船型海洋资料浮标的设计

介绍了我国船型海洋资料浮标浮标体和锚泊系统的设计方案 ,该浮标可适用于远海、深海海域布放 ,定点实时获取布放海域的水文、气象等有关要素的现场参数     

船型海洋资料浮标的设计

介绍了我国船型海洋资料浮标体和锚泊系统的设计方案，该浮标可适用于远海、深海海域布放，定点实时获取布放海域的水文、气象等有关要素的现场参数。     

深海综合观测浮标研制及其在热带西太平洋的应用

目前尽管国内近海浮标实现了产品化，但深远海尚无定型可靠的深海综合观测浮标系统，基于此，中国科学院海洋研究所设计制作了深海综合观测浮标系统，其浮标体为柱台型结构，采用单点锚泊系留。整个系统主要由浮标体、系留子系统、观测子系统、数据采集处理控制子系统、通信子系统、供电子系统、检测子系统、安全报警子系统和岸基数据接收处理子系统等9部分组成。浮标系统通过搭载不同类型的传感器，实现对风速/风向、气温、相对湿度、气压、能见度、雨量、波浪、表层水温、表层盐度、表层溶解氧、表层叶绿素、表层浊度、剖面流速流向、剖面温盐深（最大深度可达1 000 m）、方位及浮标位置等要素进行实时观测，从而完成对海洋气象、水文和水质等要素的长期、连续、自动监测，并支持铱星和北斗等卫星通信方式，将观测数据实时的传输到岸基数据接收处理系统。近年来，深海综合观测浮标系统在热带西太平洋海域连续进行了4次海上应用，每次应用时间长达1 a。它提供了第一手的大洋上层和海气界面长时间序列的实时连续观测资料，促进了关于气候变化和深海大洋的研究工作。所研制的深海浮标达到目前国际同类产品（美国ATLAS浮标、日本TRITON浮标）的先进水平，并且在水下感应耦合传输等方面进行了创新，形成了自有特色。     

西风带海洋环境观测技术研究

南大洋海况常年较恶劣,导致现场观测资料匮乏。中国首套南大洋西风带环境观测浮标于2019年1月1日布放在新西兰东南近53°S海域,现场实时观测并传输风向、风速、气温、气压、相对湿度、海表层温盐、海流、波浪等数据资料。该套锚定浮标也是我国首次布放超过4 500 m水深的极端环境观测浮标系统。布放运行结果表明,我国已具备研发极端环境海洋资料浮标的技术基础和深海浮标布放作业经验,研发的西风带环境观测浮标可长期运行在南大洋西风带海域,进行长期海上水文气象和动力环境参数观测。     

一种新型多功能海洋浮标

介绍一种多功能海洋考察与观测用浮标的结构、性能。浮标带有短波无线电遥控和数据传输功能、可外挂多种传感器;该浮标采用小水线结构,在较高海况下,具有较好的安定性。浮标配置了差分型全球定位（DGPS）接收机和短波电台,可对浮标的位置和工作状况实施实时监测,对浮标的工作程式实时遥控并进行必要的数据传输。浮标电子舱内具有大容量多通道数据采集记录系统,DGPS的lpps（1 pulse per second）信号被用于多浮标数据采集的精确同步。浮标可用于海洋监测、考察;也可用于水下目标高精度大地坐标测量等海洋工程。     

西北太平洋台风海域实时海洋监测

简要阐述了西北太平洋台风海域实时海洋监测及其对台风预测预报的重要意义，以及利用卫星跟踪的自动剖面浮标实时监测海洋环境要素的必要性和迫切性。2010–2016 年期间，中国 Argo 在该海域布放了 36 个铱卫星剖面浮标，利用其双向通讯功能，实现在台风天气条件下对上层海洋进行加密观测，从而获取到台风源地及其经过前后上层海洋的现场环境要素资料；开发研制了台风海域实时海洋环境智能服务平台， 实现了对台风路径附近 Argo 剖面浮标位置的实时监控、漂移轨迹的可视化追踪、观测参数的快速调整以及观测资料的高效检索和统计分析等智能管理目标。最后，展望西北太平洋台风海域 Argo 实时海洋监测网的发展及应用前景，设想在西北太平洋台风海域建设并维持一个由 30~45 个浮标组成的 Argo 实时海洋监测网，从而为台风预测预报提供更多、更有针对性的第一手资料。     

