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沈自所自研 “探索100”水下机器人 助力青藏高原科考

时间:2020-10-14    来源:中国科学院沈阳自动化研究所    作者:仪多多商城     
【导读】近期,沈自所与青藏高原所展开合作在帕米尔高原喀拉库勒湖利用水下机器人开展高原湖泊探测工作。

  藏高原幅员辽阔,地势高亢,世界第一高峰珠穆朗玛峰即位于其南缘的中尼边界,素有“世界屋脊”之称,又被誉为“地球第三极”; 同时,它又是地球上一个独特的地域单元,“其年青的地质历史、活跃的新构造运动、剧烈的环境变迁、对大气环流的作用、独特的生物区系、丰富多彩的自然景观及其对周边地区自然环境和人类活动的综合影响而为科学界所瞩目”开展青藏高原综合科学考察,在科学发展和经济建设上无疑具有十分重要的意义。

  近期,沈自所与青藏高原所展开合作在帕米尔高原喀拉库勒湖利用水下机器人开展高原湖泊探测工作。团队携带两台“探索100”水下机器人(AUV),搭载测深仪和多参数水质仪等探测载荷,对由冰川融水形成的喀拉库勒湖进行了高精度湖底地形测绘和不同深度层的水质多参数剖面连续观测,获得了湖底全地形,及湖水的温度、盐度,PH,叶绿素,溶解氧等科考数据。通过观测数据的分析,可精确计算喀拉库勒湖的湖水容量,分析该湖泊水量季节性的变化,及分析冰川融水对湖泊特性的影响。

  水下机器人也称无人遥控潜水器,是一种工作于水下的极限作业机器人。水下环境恶劣危险,人的潜水深度有限,所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。无人遥控潜水器主要有:有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种,其中有缆遥控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。典型的遥控潜水器是由水面设备(包括操纵控制台、电缆绞车、吊放设备、供电系统等)和水下设备(包括中继器和潜水器本体)组成。潜水器本体在水下靠推进器运动,本体上装有观测设备(摄像机、照相机、照明灯等)和作业设备(机械手、切割器、清洗器等)。

  测深仪是新一代全数字化、电脑化产品,具有防尘、防水、抗震功能,是集水深测量、软件图形导航、定位数据、水深数据采集功能一体化的测量设备,是海洋、江河、湖泊、土地深度测量和开采、港口、航道疏浚工程测量的理想设备。测量水深的仪器或装置。有声学、激光、压力、电磁式测深仪,以及纲缆等机械测深装置,较常用的是回声测深仪。超声波测深仪又称为回声测深仪,是一种利用声波反射原理测量水深的仪器。使用20千兆以上超声波频率的仪器即称为超声波测深仪。

  

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  声波在介质中传播遇到不同密度介质时即产生反射。测船或缆道铅鱼上装置的换能器发出的声波脉冲,遇到河底就反射回来,使换能器获得信息,其回声到达时间与水深成正比。用测定发射波与回波两脉冲间隔时间即可测得水深。

  超声波测深仪主要由超声波换能器和测控装置两部分组成。超声波换能器用于超声波发射和接收;测控装置控制仪器发射、接受和对接受数据进行分析处理。超声波测深仪的工作原理是根据超声波能在均匀介质中匀速直线传播,遇不同介质面产生反射的原理设计而成的。超声波测深仪是以水体为超声波媒介,测深时将超声波换能器放置于水下一定位置,换能器到水底的深度可以根据超声波在水中的传播速度和超声波信号发射出去到接收回来的时间间隔计算出来。

  多参数水质测量仪主要应用于海洋调查船、海洋浮标、海洋站和其它监测平台上,定点测量海水各种生态环境要素,包括温度、盐度、电导率、氯化物、深度、溶解氧、浊度、氧化还原电位、叶绿素、蓝绿藻等,这些要素能够根据实际测量需求任意筛选,为人体健康、环境保护、海洋工程建设、水面养殖、海洋资源开发和海洋科学研究提供调查资料。

  多参数水质测量仪按其记录数据的形式不同分为直读式和自容式两大类。直读式水质仪主要由水上机和水下机组成,二者通过水密传输电缆连接,在测量的同时直接读取数据。自容式只有水下机,内置电源,可独立工作,在测量完成后一次性读取数据。能够同时实现直读和自容两种工作方式 。


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