RU2566599C1 - Hydrochemical bottom station for geologic monitoring of water areas - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: bottom station includes a device housing (1) with an ellipsoidal shape placed at the bottom (2) of a water area and a repeater buoy (3) connected to said housing. The device housing (1) holds a microcomputer (9), modems (10, 11) for receiving and transmitting information via cable links (4) or a radio link, a power unit (12), a channel switch (13), an accumulator unit (14), a spectrophotometer (17), an electronics unit (24), a hydroacoustic module (28) for communication with a support ship and positioning at the bottom, as well as sensors for measuring conductivity (18), temperature (19), pressure (20), flow rate (21), pH (22), sound speed (23), a constant magnetic field magnetometer (26), a gamma-ray spectrometer (27), sensors for detecting carbon dioxide gas (29), oxygen (30), nitrogen (31), methane (32), a turbidity meter (33) and a microbe sensor (34). The electronics unit (24) includes broadband seismic signal detectors and a three-component digital seismograph (25). The device housing (1) is fitted in the lower part with a rubber boot (5) and is placed in a reinforced-concrete ballast (6). The reinforced-concrete ballast (6) is linked to the device housing (1) by a strap (7) and an electrochemical circuit breaker (8).

EFFECT: broader functional capabilities and high reliability of obtained data.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области исследования физических явлений, происходящих в земной коре, на ее поверхности, расположенной на дне морей и океанов, и может быть использовано для оценки возможности наступления неблагоприятных, и в том числе катастрофических, природных и техногенных явлений.The invention relates to the field of research of physical phenomena occurring in the earth's crust, on its surface located at the bottom of the seas and oceans, and can be used to assess the possibility of the onset of adverse, including catastrophic, natural and man-made phenomena.

Известны донные сейсмические станции (свидетельство на полезную модель RU №24890 [1], Глубоководная донная самовсплывающая сейсмическая станция АДС-8 / Соловьев С.Л., Контарь Е.А., Дозоров Т.А., Ковачев С.А. // Известия АН СССР Физика Земли, 1988, №9, с. 459-460 [2], Ocean Bottom Seismometer (OBS) Systems. Company Profile/Project Companies Kieler Umwelt und Meerestechnik GmbH (K.U.M.), Signal-Elektronik und Nets Dienste GmbH (SEND), April 2002, 11 p. [3], состоящие из подводного модуля и бортового модуля. Подводный модуль представляет собой герметичный корпус, снабженный устройством постановки на дно, внутри которого размещена аппаратура регистрации гидроакустических сигналов с соответствующими фильтрами, формирователями, преобразователями, накопителями информации, схема синхронизации, источник питания и устройство определения ориентации подводного модуля.Bottom seismic stations are known (certificate for utility model RU No. 24890 [1], Deep-water bottom self-floating seismic station ADS-8 / Soloviev S.L., Kontar E.A., Dozorov T.A., Kovachev S.A. // Izvestiya AN SSSR, Physics of the Earth, 1988, No. 9, pp. 459-460 [2], Ocean Bottom Seismometer (OBS) Systems. Company Profile / Project Companies Kieler Umwelt und Meerestechnik GmbH (KUM), Signal-Elektronik und Nets Dienste GmbH ( SEND), April 2002, 11 p. [3], consisting of an underwater module and an airborne module.The underwater module is a sealed enclosure equipped with a bottom placement device inside which the regis equipment is placed sonar signals with corresponding filters, shapers, converters, information storage devices, synchronization circuit, power source and device for determining the orientation of the underwater module.

Основным недостатком известных станций является невозможность полной и адекватной передачи колебаний грунта на датчики измерения сигналов, установленные на опорной трубчатой раме, снабженных металлическими механизмами откидывания и прижимания к грунту, что в сочетании с наличием границы грунт-металл вызывает дополнительные погрешности при прохождении акустических сигналов и в конечном итоге приводит к искажению результатов измерений.The main disadvantage of the known stations is the impossibility of a complete and adequate transmission of soil vibrations to signal measuring sensors mounted on a support tubular frame equipped with metal mechanisms for tilting and pressing to the ground, which in combination with the presence of the soil-metal boundary causes additional errors in the passage of acoustic signals and ultimately leads to a distortion of the measurement results.

Кроме того, использование механизмов откидывания и прижимания к грунту недостаточно эффективно вследствие их сложности, отсутствия контроля за их установкой, что приводит к попаданию блока измерительных датчиков в рыхлый грунт дна и, как следствие, к нарушению работоспособности.In addition, the use of folding and pressing mechanisms to the ground is not effective enough due to their complexity, lack of control over their installation, which leads to the block of measuring sensors in the loose soil of the bottom and, as a result, to disruption of performance.

