一种基于台风预报系统的海洋数据检测用温盐深仪的制作方法

1.本发明涉及海洋监测技术领域，具体为一种基于台风预报系统的海洋数据检测用温盐深仪。


背景技术：

2.根据过去和现在台风运动的特点及大范围环境大气运动的信息，预测未来二三天内台风移动的路径、强度变化和伴随的大风、降水分布等状况。50年代以前的台风预报方法基本上是经验性的非客观定量的。60年代后，客观定量的台风预报方法在气象台普遍应用。其中，大多数是根据历史上台风移动、变化以及与其它气象因子关系的统计学方祛；少数是根据大气运动方程和热力学方程进行数值计算的流体动力学方法。
3.在台风预报过程中，需要海面及海面下一定深度内的物理数据进行检测，以便找寻规律，提供台风预测的数据支持，其中会使用温盐深仪进行检测，现有的大型温盐深仪，会将多个探头环形分布固定在支架上，然后整体投入水下至一定的深度进行检测，多组检测提高精确度，但对于不同深度进行检测时，需要上下拉动装置升降并定点停留，检测效率较低，且在台风产生时，即使距离较远，海面也会有影响，海水流速会增大，很容易推动温盐深仪倾斜，继而导致其检测深度与下放深度不统一，各个温盐深仪之间也会存在不同程度的高度差，影响检测数据的准确性。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于台风预报系统的海洋数据检测用温盐深仪，解决了现有的大型温盐深仪将多个探头环形分布固定在支架上，对于不同深度进行检测时，需要上下拉动装置升降并定点停留，检测效率较低，且在台风产生时，海水流速会增大，很容易推动温盐深仪倾斜，继而导致其检测深度与下放深度不统一，影响检测数据的准确性的问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于台风预报系统的海洋数据检测用温盐深仪，包括机箱，所述机箱内部设置有若干个检测探头，所述机箱的内部转动连接有转筒，且转筒的两端均固定连接有挡板，所述转筒外表面的两端均固定缠绕有拉绳，且若干个检测探头分散开固定连接在两根拉绳之间，所述转筒的外表面固定连接有与检测探头相适配的定位架，所述机箱底部的中间固定连接有保护壳，且保护壳的内部固定连接有向下发声波的声呐，所述机箱前侧的底部开设有与检测探头相适配的放出槽，所述机箱的外部且位于放出槽的上侧通过铰链转动连接有密封门，且机箱的外部且位于放出槽的下侧固定连接有贯穿密封门底部的螺柱，螺柱位于密封门外侧的一端螺纹连接有螺帽。
6.所述机箱内外设置有护理组件，所述护理组件包括机箱内腔顶部的前后两侧均固定连接有弧形密封板，所述机箱内腔底部的中间固定连接有底壳，且弧形密封板的内部与底壳的顶部均均匀开设有若干个喷孔，所述机箱左侧顶部的前后两侧均固定连接有与弧形
密封板内腔连通的管道，且两根管道的一端之间通过三通接头固定连接有第一接头，所述机箱左侧的底部固定连接有与底壳内腔连通的第二接头，所述弧形密封板和底壳内可充进净水进行冲洗或充入干燥空气进行风干。
7.优选的，所述机箱内壁的右侧且位于转筒的内部固定连接有固定筒，且固定筒的外表面转动连接有若干个第一钢珠，所述固定筒内部的左侧固定连接有电机，所述电机输出轴的左端贯穿转筒左壁并与左侧挡板的中心固定连接。
8.优选的，所述固定筒内部的右侧通过缓冲垫固定连接有控制主机，且电机和声呐均通过导线与控制主机电性连接，所述机箱的右侧和底部之间固定连接有罩住控制主机和声呐导线的导线密封管。
9.优选的，所述机箱的顶部设置有风速检测装置，所述风速检测装置包括固定连接在机箱顶部中心的旋转编码器，所述旋转编码器的外部转动连接有叶轮机构，所述机箱顶部且位于叶轮机构的外部固定连接有限位环，且限位环的外部转动连接有罩住叶轮机构的变向罩。
10.优选的，所述叶轮机构包括罩住旋转编码器的风筒，且风筒顶部的中心贯穿固定连接有转轴，所述转轴的顶端与变向罩内表面顶部的中心通过轴承转动连接，所述转轴的底端插入旋转编码器检测端的内部，所述风筒的底部转动连接有多个第二钢珠，所述风筒的侧面固定连接有多片叶片。
