time reference procedure is repeated. A time reference can be made an arbitrary number of times within a reasonable range, but only once before the start of measurements and after their completion.
Ввод зарегистрированных данных в судовой компьютер после завершения процесса регистрации сигналов выполняется путем извлечения из контейнера платы памяти, размещенной в прочном корпусе погружаемого модуля после его всплытия, и вставляется в устройство считывания. Перекачка данных осуществляется блоками, по 64 страницы за один цикл. Для запуска процесса перекачки данных достаточно указать количество перекачиваемых блоков памяти (количество страниц, деленное на 64) и выбрать имя файла без расширения с помощью программы READER.exe. В процессе перекачки производится точное копирование памяти блока регистрации и управления в файл, без анализа содержания, при этом «плохие» блоки также копируются.The input of the registered data into the ship's computer after the completion of the signal registration process is carried out by removing from the container a memory card located in the robust housing of the immersed module after its emergence and inserted into the reader. Data transfer is carried out in blocks of 64 pages per cycle. To start the process of pumping data, it is enough to indicate the number of memory blocks being pumped (the number of pages divided by 64) and select the file name without extension using the READER.exe program. In the process of pumping, the memory of the registration and control unit is precisely copied to a file without analysis of the contents, while the “bad” blocks are also copied.
Блок регистрации и управления 17 имеет два режима работы - быстрый старт и работу по часам. В первом случае после нажатия кнопки "START" прибор сразу начинает регистрацию сигналов, во втором случае прибор ждет, пока не сработает заранее установленный будильник часов реального времени, после чего начинает регистрацию. Остановка регистрации в этом режиме производится либо вручную, либо по повторному срабатыванию заранее установленного таймера.The registration and
Датчик магнитного поля 16 (фиг.4) изготовлен на базе чувствительного элемента феррозондового магнитометра типа LEMI-018B и предназначен для измерения 3 компонент индукции магнитного поля Земли и их вариаций, а также температуры. В состав датчика магнитного поля входят: блок сенсоров, в котором находятся первичные измерительные преобразователи магнитного поля, и блок электроники, который имеет встроенный термометр для измерения температуры внутри блока. Блок электроники и блок датчиков размещены в прочных корпусах и соединены специальным кабелем. Феррозондовый магнитометр является полностью автономным автоматическим прибором, управляемым микропроцессорной системой, построенной на базе микроконтроллера. Микроконтроллер 38 руководит работой магнитометра и передает данные о магнитном поле и температуре по UART порту. Магнитное поле измеряется феррозондовым датчиком 31, который располагается на расстоянии от 1 м и более от блока электроники. Феррозондовый датчик 31 и блок электроники соединены между собой специальным тестовым кабелем.The magnetic field sensor 16 (Fig. 4) is made on the basis of a sensitive element of a flux-gate magnetometer of the LEMI-018B type and is designed to measure 3 components of the Earth's magnetic field induction and their variations, as well as temperature. The composition of the magnetic field sensor includes: a sensor unit, which contains the primary measuring transducers of the magnetic field, and an electronics unit, which has a built-in thermometer to measure the temperature inside the unit. The electronics unit and the sensor unit are housed in rugged enclosures and connected by a special cable. The flux-gate magnetometer is a fully autonomous automatic device controlled by a microprocessor system based on a microcontroller. The
Феррозондовый датчик 31 возбуждается напряжением возбуждения с частотой f1=5236 Гц. Выходные сигналы датчика усиливаются и фильтруются с помощью фазовых чувствительных усилителей (ФЧУ) 32 ключевого типа. На их выходах формируется сигнал с частотой второй гармоники напряжения возбуждения f2=10472 Гц. Отфильтрованный сигнал поступает с выхода каждого ФЧУ на один из каналов трехканального аналого-цифрового преобразователя АЦП 33.The
Программа обработки и оцифровки данных на примере одного канала магнитометра показана на фиг.5, на которой изображен сигнал, поступающий на вход АЦП 33, а также показаны моменты времени, в которые производится считывание амплитуды сигналов. Для вычисления одного значения магнитного поля используется формула (1).The program for processing and digitizing data on the example of one channel of the magnetometer is shown in Fig. 5, which shows the signal supplied to the input of the
Вычисление измеряемых значений UJ по такой формуле устраняет влияние температурного смещения нуля избирательного усилителя, а также АЦП 33. Далее производится усреднение измеряемых n раз значений Uj (j=1…n) за период времени, кратный 20 мс (период частоты 50 Гц). Это позволяет уменьшить шумы по цепи входного сигнала, а также значительно ослабить влияние сети частотой 50 Гц. Выделение усредненной за этот период величины измеряемого сигнала Uc выполняется по формуле (2).Calculation of the measured values of U J by this formula eliminates the influence of the temperature shift of zero of the selective amplifier, as well as the
Ввиду большого значения n полученное среднее значение Uс по каждому каналу весьма устойчиво к случайным сбоям и используется для создания сигнала компенсации с помощью цифроаналоговых преобразователей ЦАП 36 и ЦАП 37, которые далее суммируются и преобразуются в ток компенсации с помощью блока преобразователя напряжение-ток (U/I). Этот ток подается в обмотку компенсации Wс, создавая с ее помощью магнитное поле в объеме датчика, равное и противоположное по направлению измеряемому полю. Выходное напряжение тех же ЦАП 36 и 37 после прохождения через фильтр низких частот второго порядка с частотой среза 0,5 Гц (на схеме не показан) поступает на аналоговый выход магнитометра.Due to the large value of n, the obtained average value of U s for each channel is very resistant to random failures and is used to create a compensation signal using digital-to-
Коды, которые установились на ЦАП 36 и ЦАП 37 после завершения процесса компенсации, пропорциональны измеряемым значениям магнитного поля. Они далее поступают через управляющий микроконтроллер 38 и UART/RS-232 преобразователь 40 в микрокомпьютер 43, посредством которого визуализируются зарегистрированные данные, которые также записываются в файл на жестком диске.The codes that are installed on the
На фиг.6 приведен алгоритм получения одного значения на выходе магнитометра.Figure 6 shows the algorithm for obtaining a single value at the output of the magnetometer.
Алгоритм выполняется в такой последовательности:The algorithm is executed in the following sequence:
1. Начальные установки. Коммутируется необходимый магнитный канал, обнуляются рабочие регистры микроконтроллера, i=1, выбирается n из условия Т=20 мс.1. Initial settings. The necessary magnetic channel is switched, the working registers of the microcontroller are reset, i = 1, n is selected from the condition T = 20 ms.
2. Синхронизация по срезу импульса частоты возбуждения f1 магнитометра. Синхронизация по срезу импульса второй гармоники частоты возбуждения магнитометра f2.2. Synchronization by a slice of a pulse of the excitation frequency f1 of the magnetometer. Synchronization by a slice of the pulse of the second harmonic of the excitation frequency of the magnetometer f2.