Известна также морская автономная донная сейсмическая станция (свидетельство на полезную модель RU №28778 [4]), в которой якорь-балласт выполнен в виде бетонного диска или прямоугольного параллелепипеда с полусферическим углублением для размещения корпуса станции с закреплением его посредством размыкателей, что позволяет обеспечить более плотное распределение по плоскости контакта балласта с грунтом, а также увеличить площадь контакта балласта с корпусом станции, что позволяет обеспечить более высокий коэффициент передачи сейсмических колебаний на границах грунт-балласт и балласт - измерительные датчики.A marine autonomous bottom seismic station is also known (certificate for utility model RU No. 28778 [4]), in which the ballast anchor is made in the form of a concrete disk or a rectangular parallelepiped with a hemispherical recess for placement of the station body with its fastening by means of breakers, which allows for more tight distribution along the plane of contact of ballast with soil, as well as increase the contact area of ballast with the station body, which allows for a higher seismic transmission coefficient oscillations at the boundaries of soil-ballast and ballast - measuring sensors.

Недостатком данного устройства является го, что при выполнении балласта в виде бетонного диска или прямоугольного параллелепипеда, при наличии придонных течений, при постановке станции на неровный грунт сцепление станции с грунтом является неплотным, что приводит к раскачиванию станции и генерации акустических помех в воде за счет завихрений вокруг станции, а также к нарушению работоспособности сейсмических приемников, которые являются векторными приборами и для обеспечения нормальной работы которых необходимо знать их ориентацию в пространстве.The disadvantage of this device is that when ballasting in the form of a concrete disk or a rectangular parallelepiped, in the presence of bottom currents, when placing the station on uneven ground, the adhesion of the station to the ground is loose, which leads to swaying of the station and the generation of acoustic noise in water due to turbulence around the station, as well as to the disruption of the seismic receivers, which are vector instruments and to ensure the normal operation of which it is necessary to know their orientation in space.

Аналогичными недостатками обладают также известные подводные станции (Башилов И.П. и др. Донные геофизические обсерватории: методы конструирования и области применения / Научное приборостроение, 2008. Т. 18. №2. С. 86-95 [5], патент RU №2276388 C1, 10.05.2006 [6], патент RU №2377606 C2, 27.12.2009 [7], Зубко Ю.Н. и др. Современные донные станции для сейсморазведки и сейсмологического мониторинга / Научное приборостроение, 2003, т. 13, №4, с. 70-82 [8], Современные донные станции для сейсморазведки и сейсмологического мониторинга / Зубко Ю.Н., Левченко Д.Г., Леденев В.В., Парамонов А.А // Научное приборостроение, 2003, том 13, №4, с. 70-82 [9]).Similar disadvantages also have well-known underwater stations (IP Bashilov and others. Bottom geophysical observatories: design methods and applications / Scientific Instrumentation, 2008. T. 18. No. 2. P. 86-95 [5], patent RU No. 2276388 C1, 05/10/2006 [6], patent RU No. 2377606 C2, 12/27/2009 [7], Zubko Yu.N. et al. Modern bottom stations for seismic exploration and seismological monitoring / Scientific Instrument Engineering, 2003, v. 13, No. 4, pp. 70-82 [8], Modern bottom stations for seismic exploration and seismological monitoring / Zubko Yu.N., Levchenko DG, Ledenev VV, Paramonov A.A. // Nau Precision Instrumentation, 2003, volume 13, No. 4, pp. 70-82 [9]).

Известны также гидрохимические донные станции или обсерватории (Геоэкологический мониторинг морских нефтегазоносных акваторий / Лобковский Л.И. и др. М.: Наука, 2005, с. 97-100 [10] - прототип), предназначенные для регистрации возможных краткосрочных предвестников землетрясений и для геологического мониторинга акваторий. В состав одной станции входят датчики для измерения гидрохимических и гидрофизических параметров среды, спектроанализатор, микро-ЭВМ для управления работой станции, сбора, обработки и хранения данных, модемы для приема и передачи информации по кабельным линиям связи или радиоканалу, а также вспомогательные устройства для постановки, поиска и подъема станции на борт судна.Also known are hydrochemical bottom stations or observatories (Geoecological monitoring of offshore oil and gas areas / Lobkovsky LI et al. M: Nauka, 2005, pp. 97-100 [10] - prototype), designed to record possible short-term precursors of earthquakes and for geological monitoring of water areas. One station includes sensors for measuring hydrochemical and hydrophysical parameters of the medium, a spectrum analyzer, micro-computers for controlling the station’s operation, data collection, processing and storage, modems for receiving and transmitting information via cable lines or radio channels, as well as auxiliary devices for setting searching and lifting the station aboard the ship.

