国内大型海洋水文气象资料浮标的现状及发展方向

本文简要介绍了我国国内大型海洋水文气象资料浮标的现状及发展方向；分析了目前国内大型浮标的优势及现有状态；指出了适合我国国情的大型海洋浮标的发展方向。     

我国海洋浮标发展现状及趋势

海洋浮标作为一种现代化的海洋监测新技术在各海洋国家逐步被重视并发展起来。文章概述了海洋浮标技术的发展史以及在各主要海洋国家的使用情况;主要介绍了我国海洋浮标在中国科学院海洋观测研究网络建设的带领下,各沿海省市区近10a来在黄渤海、东海、南海海域、以及极地海域布设海洋浮标的情况,包括这些浮标的种类、用途、通信方式、海洋环境监测参数等信息;展现了我国海洋浮标的研制和应用正朝向采用高新技术、降低成本、提高可靠度、扩大功能、延长工作寿命、方便布放、面向专题领域、向多站位、高密度布放、和全覆盖海域监测方向的发展趋势。     

船型海洋资料浮标布放作业的组织与实施

船型海洋资料浮标布放于深海以获取其海洋水文气象资料。本文重点介绍了船型海洋资料浮标的海上布放作业步骤以及布放前的器材准备工作以及浮标和锚系的结构组成。     

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

海洋资料浮标是一个涉及电子、通信、控制等多个领域的复杂系统,可以在各种复杂的海洋环境中提供长期、连续、实时、可靠的海洋观测数据,是海洋观测技术中最可靠、最有效、最重要的手段之一。本文简述海洋资料浮标的系统结构及其关键技术,分析了我国海洋资料浮标技术的技术水平及其与国际先进水平的差距;重点总结了近年来国内外海洋资料浮标技术发展与应用现状,对比分析了我国典型代表浮标与国外同类浮标的系统参数及观测参数,在此基础上,结合我国当前面临的形势及迫切需求,展望了海洋资料浮标技术的发展趋势。     

一种新型浮标温盐链布设装置

本文分析了科研人员在大型海洋浮标上安装温盐链所遇到的困难及不便。并结合大型海洋浮标的结构特点，提出了一种适合人型海洋浮标的温盐链布设装置。采用该装置布设温盐链，不但海上安装作业简单、安全，而且可充分利用已有海洋浮标的硬件及软件资源，实现数据实时传输。通过这种办法。我们既解决了利用温盐链长期探测某一海域温盐剖面数据的实际困难，又解决了温盐数据买时传输的问题，从而节省了大量的人力与物力。     

3m多参数波浪浮标的研制

波浪浮标的标体直径一般为1m以下,这类浮标已在我国海洋监测台站使用了20余年.由于标体体积太小,在海上容易被过往的船只碰坏,且电池容量太小,需要经常出海维护.为了尽快解决浮标的海上安全问题以及浮标的长期供电问题,提出了开发新型3m多参数波浪浮标系统.该系统主要解决2个问题:第一,通过增大浮标体体积,以提高浮标在海上的安全性;第二,解决浮标电源的长期供电以及减少用户到海上的维护次数.解决的关键技术是如何在标体增大的情况下浮标的随波性要满足测波要求以及在不影响浮标随波性的前提下,实现水文、气象多要素参数的同步观测.     

海洋浮标上海流计安装方式的研究

本文分析了科研人员利用海流计长期探测某一海域海流数据的实际困难,并结合海流计的基本原理及大型海洋浮标的结构特点,研制出了一种大型海洋浮标上海流计固定装置。采用该装置固定海流计,不但海上安装作业简单、安全,而且可充分利用已有海洋浮标的硬件及软件资源,实现数据实时传输。通过这种办法,我们即解决了利用海流计长期探测某一海域海流数据的实际困难,同时又解决了海流计数据实时传输问题,从而节省了大量的人力与物力。     

