海洋垂直剖面水温实时监测浮标系统研制与应用

为了实时、连续地监测獐子岛海洋牧场养殖区域不同深度的温度状况,为海洋牧场构建和运行提供数据支持,项目组自行研制了海洋垂直剖面水温实时监测浮标系统,可以在水深≤50 m、风速≤60m/s、波高≤15 m的环境下应用。该浮标系统主要包括水面浮标载体子系统和剖面链观测子系统两部分,浮标载体子系统提供了安全可靠的工作平台;而剖面链子系统上的不同位置挂有多个水下传感器,用于测量相应位置的海水温度。耐压试验、温度标定、室内拷机、现场比测、海上拷机的检定数据表明该系统无渗漏、误差小、数据接收率100%。海上运行18个月的结果同样表明,浮标系统运行稳定,数据采集和接收率高,浮标电压稳定。实践表明该浮标系统具有测温精度高、结构简单、使用方便的优点,具有广泛的应用前景。     

水质监测浮标

水质监测浮标是化学分析仪器和各种水质传感器的集成。主要用于河口地带、排污口附近海域或海洋增养殖区自动测量海洋水质参数 ,为海洋污染监测和海洋水产养殖提供实时资料 ,同时为海洋综合管理和海洋科学研究提供基础数据。其主要功能为 :实时监测海水的 p H、DO、氨氮、温度、盐度、磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐等 8个要素 ;定时采集、处理、存储、发送各要素的数据 ;自动检测电源和各单机的工作状态 ,跟踪浮标的位置 ,有故障可及时通知岸站。可应用在近海生态污染监测或海洋水产养殖。水质监测浮标是一种监测海洋环境和海洋水产养殖区水质…     

加强海洋资料浮标网的系统管理提高系统经济效益

加强海洋资料浮标网的系统管理提高系统经济效益陆祖明（国家海洋局东海分局浮标队,上海２００１３７）海洋资料浮标是随着科学技术的发展和海洋环境监测、预报的需要而迅速发展起来的新型海洋环境监测工具。它具有长期、定点、连续、实时、全天候自动观测等特点,能直接...     

FZF3-1型海洋资料浮标系统

介绍了我国自行研制的最新一代用于海洋环境监测的大型FZF3—1型海洋资料浮标系统，论述了该系统的总体技术结构、原理和性能，以及应用PC—104微机作为浮标数据采集控制系统的情况。     

国家海洋技术中心

FHY1小型多参数海洋环境监测浮标 1 概述 FHY1型浮标设计为随波浮标。通过搭载不同类型的传感器可以完成气象，波浪，水文和水质参数的测量；采取太阳能蓄电池供电方式，保证在14d缺乏日照的情况下，系统能够正常供电；可使用卫星通讯，也可使用短波通讯。适用于中国的渤海，黄海，东海和南海水域，能在沿海水域完成实时测量和数据传输。     

基于ARM和北斗通讯的水声浮标技术应用研究

水声浮标是进行海洋声学调查的重要设备,传统的浮标采用基于计算机的数据采集方式和短波通信方式,其可靠性较差。文中介绍了基于ARM的数据采集存储系统和北斗通讯方式的浮标工程技术应用设计方案,结合传统浮标系统对比分析了其系统集成的实用性、先进性、适应性,并提出了进一步的改进措施。     

近海污染/生态环境自动监测装置--水质监测浮标

本文介绍了863－818支持研究的最新成果“近海污染／生态环境自动监测技术（水质监测浮标）”的功能，特点及关键技术，它利用海水营养盐现场自动分析仪和水传感器，pH，溶解氧，温度，盐度）集成自动水质监浮标，主要应用于河口地带，排污口附近海域经洋增养殖区，自动完成数据采集，处理，存储及储输，实时，连续地为水质污染监测，海洋水产养殖提供服务，同时为海综合管理和海洋科学研究提供基础数据，该成果对于我国海洋环境立体监测网的建设具有重要的意义。     

