极区冰基拖曳式海洋剖面浮标系统低功耗设计与实现

针对极区冰基拖曳式海洋剖面浮标长期稳定获取极区水文和气象数据的工作需求,进行了浮标系统的低功耗方案设计。该方案基于超低功耗51系列微处理器,根据最低功耗工作模式与最短工作时间原则,采用高效的电源管理机制对浮标系统各个部分的能量消耗进行合理的分配与管理,并应用了Argos卫星通讯模块ARGOS-3 PMT-RFM的BPSK调制低速数据传输模式,可有效降低浮标系统的整体能耗。该浮标在北极冰站上长达1年的运行情况表明该系统工作稳定,所采用的低功耗能量管理方案实现了浮标系统长期连续观测的需求。该浮标的成功试验和推广应用有助于极地研究人员更准确地分析海冰变化过程。     

极区海洋环境自动监测浮标总体设计技术

文章对极区海洋环境自动监测浮标的背景作了简要说明,详细介绍了该系统的总体性能指标和总体设计技术,亦给出了部分测量数据结果。     

极区海洋环境自动监测浮标的试验和检验

介绍了极区海洋环境自动监测浮标的系统组成和工作原理,详细介绍了在研制过程中所进行的试验和检验项目。     

极区卫星跟踪浮标在北极科学考察中的应用

介绍了两套极区卫星跟踪水文气象自动观测浮标的研制目的、结构组成与功能，以及在中国第二次北极科学考察中的现场布放和应用。同时也介绍了由美国进口的ZENO冰浮标的结构、功能和布放情况，并将极区卫星跟踪浮标和美国ZENO冰浮标做了相应的比较和分析。     

北斗剖面浮标数据服务系统设计与业务运行

北斗剖面浮标数据服务系统主要由北斗剖面浮标数据自动接收/监视子系统和北斗剖面浮标数据解码、处理及分发共享子系统组成,具备自动、批量、业务化接收国产北斗剖面浮标数据,以及业务化处理和分发浮标数据的能力,为我国主导建设南海或“21 世纪海上丝绸之路”Argo 区域海洋观测网提供了关键技术保障。催生的中国北斗剖面浮标数据服务中心,也为北斗剖面浮标走出国门、参与国际竞争奠定了坚实基础,成为世界上 3 个有能力为全球 Argo 实时海洋观测网提供剖面浮标观测数据服务的国家平台之一。     

黑匣子搜索定位浮标设计与实现

根据黑匣子信标的特点,介绍了一种有针对性探测的黑匣子搜索定位设备的设计及实现过程。该黑匣子搜索定位设备采用剖面漂流浮标技术,通过加装水听器,实现对水下黑匣子信标信号进行区域定位和距离估算。发现目标后,自动上浮至水面,通过卫星将目标位置信息发往监控中心,实现目标快速搜索定位,节省人力物力,争取宝贵的搜索时间。通过原理样机的研制实现,经过相关的湖上验证试验表明,该型设备初步具备黑匣子探测能力。     

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。     

气象观测浮标短信查询及报警系统设计

介绍了基于手机短信的气象观测浮标数据库查询及报警系统的原理、硬件组成及软件开发。气象观测浮标通过北斗通讯将气象数据传输到指定计算机存储,系统实时监测定位信息、气象要素和接收短信命令,并将报警信息和命令响应通过短信发送至指定手机,达到实时掌握浮标状态的目的。在实际项目应用中,取代了人员值班,保证了报警实时性,达到了预期的效果。     

基于地磁与红外双模探测的海洋浮标预警系统设计

设计了一种基于地磁检测与红外感应相结合、可对浮标周围异常目标进行探测和预警的控制系统。系统采用芯片级的微型磁感线圈,以及高集成度、低功耗的数据采集与总线技术,通过探测船体磁性对地磁场的扰动,监测船舶对浮标的靠近;采用芯片级的热释电红外传感器,通过探测人体红外辐射,监测浮标在正常工作期间未知人员的入侵。系统的预警采用声光报警和图像远程传输相结合的方式,现场采集的图像数据经过压缩编码后通过无线数传电台发送至远程岸基监测站,实现海洋浮标的远程预警与现场取证功能。     

