海洋光学浮标

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海洋光学浮标..

第五章海洋光学浮标1.前言目前建设海洋强国已经是我国的一项基本国策,我国海洋监测高新技术发展的总体目标:一是提高台风风暴潮和巨浪等海洋灾害的预报和警报能力,最大限度地减少由灾害造成的人民生命财产的损失;二是提高对海洋生态环境污染和生态环境的监测能力,保护海洋健康;三是提高海洋资源开发的环境保障能力,支持沿海和海洋经济发展及科技兴海战略;四是提高国家海上安全防务的海洋监测和环境保障能力,加强国防建设;五是提高对海洋环境的立体监测和时序数据获取能力,推进中国近海海洋科学的发展。

这五个方面是相互关联的,而当前最主要的是预警海洋灾害和保护海洋健康,即监测技术,其载体就是海洋仪器。

现代海洋监测技术总体上向高技术、高集成度、高时效、多平台、长时间序列、数字化方向发展。

典型海洋监测仪器：遥感卫星大面积、同步、近实时、全天候、全天时的对海观测,3 个月飞行获得的数据绘制的全球海面温度场相当于用传统的测温方法花50 年时间才能取得的效果。

机载海洋激光雷达是一种主动式传感器，灵活性和抗干扰能力较强；与船载仪器相比，由于飞机能够快速地飞过较长的海水带，因而它能够对探测海域进行大面积的测量；由于飞机飞行的速度较快，因而它测量海域的结果在时间上变化小，能够真实地反映出临近海域的状况，不易受到较迅速变化的气候条件的影响；飞行高度一般在几百米左右，因而在有云的天气条件下仍然能够进行测量，而这是星载传感器所不具备的；对于具有较高发射重复频率的激光雷达，其探测海面的水平分辨率远大于星载传感器；时间分辨激光雷达能够实现对海洋剖面信息的探测船载仪器：调查船载荷量和机舱空间较大，其携带的仪器设备较多，可对海洋进行全方位的相互印证探测。

海洋浮标资料浮标的出现实现了长期、定点、连续、多参数的现场实时自动观测,这是调查船不可能做到的;漂流浮标的出现,实现了大尺度的连续观测,尤其是可以在人或船舶、飞机都不可能到达的海域进行环境参数的观测;声学多普勒海流剖面测量技术(ADCP) 的出现,把单点测流变为测剖面流,一次可测128 层,且最大剖面深度已达1200m。

海洋观测的守护者：10米、6米和3米观测监测浮标

海洋观测的守护者：10米、6米和3米观测监测浮标在浩瀚无垠的海洋中，为了深入了解海洋环境、气候变化以及生态系统的动态，科学家们布置了各式各样的观测浮标。

其中，10米观测浮标、6米观监测浮标和3米观测监测浮标以其独特的功能和重要性，成为了海洋观测领域的重要工具。

一、10米观测浮标：高空视野的守望者10米观测浮标因其架设高度较高，能够提供更广阔的视野，捕捉更多的海洋环境信息。

这类浮标通常搭载有多种传感器，如风速仪、风向标、温度计和湿度计等，用于实时监测海洋上空的气象数据。

这些数据对于预测海洋气象灾害、评估海洋环境对气候变化的影响具有重要意义。

此外，10米观测浮标还能够监测海面波浪、海流等海洋动力现象，为海洋工程、航运安全等提供重要参考。

通过长期、连续的观测，科学家们能够更深入地了解海洋环境的动态变化，为海洋资源的可持续利用提供科学依据。

二、6米观监测浮标：综合信息的集大成者6米观监测浮标位于海面与水下之间的关键位置，能够同时观测海面以上和以下的环境信息。

这类浮标通常搭载有水质监测仪、溶解氧传感器、pH计等设备，用于实时监测海水的水质参数。

这些参数对于评估海洋生态系统的健康状况、预测赤潮等生态灾害具有重要意义。

同时，6米观监测浮标还能够观测海洋动力现象，如海面波浪、海流等，以及海洋生物分布和种群动态。

通过综合观测和分析，科学家们能够更全面地了解海洋环境的动态变化，为海洋资源的管理和保护提供有力支持。

三、3米观测监测浮标：近距离接触的守护者3米观测监测浮标位于海面附近，能够近距离接触和观测海洋环境。

这类浮标通常搭载有高清摄像头、水下摄像机等设备，用于实时拍摄和记录海洋生态环境中的生物、地形等。

这些图像资料对于了解海洋生物的生活习性、评估海洋生态系统的多样性具有重要意义。

此外，3米观测监测浮标还能够观测海底地形、沉积物分布等信息，为海洋地质研究和海洋工程提供支持。

通过长期、连续的观测，科学家们能够更深入地了解海洋环境的微观变化和生态系统的动态平衡。

海洋浮标介绍

海洋浮标介绍This model paper was revised by LINDA on December 15, 2012.上海泽铭公司曹兵：系列海洋资料浮标介绍中国海洋大学唐原广（电话：3，）一、SZF型波浪浮标二、3m多参数海洋监测浮标三、10m大型海洋资料浮标一、SZF型波浪浮标中国海洋大学生产的SZF型波浪浮标是国家863计划海洋监测技术成果标准化定型产品，先后得到了国家“九五”863计划、国家“十五”863计划的支持，并在“十五”期间国家863计划海洋监测技术成果标准化定型项目中得到定型（如右图）。

是国家海洋行业标准《波浪浮标》的编写制订单位，并于2005年10月正式发布施行。

制定了波浪浮标的企业标准，建立了波高、周期、波向的检测设备。

SZF型波浪浮标已在全国范围内推广使用，并已部分销往国外。

目前主要用户有国家海洋局各海洋环境监测站、总参、海军、中国海监、海上石油、中交集团、相关的各大院所及海洋工程部门，用户已达100余家。

右图为：非洲苏丹港波浪观测一、SZF型波浪浮标的主要特点SZF型波浪浮标是一种无人值守的能自动、定点、定时（或连续）地对海面波浪的高度、波浪周期及波浪传播方向等要素进行遥测的小型浮标测量系统。

