浮标式海洋信息实时观测系统
中国Argo浮标实时资料
中国Argo浮标实时资料卫星高度计数据集。
对高度计资料的光谱分析表明，全球海面距平变化，有半数波长小于1000km。
如果感兴趣的气侯信号包括所有大于1000km的波长，那么以每隔3个经纬度布设的浮标观测网将能够分辨出这些信号，其信噪比约为3:1。
研究还发现，测高谱中半功率点随纬度的改变而变化，它的波长从热带处的1300km到北纬50oN处变为700km。
世界海洋环流实验水文资料中的气候信号。
通过WOCE 水文资料与早期资料的对比发现，在北大西洋副热带海域中存在大范围的、十年时间尺度变化的中层变暖现象。
实验还表明，这些海盆尺度的变化信息可以从间隔3个经纬度分布的剖面浮标网资料中提取出来。
数据同化模式应用。
事实上，模拟与纯数据分析对观测资料的要求并没有明显区别。
模式是以数据为基础，它需要相应的比较场进行严格的模式测试。
而数据同化模式则需要大量的资料，以确定单点测量与模式平滑场连接的统计学特性。
此可见，“阿尔戈”观测网的布点既不能太稀疏，也不可能太密集。
故最终选择了在全球海洋中布放3000个浮标，观测深度为20XX米的设计目标。
考虑到卫星高度计的光谱空间尺度随着纬度的增加会缩短的事实，要求在高纬度海区增加浮标的布放密度，而在赤道海域则可稀疏一些。
即在北纬60oN以北海域，其浮标的布设密度要比赤道海域增加2倍。
但就平均而言，Argo观测网将每隔约3个经纬度布设一个浮标、总计约3000个Argo剖面浮标组成。
“阿尔戈”海洋观测网建设在20XX年3月20－22日召开的第三次国际Argo科学组会议上,澳大利亚和美国宣称已率先在东印度洋和东太平洋施放了21个Argo浮标，从而正式拉开了Argo全球海洋观测网建设的序幕。
至20XX年3月，世界上已经有14个国家和团体加入国际Argo计划，并已在太平洋、印度洋和大西洋等海域投放了337个Argo浮标，这些浮标主要世界上12个国家和团体施放。
从图中可以看出，Argo浮标的区域分布为：大西洋最多，其次为太平洋和印度洋，南大洋几乎无人问津。
海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势
海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势一、海洋资料浮标观测技术的那些事儿海洋资料浮标观测技术可太有趣啦！它就像大海的小间谍，默默地在海里收集各种情报呢。
现在海洋资料浮标观测技术的应用现状可丰富啦。
很多地方都在用这个技术来了解海洋的脾气。
比如说，在一些沿海的城市，浮标可以监测海水的温度。
大家可别小看这个温度监测哦，它对渔业超级重要呢。
渔民们就可以根据浮标传回来的温度数据，知道哪里的水温适合鱼儿生活，然后就开着船去那里捕鱼啦。
还有哦，浮标能观测海水的盐度。
盐度的变化会影响很多海洋生物的生存环境，科学家们通过浮标收集的盐度数据，就能更好地研究海洋生态啦。
而且呀，浮标还能监测海浪的高度呢。
这对那些在海上航行的船只来说，简直是个福音。
要是知道前面有超级大的海浪，船长就可以提前做好准备，避开危险啦。
二、海洋资料浮标观测技术的发展趋势这海洋资料浮标观测技术也不是一成不变的，它一直在发展进步呢。
未来呀，我觉得浮标可能会变得更智能。
就像手机从那种只能打电话发短信的砖头机变成现在功能超强大的智能手机一样。
浮标可能会自己分析收集到的数据，然后直接把重要的信息发送给需要的人，而不是一股脑地把所有数据都传回去。
还有哦，浮标可能会更加环保节能。
毕竟大海是我们大家的，可不能因为浮标观测就污染了它。
也许会采用一些新的能源，比如太阳能或者海浪能之类的，这样浮标就能在海里待得更久，收集更多的数据啦。
而且呀，浮标可能会变得更小更隐蔽，这样就不会对海洋生物造成太多干扰啦。
三、海洋资料浮标观测技术的影响这个技术的发展对我们人类来说意义重大呢。
它能让我们更好地了解海洋，保护海洋。
海洋那么大，那么神秘，有了浮标观测技术，就像我们在黑暗中有了一盏明灯。
我们可以知道海洋的变化，提前做好应对措施。
比如说海平面上升这个问题，如果没有浮标观测技术，我们可能都不知道海平面在悄悄地上升呢。
有了它，我们就能及时采取措施，保护我们的沿海城市和那些美丽的海滩啦。
海洋6米观测浮标优势及应用领域
