风传感器智能化接口研究

介绍了应用于大型海洋资料浮标FZF3—1系统上的智能风速、风向采集系统，论述了该系统的软、硬件的设计原理和性能以及在无人值守、自动采集浮标上的应用情况。     

船载风控大容量气溶胶采集系统的开发和应用

在"我国近海环境综合调查与评价"的海洋气溶胶调查研究中,开发研制了新型船载风控大容量气溶胶采集系统。该系统由风向风速控制器、大容量采样器、自动控制器和抗风防雨防腐蚀箱体等组成。经过海上2 a 4个季度的海洋环境作业,表明该系统具有的大容量采集海洋空气体积,满足海洋气溶胶的微量组分的检出要求;具有的风速风向控制系统,能有效避免所采集的大气气溶胶样品受到船上发动机排出烟尘污染的影响。该系统还具防海水降雨、防腐蚀、结构牢固、流量稳定及抗风能力强等优点。系统采用单片机控制信号的采集、处理和显示,配有温度和压力补偿编程设定以及断电保护、自动修复等功能。海洋现场使用表明,该系统设计合理、数据可靠、灵敏度高,可满足海上大容量气溶胶采样要求。     

微电脑风速风向数据采集系统

微电脑风速风向数据采集系统可定时、自动对风速风向进行测量和采集,并求出最大瞬时风速和平均风速。本文对此系统作简要报道。 一、结构及原理 整个系统由传感器、单板机、打印机和时钟电路等部分组成(图1)。在时钟电路控制之下,触发器按每天四次或八次的频率被置     

基于实况气象的船载走航大气成分观测自动进样系统设计

为解决海洋科考期间船体对大气成分走航观测结果影响的问题，本文基于风速风向仪、单片机、数据采集装置、电磁阀控制器、电磁阀和多通道气路转换器等相关元器件，设计了一套可以避免船体污染的船载走航大气成分观测自动进样系统。该进样系统设计有8根独立的进样管路，基于自行编译的脚本，依据实时的相对风向结果给电磁阀控制面板传递相应的电压信号，进而控制相应的电磁阀打开目标进样管路，实现无污染进样。本文通过对实际案例的分析，论证了该进样系统可以有效避免船体对大气成分走航观测的影响，进而提高船载走航大气成分观测数据的连续性和准确性。     

船载水上水下一体化测量技术及应用——以舟山册子岛为例

近年来,船载水上水下一体化测量技术在海洋测绘领域发展迅速。该技术主要通过对多波束水深测量系统、激光扫描系统、定位定姿系统等设备的集成,实现水上水下一体化无缝测量。以舟山册子岛区域为例,利用船载水上水下一体化测量技术,成功实现了水上水下一体化无缝测量,并完成了水深及地形成果整合,阐明该技术在应用中的优缺点,并探讨了船载水上水下一体化测量技术在海岸带地质调查的应用前景及发展方向。     

基于Linux的气象水文浮标采集系统设计及实现

为了获取海洋连续稳定的气象和水文数据,作者设计了基于Linux的气象水文浮标采集系统,多线程同时测量海面的气象参数（温度、湿度、气压和风速、风向）和海下的水文参数（不同深度的水温和盐度）,监控浮标的电压、漏水和开舱状态,测量和监控原始数据自动备份到系统的数据库,通过CDMA/GPRS或卫星与岸站接收系统通信,实现采集数据实时回传、自动备份和数据补发功能。目前已经在近海和远海各布放2套,气象数据和水文数据采集与接收正常。实验结果表明,该方案解决了近海和远海的海洋气象数据和水文数据的同时采集与传输,具有高度的可扩展性,获取的海洋气象和水文数据连续稳定可靠。     

基于C805lF02l的智能化风传感器的设计

介绍了基于美国Cygnal公司新型、高速SoC(System on Chip)单片机C8051F021研制的数字化风速风向传感器。它能自动完成风速、风向参数的采集及处理，并以RS—232C(或RS—485)的形式输出。实验证明，该传感器电路紧凑、性能稳定、功能完善，在海洋、陆地气象站有着广泛的应用前景。     

