FZF2—3型海洋资料浮标系统数据采集处理,控制及传输系统

本文主要介绍ＦＺＦ２－３型海洋资料浮标的核心部分－数据采集处理、控制及传输系统的结构及组成,以及各部分的特点关键技术。     

FZF2-3型海洋资料浮标系统研制

本文介绍用于我国海洋资料浮标网海洋环境监测的ＦＺＦ２－３型海洋资料浮标系统的设计方案。论述了该系统总体技术性能特征,在海洋监测领域首次研究应用ＩＮＭＡＲＳＡＴ－Ｃ卫星传输海洋监测数据情况及该系统推广应用前景。     

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。     

国内海洋浮标监测系统研究概况

文章介绍了国内海洋浮标监测系统的类型、系统组成、监测资料的质量控制和应用概况。将国内常见的海洋浮标监测系统划分为８个类型。监测系统通常由浮标系统、锚泊系统和岸站系统３部分组成,其中浮标系统通常包括浮体、标架、供电设备、防护设备和各类传感器等。近年来研制开发集水文气象水质生物监测于一体的多参数海洋自动监测浮标系统是一个重点,但已有浮标系统监测资料的质量控制和应用还有待进一步研究。     

浮标入水过程壳体对内部构件的影响

为了深入了解投放式海洋漂流浮标入水过程中壳体的种类对浮标内部构件受到的冲击力的影响,选择壳体材料、壳体厚度以及壳体形状等3个因素,基于正交实验设计,以浮标中心板的最大Mises应力和应变为指标,采用ABAQUS进行有限元模拟分析。结果表明:壳体因素对中心板所受应力及产生应变的影响基本一致,其中壳体的形状对中心板所受应力及应变的影响非常显著,中心板在壳体形状为球形、材料为ABS且厚度为4 mm时所受的极限Mises应力以及发生的形变最小。     

多参数海洋浮标实时采集系统的设计

提出了一种深海浮标实时数据采集的设计方案。该方案基于数据库和卫星通信技术,通过多通道数据采集,能够实现深海环境要素的实时获取,完成在无人值守状态下浮标周围海域的环境监测,有助于推动特定海域海洋环境的研究。     

用于水下通信的电磁耦合系统的优化设计

提出了一种评定电磁耦合通信效果的方法,并给出了一种最优的电磁耦合系统的设计方法。讨论了影响电磁耦合系统通信距离的因素,提出了用通信系数,即互感和载波频率来评定电磁耦合的通信效果,并据此提出了电磁耦合圆线圈的优化设计方法。实验测试证明了通信效果评定方法和优化设计方法的正确性。通过该方法可以针对需要的通信距离设计出最小尺寸...     

"采用SCADA通信系统通过国内卫星传输资料浮标数据研究"及其应用

海洋资料浮标测量数据传输的安全、可靠、经济和方便,是多年来浮标工程研究的课题。文中介绍我国海洋资料浮标数据传输方式的变革,国内卫星(中卫-1号)的性能及覆盖海域,"全线通"双向数据卫星通信系统原理特点以及"采用SCADA通信系统通过国内卫星传输资料浮标数据研究"成果在我国东海、南海的应用情况。     

实时传输潜标系统

实时传输潜标是集多学科的海洋调查测量高新技术设备,能长期、隐蔽地对海洋动力参数和环境要素进行实时立体综合监测。实时传输潜标系统由流线型主浮体系统、多套水面卫星通信浮标系统、锚泊系留回收系统、控制中心及岸站接收系统等组成,最大     

基于大浮标的海洋放射性原位监测系统研究

海洋放射性原位监测相比于传统采样回实验室分析可以实现连续、实时、自动化监测。文中研究了基于大浮标的海洋放射性原位监测系统,使用放射性测量传感器测量周围环境的放射性数据,使用GPS确定所测环境坐标,通过北斗通讯的方式将所测得放射性数据、位置信息等发送给岸站,岸站收到数据后计算并显示放射性测量传感器所测周围环境放射性数据能谱;研究设计了一种分包发送数据,数据丢包补发机制,解决海洋放射性数据量大、传输时间长、数据不全会造成解谱不准确的问题。最后通过实验室长期实验验证,长期数据平均接收率达到98%以上,能够利用海洋放射性原位监测系统实现准确可靠的监测。     

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。     

基于同轴电缆的能源与数据信息混合传输技术中数据耦合器的设计与实现

目前,深海科学考察所用的调查设备动力与监控系统的供电电源主要采用水下锂离子电池供电,但采用锂离子电池供电存在较多弊端,严重制约着深海科考工作的发展。本文针对这个弊端设计并制作了数据耦合器,实现了基于铠装同轴电缆的能源、彩色实时图像以及上、下位机数据的混合传输。该技术主要采用低通滤波和电容耦合,将数据信号叠加到电源信号上,通过同轴电缆,实现长距离功率能源与数据混合传输。     

基于北斗卫星的大型海洋浮标通信机制研究

针对北斗通信效率低、通信并非百分百可靠等问题,提出了一套新的大型海洋浮标北斗通信机制,包含一套通信协议、一种适用于通信数据的"位拼接-LZW"两重数据压缩机制以及一套适用于通信系统的"主-从"两重状态机通信控制机制。该机制有效地提高了通信传输效率,节约了通信成本,保证了北斗通信的可靠性,并且已成功应用于大型海洋浮标中。     