一种海洋浮标岸站的软件设计与实现

岸站是海洋浮标系统的重要组成部分。基于此,对岸站总体设计进行了描述,介绍了接口设计,并针对各部分程序的运行流程,创新性地提出了利用JSON进行文件的配置和存储,JSON易于人阅读和编写,同时也易于机器解析和生成,且能有效提升网络传输效率。该软件应用到实际的海洋浮标中,获得了较好的效果。     

海洋资料浮标气压计

本文介绍了海洋资料浮标气压计（ＦＨＦ１－１型）的原理、性能、特点和使用结果。１９９３年至１９９４年，本仪器共研制生产６台，其中４台用于北海和东海分局浮标上，无故障运行已达１８个月，经历了数次台风和强冷空气考验，证明其性能稳定可靠，达到国标先进水平。     

基于波浪能的海洋浮标发电系统

波浪能是一种新型的清洁能源,近几年提出多种对波浪能进行开发的方案,但大多都是在波浪和发电机之间加入转化装置,这样效率低,成本高。为简化波能转化装置,提高波浪能的利用率,降低波能转化装置的成本,设计一套基于波浪能的海洋浮标发电系统,可以直接将波浪能转化为电能。详细叙述海洋浮标发电系统方案设计;并对海洋浮标进行运动建模和参数推导分析;基于Matlab对发电机在不同海况下进行仿真,得到空载电压波形,根据波形理论分析出影响发电机性能的主要因素为波高和频率。理论分析及仿真结果可以指导导磁结构的圆筒型直线发电机的理论研究,并为基于波浪能的海洋浮标发电系统的工程应用提供依据。     

我国海洋水质在线监测系统的发展与展望

近些年,随着国家大力推行海洋水质监测系统的建设,我国沿海各省份相继在各自海域和河流入海口建设了大量的海洋水质监测浮标和岸基站海洋水质在线监测系统。经过这些年的快速发展,海洋水质在线监测系统的功能、稳定性和可靠性得到了很大的提高,但是仍然存在一些问题。本文结合海洋水质监测浮标和岸基站海洋水质在线监测系统的发展现状,对目前存在的一些传感器与仪表、水样的预处理、系统的运行维护等问题进行了分析,并对其发展作出了展望。     

基于多种通信方式的海洋浮标站海洋气象灾害预警系统设计与开发

为了进一步加强海洋气象监测预警服务能力建设,文中设计了一种基于多种通信方式的海洋浮标站海洋气象灾害预警系统,系统由数据的采集、传输、处理、分析和发布5部分组成。数据的采集和传输部分主要负责收集和传输各类气象数据和信息,包括浮标和探测器实时数据、各类气象站点数据等,同时保障数据的质量和准确性,确保数据源可靠;数据的处理和分析部分主要负责对收集到的数据进行处理和分析,包括数据校正、整合、挖掘和模型建立等,形成各类气象灾害预测模型和预警指标,有效监测海洋气象灾害的发生并及时决策部署,为决策者和公众提供重要的参考和保障。     

DS14型资料浮标的岸边试投

ＤＳ１４型资料浮标的岸边试投国家海洋局南海分局齐振华岸边试投工作是资料浮标投放之前陆地准备工作中重要的一个环节，它是对仪器的室内检测、码头仪器组装、浮标系统调试的最后全部设备的大检查，是必不可少的一道工序。在岸边试投工作中，曾发现过一系列的隐患及未遂...     

多功能波浪浮标的研制

本文简述了多功能波浪浮标的研制过程，着重解析了浮标体、系留部分及波高倾斜一体化传感器的设计。并对其主要功能和初步应用做了介绍。     

美国沿海浮标的研制

美国国家资料浮标中心（NDBC）制作了两个直径2．3m的沿海浮标样机。尽管这两个浮标水上部分功能相同，但水下部分有实质的区别。第一个浮标使用一个自下支承的配重环圈构造，用一个限制移动摆吊杆系留固定，允许无限制的俯仰角和40°的转动。第二个浮标使用传统的中心导管配重平衡设计。稳定度试验表明，这两个浮标都超过了稳定性要求。目前已正在进行投放试验，以便估算这两种设计对选择的业务环境带来的经济效益。本文介绍其稳定性及早期现场试验的结果。     