11.优选的，所述变向罩前侧的左侧和后侧的右侧均开设有通风口，所述变向罩的顶部固定连接有导风组件，所述导风组件包括左右两块对称固定连接在变向罩顶部的弧形导风板，两块所述弧形导风板相接的一侧朝向与前侧通风口的朝向一致，所述两块弧形导风板的后侧固定连接有非对称折角板，所述弧形导风板与非对称折角板的顶部之间固定连接有顶板，且顶板的两侧均延伸至弧形导风板内弧面的上方。
12.优选的，所述机箱顶部的四角均固定连接有挂环，所述挂环的外部套设有副吊索，且多根副吊索的顶端之间固定连接有主吊索。
13.优选的，所述机箱外部的中间设置有缓冲保护组件，所述缓冲保护组件包括套设在机箱外部的圆环架，且圆环架的外部均匀固定连接有若干个缓冲气囊，所述圆环架的内侧固定连接有安装板，且安装板内侧的四面均开设有定位孔，所述机箱的四周均固定连接有延伸至定位孔内部的定位杆，且定位孔的内部设置有套设在定位杆外部的弹簧。
14.有益效果
15.本发明提供了一种基于台风预报系统的海洋数据检测用温盐深仪。与现有技术相比具备以下有益效果：
16.(1)、该基于台风预报系统的海洋数据检测用温盐深仪，通过设置拉绳连接各个检测探头，将传统的固定于一体的多个检测探头改成活动设置于主体机架上的形式，使多个检测探头可依次垂放至海面下，进而可同时对不同海深的水层同时进行温度、盐度和流速等参数的检测，无需控制装置整体升降至不同水深进行检测，提高了检测效率，且利用声呐可对检测探头的高度进行精确检测，进而避免了水流推动使多个检测探头偏移，影响实际下放深度的问题，有效提高了检测数据的精确性，同时声呐还可释放驱赶海洋生物的声波，避免大中型海洋生物撞击检测探头造成其损坏。
17.(2)、该基于台风预报系统的海洋数据检测用温盐深仪，通过设置机箱存放检测探
头，可对其进行较好的保存，通过在机箱内上下设置多组类管道结构，可向其内充气或冲水，进而使其喷气或喷水，在检测结束收回检测探头后，可先向弧形密封板和底壳内充进水使其对检测探头喷水冲洗，去除其表面盐分较大的海水，而在成功冲洗结束后还可充进干燥温热空气进行风干，有效减缓了其受海水腐蚀的速度，延长了使用寿命。
18.(3)、该基于台风预报系统的海洋数据检测用温盐深仪，通过在顶部设置风速检测装置，可检测海面的海风流速，可作为参考台风的参数依据，且通过设置导风组件可使变向罩的进风口始终朝向风吹来的方向，风向变化也可自适应变化，可持续稳定的将风导进其内来吹动叶轮机构转动，进而进行风速的测量，无需人为调整测量方向，使用稳定且方便。
19.(4)、该基于台风预报系统的海洋数据检测用温盐深仪，通过在机箱外部设置缓冲保护组件，在悬吊整个装置时，可对其侧面进行保护，在装置被风吹动而晃动并撞到船体侧面时，可对其进行缓冲，避免损坏内部元器件，保证装置使用的安全性。
附图说明
20.图1为本发明整体结构的主视图；
21.图2为本发明机箱内结构的主剖视图；
22.图3为本发明机箱内局部结构的侧剖视图；
23.图4为风速检测装置的立体图；
24.图5为本发明叶轮机构的仰视立体图；
25.图6为本发明导风组件的仰视立体图；
26.图7为本发明缓冲保护组件的仰视半剖图。
27.图中：1、机箱；2、转筒；3、挡板；4、拉绳；5、检测探头；6、定位架； 7、缓冲保护组件；71、圆环架；72、缓冲气囊；73、安装板；74、定位杆；75、弹簧；8、护理组件；81、弧形密封板；82、底壳；83、喷孔；84、管道；85、三通接头；86、第一接头；87、第二接头；9、风速检测装置；91、旋转编码器； 92、叶轮机构；921、风筒；922、转轴；923、第二钢珠；924、叶片；93、限位环；94、变向罩；95、通风口；96、导风组件；961、弧形导风板；962、非对称折角板；963、顶板；10、保护壳；11、声呐；12、放出槽；13、密封门； 14、固定筒；15、第一钢珠；16、电机；17、缓冲垫；18、控制主机；19、导线密封管；20、挂环；21、副吊索；22、主吊索。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种基于台风预报系统的海洋数据检测用温盐深仪，包括机箱1，机箱1内部设置有若干个检测探头5，机箱1 的内部转动连接有转筒2，且转筒2的两端均固定连接有挡板3，转筒2外表面的两端均固定缠绕有拉绳4，内部且若干个检测探头5分散开固定连接在两根拉绳4之间，检测探头5之间的拉绳4的长度逐渐增加，保持在拉绳4收卷后收卷直径增加时，检测探头5还可准确的放在对应的定位架6上，拉绳4从内到外依次为导线、胶管和编织绳，胶管对导线进行防水和防腐的保护，编织绳提高