SZF型波浪浮标既可在离岸海区锚泊布放使用，也可随船系泊使用。

可单独使用，也可作为海岸基/平台基海洋环境自动监测系统的基本设备。

该系统主要用于波浪观测工作和近海环境工程的监测工作。

随着波浪浮标的应用，替代了我国已经使用了几十年的岸用光学测波浮标，结束了我国人工观测波浪的历史，解决了夜间不能观测波浪的缺陷。

同时也替代了进口同类产品，打破了国外进口海洋仪器设备一统国内市场的格局。

该浮标的成功研制使我国成为国际上少数几个具有研发、生产波浪方向浮标能力的国家之一。

二、SZF型波浪浮标主要技术指标和功能SZF型波浪浮标在海上可以连续工作3-12个月,目前新增加了带有嵌入式太阳能充电功能的波浪浮标，可满足波浪浮标在海上长期工作的需求。

海洋光学浮标的设计及应用试验

第!"卷!第!期!!!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析#$%&!"!'$&!!((?C ?*?C "!++"年!月!!!!!!!!!!!!,(-./0$1.$(2345,(-./03%643%21718-90:302!!++"!海洋光学浮标的设计及应用试验杨跃忠< ! 孙兆华< !" 曹文熙< 李!彩< 赵!俊<! 周!雯< ! 卢桂新< 柯天存< 郭超英<<&中国科学院南海海洋研究所T Q [重点实验室!广东广州!?<+;+<!&中国科学院研究生院!北京!<+++;"摘!要!海洋光学浮标在水色遥感现场辐射定标和数据真实性检验"海洋科学观测"近海海洋环境监测等方面有重要应用价值#采用子母浮标技术设计了海洋光学浮标系统!该系统可同步测量海面和海水近表层及真光层的光谱辐照度和光谱辐亮度分布"水体光谱吸收,散射系数!以及风速风向等辅助参数#浮标利用I Y ,定位!采用低功耗的Y P <+D 嵌入式电脑作为控制核心实现数据的自动采集!采用P [_6,I Y O ,无线网络与海事卫星两种方式实现数据和指令的实时传输#近海试验表明!设计的子母浮标能较好地满足水下光辐射测量对浮标姿态和稳性的要求!系统的数据采集和远程传输技术可靠!光学仪器防污染技术能确保光学浮标长期有效地工作#关键词!海洋光学浮标&光辐射测量&高光谱辐射计&防污染装置中图分类号 Y F ;; B D ;;!!文献标识码 6!!!"# <+&;"C D E&7114&<+++*+?"; !++" +!*+?C ?*+?!收稿日期!++F *+"*!) 修订日期 !++F *<!*!"!基金项目国家.)C ;/计划项目$!++C 66+"6;<+%!中国科学院装备项目$`!++?+<<%和中国科学院知识创新项目$>a e !*`b *!<?%资助!作者简介杨跃忠!<"C ?年生!中国科学院南海海洋研究所副研究员!!-*@37%'J :%7!1.17$&3.&.4"通讯联系人!-*@37%'1:4G :3C ?<D !<C ;&.$@引!言!!海洋光学浮标技术是!+世纪)+年代中期以后发展起来的一门新技术!可用于连续观测海面"海水表层"真光层乃至海底的光学特性!在水色遥感现场辐射定标和数据真实性检验"海洋科学观测"近海海洋环境监测和海洋军事科学方面有着重要的应用价值(<*D )#美国于<")F 年在马尾藻海区应用深水锚定系统获取了时间系列的海水光学参数(?)#!+世纪"+年代后期!第一台海洋光学浮标$_B V `%在美国诞生!并用于,-3b 78,和_B [^,的现场辐射定标数据真实性检验(C )#为配合B P U ,的发射和应用!日本也独立发展了自己的海洋光学浮标技术$`V B _%(F )#近年来!英国"法国先后开展了光学浮标Y %2_V B [2和V B f ,,B T Q 的研制!其主要目标是为,-3b 78,!_B [^,和_Q O ^,等水色遥感器的辐射定标"数据和算法真实性检验提供长期的观测平台()!")#用于海洋科学多学科联合观测的光学浮标技术也取得了很大的进展(<+)#海洋光学浮标涉及的技术面广!依赖于高稳性浮标设计和水下光辐射测量"遥测遥控"电源"数据采集和存储"水下光学仪器的防生物污染等技术的进步#我国于!++<年开始了海洋光学浮标技术的研究(<<)!本文主要介绍海洋光学浮标设计的一些关键性问题!并分析试验结果#<!浮标体及锚碇系统!!光学浮标主要用于光辐射测量!不仅要满足耐海水腐蚀性"抗倾覆性"稳性和随波性等性能要求!同时要兼顾浮标海上姿态以及阴影对光辐射测量的影响#为减小浮体及其上层建筑的阴影效应对光辐射测量的影响(<!)!保证高海况条件下浮标体的稳性!光学浮标浮体设计由子浮标和母浮标两套水面浮标体构成!如图<所示#母浮标为直径!&)@的小型锚碇圆盘型浮标体&子浮标为直径<&?@的柱型浮标体!系泊于母浮标#试验结果表明!在)@*1A <风速的高海况条件下子浮标的倾角平均不超过<+Z#!!母浮标的锚系采用组合式!