海洋资料浮标的资料有效接收率问题研究

一、我国海洋资料浮标的现状及问题的提出海洋资料浮标由于它具有无人管理、长期、定点、连续观测、实时传输、资料可靠及费用低等一系列优点,毫无疑问,它作为一种新型的海洋环境监测设备正日益受到我国海洋界的重视。随着我们国家浮标研制工作的迅速开展,海洋资料浮标网的建成,如何定义海洋资料浮标的资料有效接收率、船和浮标观测数据的比对方法以及比对数据的处理;根据海洋资料浮标的资料有效接收率、船和浮标比对的结果评价海洋资料浮标的工作性能等问题便提到议事日程上来。本文想就海洋资料浮标的资料有效接收率的有关问题提出来与大家商讨。     

使用Argos卫星系统对Argo浮标进行定位和数据传输

1　引言Argo浮标是一种对海洋次表层温度、盐度进行剖面测量的循环探测浮标。仪器布放后自动潜入2 0 0 0 m深处 ,随海流保持中性漂浮 ,到达预定时间后自动上浮 ,在攀升过程进行温度、盐度剖面测量。到达水面后通过 Argos卫星系统进行定位与数据传输 ,然后仪器再潜入水中 ,开始下一个自动循环过程。Argos是专门用于监测和保护环境的卫星定位和数据采集系统。当一颗系统卫星收到发射平台的信号后会将信号再传送给 Argos地面中心 ,进行位置计算和数据处理。用户可实时地在世界任何一个公众数据网上找回自己的数据 ,数据也可以自动地发送到您…     

浮标实时资料转发和定位技术的评价和优选

一、问题的提出布放浮标的目的是为了获取海上的环境资料,在获取的资料中分实时和非实时两种。实时资料经无线通讯转发可及时用于海洋和天气要素的预报业务,因此浮标资料实时接收的情况是衡量浮标通讯技术和系统运行效益的硬指标。“七·五”期间,我国三种标型的研制工作全面铺开,又引进了数套MAREX浮标,从Ⅱ型大浮标、国产小浮标和进口     

自持式浮标地磁日变站的系统设计

自持式浮标地磁日变站的研究,是以陆用地磁日变站为基础,结合DGPS系统和浮标技术,自行设计开发数据实时采集与传输系统,形成一套可以自动在远海和大洋记录地磁场变化的浮标日变站,从而大大提高海洋地磁调查的精度。     

基于10 米浮标载体的锚链式剖面观测系统实践之一——自容式采集方式

为了对我国近海海域进行剖面观测,获取到多层位水体的多要素观测数据,尝试依托中国近海海洋观测研究网络东海站10 m浮标系统的锚系,采用在锚系上挂载自容式组合传感器方式,获取到8个观测周期共412 d的有效剖面观测数据,观测层位分布于10,20,30 m 3个水层;通过结合浮标获取的表层温度数据与3个水层的对比分析表明,锚链式剖面观测方案在实用性和可推广性方面具有显著优势,是基于海面浮标载体进行剖面观测的有益尝试,可在我国构建的海洋浮标观测网络上进行广泛应用,将为我国近海海洋科学研究提供弥足珍贵的水面-水体全序列系统观测数据资料,从而为近海海洋科学研究取得突破性进展提供重要的数据支撑。     

一种轻小型S波段卫星中继通信机的设计与实现

针对远海无人值守浮标与岸基站间的实时、可靠和高速率通信需求,研制了一种轻小型S波段卫星中继通信机。通过采用高集成度的零中频接收单元和25 W高效率GaN功放发射单元,实现了对岸站遥控指令(2 kbps)的接收和浮标载荷数据(2 Mbps)的实时回传。通过提高收发隔离度和实时解算接收信噪比,确保了海上卫星通信的高可靠性。通过射频前端和信号处理单元等硬件的一体化设计,实现了整机的轻小型化(尺寸约为192 mm×134 mm×92 mm,质量小于2.0 kg)和低功耗(低于80 W)。四级海况下的海上试验表明,S波段中继通信机能够满足复杂海况条件下远海浮标的实时高速率双向通信需求,大回路数据通信误码率Pe10-5。     