的顶部之间固定连接有顶板963，且顶板963的两侧均延伸至弧形导风板961内弧面的上方，通过在顶部设置风速检测装置9，可检测海面的海风流速，可作为参考台风的参数依据，且通过设置导风组件96可使变向罩94的进风口始终朝向风吹来的方向，风向变化也可自适应变化，可持续稳定的将风导进其内来吹动叶轮机构92转动，进而进行风速的测量，无需人为调整测量方向，使用稳定且方便。
32.请参阅图1和7，机箱1顶部的四角均固定连接有挂环20，挂环20的外部套设有副吊索21，且多根副吊索21的顶端之间固定连接有主吊索22，机箱1 外部的中间设置有缓冲保护组件7，缓冲保护组件7包括套设在机箱1外部的圆环架71，且圆环架71的外部均匀固定连接有若干个缓冲气囊72，圆环架71的内侧固定连接有安装板73，且安装板73内侧的四面均开设有定位孔，机箱1的四周均固定连接有延伸至定位孔内部的定位杆74，且定位孔的内部设置有套设在定位杆74外部的弹簧75，通过在机箱1外部设置缓冲保护组件7，在悬吊整个装置时，可对其侧面进行保护，在装置被风吹动而晃动并撞到船体侧面时，可对其进行缓冲，避免损坏内部元器件，保证装置使用的安全性。
33.本发明还公开了一种台风预报系统构建方法：
34.1.西北太平洋海域稳定的气候态海洋数据库的建立
35.海洋数据库的建立采用美国普林斯顿大学的pom模式(princeton oceanmodel)，该模式具有以下几个主要特征：(1)应用一个二阶湍封闭模型来提供垂直混合系数；(2)垂向应用σ坐标以更好地拟合底地形；(3)水平采用正交曲线网格和交错“c”网格，可以较好地匹配岸界；(4)水平和时间差分格式为显式，垂直差分格式为隐式；(5)内外模态分开计算，外模态是二维的，时间步长较短，内模态是三维的，计算时间步长较长；(6)包含完整的热力学方程组； (7)包含了一套物质扩散输运和拉格朗日追踪子模块。模式的4个预报方程包括：动量方程、连续方程和温盐方程。
36.动量方程：
[0037][0038][0039]
在海表面，方程等号右侧第二项可以写为：
[0040][0041]
连续方程：
[0042][0043]
温盐守恒方程：
[0044]
[0045][0046]
其中，是水平速度矢量，是水平梯度算子，ρ0代表海水参考密度， km是垂向湍粘性系数，sx、sy分别为x，和y方向的风应力，f为科氏参数，θ代表位温，s为盐度，kh为垂向湍扩散系数。
[0047]
海洋模拟区域为(980e～1600e；00n～480n)，水平分辨率为1/6
°×
1/6
°
经纬度。垂直σ分层16层，最大海底深度取为3000m。计算海域面积较大且开边界较长，开边界条件的好坏直接影响了模式的模拟效果。水位、流速的初始场及开边界资料采用海洋再分析资料。温盐初始场及开边界资料采用海洋资料同化[simple ocean data assimilation(soda)]月平均资料。流速开边界条件取第一边值条件，温盐方程在入流时采用第一边值条件，出流时采用辐射边界条件。动力方程的海面边界条件采用快速散射[quick scatterometer(quikscat)] 卫星3天平均的10米日风场资料转换为风应力。海表热强迫采用微波辐射计 [the advanced microwave scanning radiometer(amsr)]卫星资料插值得到的日平均海表温度场来进行海表热强迫。模式分为内外模式，内模式积分时间步长为300秒，外模式积分时间步长为10秒，模式共运行十个模式年，得到西北太平洋海域稳定的海洋状态。
[0048]
