海上漂浮平台现状

?1 概述
浮标、潜标技术是六十年代由一些海洋发达国家开始使用并发展起来的；浮标、潜标系统是海洋环境调查的重要技术装备，具有在恶劣的海洋环境条件下，无人值守的长期、连续、同步、自动地对海洋水文、气象诸要素进行全面综合监测的特点, 是海洋观测岸站、调查船和调查飞机在空间上和时间上的延伸扩展，是离岸监测的重要手段。具有其他调查方法无法代替的作用。潜标系泊于海面以下, 并可通过释放装置回收，具有获取海洋水下环境剖面资料的能力，并具有隐蔽性好不易被破坏的优点，得到了广泛的应用。浮标、潜标系统的重要性越来越受到世界各海洋国家的重视。
2 我国初、中期浮标、潜标技术的发展状况
我国从六、七十年代开始，分别开展了锚泊浮标和潜标的研制工作。
在1965年，通过全国会战研制了第一套H23型2m×1.5m船形浮标。经历了2H23型、HFB-1型、南浮1号、科浮2号、FZF2-1型、FZS1-1型几代浮标的演变。
1985年开始建设我国的海洋水文气象浮标网，从英国MAREX公司引进了8套DS14型3m圆盘式浮标，同时在“七五” 重点科技攻关项目中，研制了FZF2-1型10m圆盘式浮标和FZS1-1型3m圆盘式浮标，浮标工作得到了较为迅速的发展。
1986年完成FSS1-2型千米测流潜标系统的研制工作，基本掌握了系统设计、制造、布放、回收等技术；“七五”期间开展了深海测流潜标系统实用技术研究，使潜标系统的相关技术得到了较大的发展，提高了潜标系统对船舶的适应性和海区适应性。 并在中日联合黑潮调查中，多次应用了海洋调查潜标系统。


国内海洋浮标的现状及发展
1、山东省科学院海洋仪器仪表研究所
山东省科学院海洋仪器仪表研究所始建于1966年，是我国最早从事海洋技术理论研究和应用研究、海洋仪器设备研究、开发、生产的科研机构。
该研究所是对海洋浮标的常规研究，主要是气象、水温、水质（化学、生物等）方面的研究。
研究所主要从事四个方向的研究和开发。
1.1海洋动力环境监测技术
主要研究内容包括大型多参数海洋资料浮标、船形浮标、遥测波浪波向浮标，海洋台站气象水文波浪自动化观测设备，舰船气象导航系统以及志愿船自动测报仪等。
1-1 海洋动力环境监测浮标系统
1-2 海洋台站自动化观测系统
1-3 大型舰船气象导航系统
1-4 数字气象仪及气象参数传感器
1-5 志愿船自动测报仪系统
1-6 海洋波浪潮汐海流观测仪器

1.2海洋生态环境监测技术
海洋生态环境监测技术及设备研究。主要研究内容包括海洋生态水质监测浮标，光学水质多参数监测浮标，化学需氧量现场光学测量系统，海水中有机污染

物及贵金属元素测量设备以及海洋生态环境、海洋赤潮动态监测及分析预报系统。
2-1 海洋生态环境监测浮标系统
2-2 海洋赤潮监测及分析预报系统
2-3 化学需氧量现场光学测量系统
2-4 海水中有机污染物现场测量系统
2-5 海水重金属元素现场测量系统

1.3海洋军用探测技术
主要研究内容包括水声警戒浮标系统，水下目标探测及定位系统，上浮下潜自动浮标站及水声通信系统。
1 水声警戒浮标系统
2 水下目标探测及定位系统
3 上浮下潜自动浮标站系统
4 海洋水声通信系统

1.4自动化控制技术以及海洋环境观测设备。
主要研究内容包括港口装备自动化控制技术，家用电器自动化检测设备，制冷设备工程自动化检测技术以及信息技术、计算机技术在海洋环境动态监测网格技术方面的应用。
4-1 港口装备自动化控制系统
4-2 家用电器自动化检测设备
4-3 制冷设备工程自动化检测技术
4-4 信息技术及计算机应用技术
4-5 海洋环境动态监测网格技术及软件开发