3套不同的SST再分析数据与中国近海浮标观测的对比研究

基于自然资源部浮标数据，通过分析均值差、均方根误差、相关系数和标准差偏差4个统计量，检验了2018年7月1日至8月6日全时段及该时段内3个台风（1808号台风“玛利亚”、1810号台风“安比”、1812号台风“云雀”）过境期间，3套海表面温度（Sea Surface Temperature，SST）再分析资料（OISST、OSTIA SST、RTG SST）在中国近海区域的可靠性。对比结果表明，在全时段内，3套SST再分析资料都能在一定程度上反映中国近海SST的基本状况，其中OSTIA SST资料同浮标实测SST数据的均值差为0.12℃、相关系数为0.94，均优于OISST资料（均值差为–0.85℃、相关系数为0.90）和RTG SST资料（均值差为–0.17℃、相关系数为0.86）。通过对比单个浮标数据发现，相较约80%的MF浮标实测SST数据，OSTIA SST资料都显著优于RTG SST资料和OISST资料，具有较高的可信度。在台风过境期间，较之RTG SST资料和OISST资料，OSTIA SST资料同大部分浮标实测数据的均值差绝对值及均方根误差更小、相关系数更大，表明在高海况条件下，OSTIA SST资料能更真实地反映中国近海SST的基本状况。     

Characteristics of sea ice kinematics from the marginal ice zone to the packed ice zone observed by buoys deployed during the 9th Chinese Arctic Expedition

Sea ice growth and consolidation play a significant role in heat and momentum exchange between the atmosphere and the ocean. However, few in situ observations of sea ice kinematics have been reported owing to difficulties of deployment of buoys in the marginal ice zone (MIZ). To investigate the characteristics of sea ice kinematics from MIZ to packed ice zone (PIZ), eight drifting buoys designed by Taiyuan University of Technology were deployed in the open water at the ice edge of the Canadian Basin. Sea ice near the buoy constantly increased as the buoy drifted, and the kinematics of the buoy changed as the buoy was frozen into the ice. This process can be determined using sea ice concentration, sea skin temperature, and drift speed of buoy together. Sea ice concentration data showed that buoys entered the PIZ in mid-October as the ice grew and consolidated around the buoys, with high amplitude, high frequency buoy motions almost ceasing. Our results confirmed that good correlation coefficient in monthly scale between buoy drift and the wind only happened in the ice zone. The correlation coefficient between buoys and wind was below 0.3 while the buoys were in open water. As buoys entered the ice zone, the buoy speed was normally distributed at wind speeds above 6 m/s. The buoy drifted mainly to the right of the wind within 45° at wind speeds above 8 m/s. During further consolidation of the ice in MIZ, the direct forcing on the ice through winds will be lessened. The correlation coefficient value increased to 0.9 in November, and gradually decreased to 0.7 in April.     

2016年南极中山站固定冰冰厚观测分析

极区海冰是全球气候系统的重要组成部分，南极的固定冰普遍存在于其沿海地区，中山站周边固定冰一般在11月中下旬达到最厚。海冰厚度是海冰的重要参数之一，2016年在南极中山站附近3个站点(S1、S2、S3站点)共布放了4套温度链浮标，包括1套SIMBA (Snow and Ice Mass Balance Array)温度链浮标和3套太原理工大学温度链浮标(TY温度链浮标)，SIMBA温度链浮标每天观测4次，TY温度链浮标每小时观测1次。利用浮标观测的温度剖面以及海冰和海水间不同介质温度差异计算得到海冰厚度。在S3站点，同时布放了SIMBA温度链浮标和TY温度链浮标。温度链浮标计算冰厚和人工钻孔观测冰厚比较结果显示，S1站点TY温度链浮标计算的海冰厚度平均误差和均方根误差分别为3.3 cm和14.7 cm，S2站点和S3站点分别为6.6 cm、6.9 cm以及4.0 cm、4.8 cm。S3站点的SIMBA温度链浮标计算冰厚和人工观测冰厚的平均误差和均方根误差为8.2 cm和9.7 cm。因而S3站点TY温度链浮标计算的海冰厚度更接近人工观测的结果。进一步对Stefan定律海冰生长模型进行对比，模型计算得到的海冰生长率为0.1～0.8 cm/d，生长率快于TY温度链浮标的结果，且受积雪影响明显。相比于卫星遥感反演冰厚的误差和观测时段的限制以及有限的人工观测，2种温度链浮标未来对于中山站附近海冰的长期监测均有重要的应用价值。     