自上而下分别由包塑钢丝绳"中间锚链"尼龙缆$聚丙乙烯缆%"过渡锚链"拖底锚链和锚六部分构成#设置过渡锚链段的作用是为了避免尼龙缆下部与海底的摩擦!因此在尼龙缆段适当位置加装具备一定浮力的浮球!将过渡锚链段拉起#由于海洋环境中的风"浪"流对系泊中的子母浮标的作用!如果两标之间系缆类型和长度选定不当!很有可能造成两标相撞或跑标#通过理论计算和模型水池试验!最终采用子浮标通过;+@零浮力缆系泊于母浮标方案#$%&'(!L.1%:,25/%*.8A62O-221%:&*2:3%&61./%2:!!系统集成设计;'(!总体方案及通讯系统光学浮标由母浮标控制系统"子浮标控制系统"标间通讯系统"无线通讯系统"岸站接收中心!以及所装载仪器和传感器构成!如图!所示#$%&';!=4*+,-./%*2G,1G%,I23/+,-.1%:,25/%*.8A62O4O4/,-!!当子母浮标控制系统控制所搭载的仪器和传感器测量数据后!两标之间通过超短波电台通讯!将数据汇总于子浮标!然后由装载于子浮标的无线通讯系统实时发送回岸站接收中心!进行进一步处理"分析#浮标在近海使用时!无线通讯系统基于P[_6和I Y O,两种网络与岸站接收中心通讯&在P[_6,I Y O,网络信号覆盖不到的海域$如大洋%使用时!使用海事卫星与岸站接收中心通讯#;';!浮标控制系统浮标控制系统采用低功耗的Y P<+D嵌入式电脑作为控制核心!<I的P8卡作为存储介质!在高稳定性"低资源占有的[B,平台上开发控制软件#!!图;所示为浮标控制系统原理框图!Y P<+D嵌入式电脑通过并行接口接收浮标体的报警信号和控制整个浮标系统的电源供给!扩展的)O,!;!P串口通讯模块作为所搭载的仪器"传感器"标间通讯系统和无线通讯系统与浮标总控的接口平台#$%&'>!=4*+,-./%*2G,1G%,I23/+,48.G,A62O*2:/1284O4/,-;'>!浮标搭载的主要仪器传感器母浮标装载了光谱吸收,散射系数测量仪!测量海水的固有光学特性!在中间锚链挂有真光层多光谱辐射计&子浮标用于海水表层和海面光辐射的测量!装载有海面光谱辐射计"海水表层高光谱辐射计&同时子母浮标均装载有一些辅助传感器!如经纬度"倾角"方位角"风速"风向"水温等#海面光谱辐射计测量海面入射光谱辐照度,1!海水表层高光谱辐射计(<;!<D)可以快速同步测量水下;!?!F和"@四个水层的下行光谱辐照度$,5%和上行光谱辐亮度$T:%!每个探头都集成白光T Q[!用于对辐射计的光谱响应和波长漂移进行现场监测#真光层多光谱辐射计(<?!<C)是低功耗"用于探测深层海水中微弱光信号的高灵敏度仪器!母浮标中间锚链不同深度处共挂有三台该辐射计!测量的真光层的下行光谱辐照度"上行光谱辐亮度"深度"方位角和倾角等数据!自容式存储后!利用感应式调制解调器技术实时传输给母浮标!进而实时传回岸站接收中心#海洋光学浮标使用了自主设计的同时CC?光谱学与光谱分析!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第!"卷具有防污和清污功能的新型装置(<F)!成功地解决了这一问题#;!海洋光学浮标的试验结果分析!!海洋光学浮标已在中国近海开展多次海上运行试验!成功获取了水体高光谱数据#!!试验期间!每天凌晨!点用白光T Q[对辐射计进行稳定性检测$此时认为水下没有月光的影响%!图D有代表性地给出了水下;!?!F和"@四层T:对T Q[的响应!结果表明辐射计光谱响应稳定性很好#!!根据,-3b781光学测量规范!用于水色卫星现场辐射定标测量的光谱辐射计倾角不宜大于<+Z!图?为子浮标倾角与风速的关系曲线!可见!浮标在<D@*1A<$C级风%的海况下的倾角一般小于!+Z!)@*1A<$D级风%以下海况倾角能保持在?$)Z!因此!D级风以下海况下浮标倾角可满足应用要求#$%&'F!)5,*/1.81,452:4,23/+,45,*/12-,/,1/2S<!Y@+, -,.461,-,:/./;20*82*f A,/I,,:X.:0(D/+23?2G,-A,1%:;V VE$%&'E!J+.:&,23/+,A62O%:*8%:./%2:I%/+I%:0$%&'D!J2-5.1%42:23'4.:0S d1>-A,/I,,:/+,-.1%:,25/%7 *.8A62O$428%08%:,%.:0L%*12512$4/1.%&+/8%:,%$%&'C!$.%@+,.//,:::6./%2:*61G,23'0./F b V:-Y@+,428%0 8%:,%4/+,3%//,0*61G,23/+,,U52:,:/%.8.//,:6./%2:1./,I%/+.G.86,23V'>X$A%/+,45,*/1.80%4/1%A6/%2:23/+,0%3364,.//,:6./%2:*2,33%*,:/4312-/+,3%//,01,7468/4./0%33,1,:/I.G,8,:&/+4!!试验期间!用_7.0$Y0$剖面仪$加拿大,3/%34/7.