ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Данная работа является результатом опытно-конструкторской работы Специального конструкторского бюро средств автоматизации морских исследований ДВО РАН г. Южно-Сахалинск.

При проведении океанологических исследований широко используются различные средства гидрофизического наблюдения, в том числе автономные гидрофизические станции.

Предлагаемая донная многофункциональная гидрофизическая автономная станция (МГАС) предназначена для измерения и регистрации, в автономном режиме на глубинах до 6000 м, гидрофизической информации на цифровые накопители. Установка МГАС на дно обеспечивается свободным погружением с помощью балласта на гайдропе и всплытие на поверхность за счет положительной плавучести прочного несущего корпуса при отделении балласта.

МГАС могут работать в комплекте, в синхронном режиме, до 15 станции, при этом обеспечивается независимое управление по гидроакустическому каналу связи. После постановки на дно осуществляется автономное измерение взаимной дистанции с помощью системы измерения дистанции (СИД) с погрешностью измерения не превышающей±6 м. При синхронной работе нескольких МГАС, привязка текущего времени нескольких МГАС и судовой аппаратуры осуществляется системой единого времени (СЕВ), применяющей высокостабильные генераторы с погрешностью не хуже 5*10-8. Таким образом, СИД и СЕВ позволяет использовать систему, состоящую из множества МГАС, как пространственно - разнесенную антенную систему.

Для учета гидрологической обстановки района во время работы МГАС станции оснащаются датчиками глубины, температуры, скорости распространения звука с микропроцессорной системой сбора и обработки гидрологической информации, которая измеряет и заносит в автономную память (флэш - карта) профиль скорости звука во время погружения и всплытия станции.

МГАС обеспечивает усиление, фильтрацию, оцифровку, предварительную обработку и регистрацию на цифровой накопитель гидроакустической информации с вертикальной 8-элементной гирлянды гидрофонов или с одиночного гидрофона, установленного на корпусе станции.

МГАС имеет два режима (варианта) использования: в первом варианте прием информации осуществляется гирляндой гидрофонов, а во втором - одиночным гидрофоном.

МГАС состоит из аппаратурного модуля, системы определения местоположения МГАС и передачи оперативной гидрофизической информации на поверхность моря, системы освобождения от балласта, системы определения дистанции между МГАС, гидроакустической командной системы и системы регистрации, предварительной обработки и накопления гидрофизической информации.

Система накопления зарегистрированных данных построена на базе одноплатного микрокомпьютераPersiorCF-1.CF-1 построен на микроконтроллере МС68СК338 фирмыMotorolaи включает 1Mbflashпамяти для данных и программ, а также 250Kbстатического ОЗУ 26.

Для энергонезависимого хранения данных используется картаCompactFlash(CF) 27 объемом от 16Mb.CF-1 поставляется с собственной операционной системойPicoDOS, которая позволяет создать на картеCompactFlashфайловую систему, совместимую сMSDOS. Для разработки целевых программ использован компиляторMetrowerksCodeWarriorProC/C++.

В качестве устройства хранения данных используется 2.5HDD28 емкостью 18 Гбайт (современныеHDDимеют емкость более 100 Гбайт), который подключается кCF-1 через плату расширенияPersistorBigIDEA.

Программное обеспечение системы накопления данных представляет собой набор трех независимых программ. Они располагаются на трех различных участках флэш-памяти и используются для различных целей. Программа установки параметров накопленияSettingsпозволяет просматривать и устанавливать такие параметры регистрации как количество каналов, частота дискретизации, размеры буферов данных, режимы диагностики без перекомпиляции и перезагрузки программы накопления.

В целях снижения энергопотребления в процессе накопления используется трехступенчатый буфер.

Работа МГАС заключается в следующем.

На борту обеспечивающего судна перед постановкой МГАС проходит полный цикл подготовки, включающий в себе включение и тестирование различных узлов и блоков, занесение программы работы станции в программное устройство (ПУ), задание времени срабатывания исполнительного механизма на приборе срочности. После цикла подготовки МГАС опускается с обеспечивающего судна за борт с помощью бортового крана. С этого момента МГАС осуществляет погружение со средней скоростью 1,5-1,6 м/с. Герметичный контейнер (носитель аппаратуры), выполненный из алюминиевых сплавов, имеющий предельную рабочую глубину 6000 м, производит «мягкое» придонение с помощью гайдропа на дно. После придонения МГАС по программе с ПУ или по команде с ГАКС (гидроакустическая командная система) производит измерение дистанции между станциями с помощью СИД. Далее по программе с ПУ производится регистрация и накопление информации с 8-элементной гирлянды гидрофонов (вариант № 1) или с одиночного гидрофона 10 (вариант № 2) на накопителе информации.

В моменты погружения и всплытия МГАС производится съем вертикального разреза поля скорости распространения скорости звука, после придонения станции могут быть проведены регистрации полей температуры и скорости течения в придонных слоях.

При приеме с обеспечивающего судна команд на блок ГАКС по гидроакустическому каналу связи, эти команды исполняются ПУ. После завершения программы работ, заложенной в ПУ, программное устройство по программе, либо по команде ГАКС дает команду УИМ (блок управления исполнительным механизмом) на отдачу балласта. В случае не прохождения команды, команда на сброс непосредственно исполнительным механизмом размыкателя может быть продублирована с автономного прибора срочности. Экстренное всплытие МГАС может быть осуществлено в случае затекания станции по сигналу от датчика герметичности, в случае превышения глубины погружения предельной величины 6000 м по сигналу от датчика давления и по команде по гидроакустическому каналу связи через блок ГАКС.

В момент отдачи балласта начинает разворачиваться поплавок, прикрепленный на нижней части герметичного контейнера. Поплавок с намотанным пропиленовым фалом (длина фала 15 метров) предназначен для выборки станции на борт обеспечивающего судна. После всплытия станция включает проблесковый маяк (в ночное время), начинает передавать радиосигнал пеленга через антенну радиолокационного отражателя и радиопередатчика, кодированный сигнал через антенну СРНС. В случае приема сигнала от судового радиолокатора, антенна начинает работать и в режиме активного отражателя. Обнаруженную станцию выбирают на борт судна, используя поплавок с выборочным фалом. После выборки станции производят серию послепостановочных тестов, далее открывают станцию и осуществляют выемку НИ (накопитель информации) с целью проведения обработки данных.

Имеется положительное решение ФИПС о выдаче патента.