海洋6米观测浮标优势及应用领域下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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中国Argo浮标实时资料
中国Argo浮标实时资料卫星高度计数据集。
对高度计资料的光谱分析表明，全球海面距平变化，有半数波长小于1000km。
如果感兴趣的气侯信号包括所有大于1000km的波长，那么以每隔3个经纬度布设的浮标观测网将能够分辨出这些信号，其信噪比约为3:1。
研究还发现，测高谱中半功率点随纬度的改变而变化，它的波长从热带处的1300km到北纬50oN处变为700km。
世界海洋环流实验水文资料中的气候信号。
通过WOCE 水文资料与早期资料的对比发现，在北大西洋副热带海域中存在大范围的、十年时间尺度变化的中层变暖现象。
实验还表明，这些海盆尺度的变化信息可以从间隔3个经纬度分布的剖面浮标网资料中提取出来。
数据同化模式应用。
事实上，模拟与纯数据分析对观测资料的要求并没有明显区别。
模式是以数据为基础，它需要相应的比较场进行严格的模式测试。
而数据同化模式则需要大量的资料，以确定单点测量与模式平滑场连接的统计学特性。
此可见，“阿尔戈”观测网的布点既不能太稀疏，也不可能太密集。
故最终选择了在全球海洋中布放3000个浮标，观测深度为20XX米的设计目标。
考虑到卫星高度计的光谱空间尺度随着纬度的增加会缩短的事实，要求在高纬度海区增加浮标的布放密度，而在赤道海域则可稀疏一些。
即在北纬60oN以北海域，其浮标的布设密度要比赤道海域增加2倍。
但就平均而言，Argo观测网将每隔约3个经纬度布设一个浮标、总计约3000个Argo剖面浮标组成。
“阿尔戈”海洋观测网建设在20XX年3月20－22日召开的第三次国际Argo科学组会议上,澳大利亚和美国宣称已率先在东印度洋和东太平洋施放了21个Argo浮标，从而正式拉开了Argo全球海洋观测网建设的序幕。
至20XX年3月，世界上已经有14个国家和团体加入国际Argo计划，并已在太平洋、印度洋和大西洋等海域投放了337个Argo浮标，这些浮标主要世界上12个国家和团体施放。
从图中可以看出，Argo浮标的区域分布为：大西洋最多，其次为太平洋和印度洋，南大洋几乎无人问津。
gnss 浮标法
gnss 浮标法（最新版）目录1.GNSS 浮标法的概述2.GNSS 浮标法的工作原理3.GNSS 浮标法的应用领域4.GNSS 浮标法的优缺点正文【1.GNSS 浮标法的概述】GNSS 浮标法是一种利用全球导航卫星系统 (Global Navigation Satellite System, GNSS) 进行海洋观测的技术。
它通过在浮标上安装GNSS 接收机，接收卫星信号，实现对浮标位置、速度、加速度等海洋参数的实时监测。
这种方法具有精度高、可靠性好、成本低等优点，被广泛应用于海洋科学研究、海洋环境监测等领域。
【2.GNSS 浮标法的工作原理】GNSS 浮标法的工作原理主要基于 GNSS 系统的卫星信号。
GNSS 系统由多颗卫星组成，卫星向地面发射信号，接收器接收到至少三颗卫星的信号后，可以计算出自身的位置信息。
GNSS 浮标法将接收机安装在浮标上，通过接收卫星信号，实现对浮标的精确定位。
同时，浮标还配备了各种传感器，如温度传感器、盐度传感器等，可以对海洋环境参数进行实时监测。
【3.GNSS 浮标法的应用领域】GNSS 浮标法在多个领域都有广泛应用，包括但不限于以下几个领域：(1) 海洋科学研究：通过 GNSS 浮标法，科学家可以实时监测海洋表层和深层的流速、流向等参数，为研究海洋环流、海洋生态系统等提供数据支持。
(2) 海洋环境监测：利用 GNSS 浮标法，可以实时监测海洋表层温度、盐度等环境参数，有助于了解海洋气候变化、海冰融化等情况。
(3) 海洋灾害预警：通过 GNSS 浮标法，可以实时监测海啸、风暴潮等海洋灾害的动态信息，为灾害预警和防范提供数据支持。
【4.GNSS 浮标法的优缺点】GNSS 浮标法具有以下优缺点：(1) 优点：- 精度高：GNSS 浮标法利用卫星信号进行定位，精度可以达到厘米级别。
- 可靠性好：GNSS 浮标法不受天气、海况等环境因素影响，具有较高的稳定性。
- 成本低：相较于传统海洋观测方法，GNSS 浮标法的设备成本和维护成本较低。