Считывание с АЦП i-го значения напряжения.Reading the i-th voltage value from the ADC.
Повторяем пункты 3, 4, 5 до получения i=4.Repeat steps 3, 4, 5 until i = 4.
Накопление данных и вычисление Uj по формуле (1).The accumulation of data and the calculation of U j according to the formula (1).
Запоминание Uj.Remembering U j .
Проверка того, что j=n, если нет, повторяем пункты с 2 по 8, если да, идем дальше.Check that j = n, if not, repeat
По окончании цикла 20 мс вычисляем среднее значение Uc по формуле (2).At the end of the 20 ms cycle, calculate the average value of U c according to the formula (2).
Проводим коррекцию значения ЦАП.We carry out the correction of the DAC value.
После включения магнитометра его АЦП 33 находится в насыщении и реализуется алгоритм начальной компенсации с линейно возрастающим сигналом на выходах ЦАП 36, что обеспечивает достаточно эффективный по скорости алгоритм компенсации, при котором разность между компенсирующим и измеренным полем будет постоянно уменьшаться. Если эта разность уменьшится до величины, меньшей ±2 нТл, АЦП 33 выйдет из насыщения и алгоритм компенсации изменится: необходимое значение компенсирующего сигнала вычисляется микропроцессором 42 по показаниям АЦП 33 и корректирует значение кода компенсации ЦАП 36. После этого включается другой компенсационный алгоритм, при котором значение кода ЦАП 36 остается неизменным (он осуществляет грубую компенсацию данной составляющей магнитного поля), а корректируется лишь код компенсации ЦАП 37 по показаниям АЦП 33. При максимальном значении измеряемого поля ±60000 нТл цена 1 бита ЦАП 36 составляет 1,8 нТл, а цена 1 бита ЦАП 37 - 0,01 нТл.After the magnetometer is turned on, its
Выходное показание магнитометра для каждого из каналов представляется в виде 32-разрядного кода, который состоит из 16 разрядов, снимаемых с ЦАП 36, и 16 разрядов, которые снимаются с ЦАП 37 (выходные коды этих ЦАП перекрывают друг друга). Возбуждение феррозондового датчика осуществляется специальной цепью возбуждения, создающей сигнал с минимальным содержанием второй гармоники. Параллельно напряжения с выходов ЦАП 36 и ЦАП 37, пропорциональные значениям измеряемых компонент индукции магнитного поля, после суммирования и фильтрации поступают на аналоговые выходы магнитометра.The output reading of the magnetometer for each channel is presented in the form of a 32-bit code, which consists of 16 bits removed from the
При временном исчезновении питания или при сбое микроконтроллера инициируется автоматический перезапуск системы. После перезапуска магнитометр входит в рабочий режим, происходит компенсация внешнего магнитного поля и запись продолжается без вмешательства оператора.In the event of a temporary power failure or a malfunction of the microcontroller, an automatic restart of the system is initiated. After restarting, the magnetometer enters the operating mode, the external magnetic field is compensated, and recording continues without operator intervention.
Аппаратура гидроакустического канала 10 связи (ГАКС) предназначена для обеспечения морских геофизических исследований с помощью донных станций или подводных геофизических обсерваторий (ПГО), объединенных в измерительную сеть. По характеру обмена сигналами аппаратура гидроакустического канала связи представляет собой аппаратно-программный комплекс, который по функциональным признакам можно разделить на следующие составные части:The equipment of the hydro-acoustic communication channel 10 (GAKS) is designed to provide marine geophysical research using bottom stations or underwater geophysical observatories (PGO), combined into a measuring network. According to the nature of the signal exchange, the equipment of the hydro-acoustic communication channel is a hardware-software complex, which by functional features can be divided into the following components:
- донные модули ГАКС (ДМ-ГАКС) по числу донных станций, объединенных в измерительную сеть, но не более 15 модулей;- GAX bottom modules (DM-GAX) in terms of the number of bottom stations combined into a measuring network, but no more than 15 modules;
- судовая приемно-обрабатывающая аппаратура (СПОА), которая включает в себя судовую ЭВМ со специальным программным обеспечением "GALS" и бортовой модуль ГАКС (БМ-ГАКС);- ship receiving and processing equipment (SPOA), which includes a ship computer with special software "GALS" and the on-board module GAKS (BM-GAKS);
- модули ГАКС ретрансляционных поверхностных буев (РМ-ГАКС).- GAKS modules of relay surface buoys (RM-GAKS).
Судовая приемно-обрабатывающая аппаратура предназначена для:Ship's processing equipment is designed for:
- передачи на донные модули аппаратуры ГАКС команд управления;- transmission of control commands to the bottom modules of the GAKS equipment;
- приема от донных модулей аппаратуры ГАКС квитанций о приеме и исполнении ПГО команд управления;- receiving from the bottom modules of the GAKS equipment receipts for receiving and executing PGO control commands;
- приема от донных модулей аппаратуры ГАКС цифровой телеметрической информации;- receiving digital telemetric information from the bottom modules of the GAX equipment;
- измерения наклонного расстояния до ПГО и на этой основе слежения за подводной геофизической обсерваторией в процессе ее постановки и подъема;- measuring the inclined distance to the PGO and, on this basis, tracking the underwater geophysical observatory in the process of setting and lifting it;
- отображения на мониторе и регистрации на машинном носителе протокола обмена сигналами с ПГО;- display on the monitor and registration on a machine medium of the protocol for the exchange of signals with PGO;
- отображения на мониторе и регистрации на машинном носителе принимаемой из ПГО цифровой телеметрической информации.- display on the monitor and registration on a machine carrier of digital telemetry information received from the PGO.
Модули ГАКС ретрансляционных буев подключаются к радиомодему и обеспечивают по гидроакустическому каналу связи:GAKS modules of relay buoys are connected to the radio modem and provide via the hydroacoustic communication channel:
- передачу на донные модули аппаратуры ГАКС команд управления;- transfer of control commands to the bottom modules of the GAKS equipment;
- прием от донных модулей аппаратуры ГАКС квитанций о приеме и исполнении на ПГО команд управления;- receipt from the bottom modules of the GAKS equipment of receipts for the reception and execution of control commands at the PGO;
- прием от донных модулей аппаратуры ГАКС цифровой телеметрической информации.- reception of digital telemetric information from the bottom modules of the GAX equipment.