高精度海洋观测浮标运动测量系统设计与试验

海洋浮标受海洋动力环境影响产生运动,会对平台及仪器的可靠性产生影响,甚至会导致测量误差,影响海洋观测浮标 工作安全性和数据质量,因而浮标运动姿态的精确测量研究具有重要价值和意义。 本文通过搭建微型惯性测量单元(MIMU) 与全球导航卫星系统(GNSS)结合的硬件系统,获取浮标运动姿态相关数据,并采用载波相位平滑滤波模型进行数据预处理,融 合最小二乘降相关算法(LAMBDA)解算浮标姿态数据,获取高精度动态浮标姿态。 经过摇摆台模拟比对实验,系统姿态角均方 根误差小于 0. 5°,水平速度均方根误差小于 0. 05 m/ s。 通过实际海试实验,尤其是台风过境期间系统的测试结果,证明该系统 工作稳定可靠,无数据发散现象,整体有效数据达到了 95% 以上。     

海洋浮标的非接触式电能与数据传输

提出一种新的基于电磁感应原理的非接触式海洋浮标电能与数据传输系统,设计了新型传输缆与电磁耦合器,建立了传输系统的数学模型,提出了优化传输效率的方法,在理论上提出并证明了降低传输缆电感的方法。实验表明该系统能够为水下仪器设备提供一定的电能功率,双向数据传输波形失真较小。水下钢缆上的设备安装方便,可以随时、随地安装或拆除,钢缆生产与仪器挂载两道工艺完全分离。解决了为每个浮标系统特别定制钢缆的问题,降低浮标生产和投放成本。     

基于海洋资料浮标上目标探测系统的集成设计

利用在我国已业务化运行的10m大型水文气象资料浮标上加装声阵列探测系统、全景视频探测系统,对海上的侵权目标船只进行探测与识别,通过高速卫星将获取的海上资料实时传输到岸上接收机.整套系统采用基于低功耗嵌入式单片机技术、CAN总线技术,将浮标上的声阵列探测子系统、全景视频探测子系统、水文气象子系统、浮标安全监控子系统、卫星通讯等子系统,通过内部网络、串口等接口集成起来,实现对浮标周边海域活动舰船的声纳信号及视频图像数据的采集,由浮标上加载的高速数据传输卫星实现大容量浮标采集数据向岸基的可靠传输;在我国特定海区开展维权执法目标探测识别与信息传输技术集成三位一体的信息综合监视示范应用,以提升我国全天候探测、获取海洋侵权目标的能力.     

惯性式波浪能供电浮标的液压能量转换系统设计研究

浮标是海洋探测的重要工具,就地取能利用波浪能为浮标供电可以满足其对高电能供给的需求。针对惯性式波浪能供电浮标,研究其液压能量转换系统的设计方法。利用CUMMINS时域方程建立描述由浮标和内部惯性体组成的双体系统的非线性间断动力学模型,得到影响波浪能量捕获过程的主要因素如下：蓄能器的压强体积比Ka和综合液压马达排量、发电机负载电阻与特征系数的影响系数Kr。在液压蓄能器容积为无限大的假设前提下,得到悬挂弹簧的最优弹性系数。对液压系统参数的研究表明,Ka不影响捕获的波浪能功率以及蓄能器平均压强但影响蓄能器压强的波动幅度;捕获的波浪能功率为Kr的单峰函数,而峰值处对应着Kr的最优值;使蓄能器压强标准差系数达到规定阈值的最大Ka值即为Ka的最优值。     

基于经验分析的近海小浮标布放关键技术

针对近海小浮标布放时和在位运行期间易受自然或人为损坏的几率较大的现状,在总结研究所多年研制、生产和维护近海小浮标的经验和知识,提出了一种基于经验分析的近海小浮标布放方法,有效地指导小浮标的布放和维护,该技术的推广应用表明,该技术可以提高小浮标的布放和维护效率、工作效率和作业安全性。