海洋观测服务对海洋氧含量的监测与分析
海洋观测服务对海洋氧含量的监测与分析近年来，随着全球气候变化的持续加剧，人类对于海洋环境的关注日益增加。
海洋是地球上最大的生态系统之一，对维持地球生态平衡具有重要作用。
而海洋氧含量作为海洋生态系统的一个重要指标，对于海洋生物的生存状况和海洋环境质量的评估具有重要意义。
为了实现对海洋氧含量的监测与分析，海洋观测服务起到了不可替代的作用。
一、海洋观测服务的定义和作用海洋观测服务是通过利用遥感技术、浮标观测、潜水器设备等手段，对海洋环境进行实时、连续的数据采集和监测的系统。
海洋观测服务通过收集各种海洋气象、海洋生物、海洋化学、海洋地质等数据，为科研机构、专家学者、政府部门等提供海洋环境变化的科学依据和决策参考。
海洋观测服务在海洋生态系统保护、气候变化研究、海洋资源开发等方面发挥着重要作用。
二、海洋氧含量监测的重要性海洋氧含量是指海水中溶解氧的浓度，它对于海洋生态系统的稳定运行至关重要。
海洋中的生物多样性和生态平衡主要依赖于充足的氧气供给。
而氧气的供应主要来自于海洋中的藻类和植物通过光合作用产生的氧气。
海洋氧含量的监测主要通过分析海水中的溶解氧浓度来完成。
准确监测海洋氧含量可以帮助科研人员了解海洋生态系统的健康状况，判断海洋污染程度，预测和防止海洋缺氧事件的发生。
此外，海洋氧含量还对于渔业资源的管理和海洋生物的分布与迁徙也具有重要影响。
三、海洋观测服务在海洋氧含量监测中的应用1. 遥感技术的应用遥感技术是现代海洋观测服务中最常用的技术手段之一。
利用卫星遥感技术可以获取大范围的海洋氧含量数据，为海洋氧含量的监测和分析提供了重要的数据支持。
通过卫星遥感技术获取的数据可以全面了解海洋氧含量的时空分布特征，为气候变化研究和生态系统保护提供科学依据。
2. 浮标观测系统的应用浮标观测系统是一种通过浮标携带传感器对海洋氧含量等参数进行实时监测的系统。
浮标观测系统可以将数据直接传回到地面的数据中心进行处理和分析。
通过浮标观测系统，可以实现对不同海域和不同时期海洋氧含量的连续监测，为科学家提供及时的海洋氧含量数据，进一步认识和理解海洋生态环境。
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。
智能浮标系统的架构与关键技术
1112023年·第4期·总第205期智能浮标系统的架构与关键技术赖粤龙 李 凯 傅雨佳（中国船舶及海洋工程设计研究院 上海 ２０００１１）摘 要：…随着对海洋的探索开发，人类对海洋数据的需求日益增长。
海上浮标作为海洋水文气象的自动观测站，在技术的加持下被赋予了越来越多的功能，被运用到探索开发海洋的方方面面。
但是，目前海上浮标的应用场景比较单调，其信息传输仍受到诸如气候环境、通信距离等因素的影响。
为满足对海洋数据日益增长的需求，该文提出一种基于海上浮标技术、海底光缆技术与网络技术相结合的智能浮标系统，并设想了这套系统的若干应用场景。
关键词：智能浮标系统；海底光缆；网络技术；数字海洋中图分类号：U662.9；P715.2………文献标志码：A………DOI ：10.19423/ki.31-1561/u.2023.04.111Architecture and Key Technologies of Intelligent Buoy SystemLAI Yuelong LI Kai FU Yujia(Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)Abstract: With the exploration and development of the ocean, human’s demand for ocean data is increasing. As an automatic observation station for marine hydrometeorology, marine buoys have been assigned more and more functions with the support of technology, and have been used in all aspects of exploration and development of the