В соответствии с программой и командами с берега микро-ЭВМ определяет частоту опроса датчиков, записывает в память информацию, производит обработку и сжатие данных по заданным алгоритмам, затем накопленная информация передается через модем в линию связи.In accordance with the program and commands from the shore, the microcomputer determines the frequency of polling sensors, writes information to memory, processes and compresses data according to specified algorithms, then the accumulated information is transmitted through a modem to the communication line.

Станция состоит из основного приборного корпуса, размещаемого на дне на подставке-треноге, притопленного буя с источником питания, соединенного посредством буйрепа с балластом, размещенным на дне, ретрансляционного буя, соединенного кабель-тросом с вьюшкой-поплавком, которая посредством кабель-троса соединена с притопленным буем, который кабель-тросом соединен с основным приборным корпусом, снабженный страховочным тросом с грузом, расположенным на дне.The station consists of a main instrument housing located at the bottom on a tripod stand, a flooded buoy with a power source connected via a buirp to a ballast located at the bottom, a relay buoy connected by a cable to a float view, which is connected to a cable with a cable a flooded buoy, which is connected by cable to the main instrument case, equipped with a safety cable with cargo located at the bottom.

Основными элементами станции являются акустооптический спектрометр видимого диапазона волн 350-850 нм, датчики температуры и электропроводности морской воды, скорости звука в воде, скорости течений, давления, концентрации ионов водорода рН, управляющий компьютер Octagon-5 (PC-486), блок питания с преобразователем питания, находящихся в притопленном буе. Управление станцией и передача данных на берег производится с помощью канала полудуплексной радиосвязи (400 МГц, 2000 Бод). Блок-схема станции включает береговой пост, состоящий из приемопередатчика, радиомодема, пульта управления, модема береговой линии, принтера, блока питания и пульта питания, радиобуй, состоящий из приемопередатчика, радиомодема, источника питания и блока фильтрации, судно, оснащенное приемопередатчиком, радиомодемом, источником питания и блоком фильтрации, и непосредственно станцию, на которой установлены микро-ЭВМ с интерфейсом RS232, модем кабельной линии, блок питания, коммутатор каналов, блок аккумуляторов, датчик фильтрации, блок фильтрации, спектроанализатор, выполненный в виде спектрофотометра, датчики проводимости, температуры, давления, скорости течения, рН, скорости звука и блок электроники.The main elements of the station are an acousto-optic spectrometer of the visible wavelength range 350-850 nm, temperature and conductivity sensors for sea water, sound velocity in water, flow rates, pressure, hydrogen ion concentration pH, Octagon-5 control computer (PC-486), power supply with power converter located in a flooded buoy. The station is controlled and data is transmitted to shore using a half-duplex radio communication channel (400 MHz, 2000 Baud). The station’s block diagram includes a coastal station, consisting of a transceiver, radio modem, control panel, shoreline modem, printer, power supply and remote control, a beacon, consisting of a transceiver, radio modem, power source, and filtering unit, a vessel equipped with a transceiver, radio modem, a power source and a filtering unit, and directly the station on which micro-computers with an RS232 interface are installed, a cable line modem, a power supply unit, a channel switch, a battery unit, a filtering sensor, a filter unit fractional spectrum analyzer, made in the form of a spectrophotometer, conductivity, temperature, pressure, current velocity, pH, sound velocity and electronic unit sensors.

Все элементы станции находятся в прочном цилиндрическом корпусе со сферическими крышками. Датчики и тубус спектрометра укреплены снаружи. Прочный корпус поднят над мягким дном на высоту 3 м на опоре-треноге. Притопленный буй установлен на глубине 15 м с помощью груза и троса. Радиотрансляционный буй находится на поверхности воды и соединен с притопленным буем и донной частью через кабель. Другая известная донная станция (обсерватория) [10] содержит трехкомпонентный цифровой сейсмограф с частотами регистрации 0,03-40 Гц, акустооптический спектрометр видимого диапазона волн 415-800 нм, измерители скорости и направления течений, температуры и электропроводности морской воды, скорости звука в воде, давления, магнитометр постоянного магнитного поля, гамма-спектрометр, гидроакустический модуль для связи с обеспечивающим судном и позиционирования на дне.All elements of the station are in a strong cylindrical case with spherical covers. Sensors and the tube of the spectrometer are mounted on the outside. The sturdy case is raised above the soft bottom to a height of 3 m on a tripod support. The flooded buoy is installed at a depth of 15 m with the help of a load and a cable. A broadcast buoy is located on the surface of the water and is connected to the submerged buoy and the bottom through a cable. Another well-known bottom station (observatory) [10] contains a three-component digital seismograph with recording frequencies of 0.03–40 Hz, an acousto-optic spectrometer of the visible wavelength range of 415–800 nm, measuring the speed and direction of currents, temperature and electrical conductivity of sea water, and the speed of sound in water , pressure, permanent magnetic field magnetometer, gamma spectrometer, sonar module for communication with the supply vessel and bottom positioning.