Донные модули ГАКС устанавливаются в корпусе ПГО, через них осуществляется управление устройствами обсерватории и считывание цифровой телеметрической информации о зарегистрированных событиях. Донные модули ГАКС обеспечивают:Bottom GAX modules are installed in the PGO building, through which the observatory devices are controlled and digital telemetric information about recorded events is read. GAKS bottom modules provide:
- прием от СПОА и РМ-ГАКС команд управления;- reception of control commands from SPOA and RM-GAKS;
- передачу на СПОА и РМ-ГАКС квитанций о приеме и исполнении на ПГО команд управления;- transmission to SPOA and RM-GAKS of receipts on the acceptance and execution of control commands at the PGO;
- передачу на СПОА и РМ-ГАКС по запросу цифровой телеметрической информации;- transmission to SPOA and RM-GAKS at the request of digital telemetric information;
- переход по команде в режим гидроакустического маяка;- transition by command to the sonar beacon mode;
- передачу на СПОА и РМ-ГАКС информации о зарегистрированном событии (в этот режим ДМ-ГАКС переводится по факту регистрации ПГО некоторого события без получения команды управления сверху).- transfer to SPOA and RM-GAX information about the registered event (in this mode, the DM-GAX is transferred upon registration of the PGO of an event without receiving a control command from above).
Передача сигналов управления и цифровой информации в аппаратуре осуществляется на одной общей для всех ДМ-ГАКС рабочей частоте F=17,96 Гц методом относительной фазовой модуляции (ОФМ) со скоростью модуляции V=560 Бод.The control signals and digital information in the equipment are transmitted at one common operating frequency F = 17.96 Hz for all DM-GAX using the method of relative phase modulation (OFM) with a modulation speed of V = 560 Baud.
Разделение сигналов между ПГО осуществляется кодовыми методами. Для этого всем ПГО, объединенным в сеть, могут присваиваться порядковые номера, "адреса ПГО", с 1 по 15, которые передаются в составе сигнала команды управления.The separation of signals between PGO is carried out by code methods. To do this, all PGOs connected in a network can be assigned serial numbers, "PGO addresses", from 1 to 15, which are transmitted as part of the control command signal.
Прием сигнала команды управления осуществляется тем ДМ-ГАКС, адрес которого соответствует адресу, передаваемому в составе сигнала; другие донные модули ГАКС (с другими адресами) на данный сигнал команды управления "не реагируют".The control command signal is received by the DM-GAX whose address corresponds to the address transmitted as part of the signal; other GAX bottom modules (with different addresses) do not respond to this signal from the control command.
В составе сигнала команды управления помимо адреса вызываемой ПГО передается номер команды управления, подлежащей исполнению на ПГО.As part of the control command signal, in addition to the address of the called PGO, the number of the control command to be executed on the PGO is transmitted.
Количество команд управления, передаваемых на каждую из ПГО сети, - 31.The number of control commands transmitted to each of the PGO networks is 31.
Команды управления на ПГО могут передаваться из судовой приемо-обрабатывающей аппаратуры либо из ретрансляционного буя.Control commands on the PGO can be transmitted from the ship’s receiving-processing equipment or from the relay buoy.
Спустя 300 мс после приема команды из ДМ-ГАКС на поверхность передается квитанция о приеме и исполнении на ПГО принятой команды управления.300 ms after receiving the command from the DM-GAX, a receipt is transmitted to the surface to receive and execute the received control command at the VGA.
В составе сигнала квитанции передаются: адрес подводной обсерватории, номер принятой ею команды управления и признак исполнения или неисполнения устройствами ПГО принятой команды управления. Команда управления считается неисполненной, если в течение 300 мс после приема команды управления от устройств ПГО в ДМ-ГАКС не поступит соответствующий сигнал подтверждения ее исполнения.As part of the receipt signal, the following information is transmitted: the address of the underwater observatory, the number of the control command it received and the sign of the execution or non-performance of the VGO devices of the received control command. The control command is considered to be unfulfilled if, within 300 ms after receiving the control command from the PGO devices, the DM-GAKS does not receive the corresponding signal confirming its execution.
Структура сигналов квитанций схожа со структурой сигнала команд управления. В обоих случаях для повышения помехозащищенности приема сигналов управления применяется 6-кратная повторная передача пронумерованных кодовых комбинаций самосинхронизирующегося кода (64,15), обнаруживающего ошибки.The structure of the receipt signals is similar to the structure of the control command signal. In both cases, to increase the noise immunity of receiving control signals, a 6-fold retransmission of numbered code combinations of a self-synchronizing code (64.15) is detected, which detects errors.
Вероятность приема на ПГО команды управления с необнаруженной ошибкой, а также приема на ПГО команды управления в отсутствие ее передачи (набор команды управления из шумов) - не более 10-9.The probability of receiving a control command on the PGO with an undetected error, as well as receiving a control command on the PGO in the absence of its transmission (a set of control commands from noise) is not more than 10 -9 .
Вероятность приема РМ-ГАКС или СПОА квитанции с необнаруженной ошибкой, а также приема квитанции в отсутствие ее передачи не превышает 10-9.The probability of receiving RM-GAX or SPOA receipt with an undetected error, as well as receiving a receipt in the absence of its transmission does not exceed 10 -9 .
Вероятность прохождения сигнала по кольцу управления: команда управления от СПОА (РМ-ГАКС) до ПГО и квитанция от ПГО до СПОА (РМ-ГАКС) при однократной передаче команды управления - не меньше 0,95.The probability of the signal passing through the control ring: the control command from the SPOA (RM-GAX) to the PGO and the receipt from the PGO to the SPOA (RM-SAX) with a single transmission of the control command - not less than 0.95.
Любой обмен сигналами управления между СПОА и ДМ-ГАКС сопровождается определением расчетным путем наклонной дальности между гидроакустическими антеннами БМ-ГАКС и ДМ-ГАКС на основе измерения времени распространения акустического сигнала между ними. Аппаратная погрешность измерения времени распространения акустического сигнала не превышает 1 мс.Any exchange of control signals between SPOA and DM-GAKS is accompanied by the calculation of the slant range between the sonar antennas BM-GAKS and DM-GAKS based on the measurement of the propagation time of the acoustic signal between them. The hardware error in measuring the propagation time of an acoustic signal does not exceed 1 ms.
Передача цифровой информации из ПГО представляет собой один из режимов ее работы, в который ПГО переводится при получении от ДМ-ГАКС соответствующей команды управления.The transmission of digital information from the PGO is one of the modes of its operation, into which the PGO is transferred upon receipt of the corresponding control command from the DM-GAX.
Для управления передачей цифровой информации из ПГО зарезервировано 5 команд управления; список команд управления, применяемых в аппаратуре ГАКС, приведен в таблице 1.To control the transmission of digital information from PGO, 5 control commands are reserved; the list of control commands used in the GAX equipment is given in table 1.
Передача цифровой телеметрической информации из ПГО производится блоками 256 байт.Digital telemetry information is transmitted from the PGO in 256 byte blocks.