浙江省海洋水质监测浮标设计与实现

作为一种高技术监测手段,海洋浮标可实现现场自动监测而不受恶劣海况的影响,近年来得到了广泛的重视和快速发展。文中介绍了浙江近岸海域海洋水质监测浮标的结构设计和自动监测实现。浮标设计为生态浮标、海滨浮标和专项浮标3种类型,由浮体、标架、供电设备、防护设备、锚系、传感器、数据采集传输、电子/电池舱、岸站接收系统等9个部分组成。浮体设计为圆饼形,浮体下方正中安装稳定锤以保证具备足够的稳定性。供电设备由太阳能电池板、大容量蓄电池组成,可保障海上30 d连续阴雨天气、恶劣海况下的不间断供电。浮标经喷防污漆、牺牲阳极保护、裹铜皮、加过滤网和人工清除等5种方法防腐、防污处理后投放入海,采用常规维护、应急维护和年度维护等3种方式保障浮标系统运行稳定。投放后可实现对标浮所在海域水质、气象、生态等参数的连续、实时、自动监测。最后对浮体直径设计和浮标投放点选址提出了建议和要求。该设计可为其它类似区域的水质监控提供良好的参考。     

军用海军气象浮标布放成功

1999年9月中旬,XHZO1型军用海洋浮标气象遥测系统(简称海洋气象浮标)301号标、302号标,在海司航保部的组织、协调下,由海军南海舰队海测船大队成功地分别布放于南沙赤瓜礁和渚碧礁附近海域(见封底)。该系统主要由浮标、信息中心(岸站)、数据终端(用户)组成,可实时获取该海域的气象、水文探测资料。 海洋气象浮标的布放成功,标志着我军已具备远海布放大型浮标的能力,也是海军     

基于BLISCO的深海剖面浮标设计优化

剖面浮标被广泛应用在国际"Argo"计划中,通过在海洋中上浮下潜运动来收集海水温、盐、深等物理参数。为了满足科学研究的需要,将常规2 000 m的剖面观测深度延伸至更深的海区十分有必要。为了设计一款性能优越的4 500 m深海剖面浮标,文章针对深海剖面浮标的特点,以液压系统的性能参数为依据,以100个测量剖面为设计目标,同时考虑到浮标露出水面的干舷高度、在深海环境下体积压缩以及其内部各模块之间的关联与耦合,建立深海剖面浮标概念设计的多学科设计优化模型,应用BLISCO多学科设计优化算法框架进行总体设计优化,优化后的总重量为48.773 kg,与日本的4 000 m的深海剖面浮标相比,重量减小了2.52%,测量剖面数增加了30个。设计优化结果表明,该型深海浮标的设计能满足深海环境下的测量要求,且性能优于日本的4 000 m级深海剖面浮标。     

深海资料浮标研制成功

海洋遥测浮标是迅速发展起来的一种新型海洋观测工具,它具有在海上无人管理、长期、定点、连续、定时、全天候观测等优点。深海资料浮标以其投放深度为特色,可步放于台风常经海域,为海洋数值预报,特别是灾害性天气的准确预报,提供事实可靠的数据,有极大的实用价值。同时对研究台风的变化与发展,灾害天气的形成机理也有重要的意义。中国科学院海洋研究所,与机电部五十四所、华中理工大学、中国科学院南海海洋研究所、国家海洋局南海分局等单位合作,共同完成了深海资料浮标研制这一“七五”攻关项目。在国内首次研制成功单点漂带形软体结构深水锚泊系统,并将浮标成功地布放在南海4,000     

三锚浮标系统研究

海洋浮标是一种现代化的海洋观测设施。它具有全天候、全天时稳定可靠的收集海洋环境资料的能力,并能实现数据的自动采集、自动标示和自动发送。海洋浮标与卫星、飞机、调查船、潜水器及声波探测设备一起,组成了探测海洋奥秘的主体监测系统。论文详细阐述了水面浮标采用的新型三锚系留系统的组成、优点、以及克服的技术难题。     