Конструктивно станция состоит из общей рамы с откидной консолью. К раме крепятся модули измерительных приборов и устройство сбора и передачи информации. На консоли закреплен блок сейсмических приемников. Модули соединены с датчиками и устройством сбора информации с помощью кабелей. Магнитометрический датчик вынесен на несколько метров над обсерваторией для исключения ее влияния.Structurally, the station consists of a common frame with a folding console. Modules of measuring instruments and a device for collecting and transmitting information are attached to the frame. A block of seismic receivers is fixed to the console. The modules are connected to sensors and a device for collecting information using cables. The magnetometric sensor is placed several meters above the observatory to exclude its influence.

Основными недостатками известных станций являются следующие.The main disadvantages of the known stations are as follows.

Невозможность полной и адекватной передачи колебаний грунта на датчики измерения сигналов, установленные на опорной трубчатой раме, снабженных металлическими механизмами откидывания и прижимания к грунту, что в сочетании с наличием границы грунт-металл вызывает дополнительные погрешности при прохождении акустических сигналов и в конечном итоге приводит к искажению результатов измерений. Использование механизмов откидывания и прижимания к грунту недостаточно эффективно вследствие их сложности, отсутствия контроля за их установкой, что приводит к попаданию блока измерительных датчиков в рыхлый грунт дна и, как следствие, к нарушению работоспособности.The impossibility of a complete and adequate transmission of soil vibrations to signal measuring sensors mounted on a supporting tubular frame equipped with metal tilting and pressing mechanisms to the ground, which, combined with the presence of the soil-metal boundary, causes additional errors in the passage of acoustic signals and ultimately leads to distortion measurement results. The use of folding and pressing mechanisms to the ground is not effective enough due to their complexity, lack of control over their installation, which leads to the block of measuring sensors getting into the loose soil of the bottom and, as a result, to disruption of performance.

При наличии придонных течений при постановке станции на неровный грунт сцепление станции с грунтом является неплотным, что приводит к раскачиванию станции и генерации акустических помех в воде за счет завихрений вокруг станции, а также к нарушению работоспособности сейсмических приемников, которые являются векторными приборами и для обеспечения нормальной работы которых необходимо знать их ориентацию в пространстве.In the presence of near-bottom currents when the station is placed on uneven ground, the adhesion of the station to the ground is loose, which leads to rocking of the station and generation of acoustic noise in the water due to vortices around the station, as well as to disruption of the seismic receivers, which are vector instruments and to ensure normal whose work you need to know their orientation in space.

Также недостатком известных донной станции является малый разнос блока сейсмических приемников и основного корпуса станции (от 0,5 до 50 м), а также плохая обтекаемость рамы придонными течениями, что может привести к существенным вибрационным помехам.Another disadvantage of the known bottom station is the small spacing of the seismic receiver unit and the main body of the station (from 0.5 to 50 m), as well as poor flow around the frame by bottom currents, which can lead to significant vibrational interference.

Также к недостаткам может быть отнесен ограниченный состав измерительных средств, что в первую очередь относится к гидрохимическим станциям, не позволяющий проводить многопрофильный мониторинг как на акваториях с морскими объектами хозяйственной деятельности, так и на акваториях, примыкающих к зонам подводной добычи углеводородов.Also, the limited composition of measuring instruments can be attributed to the shortcomings, which primarily relates to hydrochemical stations, which does not allow multidisciplinary monitoring both in water areas with offshore business facilities and in water areas adjacent to the zones of underwater hydrocarbon production.

Задачей предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей гидрохимических донных станций и повышение достоверности при регистрации сейсмических сигналов на дне морей и океанов путем устранения влияния негативных явлений.The objective of the proposed technical solution is to expand the functionality of hydrochemical bottom stations and increase reliability when registering seismic signals at the bottom of the seas and oceans by eliminating the influence of negative phenomena.