Для повышения достоверности передачи цифровой телеметрической информации в аппаратуре применяется избыточное кодирование циклическим кодом (2072, 2048) в сочетании с принципом повторной передачи по автозапросу информационных блоков с обнаруженными ошибками.To increase the reliability of the transmission of digital telemetric information in the equipment, redundant coding with a cyclic code (2072, 2048) is used in combination with the principle of retransmission of information blocks with detected errors by auto-request.
Вероятность выдачи получателю из СПОА или РМ-ГАКС цифровой телеметрической информации с необнаруженной ошибкой - не более 10-4 на бит.The probability of a digital telemetric information with an undetected error being transmitted to the receiver from the SPOA or RM-GAX is no more than 10 -4 per bit.
Структура сигнала, передаваемого из ДМ-ГАКС на поверхность, об обнаружении на ПГО события аналогична структуре сигнала квитанции; в составе сигнала передается адрес подводной обсерватории и признак обнаруженного на ней события.The structure of the signal transmitted from the DM-GAX to the surface about the detection of an event on the PGO is similar to the structure of the receipt signal; as part of the signal, the address of the underwater observatory and the sign of an event detected on it are transmitted.
Структура сигнала маяка также соответствует структуре сигнала квитанции; в составе сигнала маяка передается только адрес подводной обсерватории.The structure of the beacon signal also corresponds to the structure of the receipt signal; as part of the beacon signal, only the address of the underwater observatory is transmitted.
РМ-ГАКС является упрощенным аналогом БМ-ГАКС. Его функции ограничиваются приемом и ретрансляцией в радиомодем сообщения об обнаружении ПГО события, а также прием и ретрансляция в радиомодем цифровой информации, принимаемой от ПГО. Управление передачей цифровой информации из ПГО осуществляется дистанционно по радиомодему.RM-GAX is a simplified analogue of BM-GAX. Its functions are limited to receiving and relaying to the radio modem a message about the detection of the PGO event, as well as receiving and relaying to the radio modem digital information received from the PGO. The transmission of digital information from PGO is controlled remotely via a radio modem.
Обмен сигналами между ДМ-ГАКС и устройствами ПГО, между РМ-ГАКС и радиомодемом в ретрансляционном буе осуществляется в последовательном виде старт-стопными комбинациями на скорости 14400 Бод.The signal exchange between the DM-GAX and PGO devices, between the RM-GAX and the radio modem in the relay buoy is carried out in a sequential form by start-stop combinations at a speed of 14400 Baud.
Измерение сейсмических сигналов в ПГО производится с помощью сейсмического модуля (СМ). Сейсмический модуль 14 функционально объединен с сейсмоакустическим модулем (САМ) 15 для компактности и обеспечения проведения измерений одновременно несколькими датчиками различных конструкций, что приводит к повышению точности и надежности проводимых измерений.Measurement of seismic signals in the PGO is carried out using a seismic module (SM). The
СМ 14 предназначен для обеспечения непрерывного сейсмического мониторинга морского дна в широком частотном диапазоне.
СМ 14 включает в себя датчики:
электрохимический велосиметр типа СМЕ-3011-3, представляющий собой трехкомпонентный сейсмический датчик, предназначенный для регистрации сейсмических колебаний донной поверхности вдоль трех ортогональных направлений;an electrochemical cycle meter type СМЕ-3011-3, which is a three-component seismic sensor designed to record seismic vibrations of the bottom surface along three orthogonal directions;
датчик сильных движений (ПСАК), представляющий собой трехкомпонентный векторный сейсмометр;strong motion sensor (PSAC), which is a three-component vector seismometer;
датчик пространственной ориентации (ДПО).spatial orientation sensor (DPO).
ПСАК снабжен сенсором, который состоит из магнитоупругого кристаллического преобразователя, постоянного магнита высокой энергии, трех независимых электрических обмоток и единой инертной массы, а также предварительного усилителя. ПСАК преобразует три компоненты вектора акустических колебаний донной поверхности по трем ортогональным направлениям в электрические сигналы. ПСАК имеет велаксметрическую характеристику, которая, по сравнению с характеристиками традиционных приборов для измерения вибросмещений, имеет высокую частотно-зависимую чувствительность к смещениям. Чувствительность ПСАК при увеличении частоты в 10 раз увеличивается в 1000 раз.PSAC is equipped with a sensor, which consists of a magnetoelastic crystalline transducer, a high-energy permanent magnet, three independent electrical windings and a single inert mass, as well as a pre-amplifier. PSAC converts the three components of the vector of acoustic vibrations of the bottom surface in three orthogonal directions into electrical signals. PSAK has a velocity-response characteristic, which, in comparison with the characteristics of traditional instruments for measuring vibration displacements, has a high frequency-dependent sensitivity to displacements. The sensitivity of PSAK increases with a frequency of 10 times by a factor of 1000.
Для сравнения следует упомянуть, что при таком же увеличении частоты чувствительность обычных велосиметров увеличивается в 10 раз, а обычных акселерометров - увеличивается в 100 раз.For comparison, it should be noted that with the same increase in frequency, the sensitivity of conventional bicycles increases 10 times, and that of conventional accelerometers increases 100 times.
Собственные шумы магнитоупругого сенсора меньше собственных шумов сейсмометра и намного меньше собственных шумов акселерометра.The intrinsic noise of the magnetoelastic sensor is less than the intrinsic noise of the seismometer and much less than the intrinsic noise of the accelerometer.
Магнитоупругий сенсор ПСАК с крутой амплитудно-частотной характеристикой может одновременно регистрировать смещения в существенном диапазоне - более 240 дБ, что позволяет одновременно измерять амплитуды смещений менее 10-15 м на частотах более 1000 Гц и более 10-3 м на частотах менее 1 Гц.A PSAC magnetoelastic sensor with a steep amplitude-frequency characteristic can simultaneously detect displacements in a substantial range of more than 240 dB, which allows simultaneous measurement of displacement amplitudes of less than 10 -15 m at frequencies of more than 1000 Hz and more than 10 -3 m at frequencies of less than 1 Hz.
Датчик обнаружения метана 22 представляет собой датчик типа METS ("CAPSUM"), который позволяют измерять концентрацию метана в водной толще. Датчик представляет собой полупроводниковый прибор, принцип работы которого заключается в том, что диффузия молекул углеводородов из воды через специальную силиконовую мембрану транслируется в камеру датчика. Адсорбция молекул углеводов на активном слое датчика приводит к электронному обмену с молекулами кислорода, таким образом, меняя сопротивление активного слоя, которое преобразуется в выходное (измеряемое) напряжение.