基于C8051F021的智能化风传感器的设计

介绍了基于美国 Cygnal公司新型、高速 So C( System on Chip)单片机 C80 5 1F0 2 1研制的数字化风速风向传感器。它能自动完成风速、风向参数的采集及处理 ,并以 RS- 2 32 C(或 RS- 485 )的形式输出。实验证明 ,该传感器电路紧凑、性能稳定、功能完善 ,在海洋、陆地气象站有着广泛的应用前景。     

一种船载走航式海气甲烷交换通量测量系统设计与应用研究

海气界面交换是实现海洋和大气相互作用的重要途径,其通量代表海洋与大气之间的能量交换幅度。研究海气交换通量变化特征对监测海气界面碳循环过程、碳收支通量和全球气候变化具有重要意义。针对传统通量测量方法存在观测方式结合不足、样品转移损耗大、无法实时测量导致计算结果偏差较大等问题,并结合实际工作需求,本文设计了水气甲烷交换通量自动测量系统。该系统主要由采集模块、控制模块及辅助模块构成,在硬件层面上实现了船载海表大气及表层海水甲烷同步走航测量。基于C#、JavaScript语言对流式数据实时存储及通量计算过程进行了可视化编程,该系统实现了交换通量结果计算自动化,解决了海水—大气界面甲烷含量及交换通量的快速实时测量等核心问题。通过对海气通量自动测量系统海试,验证了该系统设计的可行性,为后续研究多尺度海气相互作用及全球气候变化提供了新的技术手段。     

基于双卫星智能通讯的船载水文气象系统设计

为了解决船载水文气象系统中北斗卫星信号不能全球覆盖和国外卫星通讯资费较高的矛盾,本文设计了一种以北斗卫星为主铱星为辅的智能实时船载水文气象系统,阐述了观测设备组成,双卫星智能传输模块的硬件电路设计、软件设计和数据通讯协议,陆地数据中心组成及管理软件接收处理北斗、铱星数据流程。并在实际项目中应用,通过对应用中的北斗、铱星数据到报率统计与分析,表明该系统的数据传输率,能够满足实际需求,即达到了有效降低数据通讯费用,又能保证数据安全、有效传输的目的,该系统可广泛应用于近海、远海的船舶海洋水文气象辅助观测。     

基于递推原理的风观测数据处理方法

风速风向数据的观测与处理是海洋环境监测中的重要内容,数据的采样与处理应符合海滨观测规范的要求,规范要求每分钟的风速风向数据需做10 min的滑动平均处理。通常使用的计算方法是采用卷积法对采集到的10 min内的采样数据做矢量平均得到符合规范要求的数据,卷积法计算量大、耗时久、计算效率低。提出了一种基于递推原理的数据处理方法,某一时刻的风速风向数据由当前采集的数据与之前的计算值得出,递推法可有效减少计算量,提高效率。此方法不仅适用于海滨观测中风速风向数据的处理,在其他需要做滑动平均处理的应用中仍是一种有效的算法。     

基于船舶空气流场仿真的船舶测风偏差校正方法

船舶海面风观测易受船体和上层建筑造成的畸变气流影响,使测风数据存在偏差。针对船舶相对风测量偏差校正问题,采用CFD仿真方法研究船体周围钝体绕流气流场,量化桅杆左、右横桁实测相对风速、风向与舰桥上部参考测风点相对风速、风向偏差,利用最小二乘支持向量机分别对左、右舷测风偏差进行回归并建立校正模型。通过海上实船实验采集桅杆左、右横桁与舰桥上部测风点处的相对风测量数据,验证模型校正测风偏差的实际效果,结果表明CFD仿真建模方法能够有效降低实验船型56%的相对风速测量偏差。     