基于串行通信的传感器自动识别与通用型浮标数据采集系统设计

海洋资料浮标以其多种功能和连续探测能力成为现代海洋观测的重要工具。海洋浮标传感器种类多、通信协议差异性大,为浮标数据采集系统提出了集成应用需求多样、平均开发周期长的问题。本实验设计并实现了基于串行通信波特率特征判别传感器的通用型海洋浮标数据采集系统。系统基于串行通信接口,通过对波特率的自动识别,对多种不同海洋参数传感器的通信特点进行比对分析,从而将传感器进行分类识别,实现外载传感器的自动识别功能;通过IAP设计,实现系统的拓展。最后,通过实验室的原型试验进行技术路线可行性验证。结果表明,系统能够在数秒内快速无误识别信息库中传感器,可以通过分包方式满足远程更新需求。     

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。     

基于北斗通信的海洋多要素观测系统设计

以低功耗、多参数、安全可靠为设计目标,提出一种基于北斗卫星通信的海洋多要素观测系统设计。设计以嵌入式微控制器STM32F103RET6为核心,实现以漂流浮标为载体的海洋环境噪声测量,同时实现对海洋气温、气压、风速、风向及表层海温的多要素观测;以可充电锂电池组和太阳能电池板组合方式供电,同时进行必要的电源管理,有效提高漂流浮标的工作寿命;采用我国自主知识产权的北斗系统进行定位及双向通信,安全性高。实验表明,基于北斗通信的海洋多要素观测系统设计具有可行性,满足低功耗、多参数、安全可靠的设计要求,为以表面漂流浮标为载体的海洋多要素数据采集控制提供新的硬件设计方法。     

水下升降式准实时通信潜标控制系统研制

为实现长期、连续、定点、低成本的上层海洋垂直剖面要素的准实时观测,提出了一种以STM32单片机(microcontroller unit,MCU)为主控器、采用国产温盐深传感器(conductivity temperature depth,CTD)和声学多普勒剖面流速仪(acoustic doppler current profilers,ADCP)等仪器进行剖面观测、搭载铱星通信模块或其他通信设备、适用于近海和远海的低功耗水下升降式准实时通信潜标控制系统设计方案。介绍了潜标的结构组成、控制系统硬件和软件设计,以及服务器接收软件的设计;实现了基于无线双向通信的数据补发机制和对潜标的远程控制;提出了一种适用于霍尔无刷直流电机(hall brushless direct current motor,HBLDCM)的堵转保护方法。近海和远海试验表明,该型潜标可以实现海洋垂直剖面的连续观测和数据的准实时传输,验证了潜标控制系统设计方案的可行性与稳定性。     

自治式海洋环境监测系统的低功耗设计

针对海洋环境监测系统中供电电池组有限储能与仪器长期工作之间的矛盾,进行了自治式海洋环境监测系统的低功耗研究.从节能降耗、充分利用水体能源出发,将定点锚泊潜标和浮标技术相结合,采用双浮体技术,基于能量守恒,研制了一种储能型的传动装置;在分析了影响系统功耗的各种因素的基础上,对单片机数据采集控制存储系统进行了低功耗设计,为海洋环境监测系统长期在位作业提供了有力的能源保证,很好地解决了海洋环境监测系统的能源供应问题,使得该系统可以依靠单一的传感器组完成深达55 m以上的水体次表层海洋要素的长期连续垂直剖面观测.     

基于混合加密的浮标数据安全管理系统研究

针对海洋资料浮标观测数据在公益应用如预报减灾、科学研究等过程中存在易被黑客攻击破坏、非法访问、重要数据泄露等数据安全性问题, 文章提出并实现了基于混合加密的浮标数据安全管理系统。系统采用混合加密方案对浮标观测数据进行加密存储,并设计密钥安全管理策略提高加密算法的安全性。在业务数据分发过程中通过密文传输和终端解密来保证数据分发的机密性。安全性分析结果表明, 系统在满足业务应用的同时, 能够确保原始数据在存储、应用分发过程中的数据安全。     

基于谱分析的GPS浮标测量参数提取方法

介绍采用谱分析原理提取海浪信息的方法。根据GPS浮标测量得到的海浪高度数据,先通过滑动平均的方法分离海浪信息和潮流潮位信息,然后对海浪信息采用AR模型法进行功率谱估计,并对海浪信息进行连续小波变换,对AR模型法功率谱估计结果和小波变换结果进行综合研究,提取海浪特征参数———周期。最后通过一个GPS浮标试验对上述方法进行了验证。