Основные характеристики датчика:Main characteristics of the sensor:
10 мкм силиконовая мембрана;10 microns silicone membrane;
рабочая глубина 0-3500 м;working depth 0-3500 m;
рабочая температура 2-20 градусов C;operating temperature 2-20 degrees C;
время измерения от 1 до 3 сек;measurement time from 1 to 3 seconds;
время стабилизации диффузии до 5 минут, в зависимости от турбулентности;diffusion stabilization time up to 5 minutes, depending on turbulence;
входное напряжение 9-36 В;input voltage 9-36 V;
расход энергии 160 мА/ч;power consumption 160 mA / h;
выходной сигнал - аналоговый 0-5 В и цифровой RS - 485;output signal - analog 0-5 V and digital RS - 485;
метан 50 нмоль/л - 10 мкмоль/л.methane 50 nmol / L - 10 μmol / L.
Блок гидрохимических измерений 21 предназначен для измерения спектров комбинационного рассеяния оптического излучения в составе подводной обсерватории посредством спектроанализатора. По спектрам комбинационного рассеивания получают информацию о составе морской воды. Основные технические характеристики спектроанализатора: спектральный диапазон 0,52-0,78 мкм, полоса пропускания 0,54 нм на 0,783 мкм, точность позиционирования по спектру 0,2 нм, число спектральных каналов 4096.The block of
Блок гидрохимических измерений 21 содержит модуль контроля радиационного загрязнения, который предназначен для определения in situ содержания гамма-излучающих радионуклидов (как техногенного, так и естественного происхождения) в морской воде.The block of
Основные технические характеристики модуля контроля радиационного загрязнения: диапазон регистрируемых энергий 0,2-3,0 мэВ, энергетическое разрешение по линии цезия 137 13%, число уровней квантования спектра 256, максимальное число отсчетов в канале 65 000, максимальная скорость регистрации не менее 1000 1/с.The main technical characteristics of the radiation pollution control module are: the range of recorded energies is 0.2-3.0 meV, the energy resolution along the cesium line is 137 13%, the number of quantization levels of the spectrum is 256, the maximum number of samples in the channel is 65,000, and the maximum recording speed is at least 1000 1 /from.
Блок гидрохимических измерений 21 также содержит классификатор для классификации загрязнений морской воды по спектральным характеристикам и молекулярному составу морской воды. Аналогами датчиков блока гидрохимических измерений являются устройства, приведенные в источниках (1. Основные процессы и аппаратура химической технологии. Под ред. Дытнерского Ю.Н. - М.: Химия, 1983. 2. Химико-аналитические комплексы фирмы Agilent Technologies (US), http://www.chem.agilent.com. 3. Химико-аналитические комплексы фирмы SRI Instruments (US), http://www.perichrom.com. 4. Химико-аналитические комплексы ЗАО "Хроматэк" (RU), http://www.chronomatec.ru).The
Датчик ядерно-магнитного резонанса 27 представляет собой минимагнитную систему, состоящую из самарий-кобальтовых шайб с большой постоянной намагниченностью и большой энергоемкостью. При массе магнита 9 кг удается достигнуть значения индукции магнитного поля в его зазоре до 1,5 T. Таким образом, при плавной механической регулировке междуполюсного расстояния магнитной системы рабочая частота может изменяться в пределах от 12 до 60 МГц для протонов при сохранении достаточно высокой однородности. Магнит функционирует без потребления энергоресурсов и предназначен для выявления распределения температуры морской воды, солености, наличие кислорода на фиксированном разрезе. Известно, что в морской воде содержится большое количество парамагнитных примесей в виде парамагнитных ионов переходных металлов и их комплексных соединений в парамагнитном состоянии. Изучение их распределения в морской воде представляет большой научный интерес. Парамагнитные примеси могут служить в качестве трассеров для изучения динамики водных масс. Исследование динамики концентрационных полей парамагнитных примесей дает дополнительную информацию о степени и масштабе влияния внешних источников парамагнитных примесей (речной сток, глубинные гидротермы, вулканическая деятельность, сброс промышленных отходов и т.д.) на компонентный и структурный состав морских и океанических вод. По сигналам с датчика ядерно-магнитного резонанса 27 строят графики распределения времени спин-решеточной релаксации (T1) (так называемые изолинии T1) в поверхностном и в придонном слоях воды. Полученные изолинии позволяют "оконтурить" зоны влияния на компонентный состав поверхностной и придонной морской воды таких источников парамагнитных примесей, как речной сток и области геохимической аномалии, приуроченные к геологическому разлому.The nuclear
По выявленным трассерам устанавливают динамику водных масс в зоне установки подводной обсерватории. По концентрационным полям парамагнитных примесей определяют степень загрязнения техногенного характера.The identified tracers establish the dynamics of water masses in the installation area of the underwater observatory. The concentration fields of paramagnetic impurities determine the degree of pollution of anthropogenic nature.
Датчик ядерно-магнитного резонанса 27 может быть конструктивно установлен как на раме 1, так и в корпусе буя, который используется для обеспечения функционирования подводной обсерватории по прямому назначению или в двух вариантах, что существенно повышает информативность устройства в целом.The nuclear
Испытания предлагаемого устройства проводились с 9 апреля 2008 г. по 16 октября 2008. Сеансы записи составляли 10 полных суток, после чего считывались записи сейсмических сигналов и показатели времени, устанавливался новый отсчет времени по GPS и запускался режим записи регистратора.Tests of the proposed device were carried out from April 9, 2008 to October 16, 2008. The recording sessions were 10 full days, after which the seismic signal records and time indicators were read, a new GPS time was set and the recorder recording mode was started.
При этом были зарегистрированы сигналы от удаленных землетрясений (Сычуань, Китай, 12.05.2008, M=7,5; Хонсю, Япония, 13.06.2008, M=6,8; оз. Байкал, 27.08.2008, M=6,2), что свидетельствует о высокой чувствительности и надежности тракта регистрации.At the same time, signals from distant earthquakes were recorded (Sichuan, China, 05/12/2008, M = 7.5; Honshu, Japan, 06/13/2008, M = 6.8; Lake Baikal, 08/27/2008, M = 6.2 ), which indicates the high sensitivity and reliability of the registration path.
На фиг.8 приведен пример записи вертикальной компоненты Сычуаньского землетрясения на которой хорошо видны вступления объемных P и S волн. Расстояние до эпицентра землетрясения около 5600 км.Fig. 8 shows an example of recording the vertical component of the Sichuan earthquake in which the arrivals of bulk P and S waves are clearly visible. The distance to the epicenter of the earthquake is about 5600 km.
На фиг.9 представлен фрагмент записи вертикальной компоненты сейсмоприемника землетрясения на о. Хонсю.Figure 9 presents a fragment of the recording of the vertical components of the earthquake seismic receiver on about. Honshu.
На фиг.10 - фрагмент записи землетрясения на юге озера Байкал.Figure 10 is a fragment of the earthquake in the south of Lake Baikal.