基于GNSS浮标的波浪反演技术研究

波浪观测在海洋环境预报、海洋工程建设、海洋资源调查、航海安全等领域具有重要作用。基于全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）浮标进行波浪观测的方法具有全天候、实时、准确度高、价格低等诸多优点,同时还可以在浮标上集成其他海洋环境测量仪器,因此越来越受到世界各国研究者的重视。本文提出一种基于GNSS浮标的波浪参数反演方法,并成功应用于浙江温州海域,在海试过程中,同公认的波浪骑士浮标对比,平均波高相关系数达到0.95,标准差为4.06 cm,平均波周期相关系数为0.92,标准差为0.24 s,完全符合国家标准。本文所用浮标系统还可以搭载多种海洋环境要素观测传感器,可将数据实时传输至接收终端,具有较高的应用价值。     

Evaluation of the accuracy of downward radiative flux observations at the sea surface

Observations of downward radiative flux at the sea surface generally contain uncertainty due to limited numbers of observations and limitations of auxiliary equipment. The lack of shading from direct solar radiation and ventilation systems causes bias or random errors. To evaluate the error of radiation measurements at buoys, downward shortwave and longwave radiative fluxes are compared with International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP), Japanese 55-year Reanalysis (JRA55), and Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) retrieved model calculations of 3-h and daytime averages. Cloud masking is evaluated by a combination of MTSAT-1R and in situ observations. Coincident observations from a land-surface station located near the buoy observatories are compared with satellite and reanalysis products. The bias at buoys, compared with retrievals, approximately over- and under-estimate for longwave and shortwave fluxes, respectively. The bias at buoys is larger and smaller than the land by 23–34 W m^?2 for longwave and 13–51 W m^?2 for shortwave radiation using 3-h averages under clear-sky conditions. The differences in bias decrease when using daytime averages for longwave, but the difference for shortwave increases with daytime averages. To evaluate the effect of environmental factors on buoy observations, we compared rainfall, wind speed, and solar zenith angle with the biases. We found that rainfall and wind speed affect buoy pyrgeometers such that they overestimate the longwave flux. The cosine of solar zenith angle does not cause overestimation for longwave flux, and the effect of dome heating is small. The strong wind causes underestimation of the shortwave radiative flux due to tilting. The effect of wind is reduced when daily averages are used.     

OSB-1浮标网短波数据传输系统

本文介绍了OSB-1浮标网短波数据传输系统的设计方案。系统组成及使用情况。阐述了为改善浮标与岸站的通信质量所开展的工作。并具体说明了为降低短波信道的误码率所采取的一系列行之有效的措施。其结果是:岸站接收的数据与浮标磁带记录的数据相当一致,达到了预期的目的。     

A long‐range and high‐resolution underwater acoustic positioning system

Abstract

It is desired to track the location of an underwater data collecting platform using acoustic range data. A long‐range and high‐resolution acoustic system for underwater locating has been investigated. The system provides continuous and highly accurate tracking of a platform referenced to bottom‐mounted buoys. Each reference buoy contains an acoustic transponder, which is used to obtain ranging data from the transponder to the platform. The transponder has a signal source that is phase‐modulated by a maximal‐length binary sequence and a correlation processing unit to be capable of detecting received acoustic signals with high SNR in a noisy environment or in attenuation due to long‐range propagation, and to identify multipath acoustic signals. The acoustic system has been designed and sea tests tried. The results of that experiment have yielded capability of a submeter underwater acoustic positioning system.