2.区域大气-海洋环流耦合框架的建立
[0049]
利用mct并行耦合器，处理区域大气、海洋环流模式数据，建立适合于并行耦合器模块的交换数据接口。为了处理并行耦合模式中数据类型的多样性，提出了一个标准的数据表现形式attributevector，其中包含若干的索引和数据存储单元，索引区储存了变量的属性，如温度、风速、湿度等，存储区保存了相应的变量值。每个处理器上的容量只需能够保存本地数据即可(每个处理器上不同)。此外，模块还提供了描述区域分解的数据类型globalsegmentmap。 globalsegmentmap可以提供整个模式区域按一定方式分解(经向、纬向、区域) 后，每个处理器所处理的子区域在整个区域中的索引标识；
[0050]
在海气耦合中，wrf模式向pom模式提供长波辐射、短波辐射、感热通量、潜热通量及海表10m风速，其中，长波辐射通量、短波辐射通量、感热通量、潜热通量作为pom模式的热力开边界条件，向式右侧第一项赋值；10米风速计算得到的风应力作为pom模式的动力开边界条件，为式右侧第一项的sx、sy赋值。同时，pom模式向wrf模式底边界提供海表温度。
[0051]
3.台风预报系统的构建
[0052]
采集全球中期数值预报产品，经过质量控制后制作成可作为大气模式初始场的标准格式的数据文件，以稳定的气候态海洋数据库为基态制作海洋模式初始场数据，实现台风报文解报、大气、海洋模式初始场预处理功能；
[0053]
模式初始场的初始台风强度往往弱于实际观测值。该模块主要在获取台风位置和强度的基础上，移除初始模式场中的弱台风涡旋，并采用动力初始化的方法构建新的台风初始场。构建的台风涡旋与报文资料获取的台风强度相接近，具备更好的模式动力和热力协调性，同时初始台风涡旋包含了传统初始化方法无法得到的非对称结构，因此更加接近真实的台风结构。关键技术在于从模式初始场中提取环境背景场、采用循环积分的动力初始化方法构建比较真实的台风涡旋，并把台风涡旋植入大气环境背景场中；
[0054]
根据台风的特性采用适宜于台风模拟的积云对流参数化方案、行星边界层参数化方案、和近地层参数化方案。对台风条件下的海洋飞沫过程进行参数化，将海洋飞沫引起的
热通量变化考虑到洋面热通量的计算中。
[0055]
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术，且各电器的型号参数不作具体限定，使用常规设备即可。
[0056]
使用时，先打开机箱1侧面的密封门13，通过船体上的提升机构将机箱1 缓降到海面，然后启动电机16使其带动转筒2和挡板3转动，进而将拉绳4放开，使其上固定的检测探头5依次垂下到水下，同时启动声呐11向下发出超声波，驱赶海洋生物，同时接触到检测探头5的超声波反射回来被检测端检测到，可进行深度的测量，下降到一定的深度时暂停电机16，启动检测探头5开始检测海水的盐度、温度和流速等参数；同时，海面的风吹动风速检测装置9顶部的导风组件96，使其正面风向，进而带动变向罩94朝向风吹来的方向，风通过通风口95进入风筒921内部，然后吹到叶片924表面推动风筒921转动，进而带动转轴922转动，利用旋转编码器91计算转轴922单位时间内的转动圈数，进而计算出其转速。
[0057]
在检测结束后反向启动电机16，使转筒2收卷拉绳4和检测探头5，然后将整个机箱1吊起到船上，然后将第一接头86和第二接头87均连接水管，启动水泵向弧形密封板81和底壳82内均充进净水，使净水喷向检测探头5进行冲洗，冲洗的水通过放出槽12排走，冲洗结束后，将密封门13关上并锁紧，然后将第一接头86上的水管拆下，将第二接头87上的水管换成气管，用热风机向机箱1内充进温热空气，对机箱1内部进行烘干，然后湿空气通过弧形密封板81、三通接头85和第一接头86排出。
[0058]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0059]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。