公司产%与海洋光学浮标的海面光谱辐射计"海水表层高光谱辐FC?第!期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析射计和真光层多光谱辐射计进行了比测!_7.0$Y 0$只有F 个波段!中心波长分别为D <!!D D ;!D "+!?!+!???!C !+!C );$%&'X !@%-,4,1%,423$.%I %:045,,0!$A %&0$F b V %!$*%5+27/24O :/+,/%*.G .%8.A 8,1.0%./%2:$B =P $V %%A 62O $428%08%:,%.:0L %*12512$4/1.%&+/8%:,%4@#结果表明两个仪器的测量结果是一致的#图C 代表性给出了海面,1和水下;@上行光谱辐亮度的比测结果#!!通过对海洋光学浮标测量的水下;!?!F !"!<+和<?@的下行,1和上行T :数据的处理!可得水体的漫射衰减系数!图F 给出了!++?年<<月F 日<<点所测D "+4@波长处,5随深度的衰减曲线!以及计算得到的水体漫射衰减系数光谱分布#图)9为@5$D "+%的时间序列变化!从中可见!@5$D "+%变化较大#<<月<!日以后遇到寒潮!风速持续增强$图)3%!而且入射到海面的太阳辐射也持续多天较小$图).%!@5$D "+%持续增大!表明水体水质也变差#;!结!论!!海洋光学浮标基于子母浮标方案设计!集成水下光辐射测量"遥测遥控"数据采集和存储"水下光学仪器的防生物污染等多项先进技术#多次近海试验表明'在)@*1A <风速的高海况条件下子浮标的倾角平均不超过<+Z!浮标体姿态能够满足水下光辐射测量的特殊要求&新型的防污染装置能够保证浮标工作期间光学探头的清洁&浮标所搭载的辐射计光谱响应稳定性好&海洋光学浮标能够为我国水色遥感"海洋科学观测"近海海洋环境监测等方面应用提供长期的水体高光谱数据#参考文献(<)!_:-%%-0]T !830M 7$4I,\B .-34B (/7.1Y 0$/$.$%1H $0,3/-%7/-B .-34P $%$0,-41$0#3%753/7$4!'6,6U -.G_-@$\!!++;!D ';?\(!)![7.L -2U[!]$4-1V=\,Y ^Q !<""F !!"C ;'!?D \(;)![7.L -2U[!,7-M -%[\f,]I B 8,Y %34474M O -($0/'V 7$*P (/7.174f ,]I B 8,Y %34474M 345P $$05743/7$4B H H 7.-b $$51=$%-B .-34$M 03(G *7.^41/7/:/7$4!<"")!<)+\(D )!=$$L -0,V !T 3W 74I !a 79$057I !-/3%\]$:043%6/@$1(G -07.345B .-347.U -.G 4$%$M 2!!++!!<"'D )C \(?)![7.L -2U[!_3003]!I 0343/3U !-/3%\]$:043%I $-(G 217.3%O -1-30.G *B .-41!<""<!"C ')C D ;\(C )!P%30L[>!`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b !`34M `!>-U !-/3%\Y 0$.--574M1$H ,Y ^Q !!++;!D )"!'!!!\(<!)!P6B b -4*X 7!bfU 74M *H 34M !`6'I`:-*W G $4M !-/3%$曹文熙!吴廷芳!杨跃忠!等%\=7M GU -.G 4$%$M 2T -//-01$高技术通讯%!!++;!<;$;%')+\(<;)!e fa G $4M @74!`fV 74M X 7!]^'e 7H -4M \^,^,U 0Y 0$.--574M!!++D !;'F ?"\(<D )![^'Ie 73$*(74M !b 6'I b -7!8f T 734*.G :4$丁小平!王!薇!付连春%\,(-./0$1.$(2345,(-./03%643%2171$光谱学与光谱分析%!!++C !!C $C %'<<F C \(<?)!P 6B b -4*X 7!bfU 74M *H 34M !`6'I`:-*W G $4M !-/3%$曹文熙!吴廷芳!杨跃忠!等%\=7M GU -.G 4$%$M 2T -//-01$高技术通讯%!!++!!<!$<%'"C \(<C )!T^P 37!>QU 734*.:4!P 6B b -4*X 7!-/3%$李!彩!柯天存!曹文熙!等%\B (/7.3%U -.G 47c :-$光学技术%!!++D !;+$C %'C C ?\(<F )!T^P 37!P 6B b -4*X 7!>QU 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argo浮标的工作原理