В период испытаний измерения выполнялись посредством датчиков слабых сейсмических сигналов (сейсмический модуль 14), измеряющих три компоненты (горизонтальная, вертикальная и наклонная составляющие) в диапазоне 0,008-0,1 Гц, и датчиков сильных движений дна (сейсмоакустических модуль 15) в диапазоне 0,01-20 Гц, измеряющих также три компоненты, регистрировались сигналы на границе раздела морская вода-морской грунт.During the test period, measurements were performed using sensors of weak seismic signals (seismic module 14), measuring three components (horizontal, vertical and inclined components) in the range of 0.008-0.1 Hz, and sensors of strong bottom movements (seismic acoustic module 15) in the range of 0, 01-20 Hz, also measuring three components, signals were recorded at the interface between sea water and sea soil.
В качестве измерительных датчиков также использовались протонные и квантовые вариометры и магнитометры для измерения электрической и магнитной компоненты естественного электромагнитного поля Земли с выделением магнитотеллурической составляющей на фоне помех с разносом электрических и магнитных датчиков на величину Δr≤(0,013…0,025)r (где r - расстояние между приемником и источником). При этом, выделение магнитотеллурической составляющей на фоне помех существенно упрощается, так как помехи по электрическому и магнитному каналам вызваны различными источниками (являются некоррелированными) ввиду разноса датчиков на величину Δr. При этом магнитные составляющие естественного магнитного поля меньше, чем электрические, зависят от характера геоэлектрического разреза вдали от горизонтальных неоднородностей.Proton and quantum variometers and magnetometers were also used as measuring sensors for measuring the electric and magnetic components of the Earth’s natural electromagnetic field with the separation of the magnetotelluric component against the background of interference with the separation of electric and magnetic sensors by the value Δr≤ (0,013 ... 0,025) r (where r is the distance between receiver and source). In this case, the separation of the magnetotelluric component against the background of interference is significantly simplified, since the interference in the electric and magnetic channels is caused by various sources (they are uncorrelated) due to the spacing of the sensors by Δr. Moreover, the magnetic components of the natural magnetic field are smaller than the electric ones, depending on the nature of the geoelectric section far from horizontal inhomogeneities.
Зарегистрированные сигналы подвергались обработке для каждого конкретного момента времени для получения временной зависимости в границах, характеризующих уровни состояния естественного геофизического поля и гидрофизических полей.The recorded signals were processed for each specific point in time to obtain a time dependence within the boundaries characterizing the state levels of the natural geophysical field and hydrophysical fields.
Блок управления и регистрации 17 анализировал уровень сигналов, поступающих от сейсмоакустического модуля 15, и в случае повышения порогового уровня включал сейсмический модуль 14, и в случае существенных вертикальных или наклонных скоростей смещения элементов движения дна формировал пакет сообщений, который по гидроакустическому каналу связи передавался на диспетчерскую станцию.The control and
Поскольку блок управления и регистрации 17 работал с инерцией, то для исключения потери первых вступительных сильных движений дна сигналы с выходов датчиков сейсмического модуля 14 непрерывно регистрировались в буферную память блока управления и регистрации 17, которые затем использовались для определения элементов движения дна и регистрировались в цифровом многоканальном накопителе информации блока управления и регистрации 17.Since the control and
При этом пороговый уровень определялся путем усреднения за длительный период времени сейсмических шумов, поступающих с выходов датчиков сейсмического модуля 14.The threshold level was determined by averaging over a long period of time the seismic noise coming from the outputs of the sensors of the
Гидроакустический канал связи обеспечивал дальность до 8000 м с диапазоном частот сигналов переносчиков команд 7-10 кГц.The hydro-acoustic communication channel provided a range of up to 8000 m with a frequency range of signal transmitters commands 7-10 kHz.
При обработке сигналов в качестве решающей статистики использовалась сумма квадратов амплитуд, имеющая максимальное значение для сигнала ожидаемой структуры. Вычисления выполнялись для каждого момента времени для получения временной зависимости для каждого поля. Присутствие в ней максимума означает наличие в источнике ожидаемой структуры возбуждения того или иного поля. Глобальный максимум соответствует времени прихода совокупного принятого сигнала. При достижении величины глобального максимума, равного среднему значению между амплитудами, характеризующими уровни состояния естественного геофизического и гидрофизического полей, судят о возможности наступления катастрофического явления.When processing the signals, the sum of the squared amplitudes having the maximum value for the signal of the expected structure was used as the decisive statistic. Calculations were performed for each moment in time to obtain the time dependence for each field. The presence of a maximum in it means the presence in the source of the expected structure of the excitation of a field. The global maximum corresponds to the arrival time of the cumulative received signal. When a global maximum is reached equal to the average value between the amplitudes characterizing the state levels of the natural geophysical and hydrophysical fields, the possibility of a catastrophic phenomenon is judged.
Выделение из спектра горизонтальных составляющих нечетных гармоник 0,003 и 0,005 Гц, а из спектра вертикальных составляющих четных гармоник 0,002, 0,004, 0,006 и 0,008 Гц с регистрацией уровня моря на береговых станциях позволяет исключить влияние микросейшивых составляющих, обусловленных в основном влиянием приливных колебаний.The separation from the spectrum of horizontal components of odd harmonics of 0.003 and 0.005 Hz, and from the spectrum of vertical components of even harmonics of 0.002, 0.004, 0.006 and 0.008 Hz with registration of sea level at coastal stations, it is possible to exclude the influence of microsexing components, mainly due to the influence of tidal fluctuations.
Гидроакустический размыкатель 4 предназначен для управления работой размыкателя якоря 6, необходимого для проведения спуско-подъемных работ подводной обсерватории.The
Алгоритм основного режима работы диспетчерских станций при обслуживании сети из нескольких подводных обсерваторий перед их постановкой на морское дно заключается в обеспечении связи между подводными обсерваториями и диспетчерской станцией, которая осуществляется через оптоволоконный глубоководный кабель по методу доступа с временным разделением абонентов. Каждая подводная обсерватория имеет свой адрес. В этом случае сеть диспетчерских станций работает в симплексном режиме. К одной диспетчерской станции одновременно возможно подключение через глубоководный кабель до 16 подводных обсерваторий, работающих в автономном необслуживаемом режиме.The algorithm of the main mode of operation of dispatch stations when servicing a network of several underwater observatories before they are placed on the seabed consists in providing communication between underwater observatories and a dispatch station, which is carried out through a fiber optic deep-sea cable using the access method with time division of subscribers. Each underwater observatory has its own address. In this case, the network of control stations operates in simplex mode. Up to 16 underwater observatories operating in stand-alone maintenance-free mode can be connected to one dispatching station at the same time through a deep-sea cable.
Количество измерительных каналов в каждой подводной обсерватории зависит от решаемой задачи в конкретном месте постановки подводной обсерватории. В принципе максимальное количество цифровых измерительных каналов может быть до 30, а аналоговых - до 6.The number of measuring channels in each underwater observatory depends on the problem to be solved at a particular location of the underwater observatory. In principle, the maximum number of digital measuring channels can be up to 30, and analog - up to 6.