2、国家海洋技术中心
国家海洋技术中心主要研发在特殊环境下的浮标的研究，其主要方面有：
2.1 小型多参数海洋环境监测浮标
在“十五”863国家高新技术发展计划资助下国家海洋技术中心研制成功了3m直径多参数海洋环境监测浮标。
该浮标继承了技术中心原有的浮标技术基础，并充分跟踪借鉴国际先进的浮标技术，采用小型圆盘形标体，具有以下一些特点：
（1）小型化、多参数和水文剖面参数测量：计算机技术、低功耗和太阳能技术的应用，使得浮标装载的测量仪器设备实现了小型化和低功耗，给浮标小型化提供了足够的空间，并实现了多参数观测，同时有较好的水动力特性，能较为方便地满足水文剖面监测对浮标的要求。大大减小了浮标的制造和运行费用，使用方便、灵活，易于运输。
（2）首次使用了国际上先进的弹性绷紧系留系统：利用连接在系留系统中的弹性元件的调节作用，使系留索处于绷紧状态。浮标始终运动在水面，随波性良好，使波浪参数的测量更加准确；
（3）应用感应耦合数据传输技术，进行水下CTD剖面测量数据实时传输：采用技术先进的感应耦合传输式温盐深传感器，安装在水下系留索的不同深度，利用包塑系留钢索与海水构成感应回路，通过系留缆将测量数据传输到浮标数据舱内，实现了从水面到水下的立体实时观测。
（4）性能优越的低功耗高可靠数据采集处理器。
（5）ADCP应用于小型浮标进行海流剖面测量：主要监测参数如下：风速、风向、气温、湿度、气压、表层温度、盐度、剖面温度、盐度、波浪参数、海流剖面等。
2.2 极区海洋

环境自动监测浮标
在国家863高科技研究发展计划的资助下，国家海洋技术中心联合国家海洋局极地考察办公室，研制的极区海洋环境自动监测浮标，能够在极区寒冷条件下工作，既可布放在浮冰上，也可漂浮在水中，采用ARGOS通讯方式，并能跟踪定位、探测气温、气压、风向风速、冰温参数和冰下达50米深度的温盐的多层参数。
我中心研制的极区浮标参加了由极地考察办公室负责组织的我国第2次北极科学考察，成功地布放在北极，并获得了大量的观测数据。
极区浮标在国内属首次研制，全部设计具有自我知识产权，总体技术指标与国外类似浮标相当。
2.3 自持式剖面循环探测漂流浮标
自持式剖面循环探测漂流浮标是近年来国际上出现的新的调查设备，采用拉格朗日法对海洋次表层温度、盐度进行剖面测量，布放后它自动潜入水下2000米以内的等密度层，随海流保持中性漂浮，到达预定时间仪器自动上浮直至水面，在攀升过程进行温度、盐度剖面测量。到达水面后，通过Argos卫星系统将采集的测量及定位数据传送给用户。然后仪器自动下沉到预定深度，重新开始下一个循环过程。该浮标在Argo计划的推动下得到了较快的发展，但目前仅有美国和法国有商业化产品。
在国家863高新技术发展计划的资助下，国家海洋技术中心开展了该浮标的研制工作，基本掌握了浮标设计、制造的关键技术，解决了浮标壳体的密封耐压、液压驱动系统、浮标的自动潜入、上浮和定深控制、Argos卫星通讯、浮标配重标定方法等技术难题，研制成功了可视深度模拟压力实验槽。目前已完成了样机制造，正在进行海上试验和改进工作，具备了一定的技术基础。
2.4 H/HQB型海洋潜标系统
“九五”期间海洋技术中心开展了H/HQB型海洋潜标系统研制工作，2000年完成海上试验，同年通过有关部门的设计定型审查，在我国南海北部及巴士海峡海域连续8套次的实际使用中，系统回收率达到100%，获取资料数百万组，最大布放深度达到4700米。使我国的潜标技术进入了实际应用阶段，在潜标系统的设计、制造、布放回收等主要技术方面已接近国际先进水平，具备了研制、生产覆盖我国领海和周边海域的潜标系统的能力。
该潜标采用在主浮体上安装ADCP的方法，解决了潜标主浮体以上浅表层海流测量问题；编制了潜标在海流作用下的姿态及系统张力计算软件，可方便的进行潜标的设计计算；研制生产了潜标系统的关键仪器——QFS1-2A型声学应答释放器。
2.5 防拖网坐底式海洋调查潜标
防拖网坐底式海洋调查潜标平台是近年来，国外发展起来的又一种浅海海洋调查装备，布放于海