Argo浮标的工作原理1. 引言Argo浮标是一种用于监测全球海洋和大气变化的自动浮标系统。

它由一系列浮标组成，能够在全球范围内收集海洋和大气数据，并将这些数据传送回地面站点。

Argo浮标系统的工作原理基于浮标的漂浮和下潜，以及传感器的数据采集和无线传输。

2. 浮标的漂浮和下潜Argo浮标包括一个浮标主体和一个浮标球astounding-barrier。

浮标主体通常由聚氨酯材料制成，具有良好的浮力和耐腐蚀性能。

浮标球则是一个空心球体，通过一个绳子连接到浮标主体上。

浮标的漂浮和下潜是通过控制浮标球的空气压力来实现的。

当浮标需要漂浮时，浮标球内部的空气压力与周围水体的压力相平衡，使得浮标浮在水面上。

当浮标需要下潜时，浮标球内部的空气压力被增加，使得浮标重于水体，并向下沉入海洋中。

浮标的漂浮和下潜是通过一个电动机和一个压力传感器来控制的。

电动机控制浮标球内部的空气压力，压力传感器用于监测浮标球内部的压力变化。

根据压力传感器的反馈信号，电动机可以调整浮标球的空气压力，从而控制浮标的漂浮和下潜。

3. 数据采集和传输Argo浮标系统通过一系列传感器来采集海洋和大气数据。

这些传感器包括温度传感器、盐度传感器、压力传感器和光学传感器等。

这些传感器安装在浮标主体上，可以测量海洋和大气的各种参数。

温度传感器用于测量海洋和大气的温度，盐度传感器用于测量海洋的盐度，压力传感器用于测量海洋的压力，光学传感器用于测量海洋的光照强度。

这些传感器通过电缆连接到浮标主体上的数据采集系统。

数据采集系统负责将传感器采集到的数据进行处理和存储。

数据处理包括数据的滤波、校准和校验等操作，以确保数据的准确性和可靠性。

数据存储则将处理后的数据保存在浮标主体的存储器中，以备后续传输。

数据传输是Argo浮标系统的关键部分。

浮标主体上配备了一个无线通信模块，用于将采集到的数据传输回地面站点。

数据传输可以通过卫星通信、海底电缆或近岸无线网络等方式进行。

海洋浮标工作原理

海洋浮标工作原理海洋浮标是一种常见的水下传感器装置，用于监测海洋环境、气象和海洋动力学。

海洋浮标广泛应用于气象、海洋学、气候变化和海洋资源管理等领域。

本文将介绍海洋浮标的工作原理。

海洋浮标的组成1. 浮体：通常是一个球形或圆柱形的结构，由高密度的材料制成，例如钢或塑料。

浮体可以保证浮标在水面上方，并提供支撑和稳定性。

2. 传感器：被安装在浮体上，用于采集和记录测量数据。

传感器可以根据需要安装多个，例如水温、海洋盐度、气象参数、海洋动力学参数等。

3. 控制器：通常位于浮体内部，用于处理和存储传感器收集的数据。

4. 通信设备：将测量数据发送到地面站或其他接收器。

1. 浮标下放：海洋浮标通过专门的船只下放到海洋中。

因为浮标的设计用于在海洋中驻留，因此其结构必须经过仔细的设计和测试，以确保其可以抵抗风浪和海洋流动的影响。

3. 控制器处理数据：传感器的数据传输到位于浮体内部的控制器。

控制器会对数据进行处理和存储。

在某些情况下，控制器还可以实时分析数据，以检测海洋环境的变化。

4. 数据传输：经过处理后的数据通过通信设备传输到地面站或其他接收器。

这些接收器可以位于各个地方，如海上或岸边，可以让科学家了解海洋环境的变化。

1. 天气预报：气象传感器可以在海洋浮标上安装，测量气压、风速和风向等数据。

这些数据可以用于预测风暴、飓风和其他恶劣天气的发生。

2. 气候变化：通过监测海洋温度、盐度和其他环境参数的变化，可以更好地了解全球气候变化的趋势，并预测未来的气候变化。

4. 海洋资源管理：海洋浮标可以帮助管理渔业、油气勘探和海岸线保护等相关活动。

通过监测海洋参数，可以更好地了解海洋资源的分布和变化，以帮助制定更合理的资源管理策略。

海洋浮标的工作原理和应用领域非常广泛。

它们可以提供有关海洋环境的实时和连续监测，帮助科学家了解海洋生态系统、气候和海洋资源，并促进相关的研究工作。

1. 海洋学研究：海洋浮标可以用于观测海洋表面水温、盐度、流速和波浪等参数，为海洋生态、气候变化等研究提供数据支撑。

中科院科技成果简介

中科院科技成果简介前言中国科学院广州分院在广州和长沙共有8个研究机构，分别是南海海洋研究所、华南植物园、广州能源研究所、广州地球化学研究所、亚热带农业生态研究所、广州生物医药与健康研究院、中科院广州化学有限公司、中科院广州电子技术有限公司；广东省科学院管理省属5个研究所，分别是广州地理研究所、广东省昆虫研究所、广东省微生物研究所、广东省生态环境与土壤研究所、广东省科学院自动化工程研制中心。

目前"两院"职工总数为2600多人，拥有中高级专业技术职称1400多人，其中具有博士学位的有150余人，硕士学位450余人，在研课题约1300项/年，2004年技工贸总收入为8.2亿元，是华南地区最具实力的科研与开发机构。