ocean. However, the current application scenarios of marine buoys are relatively monotonous, and their information transmission is still affected by factors such as climate environment and communication distance. In order to meet the growing demand for ocean data, an intelligent buoy system based on the combination of marine buoy technology, submarine optical cable fiber technology and network technology is proposed with imaginations of several application scenarios of this system.Keywords:…intelligent buoy system; submarine optical fiber cable; network technology; digital ocean收稿日期：2023-03-07；修回日期：2023-05-11作者简介：赖粤龙（1997-），男，本科，工程师。
基于卫星通信的浮标通信装置
基于卫星通信的浮标通信装置近年来，随着现代科技的快速发展，基于卫星通信的浮标通信装置在海洋观测、气象预测和海上救援等领域中得到了广泛应用。
这些装置通过与卫星进行通信，能够实时获取海洋数据、传递紧急信息以及监测海洋生态环境，为社会发展和人类生活提供了重要的支持。
本文将详细介绍基于卫星通信的浮标通信装置的工作原理、应用场景以及未来发展趋势。
一、工作原理基于卫星通信的浮标通信装置主要由浮标、通信设备和卫星地面站组成。
浮标是该装置的核心部件，它通常采用轻巧、耐水性能好的材料制成，可以漂浮在海面上。
通信设备包括数据采集模块、通信模块和电源模块，它们负责采集、处理和发送海洋数据。
卫星地面站则是接收和处理浮标发送的数据，并将其传输到相应的监测中心或用户终端。
当浮标通信装置开始工作时，浮标会利用内置的传感器测量海洋环境参数，如海水温度、盐度、浪高等。
这些数据将会经过采集模块进行数字化处理，并通过通信模块发送给卫星地面站。
通信模块中有一块高频天线，它会向卫星发送电磁信号。
卫星在接收到信号后，会将其传输到地面站进行解码处理，并将处理后的数据发送给用户。
二、应用场景1. 海洋观测：基于卫星通信的浮标通信装置可以实时监测海洋环境参数，为科研人员提供海洋数据支持。
通过收集海水温度、盐度等参数数据，科研人员可以深入研究海洋环境变化规律，探索海洋资源的分布和利用价值。
这对于推动海洋科学研究的发展具有重要意义。
2. 气象预测：浮标通信装置的卫星通信功能使得气象预测工作更加准确和及时。
通过测量海洋表面温度、风速等信息，结合卫星遥感数据，气象预测人员可以更精确地预测风暴、台风等天气现象的发生和路径走向，为相关部门和民众提供更有效的预警和防护措施。
3. 海上救援：浮标通信装置在海上救援中起到了重要的作用。
当海难或事故发生时，浮标可以发送紧急信号给卫星地面站，地面站再将其转发给相关救援机构。
这样一来，救援人员可以迅速到达事发地点，进行紧急救援。
Argo全球海洋剖面浮标观测网-Argo：全球剖面浮标系列
Argo计划及其面临的技术问题1郭明编译（国家海洋局第二海洋研究所，杭州，310012）Argo，一个大范围的全球温盐剖面浮标观测网，已被计划作为海洋观测系统的一个重要组成部分，并已于2000年开始投放浮标，目前尚在建设之中。
实际上，Argo计划是基于现存的海洋上层热量观测系统，并对其在时间、空间、观测深度和准确性上进行了扩展，同时还增加了对盐度和速度的观测。
命名Argo，主要是为了强调全球浮标网与Jason高度计任务的密切关系，这是第一次人们可以几乎实时地系统测量和收集上层海洋的物理状态信息。
1Argo的诞生和设计全球剖面浮标观测网是在如下三方面技术的最新发展促使下诞生的，从而使得海洋和气候科学迈出了关键的一步。