底，利用安装的ADCP海流剖面仪，向上测量海流剖面。并可通过声学释放装置和浮力块进行回收。
坐底式海洋调查潜标系统主要由防拖网底座、仪器设备安装框架、浮力部件、声学应答释放器、释放结构、测量仪器、雷达信标机及声学指令发射接收机等组成。
海洋技术中心跟踪国际先进技术，开展了防拖网坐底式海洋调查潜标的研制工作。解决了小型声学应答释放器、浮力部件和防拖网结构件等的设计、制造等关键技术。
2.6 实时传输海洋潜标系统
在“十五”863国家高新技术发展计划的资助下，国家海洋技术中心联合中船重工集团710研究所开展了实时传输海洋潜标系统的研制工作。
该潜标具备将海洋环境测量数据通过可自动补充的水面通讯浮标与卫星双向通讯，实时传输到岸站的功能。
潜标系统可搭载ADCP、海流计、温度链等海洋测量设备，进行0～200m海流剖面测量和1000m盐温深流测量。最大使用海域水深4000m，水下服役期210天，测量数据的存储能力大于210天。
2.7 极区剖面测量系统
在“十五”863国家高新技术发展计划的资助下，开展了极区剖面测量系统研制工作。
在潜标系留中使用自动升降剖面测量仪，将测量仪器集成在一中性浮力的载体中，并按设定程序沿系留索上下往返移动进行测量。可以对海洋水文剖面环境微结构进行测量，同时减少了测量仪器数量，简化了布放回收工作。
海洋技术中心于2003年完成了其关键技术——自动升降平台的研究，并在千岛湖进行了连续三天的自动升降实验，平台移动速度20～25cm/s。
目前在863国家高新技术发展计划的进一步资助下，正在研制开发具有温盐深和海流剖面测量功能、水下声学数据传输功能、适于极区冰盖下使用的系缆式剖面仪。
该系统最大布放使用水深可达5000米，剖面测量水深1500米，水下服役期3年。
剖面仪搭载海流计和CTD，进行海流和温盐深的剖面测量，每个剖面的测量数据通过水下声学数据通讯传输到主浮体中存储，在极地调查时，再通过水下声学数据通讯提取主浮体中存储的测量数据。

3、西安研创科技集团发展有限公司
研创科技集团公司是一家专业从事工业控制自动化和电气连接技术的高新技术企业，致力于工控及电气连接产品的开发、销售及系统集成业务。对于海洋浮标方面，主要是ARM单片机、数据处理及控制方面（GPS、GSM、GDM等）的研究。它的产品分类有：PLC、工控机、变频器、PC-Based、人机界面、自动化软件、现场总线、工业以太网、无线通信、PAC、CPCI/PXI、低压电器、嵌入式系统、运动控制、现场仪表、工业安全、传感器、电源、接线端子。


国外

海洋浮标的现状及发展
美国：
国家资料浮标中心是美国浮标技术研制和应用的主要部门，多年来一直从事于浮体和锚泊系统、海洋和气象传感器、资料通信技术、电源系统等方面的研制工作。另外还有通用动力公司、得萨斯仪器公司、洛克希德火箭与空间公司以及伍兹霍尔海洋研究所、斯库里普海洋研究所、罗德岛大学、华盛顿大学应用物理实验室等，都有十年以上研制浮标的经验。其种类为：就浮标的技术性能来讲，有高性能和有限性能之分；按浮标的大小，可分为巨型（100t）、中型（5~50t）和小型（1~3t）；从浮标形状看，有圆盘型、圆柱型、船型、球型、圆筒型（横向）；以浮标的用途分，有工程试验浮标（EEP）、环境实验浮标（XERB）和标准环境浮标（PEB）；根据浮标在水中的状态又可分为锚泊浮标和漂流浮标等等。随着浮标技术的发展，目前总的趋势是把浮标分为两大类：锚泊浮标和漂流浮标。
美国的浮标技术发展大致分为三个方面：浮标体类型及系留方式的选定、通信系统的发展、传感器性能的完善。
美国的浮标的发展趋势：
采用先进技术、降低成本、提高可靠度、扩大功能、延长工作寿命、方便布放和回收，是近年来海洋观测浮标技术发展的总趋势。具有代表性的如，美国伍兹霍尔海洋研究所等机构研制的海洋资料浮标，其技术进展主要表现为：
1、新技术和新材料的使用促进了浮标总体技术的发展
浮标体采用钢、铝、泡沫塑料或玻璃钢混合结构，重量轻，布放回收方便。浮标都采用太阳能电池和蓄电池组合供电。为提供可靠性，有的浮标采用两个独立的供电系统，每个系统都有蓄电池和太阳能电池板，都能为整个浮标供电。
2、增加测量传感器。扩大功能
采用先进的传感器和仪器，扩大浮标的功能，最大限度的提高效率/费用比，是资料浮标技术发展的最主要进展。
3、先进的数据采集和通信系统
浮标的数据采集和处理系统由带有100MHz Inte 180486DX4微处理器的PC/104格式组件组成，在Linux操作系统下运行，能够提供多用户、多编程过程保护和网络等这些现在桌面工作站才具有的功能。

挪威
挪威政府很重视海洋自动观测仪器平台技术额发展的应用。挪威贸易委员会印发了《挪威对海洋观测系统的贡献》进行宣传，重点介绍挪威OCEANOR公司的产品——Seswatch系统，力图将海洋观测技术作为一项创汇产业推向世界。
1、Seascan资料浮标
Seascan资料浮标是挪威的第二代海洋气象资料浮标。Seascan资料浮标是以锚泊在固定位置上的浮动数据收集浮标为基础的，其设计与早期的数据浮标有很大的不同。Seascan资料浮标采用一