Поставленная задача решается за счет того, что в гидрохимической донной станции или обсерватории для регистрации возможных краткосрочных предвестников землетрясений и для геологического мониторинга акваторий, состоящей из основного приборного корпуса, размещаемого на дне, ретрансляционного буя, соединенного с основным приборным корпусом, и снабженной микро-ЭВМ с интерфейсом RS232 для управления работой станции, сбора, обработки и хранения данных, модемами для приема и передачи информации по кабельным линиям связи или радиоканалу, блоком питания, коммутатором каналов, блоком аккумуляторов, датчиком фильтрации, блоком фильтрации, спектроанализатором, выполненным в виде спектрофотометра, датчиками проводимости, температуры, давления, скорости течения, водородного показателя рН, скорости звука, блоком электроники, включающим широкополосные регистраторы сейсмических сигналов, соединенных с трехкомпонентным цифровым сейсмографом, магнитометром постоянного магнитного поля, гамма-спектрометром, гидроакустическим модулем для связи с обеспечивающим судном и позиционирования на дне, основной приборный корпус выполнен эллипсовидной формы, который в нижней своей части снабжен резиновым чехлом и размещен в железобетонном балласте, сочлененным с корпусом посредством строп и электрохимического размыкателя, дополнительно в состав станции введены датчики регистрации углекислого газа, кислорода, азота, метана, измеритель мутности, микробный датчик, при этом трехкомпонентный цифровой сейсмограф выполнен с регистрацией сейсмических сигналов в диапазоне 0,1-500 Гц, а железобетонный балласт в нижней своей части выполнен в виде свай, расположенных по периметру и диагоналям балласта.The problem is solved due to the fact that in the hydrochemical bottom station or observatory for recording possible short-term precursors of earthquakes and for geological monitoring of water areas, consisting of a main instrument housing located at the bottom, a relay buoy connected to the main instrument housing and equipped with a microcomputer with RS232 interface for controlling the work of the station, collecting, processing and storing data, modems for receiving and transmitting information via cable lines or radio channel, block m of power, a channel switch, a battery pack, a filtration sensor, a filtration unit, a spectrum analyzer made in the form of a spectrophotometer, conductivity, temperature, pressure, flow velocity, pH, sound velocity, and an electronics unit including broadband seismic signal recorders connected to three-component digital seismograph, permanent magnetic field magnetometer, gamma spectrometer, sonar module for communication with the supply vessel and positioners At the bottom, the main instrument case is made of an ellipsoidal shape, which is equipped with a rubber cover in its lower part and placed in a reinforced concrete ballast, articulated with the body by means of slings and an electrochemical disconnector; in addition to the station, sensors for recording carbon dioxide, oxygen, nitrogen, methane are introduced, turbidity meter, microbial sensor, while a three-component digital seismograph is made with registration of seismic signals in the range of 0.1-500 Hz, and the reinforced concrete ballast in its lower part olnen in the form of piles arranged along the perimeter and the diagonals of the ballast.

На чертеже приведена блок-схема гидрохимической донной станции.The drawing shows a block diagram of a hydrochemical bottom station.

Гидрохимическая донная станция или обсерватории для регистрации возможных краткосрочных предвестников землетрясений и для геологического мониторинга акваторий, состоит из основного приборного корпуса 1, размещаемого на дне 2, ретрансляционного буя 3, соединенного с основным приборным корпусом 1, посредством кабель-троса 4.The hydrochemical bottom station or observatory for recording possible short-term earthquake precursors and for geological monitoring of water areas consists of a main instrument building 1 located at the bottom 2, a relay buoy 3 connected to the main instrument building 1 by a cable-rope 4.