（1）可以利用每隔10天测量全球海面高度一次的高精度卫星高度计资料建立了一个令人信服的现场实测数据库，但这个数据库需要有效的解译和补充海面地形。
（2）剖面浮标技术的发展使得它可以在常规条件下，在全球任何海区对海洋物理性质进行观测。
这是最重要的一点，因为这意味着在海陆空三维气候系统中，主要被海洋变化所左右的热量与淡水的贮存，将可以第一次被准确的测量出来。
（3）数据同化技术的成熟(包括硬件及软件的发展)使我们可以在把水下数据和遥感所得海面数据结合在一起。
这些数据包括风力（由散射计观测）、海平面变化和次表层要素等。
因此，在综合的卫星遥感系统和强有力的数据同化技术的支持下，使得实施全球次表层海洋观测网无论在科学上还是在运行中都具有广泛的优越性。
1本工作得到国家重点基础研究发展规划项目G1998040900第一部分和G1999043805以及国家海洋局的共同资助。
另外需强调的是，Argo并非一个完美无缺的现场观测系统。
它的目标是提供大尺度空间范围及时间尺度在数月以上的覆盖全球大洋上层的海洋资料。
该系统的这空间分辨率不足以用来计算边界流，而且其时间取样对于研究赤道波导也是不够的。
此外，浮标的设计深度只有2000m，故全球浮标观测网必须采用其他有效的手段给予补充。
219467650_国家海底观测网十米浮标平台系统研究与应用
国家海底观测网十米浮标平台系统研究与应用①李 清1,陆 海2,韩 睿1,王建军2(1.上海外高桥造船海洋工程有限公司,上海 201306;2.同济大学国家海底科学观测系统项目办公室,上海 201306)摘要 国家海底科学观测网是经国家发改委批准的重大科技基础设施建设项目,旨在全方位㊁多领域㊁立体观测海洋㊂与业务化运行的浮标网不同,海底科学观测网对浮标平台的数据采集和控制系统㊁水声通信㊁系统的防护和国产仪器实验平台等方面提出了新的更高的要求㊂针对这些科学目标的工程实现,探讨对现有浮标的改进和功能增删以满足整个海底观测网的需求㊂关键词 国家海底科学观测网;海洋资料浮标;数据采集和控制系统;水声通信中图分类号:P 714 文献标志码:A 文章编号:20957297(2023)011907d o i :10.12087/oe e t .2095-7297.2023.02.19D e s i g n o f C h i n a N a t i o n a l S c i e n t i f i c S e a f l o o r O b s e r v a t o r y B u o y Pl a t f o r m L I Q i n g 1,L U H a i 2,H A N R u i 1,WA N G J i a n ju n 2(1.S h a n g h a i W a i g a o q i a o S h i p b u i l d i n g &O f f s h o r e C o .,L t d .,S h a n gh a i 201306,C h i n a ;2.P r o j e c t M a n a g e m e n t O f f i c e o f C h i n a N a t i o n a l S c i e n t i f i c S e a fl o o r O b s e r v a t o r y ,T o n g j i U n i v e r s i t y ,S h a n gh a i 201306,C h i n a )A b s t r a c t C h i n a N a t i o n a l S c i e n t i f i c S e a f l o o r O b s e r v a t o r y (C N S S O )i s a m a j o r s c i e n c e a n d t e c h n o l o g yi n f r a s t r u c t u r e p r o j e c t a p p r o v e d b y t h e N a t i o n a l D e v e l o pm e n t a n d R e f o r m C o m m i s s i o n (N D R C ),w h i c h a i m s t o o b s e r v e t h e o c e a n f r o m