种新型的Wavescan资料浮标和称为Retsan的实时数据处理系统。
2、TTPB遥测温度剖面浮标
该浮标用于遥测海水和湖泊垂直温度剖面，为电厂和水产研究等应用。这种浮标可以锚泊在几百米的水深处。浮标用泡沫塑料填充，以支撑桅杆，桅杆上载有所需要的电子装置、太阳能电池电源组件以及VHF或UHF发射器，浮标下有一个热敏电阻器用来测量温度。所测温度数据经过VHF或UHF无线电以实时发射给用户。
3、Seawatch海洋环境监测和信息系统
Seawatch系统包括4个组成部分：数据采集、数据存储分析和显示、海洋环境数值预报、信息（包括测量值、预报值及与用户有关的各种信息）分发。
数据通过卫星或其他通信手段传输到岸边，经过进一步检查、分析之后存储起来。浮标测量得到的数据和从其他来源获得的数据汇总在一起，作为各种数值模式的输入量。由模式得到的结果与由浮标网得到的信息相结合，形成用户所需要的预报值。然后，通过计算机通信网络吧预报值和测量值分发给各种需要海洋环境数据的用户。网络中的用户可以提取各自需要的信息并且得到各种特殊的服务。

法国
法国的浮标研制工作始于20世纪702年代初。早先是电信中心实验室应国立海洋开发中心要求，在布列塔尼海洋研究中心协助下研制成功“L55”轻型浮标，后来又相继制造了博尔姆（BOREM）锚泊浮标、自控浮标、“SM-01”遥测浮标及漂流浮标。
法国的典型浮标有：“L55”轻型浮标、自记自反浮标、博尔姆浮标、MARISONDE BT型气象浮标、MARISONDE GT型气象浮标、MARISONDEC系遥测浮标、ECO型海洋测量浮标、FOCAL型海洋测量浮标等。

英国
英国海洋环境浮标的研制工作始于20世纪70年代初。英国的新一代气象浮标是ODAS系统。英国锚泊浮标的浮体主要取圆盘形，亦有环形和半圆柱形。采用三点或单点锚泊。三点锚泊适用浅海，而深海采用单点锚泊。浮标上装有气象和海洋传感器，可获得风速、风向、气温、气压、相对湿度、雨量、能见度、波高、海流、水温等参数。采用VHF、HF和卫星通信网络传递资料。
英国的锚泊浮标网的发展概况：英国气象局在过去10年中用一些小型近海锚泊浮标和一些直径大于8m的大型海洋浮标锚泊在海上进行了试验，大部分试验通过合作技术已经完成，目前已经达到能布设浮标网以满足天气预报需要的真正作业计划。
英国的典型浮标有：“DB-1”海洋环境浮标、海洋资料浮标、“OBOE-1”型环状浮标、“OBOE-2”型浮标、MAREX DS-14型海洋资料浮标、漂流浮标。
为了进一步提高浮标的技术性能，英国拟在一下几方面继续进行研究：
1、发展为新房信息路线，由于

卫星信息路线稳定可靠，从1979面开始使用。
2、发展信息记录指示器，用于“业务管理”，检查校对浮标中的磁带记录，使获得资料准确可靠。
3、发展新型海流针，用声学或电磁海流针代替目前使用的萨沃纽斯转子型海流针，因为其不受锚缆运动波浪的影响，而且能精确测量表层流。
4、研制新型能源，开始研究使用太阳能的可能性。

加拿大
加拿大从20世纪70年代中期才开始研制海洋环境浮标。据统计，加拿大已建造了10个锚泊浮标和100个漂流浮标。从这些浮标上可以获得风速、风向、气温、气压、相对湿度、波高和周期、海流、水温等参数。
加拿大的锚泊浮标都是采用单点锚泊。浮标有柱形和圆盘型两种，适合在开阔大洋中锚泊，作为海洋气象观测平台。另外还有有限能力浮标和改进型的有限能力浮标。其适于近岸水域锚泊。锚泊浮标的浮体采用钢、铝和玻璃纤维3中材料。
加拿大目前仅有一种漂流浮标，即由Hermes电子有限公司研制成功的漂流其行浮标，改浮标可测量气压和海表面温度。漂流气象浮标的电子设备有4部分：电池组和转换器、传感器、信息编码器和发射器、天线。利用雨云卫星随机存取测量系统传递信息和定位。
加拿大典型浮标有：“D1”圆盘形浮标、“D3”圆盘形浮标、“S1”柱形浮标等。