Управляющий компьютер диспетчерской станции и программно-математическое обеспечение, служба реального времени предназначены для управления оборудованием подводной обсерватории, диагностирования ее неисправностей, приема данных, получаемых с подводной обсерватории, и размещения получаемых данных на устройствах накопления информации. Функционирование всего аппаратно-программного комплекса определяется файлом конфигурации, который создается специальной программой и задает наличие подводных обсерваторий, тип используемых геофизических каналов, параметры каналов, а также наличие или отсутствие аппаратуры синхронизации времени (приемник GPS).The control station’s control computer and mathematical software, a real-time service are designed to control the equipment of the underwater observatory, diagnose its malfunctions, receive data received from the underwater observatory, and store the received data on information storage devices. The functioning of the entire hardware and software complex is determined by the configuration file, which is created by a special program and sets the presence of underwater observatories, the type of geophysical channels used, channel parameters, as well as the presence or absence of time synchronization equipment (GPS receiver).
При запуске программы регистрации считывается конфигурация всей сети подводной обсерватории и производится привязка времени по Гринвичу с точностью до нескольких десятков микросекунд и расчет поправок к частоте кварца компьютера для поддержания функционирования комплекса в случае кратковременного отказа приемника GPS. Синхронизация времени осуществляется каждую секунду от приемника GPS.When the registration program starts, the configuration of the entire network of the underwater observatory is read and the Greenwich time is referenced to within a few tens of microseconds and the corrections are calculated to the quartz frequency of the computer to maintain the functioning of the complex in the event of a short-term GPS receiver failure. Time synchronization is carried out every second from the GPS receiver.
Вслед за синхронизацией происходит опрос, программирование, синхронизация и запуск оборудования отдельных подводных обсерваторий. Запрашивается состояние оборудования каждой подводной обсерватории (ее исправность, наличие каналов, исправность каналов и т.д.). В случае возникших проблем на экран выдается соответствующее сообщение (оно также записывается в файл протокола функционирования). В блок регистрации и управления подводной обсерватории передается программа работы для каждого измерительного канала, частота опроса и коэффициент усиления.Following synchronization, there is a survey, programming, synchronization and start-up of equipment of individual underwater observatories. The state of equipment of each underwater observatory is requested (its serviceability, availability of channels, serviceability of channels, etc.). In case of problems, an appropriate message is displayed on the screen (it is also recorded in the operation protocol file). The program of work for each measuring channel, the polling frequency and the gain are transmitted to the registration and control unit of the underwater observatory.
Перед запуском каждый блок управления и регистрации синхронизируется по времени компьютера диспетчерской станции (в дальнейшем синхронизация проводится каждые 10 сек). При синхронизации учитывается время прохождения сигнала от компьютера диспетчерской станции до синхронизируемого блока регистрации и управления. После этого блок регистрации и управления запускается и начинает сбор данных с измерительных каналов. Блок регистрации и управления в каждой подводной обсерватории работает независимо и всю информацию сжимает и складывает в буферную память.Before starting, each control and registration unit is synchronized by the time of the dispatch station computer (in the future, synchronization is carried out every 10 seconds). During synchronization, the signal transit time from the control room computer to the synchronized registration and control unit is taken into account. After that, the registration and control unit starts up and starts collecting data from the measuring channels. The registration and control unit in each underwater observatory works independently and compresses and stores all information in a buffer memory.
Управляющий компьютер диспетчерской станции циклически запрашивает у соответствующего блока управления и регистрации данные о зарегистрированных датчиками сигналов и, в случае их наличия, принимает их и записывает в свои буфера в оперативной памяти. После накопления достаточного количества данных для канала они переписываются в файл, соответствующий типу канала. Обычно эти файлы расположены на другом компьютере и доступны по локальной сети, хотя для кратковременных экспериментов система может быть сконфигурирована таким образом, что будет использоваться локальный диск. При кратковременных разрывах связи (до 10 мин) данные не теряются в силу наличия у каждого блока управления и регистрации достаточно большого собственного буфера. В процессе обмена данными оператором может быть проведена калибровка любого измерительного канала, входящего в состав сети диспетчерской станции. При возникновении нештатных ситуаций (разрыв связи с подводной обсерваторией, ее поломка, отказ отдельных каналов либо восстановление вышеперечисленного), а также некоторых штатных ситуаций - возникновение события или запуск калибровки соответствующего измерительного канала, выдается сообщение на экран, включающее время по Гринвичу наступления ситуации, имена подводных обсерваторий и канала и само сообщение. Сообщения также записываются в буфер размером 100 строк и в файл протокола. Буфер может быть просмотрен оператором в любое время.The control computer of the dispatching station cyclically requests data from the corresponding control and registration unit about the signals registered by the sensors and, if available, receives them and writes them to their buffers in the main memory. After accumulating a sufficient amount of data for the channel, they are overwritten into a file corresponding to the type of channel. Usually these files are located on another computer and are accessible on a local network, although for short-term experiments the system can be configured in such a way that a local disk will be used. In case of short-term communication breaks (up to 10 min), data is not lost due to the presence of each control unit and registration of a sufficiently large own buffer. In the process of exchanging data, the operator can calibrate any measuring channel that is part of the control station network. In case of emergency situations (disconnection from the underwater observatory, its breakdown, failure of individual channels or restoration of the above), as well as some normal situations - the occurrence of an event or the calibration of the corresponding measuring channel is triggered, a message is displayed on the screen, including the GMT time of the onset of the situation, names underwater observatories and channel and the message itself. Messages are also written to a buffer of 100 lines and to the log file. The buffer can be viewed by the operator at any time.
Измерительные датчики подводной обсерватории после ее постановки на дно функционируют по прямому назначению. Зарегистрированные датчиками сигналы записываются на средства хранения информации, при сеансах связи передаются на диспетчерскую станцию, где выполняется полный анализ оценки сейсмического и гидродинамического состояния исследуемых районов, по результатам которого делается прогноз о возможных сейсмических и экологических последствиях природного и техногенного характера.The measuring sensors of the underwater observatory, after being placed at the bottom, function for their intended purpose. The signals registered by the sensors are recorded on the information storage means, during communication sessions they are transmitted to the dispatch station, where a complete analysis of the assessment of the seismic and hydrodynamic state of the studied areas is performed, based on which a forecast is made about the possible seismic and environmental consequences of a natural and technogenic nature.
Реализация устройства технической сложности не представляет, так как устройство реализовано на серийно выпускаемых датчиках и элементах микроэлектроники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности "промышленная применимость".The implementation of the device is not of technical complexity, since the device is implemented on commercially available sensors and elements of microelectronics, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the patentability condition "industrial applicability".
Источники информацииInformation sources
1. Патент RU №2270464.1. Patent RU No. 2270464.