基于MapX的道路修测系统的设计与实现

在分析现有导航用电子地图缺点的基础上，提出了采用动态GPS测量结合道路属性采集软件来更新道路信息，讨论了该系统的设计及实现的关键技术问题，并给出了实验的结果。     

基于智能手机的船载组合导航算法

智能手机内置丰富的传感器激发了无处不在的导航应用,但目前智能手机组合导航研究多集中于陆地环境,对水上及海洋环境的研究较少。为此,设计了一种以GNSS、加速度计、陀螺仪组合导航为主,磁力计、气压计为辅的多种传感器融合算法,以实现智能手机船载场景下的高精度定位导航,提出了一种智能手机磁力计转弯检测的方法,构建了顾及船只运动状态的噪声自适应运动约束模型,同时引入了磁力计和气压计外部观测等约束信息。基于船载实测数据进行分析,结果表明：基于磁力计测量值的转弯检测成功率高达96.94%;相较于未加约束的松组合算法,本文算法平面位置精度可达到1.29 m,提升12.24%,航向精度可达到1.75°,提升50.28%,基本满足船只的定位导航需求。     

自动表面船用于岛礁水深测绘

岛礁具有重要的地位,然而对其附近水深的调查手段却不充分。比较了几种水深测绘手段的优缺点,设计了一种小型自动表面船用于岛礁水深测绘。该表面船底部安装声学测深仪,具备自动定位、导航与运动功能;其尾部安装两个电动推进器提供动力,通过独立控制两个推进器的转速,可实现船体的前进、后退和转向;利用无线电与岸基单元进行数据通讯。根据不同水深测绘条件,该船可以用三种控制方式进行水深测量:直接控制、间接控制和自主控制。测量数据实时传输到岸基单元,并自动存储于船载存储单元。初步试验结果表明,设计的自动表面船测量系统具有可行性。     

海道测量潮汐计算与应用

研究了应用于海道测量的潮汐数值预报方法,研制了海道测量潮汐计算与应用软件系统,介绍了该系统的组成与主要功能以及有关数学模型的建立与计算方法。应用本文的方法,可解决船载水深测量和机载激光测深的水位改正问题。     

基于人工神经网络的高频雷达风速反演

风速是重要的海洋状态参数之一,对海面风速的准确提取是实现海洋环境监测和沿海工程应用的重要保证。目前,作为新兴海洋环境监测设备,高频雷达在风速提取方面仍然存在挑战。本文提出了一种基于人工神经网络的风速提取方法,利用历史浮标测量海态数据训练风速提取网络,实现风速与有效波高、波周期、风向及时间因素之间的非线性映射。测试结果表明了这一网络在时间和空间上的稳定性;进而将已训练的网络应用到便携式高频地波雷达OSMAR-S的风速反演中,得到的风速与浮标测量风速间的相关系数达到0.849,均方根误差为2.11 m/s。这一结果明显优于常规由浪高反演风速的SMB方法,验证了该方法在高频雷达风速反演中的可行性。     

水下自航行观测平台开放式同步实时测量系统设计与实现

针对多传感器测量系统中存在的同步、实时测量不容易实现的问题,提出了解决方案。基于开放式、面向任务、模块化设计思想,设计并实现了实时数据采集系统的硬件结构和软件系统。研究并实现了基于I2C总线的多路传感器控制系统,描述了开放式应用控制协议的设计。介绍了主控制器端和传感器控制端软件结构及其实现。实现了多传感器测量任务并发执行,保证了各个传感器测量数据的实时性和有效性。     

一种新型风玫瑰的设计及其对海洋站风场数据的应用

海表风场是海洋水文保障、海洋防灾减灾最为关注的要素之一,统计风速、风向频率可以为科学研究、海洋工程等提供实用的参考价值。风玫瑰作为一种风的专业统计图表,是用来定量分析某地一段时期内风向、风速特征。文章通过分析风玫瑰图的物理实质,设计了一种新型的风玫瑰。结果表明:该新型的风玫瑰能够同时直观表达风向与风速的统计特征,并能直观地给出主导风向上的主体风速以及区域风场的极端状况,具有清楚的物理意义,从风玫瑰图所含的信息看,它扩充了经典风玫瑰的内涵。     

河道导航和测量系统的设计与实现

在分析河道测量导航技术现状和应用背景的基础上,讨论了河道导航与测量系统的设计原则、设计方案和运作流程,对某些设计细节作了较为详尽的介绍,对某些关键问题提出了相应的解决方法。