近海新型遥测环境浮标

美国麻省伍兹霍尔Group Bruce manell/先进的近海环境系统有限公司Falmouth、美国得克萨斯A&M大学/地球物理和环境Group Frank Kelly、美国麻省伍兹霍尔海洋研究所Richard Arthur,现已研制出一种新型近岸的近海采集海流和传输环境数据的综合表面浮标和电控系统,即代号为SB-5000的浮标系统(见图4),它是1997年为满足得克萨斯自动浮标系统(Automated Buoy System)计划的第二阶段(TABS-Ⅱ)的要求和为获得总环境数据服务的平台而设计的.     

海洋气象探测基地—浮标

浮标是海洋气象探测的前沿阵地和堡垒.文中分别对海洋浮标探测系统、通讯系统以及供电系统做了详细介绍.其中探测系统对常规气象探测传感器的原理和常规水文探测传感器的原理进行介绍;通讯系统介绍了浮标常用的几种通讯方式和各自的优缺点;供电方面介绍了仪器用电限制以及太阳能供电系统结构.从特殊观测环境的角度分析了海洋环境对浮标系统各个部分的特殊要求.最后结合汕尾浮标运行情况,从系统使用和维护的角度,对浮标进一步完善提出建议.     

海上警戒浮标实时监控系统

为有效保护近海海底观测网观测安全,免受渔船拖网和抛锚等损坏的问题,设计了一套多警戒浮标(直径2.4~3.0 m)的实时监控系统,该警戒浮标可获取浮标本身工作状态,并能实时、动态、连续的将警戒浮标的运行状态发送到陆基岸站,实现对保护目标海域的实时监控,同时该浮标系统可进行扩充实现对海洋环境要素的观测。警戒浮标布设采用正多边形(三角形、正方形和正五边形等)预警保护方式,浮标以保护节点为中心等距布放,组网形成有效的海上保护围栏,保障海底观测系统的安全运行;供电系统采用太阳能电池和蓄电池组合供能方式,可保证在连续阴天的情况下警戒浮标系统运行100天。该警戒浮标技术已在东海海底观测网保护中成功示范运行6个月,该技术可为近海海底观测保护提供有效技术保障。     

海浪成长状态对TOPEX/Poseidon高度计风速反演的影响

以墨西哥湾同步高度计、浮标资料为例,研究了海浪成长状态对高度计风速反演的影响。同步的高度计风速和浮标风速比较显示,在墨西哥湾地区,海浪成长状态对高度计风速反演有较大影响。在考虑海浪成长状态影响的条件下,利用谱模型反演高度计风速,取得了较好的效果。与目前TOPEX/Poseidon高度计风速反演业务化算法相比,在海浪未充分成长条件下,考虑海浪成长状态影响后,根据谱模型反演获得的风速与浮标风速之间的均方根误差减小了30%,平均误差减小了83%。在利用谱模型算法反演高度计风速时,谱模型中的波龄因子(表示海浪成长状态)可以根据高度计测得的有效波高和风速获得,因此该方法具有广泛的适用性。     

电子罗盘校准方法的设计与实现

电子罗盘在波浪浮标中用于实时提供波浪浮标所处的方位.为解决嵌入了Matlab的电子罗盘校准系统可移植性差、过程繁杂、运行速度慢的问题,设计了新的校准系统.将由14位串行A/D转换器Max194从波高数据采集系统中获得的模拟信号转换成的数字信号接入到微控制器中,微控制器负责控制方位数据的采样频率和A/D转换芯片,再利用串口转换芯片将输出的电平信号转换成RS232信号,由计算机对此进行处理.该系统采用了绘图功能完备、处理速度出众、可移植性好的ProEssentials结合VC++来处理多功能方位测试台采集到的方位数据,并绘制成采样数据比较图和误差图,来直观地展现电子罗盘的误差情况.实验测试表明,该电子罗盘校准系统具有可移植性好、功耗低、稳定性强、运行速度快的特点.该校准系统已经广泛应用于波浪浮标、3m浮标等的生产中.     

基于拉格朗日方法的南海自动剖面浮标轨迹模拟系统

南海自动剖面浮标轨迹模拟系统包括高分辨率模式流场、拉格朗日追踪模型和垂向浮标运动参数化方案等三个核心部分。该系统可在南海范围内模拟两类自动剖面浮标:传统自动剖面浮标(停滞深度为1000m,最大下潜深度为2000m)和新型深海自动剖面浮标(停滞深度为距海底500m)。通过对南海现有的6个传统浮标的模拟,该系统可以预测其100d内的漂流轨迹。通过与真实浮标轨迹数据的对比,验证了该模拟系统的准确性。此外,根据该系统,我们初步探讨了深海自动剖面浮标阵列(时空分辨率为2°×2°×30d)在南海内区布放方案的可行性。该模拟系统的建立和完善将有助于对现有传统剖面浮标布放策略进行优化,并对未来深海剖面浮标在南海的推广应用提供初步的理论依据。     