主要研究开发领域：1、热带海洋资源、环境与生物海洋资源勘探新方法、新技术；海洋矿物资源开发利用技术；海洋环境评价；海水养殖名优品种的育种育苗、病害防治等。

并建立了中科院南方海洋科学创新基地。

2、热带亚热带植物、动物与微生物新品种选育；农产品加工、保鲜；新型肥料开发；农业病害虫防治；野生资源调查、评估；微生物育种、发酵和基因工程；微生物检测与诊断等。

3、华南生态建设、污染治理与可持续发展生态系统的恢复与重建；土壤改良与水土保持；生态农业工程；环保技术；区域规划；自然灾害预报；旅游发展规划等。

4、新能源与可再生能源生物质能气化发电；太阳能利用；节能技术；海浪能发电；城市垃圾资源化利用集成技术等。

5、新材料与新药物化学灌浆材料；分离膜材料；纳米复合材料；可降解塑料、淀粉、变性松香、各类粘合剂；各种新药、中间体开发等。

6、信息工程与技术信息网络建设与软件开发；工业过程控制系统、光机电一体化、智能仪器；多媒体语言学习系统和电化教学平台；门禁控制器；高速公路隧道监控系统。

合作形式：技术转让、解决技术难题、受托开发预研、共建工程研发中心、高科技产业园区、现代化农业示范区、技术人才培养基地等。

浮标参数介绍

浮标参数介绍浮标参数介绍浮标是海洋观测和海洋科学研究中常用的一种工具。

在有效监测和收集海洋信息方面起着非常重要的作用。

为了正确地使用浮标以及获取更准确的海洋信息，了解浮标的各项参数就显得尤为重要了。

以下是浮标的几个重要参数介绍：一、浮标重量浮标重量是指浮标在水中的重量，是浮标的一个基本参数。

通过这个参数我们可以判断浮标的尺寸，从而选择合适的浮标。

在测量过程中，浮标的重量受到环境因素（如海水）和浮力的影响。

因此，在测量时需要保持浮标呈静止状态，以确保数据的准确性。

二、浮标材料浮标材料是指浮标制造时所使用的材料，它直接决定了浮标的性能和耐久性。

一般来说，浮标的材料常用的有塑料、金属、橡胶等，这些材料各有优缺点，需要根据具体情况进行选择。

三、浮标长度浮标长度是指浮标中心到水面的垂直距离。

通常情况下，浮标的长度直接影响着浮标的浮力和稳定性。

如果浮标长度太短，则不利于浮标在海面的稳定性，若太长，则会影响浮标的灵敏度。

四、浮标形态浮标的形态特征是指其外观、造型和大小。

普通的浮标一般为球形、柱形、圆锥形和多边形等，常用于静止水域浸泡式的观测。

而在海洋深度较大，海浪较大的情况下，则常使用拖曳式的浮标，这些浮标通常采用更加复杂的形态结构，以确保稳定性和灵敏度。

五、浮标传感器浮标传感器是浮标中最重要的组成部分之一，可以实现对水温、盐度、湍流、波浪高度、风速等海洋参数的实时监测和记录。

浮标传感器的精确度和可靠性对数据准确性具有非常重要的影响，因此在选择浮标时，需要协调考虑传感器的品质和稳定性。

以上就是浮标的一些基本参数的介绍，当然，浮标的参数还有很多，需要根据具体情况进行选择和确定，以确保能够顺利地利用浮标进行海洋观测和研究工作。

海洋技术▏我国海洋资料浮标观测技术的发展现状与趋势

数据传输间隔种类 4 1
通信方式种类 3 3
加拿大 AXYS
NOMAD
15
>95%
1
3
挪威 OCEANOR SEAWATCH 14
>95%
1
3
美国 WHOI
ASIMET
10
>95%
1
3
海洋资料浮标观测参数也是重要指标之一，表 3 给出了我国浮标和国外浮
标观测参数的测量范围和准确度方面的对比。
美国、挪威和加拿大这 3 个在海洋资料浮标制造领域具有较高水平，表 2
列出了我国代表产品与这三个国家 4 款优秀产品的系统参数对比。从表中可以
看出，在监测参数总数方面，我国与国际上的主流浮标一致，甚至比大部分浮
标的观测参数多；在数据接收率方面，与国外产品一致，都大于 95%，保证了
数据的有效性；在数据传输间隔方面，国外的产品都只有 1 种，而我国的则有
4 种间隔可选，灵活性更好；在数据通信种类方面，我国的浮标与国外浮标相
同，都是采用卫星、 VHF/UHF电台和 GPRS/CDM，A其中北斗卫星短报文通信则
是我国独有的。表2
系统典型参数对比
浮标种类
中国挪威 AANDI
型号
FZF DB4700
监测参数总数 16 16
数据接收率
>95% >95%
⑵光学浮标
2005 年，在 863 计划的支持下，中科院南海所突破水下光辐射测量的子母
浮标设计和集成、海面和水体表层高光谱辐射测量、水体吸收 / 散射高光谱测
量、锚链式水下多光谱辐射测量、海洋光学仪器窗口防污染等关键技术，研制
了我国第一台光学浮标，并布放于青岛海域。

海洋光学浮标光学窗口防污装置的设计①

李彩等：海洋光学浮标光学窗口防污装置的设计海洋光学浮标光学窗口防污装置的设计①李彩②，柯天存，曹文熙，邓崇仁，杨跃忠，卢桂新（中国科学院南海海洋研究所LED实验室，广东，广州，510301）摘要设计、开发并测试了一种用于防止浮标水下光学仪器窗口被污染的装置。

该装置通过一个一侧带有橡皮清洁刷的铜质保护盖保护浮标的光学窗口不被污染。

在需要光学传感器采样时，铜质保护盖携带清洁刷清洁光学窗口若干次后移出光学窗口，采样结束后又重新转回光学窗口上方。

该装置的可靠性已在我国近海作试验得以验证。

关键字水色遥感，光学窗口污染，海洋光学浮标0. 引言水色遥感信息的应用依赖于现场光辐射测量技术。

海洋光学浮标就是在水色卫星遥感应用的推动下于上世纪80年代才发展起来的、用于测量时间系列上海水光学特性的一种新型装备。

安装在海洋光学浮标上的光谱辐射计可以提供连续的海水光学特性参数的测量，为水色遥感卫星提供实时、大量的校正数据。

然而，由于长时间在海水中连续工作，仪器非常容易受污染，其光学传感器窗口上面容易附着一些微生物或其它有机物（如油类）和无机物（如泥沙）[1] ，同样的，无脊椎动物的幼体附着并生长在光学传感器的玻璃窗口上也是一个普遍存在的污染问题，而光辐射测量对上述这些污染十分敏感，窗口受污染后的测量误差无法估计，污染严重时，甚至无法进行测量。

因此，必须寻求一种稳定、可靠的光学传感器窗口防污、除污装置，有效的防止因上述污染而造成的仪器测量误差。

目前适用于光学浮标窗口防污、除污的方法主要有以下四种：防生物附着膜：主要是利用各种有机化合物，如美国海军研究署研制的OMP-8、TBT（三丁基锡化合物）等，但上述方法效果有限，光学性质不稳定，对于生物作用具有一定的选择性[1]、[3]，而且，这种方法还会受到仪器投放时间（即各有机化合物的有效期）的限制，同时，由于上述有机物都具有一定的毒性，对海水会造成一定程度上的污染，因而没有得到广泛的推广应用。