2. Патент RU №2276388.2. Patent RU No. 2276388.
3. Патент RU №2294000.3. Patent RU No. 2294000.
4. Патент EP №0519031.4. EP patent No. 0519031.
5. Патент NO №911639.5. Patent NO No. 911639.
6. Патент EP №0516662.6. EP patent No. 0516662.
7. Средства и методы океанологических исследований. Смирнов Г.В., Еремеев В.Н., Агеев М.Д. и др. - М., Наука, 2005.7. Means and methods of oceanological research. Smirnov G.V., Eremeev V.N., Ageev M.D. et al. - M., Nauka, 2005.
8. Патент AU №2002100749 от 04.09.2002.8. Patent AU No. 2002100749 dated 04.09.2002.
9. Патент RU №2348950.9. Patent RU No. 2348950.
10. Соловьев С.Л. История и перспективы развития морской сейсмологии. М.: Наука. 1985, с.11.10. Soloviev S.L. History and development prospects of marine seismology. M .: Science. 1985, p. 11.
11. Левин Б.В., Носов М.А. Физика цунами. М.: «Янус-К». 2005, с.152.11. Levin B.V., Nosov M.A. Tsunami physics. M .: "Janus-K". 2005, p. 152.
12. Заявка RU №2010116092.12. Application RU No. 2010116092.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011109997/28A RU2468395C1 (en) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Underwater observatory |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011109997/28A RU2468395C1 (en) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Underwater observatory |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011109997A RU2011109997A (en) | 2012-09-27 |
| RU2468395C1 true RU2468395C1 (en) | 2012-11-27 |
Family
ID=47077936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011109997/28A RU2468395C1 (en) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Underwater observatory |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2468395C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2545159C1 (en) * | 2014-03-28 | 2015-03-27 | Нина Владимировна Червякова | Anchored profiling underwater observatory |
| RU2546784C2 (en) * | 2013-06-06 | 2015-04-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Underwater observatory |
| RU2551710C1 (en) * | 2014-02-04 | 2015-05-27 | Открытое акционерное общество "Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Aircraft orientation backup system and method of setting of aircraft position in space |
| RU2794052C1 (en) * | 2022-12-21 | 2023-04-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук | Autonomous acoustic bottom station with combined reciever |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2331876C2 (en) * | 2006-08-29 | 2008-08-20 | Сергей Петрович Алексеев | Method of ecological control of water pollution, bottom sediment and atmosphere along trunk pipelines laid at pool bottom, and device for its implementation |
| RU2009116092A (en) * | 2009-04-29 | 2010-11-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Опытно-конструкторское бюро океанологической техники Российской академии наук (RU) | UNDERWATER OBSERVATORY |
-
2011
- 2011-03-16 RU RU2011109997/28A patent/RU2468395C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2331876C2 (en) * | 2006-08-29 | 2008-08-20 | Сергей Петрович Алексеев | Method of ecological control of water pollution, bottom sediment and atmosphere along trunk pipelines laid at pool bottom, and device for its implementation |
| RU2009116092A (en) * | 2009-04-29 | 2010-11-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Опытно-конструкторское бюро океанологической техники Российской академии наук (RU) | UNDERWATER OBSERVATORY |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Башилов И.П. и др. Донные геофизические обсерватории: методы конструирования и области применения / Научное приборостроение, 2008, т.18, No.2, с.93-95. Подводная геофизическая обсерватория / ОКБ ОТ РАН / 2-я Международная специализированная выставка «SIMEXPO - Научное приборостроение». - М., 13.10.2008. * |
| Башилов И.П. и др. Донные геофизические обсерватории: методы конструирования и области применения / Научное приборостроение, 2008, т.18, №2, с.93-95. * |
| Подводная геофизическая обсерватория / ОКБ ОТ РАН / 2-я Международная специализированная выставка «SIMEXPO - Научное приборостроение». - М., 13.10.2008. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2546784C2 (en) * | 2013-06-06 | 2015-04-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Underwater observatory |
| RU2551710C1 (en) * | 2014-02-04 | 2015-05-27 | Открытое акционерное общество "Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Aircraft orientation backup system and method of setting of aircraft position in space |
| RU2545159C1 (en) * | 2014-03-28 | 2015-03-27 | Нина Владимировна Червякова | Anchored profiling underwater observatory |
| RU2794052C1 (en) * | 2022-12-21 | 2023-04-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук | Autonomous acoustic bottom station with combined reciever |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011109997A (en) | 2012-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2431868C1 (en) | Method for seismic exploration when searching for hydrocarbons and seismic system for realising said method | |
| RU2617525C1 (en) | Anchored profiling underwater observatory | |
| Genrich et al. | Instantaneous geodetic positioning with 10–50 Hz GPS measurements: Noise characteristics and implications for monitoring networks | |
| RU2433425C2 (en) | Method for seismic prospecting hydrocarbons and method of determining attitude of producing formations on hydrocarbons and seismic station for realising said method | |
| Uchida et al. | A decade of lessons learned from the 2011 Tohoku‐Oki earthquake | |
| RU2438149C2 (en) | Independent bottom station for seismic observations | |
| Owens et al. | PASSCAL instrument performance during the Tibetan Plateau passive seismic experiment | |
| Sutton et al. | Ocean-bottom seismic observatories | |
| RU2554283C1 (en) | Small-size bottom seismic module | |
| RU2468395C1 (en) | Underwater observatory | |
| Farghal et al. | The potential of using fiber optic distributed acoustic sensing (DAS) in earthquake early warning applications | |
| RU2436134C1 (en) | Method for rapid investigation of atmosphere, earth's surface and ocean | |
| RU2545159C1 (en) | Anchored profiling underwater observatory | |
| RU2348950C1 (en) | Underwater observatory | |
| RU2546784C2 (en) | Underwater observatory | |
| Iannaccone et al. | Long-term seafloor experiment with the CUMAS module: performance, noise analysis of geophysical signals, and suggestions about the design of a permanent network | |
| RU2738589C1 (en) | Method for determining tsunami hazard | |
| RU2435180C1 (en) | Underwater geophysical station | |
| Davis et al. | APT: An instrument for monitoring seafloor acceleration, pressure, and temperature with large dynamic range and bandwidth | |
| Hello et al. | New versatile autonomous platforms for long-term geophysical monitoring in the ocean | |
| RU2498357C1 (en) | System for microseismic probing earth's crust and seismic monitoring | |
| RU2447466C2 (en) | Hydrochemical bottom observatory | |
| Vassallo et al. | A comparison of sea-floor and on-land seismic ambient noise in the Campi Flegrei caldera, southern Italy | |
| RU2566599C1 (en) | Hydrochemical bottom station for geologic monitoring of water areas | |
| RU2549606C2 (en) | Small-size bottom seismic module |