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。     

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     

基于拉格朗日方法的南海自动剖面浮标轨迹模拟系统*

南海自动剖面浮标轨迹模拟系统包括高分辨率模式流场、拉格朗日追踪模型和垂向浮标运动参数化方案等三个核心部分。该系统可在南海范围内模拟两类自动剖面浮标: 传统自动剖面浮标(停滞深度为1000m, 最大下潜深度为2000m)和新型深海自动剖面浮标(停滞深度为距海底500m)。通过对南海现有的6个传统浮标的模拟, 该系统可以预测其100d内的漂流轨迹。通过与真实浮标轨迹数据的对比, 验证了该模拟系统的准确性。此外, 根据该系统, 我们初步探讨了深海自动剖面浮标阵列(时空分辨率为2°×2°×30d)在南海内区布放方案的可行性。该模拟系统的建立和完善将有助于对现有传统剖面浮标布放策略进行优化, 并对未来深海剖面浮标在南海的推广应用提供初步的理论依据。     

面向海洋综合观测的一种新型安全警戒浮标

面向未来海洋综合观测网络的建设需求,本文提出一种新型安全警戒浮标方案,介绍了其结构组成、关键系统及设计特点,并针对浮标的工作模式框架进行了分析.该警戒浮标立足于国家海域管理和海洋防务能力的建设,为未来海洋立体化监测的建设提供参考.     

CTD传感器中磁力泵的设计

简要介绍了自持式剖面探测漂流浮标(以下简称剖面浮标或Argo浮标)电导率、温度和压力传感器(简称CTD传感器)中磁力泵的整体结构、工作原理、叶轮的设计方法,分析了磁力耦合器的设计思路.由此设计的磁力泵变动密封为静密封,达到无泄漏.该方法可作为磁力驱动装置的理论设计依据.     

微型波浪浮标监测系统

针对现有波浪浮标监测系统体积大、重量大,布放和维护费用高等不足,提出一种微型实时波浪浮标监测系统.该系统主要由直径0.25 m的微型浮标体、波浪传感器、供电系统、通讯系统及锚泊系统组成,具有波高、波向等多参数实时测量、传输功能,并且体积小、重量轻,便于快速运输、布放与回收,还可用于抛弃式测量及特殊隐蔽性测量中.文中对其...     

浅海测流浮标阵

为了执行海湾及浅海(水深在20米内)多点同步连续昼夜(或多日)和长期(一月以上)的海流观测任务,我所在海上采用同时投放五个测站的一昼夜观测浮标及二个测站(一月更换一次)的长期观测浮标系统,浮标系统工作正常.这样构成一组测量海流的浮标阵,取得了大量的、良好的海流资料.现将该浮标阵介绍如下.     

多圆柱体浮标的横摇性能分析

横摇性能是评价浮标在海上运动稳定性的重要参数之一,它直接影响浮标在海中漂浮的姿态和对天线束宽的要求,这对于卫星通讯浮标尤为重要,因此大多数的浮标主体外形为横摇性能较好的球体,但是球体浮标不适合被无人机携带。本文设计了一种用于空投横摇性能较好的圆柱体浮标,通过研究圆柱体浮标尺寸形状与横摇性能的关系,分析不同尺寸下圆柱体浮标横摇性能随直径与高度的比值(径高比)的变化趋势。同时,分析了同种海况下球体浮标横摇性能随直径的变化趋势作为对比,发现圆柱体浮标的横摇放大因子随径高比增大而先增大后减小,从而确定多圆柱体浮标的设计方案,数值模拟该形状浮标在5级海况下的横摇性能,计算得到稳定状态下的最大横摇角度小于20°。另外进行了海上试验,浮标在有效波高为1 m的海浪中的最大横摇倾角约为16°,符合设计要求。     

Ⅱ型海洋资料浮标接收岸站设计

本文简要介绍了Ⅱ型海洋资源浮标系统中短波通讯浮标接收岸站及海事卫星通讯浮标接收岸站以及二者的不同点及优缺点,最后着重介绍了海事卫星浮标接收岸站的软件设计。     

一种新型海洋环境监测系统的静力分析和姿态计算

介绍了将浮标与潜标相结合的一种新型海洋环境监测系统的静力分析和姿态计算方法,结合MAT-LAB编程给出了在0～2 m/s流速范围内主浮标、主潜标和缆绳的受力、倾角情况,为确保系统能在水下长期可靠地工作提供了理论依据.     

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。     

波浪能直接驱动机动浮标的推进机构设计

移动观测平台是海洋环境立体观测系统的重要组成部分。遥控水下机器人(ROV)、自治水下机器人(AUV)等移动平台由于需要支持船只和能源供给的限制,影响了它们长时间和大范围使用。本文利用波浪垂荡运动设计一种新型波浪能驱动的机动浮标,该系统由水上浮体和水下推进机构两部分组成,利用波浪垂荡运动,推动水下推进机构叶片的摆动,引起水下推进机构在水平方向向前的升力,使水下推进机构以及水上浮体实现无外在能源供给的自主运动。本文设计制造了波浪驱动机动浮标的实验样机,并进行了海试。实验表明,在中等海况条件下可以实现机动浮标的无动力前进。该设计为海洋环境调查、海洋生态监测和溢油跟踪等提供了一种有效的移动监测平台。     

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。     

海洋资料浮标在海上的稳性分析

海洋资料浮标在系留或漂流过程中要经受风、浪、流等复杂多变的环境因素的影响,海洋浮标体的稳性及倾覆问题值得重视。本文对底部悬挂重块的某一小型浮标进行了稳性计算,并对该浮标在倾覆翻倒(底朝天)情况下的自行“复正”问题进行了分析,提出了重块的大小及重块距浮标底部距离对浮标体自行“复正”的影响曲线,为今后设计这一类浮标提供了计算分析的方法。计算方法得到了模型试验的证实.