海洋浮标技术

海洋浮标技术海洋浮标技术是指利用浮标来进行海洋观测和监测的一种技术手段。

随着人类对海洋资源的开发利用和对海洋环境的保护需求的增加，海洋浮标技术逐渐发展并得到广泛应用。

海洋浮标是指能够漂浮在海面上并携带各种观测仪器的装置。

它通常由浮体、锚链、锚和信号传输装置等部分组成。

其中，浮体是浮标的主体，可以采用不同形状和材质的设计，以适应不同海洋环境的需求。

锚链和锚则用于固定浮标，防止其漂移。

信号传输装置则用于将浮标上收集到的数据传输给地面站或其他接收设备。

海洋浮标技术主要用于海洋资源勘探、海洋环境监测、海洋灾害预警等方面。

在海洋资源勘探方面，浮标可以搭载各种观测仪器，如海底地震仪、水文仪、海洋气象仪等，用于进行海洋地质、海洋气象、海洋生物等各方面的观测和调查。

通过浮标观测，可以获取海洋资源的分布、数量、质量等信息，为海洋资源的开发利用提供科学依据。

在海洋环境监测方面，浮标可以携带各种传感器和仪器，用于测量海洋水质、海洋温度、海洋盐度、海洋流速等参数。

这些数据对于了解海洋生态系统的状态、海洋污染的程度、海洋循环的规律等具有重要意义。

通过对海洋环境的监测，可以及时发现和预警海洋污染、海洋灾害等问题，保护海洋生态环境的可持续发展。

海洋浮标技术在海洋灾害预警方面也发挥着重要作用。

例如，台风、海啸等海洋灾害在发生前往往会伴随着海洋参数的变化，如海面风速的增大、海水温度的异常等。

通过在海洋中部署浮标，可以实时监测这些参数的变化，并及时预警相关海洋灾害的发生。

这对于降低灾害损失、保护人民生命财产安全具有重要意义。

海洋浮标技术的发展还面临一些挑战和问题。

首先，海洋环境复杂多变，对浮标的设计和材料要求较高，需要具备良好的抗风浪、抗风暴和抗腐蚀能力。

其次，浮标的部署和维护也需要一定的技术和经济支持。

此外，海洋浮标技术还需要与其他海洋观测手段和数据传输系统进行整合，以提高观测数据的准确性和时效性。

海洋浮标技术是一种重要的海洋观测和监测手段，对于海洋资源的开发利用和海洋环境的保护具有重要作用。

航道浮标的种类和用途

航道浮标的种类和用途航道浮标是一种用于标记航道的设备，它们以不同的种类和颜色来指示船只的航行方向和安全距离。

航道浮标的种类和用途多种多样，下面将详细介绍几种常见的航道浮标。

1. 便航浮标便航浮标（也称为通航浮标）是用于标记重要航道的浮标。

它们通常位于航道的入口和出口处，或者标示着航道中的特殊区域或障碍物。

便航浮标的用途是引导船只安全通航，避免船只偏离航道或与障碍物碰撞。

2. 航行浮标航行浮标主要用于指示船只的航行方向。

它们通常呈现为红色和绿色的圆柱形浮标，红色代表右舷（船舶右侧），绿色代表左舷（船舶左侧）。

航行浮标的作用是帮助船只确定正确的航行路径，避免与其他船只发生碰撞。

3. 锚泊浮标锚泊浮标是用于标记锚泊区域的浮标。

它们通常位于海岸线附近的浅水区域，用于指示船只可以安全地抛锚。

锚泊浮标的用途是帮助船只找到合适的锚地，确保船只在停泊时不会漂移或碰撞岩石和障碍物。

4. 限制浮标限制浮标用于标明航道的限制条件，例如船只的通行深度或航行速度限制。

它们通常呈现为黄色和黑色的浮标，黄色代表警告或注意，黑色代表限制。

限制浮标的作用是提醒船只遵守相应的规定，确保船只在航行过程中遵守安全要求。

5. 光学浮标光学浮标是具有照明设备的浮标，用于在夜间或恶劣天气条件下提供导航指示。

它们通常配备有闪光灯或旋转灯，发出不同的光信号以指示航向。

光学浮标的用途是帮助船只在能见度较差时确定航行方向，避免误入危险区域。

总结起来，航道浮标的种类和用途多种多样，其中包括便航浮标、航行浮标、锚泊浮标、限制浮标和光学浮标等。

它们在指导船只安全通航、避免碰撞和偏离航道方面发挥着重要作用。

航道浮标的存在使得航行变得更加安全可靠，为船只提供了重要的导航指引。

海洋浮标的工作原理

海洋浮标的工作原理海洋浮标是一种在海洋中用于定位、测量和监测的装置。

它的工作原理可以分为以下几个方面：1. 浮力原理：海洋浮标利用浮力原理来浮在海面上。

浮标通常由一个圆柱形的浮体和与之连接的重锚组成。

浮体利用自身的体积和形状，使得其比重小于水，从而产生浮力，使浮标能够稳定地浮在海面上。

重锚通过与浮体相连，起到固定浮标位置和防止其漂移的作用。

2. 位置测量：海洋浮标通常安装有全球定位系统（GPS）接收器，可以接收地球上的卫星发射器发出的信号，从而确定浮标的位置。

GPS系统通过测量地球上多个卫星与接收器之间的时间和距离来计算位置，并精确到几米的范围。

这使得海洋浮标可以准确地提供其所在位置的经纬度。

3. 海洋参数测量：海洋浮标还可以携带各种测量设备，用于测量海洋的各种参数。

例如，浮标可能配备温度传感器，用于测量海水的温度。

通过收集大量的温度数据，可以了解海洋的温度变化情况，对气候变化和海洋环境进行监测。

类似地，浮标还可以测量盐度、水流速度等参数，以提供更全面的海洋数据。

4. 数据传输：海洋浮标通常配备无线通讯设备，可以将测得的数据通过无线信号传输到地面站或其他接收设备。

数据传输可以使用无线电波、卫星通信等方式进行。

通过实时传输数据，人们可以及时了解海洋的情况，并采取相应的措施。

5. 数据分析与利用：海洋浮标所测得的海洋数据通常被收集和保存，然后进行分析和利用。

通过对这些数据的分析，科学家和研究人员可以了解海洋的变化和趋势，预测海洋的发展情况，并提供有关海洋保护、渔业管理、气候研究等方面的建议和决策支持。

6. 监测和灾害预警：海洋浮标的工作原理还可以用于监测海洋的变化，并进行灾害预警。

例如，在海底地震或海啸发生时，浮标所测得的水位变化可以及时传输到相关的机构和市民，提供预警信息，帮助人们尽早采取保护措施。

总结起来，海洋浮标的工作原理主要包括浮力原理、位置测量、海洋参数测量、数据传输、数据分析与利用以及监测和灾害预警。

海洋浮标发展现状及未来趋势分析

海洋浮标发展现状及未来趋势分析引言：海洋浮标作为一种重要的海洋观测与监测装置，在海洋资源开发、气象预测、海洋安全以及环境保护等方面发挥着不可替代的作用。