Основной приборный корпус 1 выполнен эллипсовидной формы, который в нижней своей части снабжен резиновым чехлом 5 и размещен в железобетонном балласте 6, сочлененным с корпусом 1 посредством строп 7 и электрохимического размыкателя 8. Внутри основного приборного корпуса 1 установлены микро-ЭВМ 9 с интерфейсом RS232 для управления работой станции, сбора, обработки и хранения данных, модемами 10 и 11 для приема и передачи информации по кабельным линиям связи или радиоканалу, блок питания 12, коммутатор 13 каналов, блок 14 аккумуляторов, датчик 15 фильтрации, блок 16 фильтрации, спектроанализатор 17, выполненный в виде спектрофотометра, датчики проводимости 18, температуры 19, давления 20, скорости течения 21, водородного показателя рН 22, скорости звука 23, блок электроники 24, включающий широкополосные регистраторы сейсмических сигналов, соединенные с трехкомпонентным цифровым сейсмографом 25, магнитометр 26 постоянного магнитного поля, гамма-спектрометр 27, гидроакустический модуль 28 для связи с обеспечивающим судном и позиционирования на дне, датчики регистрации углекислого газа 29, кислорода 30, азота 31, метана 32, измеритель 33 мутности, микробный датчик 34, модем 35 гидроакустического канала связи, соединенный с гидроакустической антенной 36. Вспомогательные элементы и узлы включают механизмы, обеспечивающие спуск станции на дно и подъем ее на борт судна, а также светоотражательные элементы для ее поиска на поверхности, после всплытия (на чертеже не показаны).The main instrument housing 1 is made in an ellipsoidal shape, which is provided with a rubber cover 5 in its lower part and placed in a reinforced concrete ballast 6, articulated with the housing 1 by means of slings 7 and an electrochemical disconnector 8. Inside the main instrument housing 1, microcomputers 9 with an RS232 interface are installed for control the work of the station, collect, process and store data, modems 10 and 11 for receiving and transmitting information over cable lines or radio channels, power supply 12, 13 channel switch, battery unit 14, sensor 15 filter phase filtering unit 16, a spectrum analyzer 17 made in the form of a spectrophotometer, conductivity sensors 18, temperature 19, pressure 20, flow rate 21, pH value 22, sound speed 23, electronics unit 24, including broadband seismic signal recorders connected to a three-component digital seismograph 25, magnetometer 26 of a constant magnetic field, gamma spectrometer 27, sonar module 28 for communication with the supply vessel and positioning at the bottom, sensors for recording carbon dioxide 29, oxygen 30, nitrogen 31, methane 32, turbidity meter 33, microbial sensor 34, hydro-acoustic communication channel modem 35 connected to the hydro-acoustic antenna 36. Auxiliary elements and units include mechanisms for launching the station to the bottom and raising it to the side of the vessel, as well as reflective elements for its search on the surface, after surfacing (not shown in the drawing).

Чувствительные элементы датчиков установлены в верхней части основного приборного корпуса 1.Sensitive elements of the sensors are installed in the upper part of the main instrument housing 1.

Основной приборный корпус 1 может быть изготовлен со съемной крышкой в верхней части корпуса или состоят из двух разъемных полусфер для установки средств измерения и средств внутренних коммуникаций или для замены аккумуляторов.The main instrument housing 1 can be made with a removable cover in the upper part of the housing or consist of two detachable hemispheres for installing measuring instruments and means of internal communications or for replacing batteries.

Трехкомпонентный цифровой сейсмограф 25 выполнен с полосой регистрации сейсмических сигналов в диапазоне 0,01-500 Гц, что позволяет регистрировать сигналы, как обусловленные деформацией (проседанием) дна в диапазоне от 0,01 Гц («ползущие» землетрясения), так и образованием микротрещин в твердых породах дна до 500 Гц, что имеет место при интенсивной добыче подводных углеводородов.A three-component digital seismograph 25 is made with a recording band of seismic signals in the range of 0.01-500 Hz, which allows you to register signals, both due to deformation (subsidence) of the bottom in the range from 0.01 Hz (“creeping” earthquakes), and the formation of microcracks in solid bottom rocks up to 500 Hz, which is the case with intensive production of subsea hydrocarbons.

Железобетонный балласт 6 в верхней своей части имеет нишу 37, в которой размещают корпус 1 станции, который сопрягается с балластом 6 посредством резинового чехла 5, выполняющего функции прокладки и амортизатора, при внешних воздействиях на корпус 1 станции.Reinforced concrete ballast 6 in its upper part has a niche 37, in which the station building 1 is placed, which mates with the ballast 6 by means of a rubber cover 5, which acts as a gasket and a shock absorber, under external influences on the station building 1.

В нижней части железобетонный балласт 6 выполнен в виде свай 38, размещенных по периметру и диагоналям основания, для надежного сцепления с илистыми и песчаными грунтами.In the lower part, reinforced concrete ballast 6 is made in the form of piles 38, placed around the perimeter and diagonals of the base, for reliable adhesion to silty and sandy soils.