v a r i o u s a s p e c t s a n d f i e l d s .U n l i k e t h e b u o y n e t w o r k o p e r a t e d b y t h e g o v e r n m e n t ,C N S S O r e qu i r e s s m a r t d a t a a c q u i s i t i o n a n d c o n t r o l s y s t e m ,u n d e r w a t e r a c o u s t i c c o m m u n i c a t i o n ,s ys t e m p r o t e c t i o n a n d d o m e s t i c i n s t r u m e n t e x p e r i m e n t p l a t f o r m.I n r e s p o n s e t o t h e r e a l i z a t i o n o f t h e s e s c i e n t i f i c g o a l s ,i m pr o v e m e n t s n e e d s t o b e m a d e f o r t h e b u o y p l a t f o r m t o m e e t t h e r e qu i r e m e n t o f C N S S O .K e y wo r d s C N S S O ;b u o y ;d a t a a c q u i s i t i o n a n d c o n t r o l s y s t e m ;u n d e r w a t e r a c o u s t i c c o m m u n i c a t i o n 0 引 言长期以来,人们对于海洋观测的认识局限于岸边和表层,对于海洋内部的认识比较少㊂而随着科学研究的需要和工程技术的进步,众多国家开始建立第三代海洋观测平台海底科学观测网㊂相比于调查船测量和卫星遥感,海底科学观测网可以深入海洋内部,提供定点㊁长期㊁连续的观测数据,有助于更加深入理解海洋随时间的变化[1]㊂在海底科学观测网中,浮标观测平台能够获取海气界面的科学数据,包括大气数据和近海面水体参数,是观测网系统的重要组成部分㊂本文将从浮标平台的发展现状㊁海底观测网的功能需求分析㊁平台设计探讨㊁柴发太阳能混合能源系统4个部分来阐述㊂1 浮标观测平台的发展现状根据功能的不同,浮标观测平台可以包括浮标①基金项目:同济大学国家海底科学观测系统㊂作者简介:李清(1980 ),男,大学本科,高级工程师,主要从事船舶与海洋工程装备制造生产管理方面的研究㊂E -m a i l:l i q i n g@c h i n a s w s .c o m ㊂第10卷 第2期2023年6月海洋工程装备与技术O C E A N E N G I N E E R I N G E Q U I P M E N T A N D T E C H N O L O G YV o l .10,N o .2J u n .,2023㊃120㊃海洋工程装备与技术第10卷体㊁锚系㊁传感器系统㊁数据采集和控制系统㊁能源管理系统和通信系统㊂1.1浮标体浮标体是整个平台的载体,可以为系统提供足够的浮力,与锚系共同确保整个平台在海洋环境中的稳定工作㊂按照结构类型划分,浮标体可以分为圆盘型㊁船型和柱型等结构㊂其中,应用最广泛的㊁历史最悠久的是圆盘型浮标㊂圆盘型浮标通常按照直径分为大型㊁中型和小型3种类型㊂国外的浮标平台使用源于20世纪60年代,当时多采用12m 直径和10m直径的大型浮标[2]㊂随着材料技术的进步,美国的国家数据浮标中心(N a t i o n a l D a t a B u o y C e n t e r,N D B