本文将分析目前海洋浮标的发展现状，以及未来的发展趋势。

一、海洋浮标的发展现状1. 高精度测量技术的应用：随着海洋浮标的技术成熟和测量需求的提高，越来越多的高精度测量技术被应用于海洋浮标。

例如，全球导航卫星系统（GNSS）的引入，使得海洋浮标能够实现高精度的位置定位和时间同步。

激光测距仪、超声波测距仪等技术的运用，也进一步提高了海洋浮标的测量精度。

2. 多功能化浮标的出现：为了满足多样化的海洋观测和监测需求，越来越多的浮标开始具备多种功能。

例如，除了传统的气象、海洋学参数的测量外，现代海洋浮标还能够集成海洋物理学、海洋生物学、化学等方面的测量装置，以实现多角度、全面的观测任务。

3. 自动化和智能化技术的应用：随着自动化和智能化技术的进步，海洋浮标的监测能力和运维效率得到了明显的提高。

现代海洋浮标不仅能够通过遥控、遥测实现自动化操作，还能够进行自我维护和状态监测，有效降低了对人力资源的依赖，提高了数据的准确性和可靠性。

二、海洋浮标的未来趋势1. 大数据和人工智能的应用：未来海洋浮标将更加充分利用大数据和人工智能技术，实现海洋观测和监测数据的快速处理和分析。

通过对海洋浮标数据的深度挖掘和模式识别，可以更准确地预测海洋气候变化、海洋生态变化等重要参数，为海洋环境保护和资源开发提供科学依据。

2. 绿色能源技术的应用：海洋浮标的长期稳定运行对能源供应的要求非常高。

未来，将会出现更多使用可再生能源的海洋浮标，如太阳能、风能等。

利用绿色能源技术，可以降低运维成本和环境影响，实现海洋浮标的可持续发展。

3. 网络化和协同化观测系统：未来海洋浮标将会更多地应用于网络化和协同化的观测系统中。

通过多个浮标互相联动，共同完成更加复杂和精细的海洋观测任务。

这种协同观测系统可以最大限度地提高观测覆盖范围和观测精度，满足海洋研究和应用的需求。

海洋光学浮标

这五个方面是相互关联的,而当前最主要的是预警海洋灾害和保护海洋健康,即监测技术,其载体就是海洋仪器。

现代海洋监测技术总体上向高技术、高集成度、高时效、多平台、长时间序列、数字化方向发展。

海洋观测装置：浮标、潜标与水下传感器

海洋观测装置是一种用于收集海洋数据的设备
• 包括浮标、潜标和水下传感器等 • 可以实时监测海洋环境参数 • 为海洋科学研究提供数据支持
海洋观测装置在海洋科学研究中的作用
海洋观测装置是海洋科学研究的重要工具
• 可以帮助科学家了解海洋环境的变化规律 • 为海洋环境保护和开发提供科学依据 • 有助于预测和防范海洋灾害
海洋观测装置在应用中面临的挑战
• 海洋观测装置在应用中面临的挑战主要包括以下几个方面 • 高性能设备的研发和制造成本较高 • 在恶劣海况下的观测性能和稳定性有待提高 • 数据处理和分析技术需要进一步完善 • 设备的布放和维护难度较大
海洋观测装置的未来发展方向
• 海洋观测装置的未来发展方向主要包括以下几个方面 • 发展高性能、低成本的海洋观测装置 • 加强海洋观测装置的智能化和自主化研究 • 完善数据处理和分析技术，提高数据质量 • 拓展海洋观测装置的应用领域，为海洋科学研究和社会经济发展提供更多支持
CREATE TOGETHER
DOCS
谢谢观看
THANK YOU FOR WATCHING
• 潜标在海洋观测中的应用实例较多 • 水文潜标：如全球海洋观测计划（GOOS）中的潜标 • 化学潜标：如全球海洋化学观测计划（GOCAD）中的潜标 • 生物潜标：如海洋生物调查中的潜标 • 多功能潜标：如我国东海海洋观测网中的多功能潜标
04
水下传感器的种类、特点与应用
水下传感器的定义与分类
水下传感器是一种用于收集水下环境参数的设备
• 包括温度传感器、盐度传感器、深度传感器等 • 可以与潜标、浮标等设备配合使用 • 为海洋科学研究提供数据支持
水下传感器按照观测功能和原理的不同，可分为以下几类

光学浮标控制系统硬件设计

光学浮标控制系统硬件设计杨跃忠;卢桂新;柯天存;许占堂【摘要】以光学浮标为控制对象, 以工作稳定、低功耗为目的, 设计海上工作控制硬件.采用嵌入式PC/104 CPU主板和以单片机为核心多功能板组合, 由PC/104 CPU主板完成采集数据、保存数据、通讯等工作, 多功能板实现计数、I/O控制、A/D转换、定时等功能.单片机结合日历时钟和电源总开关组成二级"看门狗", 实现了海洋光学浮标控制系统无人值守、全天候、全过程独立工作.【期刊名称】《热带海洋学报》【年(卷),期】2010(029)002【总页数】5页(P7-11)【关键词】海洋光学;控制系统;浮标【作者】杨跃忠;卢桂新;柯天存;许占堂【作者单位】中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室,广东,广州,510301;中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室,广东,广州,510301;中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室,广东,广州,510301;中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室,广东,广州,510301;中国科学院研究生院,北京,100039【正文语种】中文【中图分类】P716.4为了获取时间系列的海水光学参数[1−2]而发展起来的海洋光学浮标, 或以光学参数观测为主的海洋综合浮标, 在海洋科学观测和近海海洋环境监测方面[3−4], 发挥了重要的作用。

如美国在SeaWiFS[5]、MODIS计划中的光学浮标 MOBY[6], 以及法国MERIS计划的光学浮标BOUSSOLE[7−8], 在水色卫星定标及数据真实性检验[9−10]方面都发挥了重要作用。

随着我国水色卫星发射的需要[11], 对具体海区进行现场光辐射观测和长时间序列的海洋光学参数观测亟需海洋光学浮标[12]技术的支持。

光学浮标[13−14]以测量海表层和海面的太阳辐射高光谱数据为主, 其测量特点在于满足光学测量时需要尽量避免阴影影响[15]、倾角过大的要求, 同时实现光学仪器窗口抗污染[16]以及测量数据的同步性。