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。     

一种水下声学探测浮标的设计与实现

介绍了一种水下声学探测浮标的设计及实现。该浮标基于国产北斗 Argo 浮标搭载水声探测载荷,能够在水中自主沉浮,并实现对水声通信信号探测,发现目标后,通过北斗卫星传输目标的相关特征信息。该浮标能够实现设备程控沉浮、自我定位、卫星通信、水声信号检测识别、数据记录、信息显示等功能。 可广泛用于重要航道、演习区域等海域的水下安全排查,掌握水声通信网络布设及分布情况,为我重要军事行动提供决策依据。     

水质监测浮标数据采集和接收系统设计及其应用

1)文章设计了水质监测浮标数据采集系统, 该数据采集系统包括CPU模块、控制保障模块、通讯定位模块以及接口扩展模块; 采用CF2主板为CPU模块, 辅助以单片机为核心的多功能板, 主要用于完成采集数据、保存数据、通讯等工作; 控制保障模块设计有双“看门狗”, 实现了无人值守、全天候、全过程安全工作。2)文章还设计了水质监测数据远程接收系统, 该远程接收系统主要包括数据接收模块、数据处理模块、系统预警模块和数据显示模块等四个部分, 具有操作简便、自动化程度高、图形显示直观简洁易读等特点, 实现了数据接收、存储、显示及预警等功能。     

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。     

三门峡水库断面系统设计与实现

三门峡水库断面系统由Visual Basic 6.0和Excel软件开发而成,通过断面控制文件调用断面数据文件,具有单个或批量生成断面图、编辑断面图、输出断面图数据的功能。较之前生成的断面图更加规范、统一,断面图生成操作界面简单、方便、快捷,节省了工作时间和劳动力,具有较强的实用价值。     

三门峡水库断面系统设计与实现

三门峡水库断面系统由Visual Basic 6.0和Excel软件开发而成,通过断面控制文件调用断面数据文件,具有单个或批量生成断面图、编辑断面图、输出断面图数据的功能。较之前生成的断面图更加规范、统一,断面图生成操作界面简单、方便、快捷,节省了工作时间和劳动力,具有较强的实用价值。     

法向承力锚拖曳安装过程的整体模拟

法向承力锚(Vertically Loaded Plate Anchor,VLA)是一种适用于深水的新型系泊基础,它的拖曳安装过程直接决定了其系泊定位的精度和锚体的最终承载能力。综合考虑VLA锚体、锚泊线和上部船体的运动,建立了一种新的准静力整体分析模型。模型包括不断贯入海床的锚体、锚泊线(土中反悬链段和水中悬链段)和安装船体三部分,针对确定的锚泊线长度,安装船运动张紧锚泊线进行安装的过程,计算了此过程中锚体的运动轨迹、锚泊线形态和作用在船体上的锚泊线张力矢量的变化,重点分析了不同抛链长度和海床土体的参数对安装过程控制的影响,发现链长与水深之比达到5时,接近极限贯入深度。     

海洋可控源电磁拖曳系统运动仿真模拟研究

海洋可控源电磁拖曳系统是海洋可控源电磁勘探系统的重要组成部分,对光电复合缆和绞车的强度有着较高的要求。为了保障作业安全,避免拖缆崩断、绞车损坏等事故的发生,需要对拖曳系统所受的张力进行评估,为实际作业提供参考。本文采用拖曳系统稳态运动求解方法,模拟拖体在海水中的位置,以及放缆时绞车所受的牵引张力,模拟结果与海试实测数据能够较好地吻合。在拖缆长度一定的情况下,随着拖曳速度的增大,绞车牵引张力先减小再增大,光电复合缆长度越长这种现象越明显。     

一个水声扩频通信系统设计与实现

严重的多途衰落、多普勒频偏是水声通信中引起误码的主要原因。低功耗、远距离、高隐蔽性、低信噪比检测、高可靠性的数据传输是水声通信的一个发展方向。设计并实现了一个水声扩频通信系统,有效地解决了以上问题,并采用快速相关算法,代替传统的矢量与矩阵相乘运算,极大地减少了程序的运行量,从而实时地处理接收信号。通过湖试和海试,验证了此通信系统的优良性能。