基于WebGIS技术开发浮标综合管理平台系统的研究

根据浮标综合管理平台系统建设的实际情况,从需求分析、系统结构设计、数据建模以及实现技术等几个方面,详细介绍了基于WebGIS技术开发接收浮标数据、存储浮标数据、多媒体查询及展示浮标数据的综合管理平台系统。在建设过程中,采用浮标数据中心数据库、GIS信息数据库、浮标数据展示3个组成部分进行系统软件设计,提高了系统的可维护性。采用关系型数据库来进行数据的存取,解决了各种浮标格式不统一的问题,使查询变得更为方便;利用OPENLAYER+GEOSERVER+ORACLE/MYSQL来开发WebGIS,实现了电子海图的漫游、数据查询以及数据统计结果输出;通过这个平台系统,可以自动化、多功能、大容量、形象化地展示及查询浮标的各种数据。     

太阳能蓄电匹配效率研究在业务化运行浮标上的应用

通过对集成系统工况、电理、光伏转化再生能力源的研究,进一步优化系统匹配能力,这对于目前海上长期化无人值守移动平台是具有重要意义。海上移动平台的运行过程中,固态直流输出设备是核心部件。若其契合能力不良,将影响其所支撑的观测系统的电流环境,产生欠压、过载等不良工况,进而影响观测平台的整体性能、影响设备使用效率和工作寿命,同时也会大大增加其维护成本。以3 m标为例,基于SYMONS经典假设所提出控制策略,尝试梳理了各部件使用功耗并进行简化计算。文中研究结果便于为现有平台快速加载传感器,或为提高采集器收集与传输频率提供后续支持,以及提供业务化、可量化分析的计算模型。     

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,...     

基于STAR-CCM+的浮标锚泊系统数值研究

浮标锚链因磨损而断裂会导致浮标丢失,所以针对浮标锚泊系统的研究对锚链设计具有重要意义。为解决锚链系泊力计算方法精度不足和锚链力学简化模型与锚链实际形态不一致的问题,通过VOF （Volume of Fluid） 界面捕捉法建立了三维风、浪耦合流场,基于流体力学计算软件STAR-CCM+对一种滚塑浮标及锚链进行数值仿真计算。在建立双链节锚链物理模型基础上,通过求解浮标在风、浪中的受力及浮标与锚链连接处的受力损失求取锚链系泊力。结果显示,风浪越大,锚链的系泊力损失越大,2、3、4 级海况下浮标阻力损失分别为17.1%、36.6%、55.8%。锚链的双链节受力并非均等,主受力链节在2、3 级海况时承担90%以上的锚链系泊力,次受力链节的系泊力随着总系泊力的增加而增加,可见双链节锚链规格应与单链节相同。     

海洋产业结构变动对海洋经济效率影响研究

产业结构变动对经济增长影响已经得到了现代经济增长理论的肯定,但是产业结构变动对经济增长效率的影响一直是学术界没有解决的问题。目前中国已经进入了中等收入国家,粗放式增长逐渐结束,集约式增长越来越受到重视。文章基于海洋产业,研究了海洋产业结构变动对经济增长效率的影响,将海洋产业结构变动具体量化,分为海洋产业结构高级化和合理化;其次运用海洋产业全要素生产率来衡量海洋经济增长效率,通过从海洋生产函数中剔除初级要素带来的海洋经济增长效率得出海洋产业全要素生产率;同时计算出海洋产业劳动和资本的生产效率;最后收集了1996—2015年全国沿海11个省、市、自治区的数据,运用混合面板数据模型来研究海洋产业结构高级化和合理化对海洋经济增长效率的影响。研究发现海洋产业结构合理化和高级化对海洋经济增长具有正面影响,对于未来发展海洋经济提出了提高海洋产业技术来提高海洋产业结构优化,从而使得海洋经济发展走上集约式增长之路。     

水温对XCTD剖面仪单模光纤传输信道影响的研究

提出采用单模光纤作为XCTD的传输信道,首先对使用漆包线作为传输信道所面临的难题进行了简要的分析;其次,分析了单模光纤技术优势;最后,针对XCTD工作环境中海水温度变化对光纤传输信道带来的影响进行了理论研究和实验验证,实验结果表明,单模光纤信道在海水介质及0~20℃海温变化下,以10 MB/S的传输速率传输数据时误码率为0,且损耗变化几乎可以忽略,大大提高了信号传输的速率和传输稳定性,实验结果说明采用单模光纤作为XCTD的传输信道具有一定的可行性。     

中国区域海洋科技创新效率及其影响因素实证研究

运用规模报酬可变的DEA模型测度区域海洋科技创新效率,并采用To-bit方程进行影响因素分析。研究表明:我国海洋科技创新效率值低,区域差异大,且具明显波动特征;我国区域海洋科技系统处于规模报酬递增阶段,规模报酬不变和规模报酬递增单元占75.8%;海洋科技系统人员结构、海洋产业从业人员科技素养和政府影响力对海洋科技创新效率有直接的正向影响;海洋经济发展水平和海洋经济产业结构负向性的回归系数要求提高决策主体的资源配置能力和管理水平;海洋高等教育需要与区域海洋科技经济协调发展,人才培养要与海洋科技创新的要求相适应。