Спектроанализатор 17, выполненный в виде спектрофотометра, датчики проводимости 18, температуры 19, давления 20, скорости течения 21, водородного показателя рН 22, скорости звука 23, блок электроники 24, включающий широкополосные регистраторы сейсмических сигналов, соединенные с трехкомпонентным цифровым сейсмографом 25, магнитометр 26 постоянного магнитного поля, гамма-спектрометр 27, гидроакустический модуль 28 для связи с обеспечивающим судном и позиционирования на дне, датчики регистрации углекислого газа 29, кислорода 30, азота 31, метана 32. измеритель 33 мутности, микробный датчик 34, модем 35 гидроакустического канала связи, соединенный с гидроакустической антенной 36 и вспомогательные элементы и узлы, включающие механизмы, обеспечивающие спуск станции на дно и подъем ее на борт судна, а также светоотражательные элементы для ее поиска на поверхности, после ее всплытия, имеют промышленное применение.A spectrum analyzer 17, made in the form of a spectrophotometer, conductivity sensors 18, temperature 19, pressure 20, current velocity 21, pH 22, sound velocity 23, electronics 24, including broadband recorders of seismic signals connected to a three-component digital seismograph 25, magnetometer 26 constant magnetic field, gamma spectrometer 27, sonar module 28 for communication with the supply vessel and positioning at the bottom, sensors for recording carbon dioxide 29, oxygen 30, nitrogen 31, methane 32. measured Turbidity target 33, a microbial sensor 34, a hydroacoustic communication channel modem 35 connected to a hydroacoustic antenna 36 and auxiliary elements and units including mechanisms for launching the station to the bottom and lifting it aboard the vessel, as well as reflective elements for its search on the surface, after its ascent, have industrial applications.

Перед спуском на дно с борта судна корпус 1 станции посредством строп 7 и электрохимического размыкателя 8 сочленяют с железобетонным балластом 6 и спускают за борт. При достижении дна по командам с обеспечивающего судна или заранее установленным программам осуществляется запуск в работу измерительных датчиков, посредством которых производится измерение и регистрация физико-химических параметров в придонной водной среде.Before lowering to the bottom from the side of the vessel, the hull 1 of the station by means of slings 7 and an electrochemical disconnector 8 is articulated with reinforced concrete ballast 6 and lowered overboard. When the bottom is reached according to commands from the supply vessel or pre-established programs, the measuring sensors are launched into operation, by means of which the physical and chemical parameters are measured and recorded in the near-bottom water environment.

После окончания мониторинга на данной акватории по команде с обеспечивающего судна осуществляется подъем станции на поверхность. При этом сигнал поступает на электрохимический размыкатель 8, который размыкает стропы 7, освобождающие балласт и станция всплывает на поверхность для дальнейшего ее подъема на борт судна. После тестирования и замены элементов питания станция может быть осуществлена последующая постановка станции на дно.After the end of monitoring in this water area, on a command from the supplying vessel, the station is lifted to the surface. When this signal is supplied to the electrochemical disconnector 8, which opens the slings 7, releasing the ballast and the station floats to the surface for its further rise on board the vessel. After testing and replacing the batteries, the station can be carried out subsequent stationing of the station to the bottom.

Предлагаемое техническое решение может быть использовано для оценки возможности наступления неблагоприятных, и в том числе катастрофических, природных и техногенных явлений, включая моря и устья рек арктического бассейна.The proposed technical solution can be used to assess the possibility of the onset of adverse, including catastrophic, natural and technological phenomena, including the seas and estuaries of the Arctic basin.

Источники информацииInformation sources

1. Свидетельство на полезную модель RU №24890.1. Certificate for utility model RU No. 24890.

2. Глубоководная донная самовсплывающая сейсмическая станция ЛДС-8 / Соловьев С.Л., Контарь Е.А., Дозоров Т.А., Ковачев С.А. // Известия АН СССР Физика Земли, 1988, №9, с. 459-460.2. The deep-sea bottom self-floating seismic station LDS-8 / Soloviev SL, Kontar EA, Dozorov TA, Kovachev SA // Proceedings of the USSR Academy of Sciences Physics of the Earth, 1988, No. 9, p. 459-460.

3. Ocean Bottom Seismometer (OBS) Systems. Company Profile/Project Companies Kieler Umwelt und Meerestechnik GmbH (K.U.M.), Signal-Elektronik und Nets Dienste GmbH (SEND), April 2002, 11 p.3. Ocean Bottom Seismometer (OBS) Systems. Company Profile / Project Companies Kieler Umwelt und Meerestechnik GmbH (K.U.M.), Signal-Elektronik und Nets Dienste GmbH (SEND), April 2002, 11 p.

4. Свидетельство на полезную модель RU №28778.4. Certificate for utility model RU No. 28778.

5. Башилов И.П. и др. Донные геофизические обсерватории: методы конструирования и области применения / Научное приборостроение, 2008, т. 18, №2, с. 86-95.5. Bashilov I.P. and other Bottom Geophysical Observatories: design methods and applications / Scientific Instrumentation, 2008, v. 18, No. 2, p. 86-95.

6. Патент RU №2276388 С1, 10.05.2006.6. Patent RU No. 2276388 C1, 05/10/2006.

7. Патент RU №2377606 С2, 27.12.2009.7. Patent RU No. 2377606 C2, 12/27/2009.

8. Зубко Ю.Н. и др. Современные донные станции для сейсморазведки и сейсмологического мониторинга / Научное приборостроение, 2003, т. 13, №4, с. 70-82.8. Zubko Yu.N. and other Modern bottom stations for seismic exploration and seismological monitoring / Scientific Instrumentation, 2003, t. 13, No. 4, p. 70-82.

9. Современные донные станции для сейсморазведки и сейсмологического мониторинга / Зубко Ю.Н., Левченко Д.Г., Леденев В.В., Парамонов А.А. // Научное приборостроение, 2003, том 13, №4, с. 70-82.9. Modern bottom stations for seismic exploration and seismological monitoring / Zubko Yu.N., Levchenko DG, Ledenev VV, Paramonov A.A. // Scientific Instrumentation, 2003, volume 13, No. 4, p. 70-82.

10. Геоэкологический мониторинг морских нефтегазоносных акваторий / Лобковский Л.И. и др. М.: Наука, 2005, с. 97-100.10. Geoecological monitoring of offshore oil and gas areas / Lobkovsky L.I. et al. M .: Nauka, 2005, p. 97-100.

Claims (3)

1. Гидрохимическая донная станция для геологического мониторинга акваторий, состоящая из основного приборного корпуса, размещаемого на дне, ретрансляционного буя, соединенного с основным приборным корпусом, и снабженная микро-ЭВМ с интерфейсом RS232 для управления работой станции, сбора, обработки и хранения данных, модемами для приема и передачи информации по кабельным линиям связи или радиоканалу, блоком питания, коммутатором каналов, блоком аккумуляторов, спектроанализатором, выполненным в виде спектрофотометра, датчиками проводимости, температуры, давления, скорости течения, водородного показателя pH, скорости звука, блоком электроники, включающим широкополосные регистраторы сейсмических сигналов, соединенные с трехкомпонентным цифровым сейсмографом, магнитометром постоянного магнитного поля, гамма-спектрометром, гидроакустическим модулем для связи с обеспечивающим судном и позиционирования на дне, отличающаяся тем, что основной приборный корпус выполнен эллипсовидной формы, в нижней своей части снабжен резиновым чехлом и размещен в железобетонном балласте, сочлененном с корпусом посредством строп и электрохимического размыкателя, дополнительно в состав станции введены датчики регистрации углекислого газа, кислорода, азота, метана, измеритель мутности, микробный датчик.1. Hydrochemical bottom station for geological monitoring of water areas, consisting of a main instrument housing located at the bottom, a relay buoy connected to the main instrument housing and equipped with a microcomputer with RS232 interface for controlling the station, collecting, processing and storing data, modems for receiving and transmitting information via cable communication lines or a radio channel, a power supply unit, a channel switch, a battery pack, a spectrum analyzer made in the form of a spectrophotometer, conductivity sensors and, temperature, pressure, flow velocity, pH, sound velocity, an electronics unit that includes broadband recorders of seismic signals connected to a three-component digital seismograph, a constant magnetic field magnetometer, a gamma spectrometer, and an acoustic module for communication with the supply vessel and positioning on bottom, characterized in that the main instrument housing is made of an elliptical shape, in its lower part is equipped with a rubber cover and placed in a reinforced concrete ballast, with Le Nain with the housing by slings and electrochemical breaker further aid in the registration of carbon dioxide introduced station, oxygen, nitrogen, methane, Turbidity, microbial sensor. 2. Гидрохимическая донная станция для геологического мониторинга акваторий по п. 1, отличающаяся тем, что трехкомпонентный цифровой сейсмограф выполнен с регистрацией сейсмических сигналов в диапазоне 0,1-500 Гц.2. Hydrochemical bottom station for geological monitoring of water areas under item 1, characterized in that the three-component digital seismograph is made with the registration of seismic signals in the range of 0.1-500 Hz. 3. Гидрохимическая донная станция для геологического мониторинга акваторий по п. 1, отличающаяся тем, что железобетонный балласт в нижней своей части выполнен в виде свай, расположенных по периметру и диагоналям балласта. 3. Hydrochemical bottom station for geological monitoring of water areas under item 1, characterized in that the reinforced concrete ballast in its lower part is made in the form of piles located along the perimeter and diagonals of the ballast.