C)逐渐发展出了直径3m的标准浮标,成为美国浮标观测网的主力浮标[3]㊂我国的海洋浮标研制起步较晚,现在也进入了业务化运行阶段㊂我国已经初步建立了包含约130个浮标的近海浮标观测网,包括10m大型浮标㊁6m中型浮标和3m小型浮标,主要型号是10m大型浮标[4]㊂究其原因,我国近海渔业活动频繁,采用大型浮标可以降低丢失和损坏的风险,能够提高浮标系统的稳定性㊂而国外的海况比较良好,渔业活动较国内稀少,因此,采用易于运输和维护的3m小型浮标,只有在比较恶劣的海况才使用大型浮标㊂1.2锚系锚系通常由锚和系缆组成,能够为整个浮标系统提供足够的系泊力,与浮标体共同保证系统的稳定运行㊂根据系留方式的不同,锚系可以分为单点系留和多点系留㊂其中,单点系留又可以分为全锚链式系留㊁拉紧式系留㊁半拉紧式系留㊁倒S型系留和弹性系留系统[5]㊂锚的类型有有杆锚㊁无杆锚㊁大抓力锚和特种锚㊂系缆的材料类型有锚链㊁钢丝绳㊁化纤缆绳和弹性系缆原件㊂弹性系留是比较新的系留方式,可以降低海流导致的系缆运动,改善浮标的随波状态,提高浮标的数据质量[6]㊂1.3数据采集和控制系统数据采集和控制系统是整个浮标系统的控制中心和数据处理中心,能够完成对传感器的数据采集㊁远程控制和电源管理㊂数据采集系统结构可以分为采集电路㊁控制芯片㊁存储设备和相应软件等㊂当前,我国浮标平台普遍采用的数据采集和控制系统主要支持海洋气象㊁物理海洋和少量海洋传感器的采集和控制,满足国家海洋局㊁气象局等单位的业务化运行需要㊂对于这些业务化运行的浮标平台,增减传感器数量和种类都需要重新设计,增加了工作量㊂国外的发展趋势是,研制可以应用浮标㊁潜标和水下滑翔机等多种平台的低功耗的智能型数据采集和控制系统[7],其关键是模块化设计和标准化设计㊂国内的各个机构,包括中国海洋大学㊁山仪所㊁中船重工七一五所等都设计了自身的基于C A N总线的数据采集和控制系统[8㊁9],具有较好的扩展性㊂1.4电源管理系统电源管理系统是数据采集控制系统㊁通信系统和传感器系统的能量来源,能够实现电源的补充和管理㊂通常,浮标平台采用太阳能和蓄电池结合的方式实现能量的采集和存储㊂在阳光充足的时候,太阳能电池板可以将光能转化成电能,除了供应传感器消耗之外,将多余的电能储存在蓄电池中㊂在没有阳光的时候,蓄电池中的能量可以满足整个系统的运行㊂其中,电源管理模块可以监测并显示电池的电压㊁电流和温度等要素,防止蓄电池过充㊁过放和过热等[10],最终,实现系统的长期平稳运行㊂1.5通信系统通信系统是浮标平台和岸基站之间的联系通道,可以实现数据和控制指令的双向传输㊂浮标上常用的通信方式有V H F㊁C D M A㊁G P R S㊁北斗卫星和海事卫星等多种方式㊂在近海和湖泊中,手机信号比较强,采用C D M A或者G P R S信号通信具有速度快㊁费用低和稳定的特点㊂在离岸较远的区域,通信基站较少,卫星通信成为唯一的方式㊂为了避免数据的泄露和高昂的流量费,国内的浮标平台普遍采用北斗卫星通信,其在寻址方式㊁信道畅通率㊁用户容量㊁通信实时性和价格方面都优于国际海事卫星通信,但是一次只能传递78个字节,每次通信需要分成多个数据包才能完成[11]㊂1.6传感器系统传感器系统是整个浮标系统的工作部分,可以实现对多种海洋环境参数的测量㊂根据观测的科学目标的不同,搭载的传感器包括气象传感器㊁物理海洋传感器㊁海洋化学传感器和海洋生物传感器等㊂目前,国内浮标观测网搭载的传感器一般采用国外的产品,价格昂贵,维护比较麻烦㊂而国产传第2期李清,等:国家海底观测网十米浮标平台系统研究与应用㊃121㊃感器的问题在于,没有相应的产品,产品精度不能达到使用要求,或者没有在浮标上的使用经验㊂这些问题限制了国产传感器的研发和使用,导致与国外传感器产品差距越来越大,最终国内传感器产业萎缩甚至消失㊂2海底科学观测网浮标平台功能性分析在东海海域,海底科学观测网需要从海面到海底,全方位立体协同观测,从而深入理解人类活动影响下的长江口东海的物质交换及其生态环境效应,研究东海低氧区的形成机制㊁生物地球化学过程及对生态环境的影响,探索长江冲淡水与西太平洋边界海流的相互作用㊂因此,海底观测网的浮标平台提出了新的更高的要求㊂2.1搭载的传感器数量多㊁学科全㊁控制要求高业务化运行的浮标平台一般搭载海洋气象传感器㊁海洋物理传感器和少量海洋化学传感器,主要测量指定海域的气象特征㊁温度盐度深度和流速等水文特征㊂而海底科学观测网的目标在于对东海的全方位观测,不局限于气象和水文特征㊂因此,海底观测网的浮标平台除了搭载常见的海洋气象传感器(风速㊁风向㊁气压㊁气温㊁湿度等)㊁物理海洋传感器(流速㊁流向㊁水温㊁波浪等)外,还要搭载众多的海洋化学传感器,比如用于测量p H值㊁溶解氧㊁水气C O2㊁硝酸盐㊁甲烷等的传感器㊂另外,浮标平台还要搭载激光粒度仪㊁光合辐射仪㊁三波长荧光计㊁光量子效率仪和浮游生物成像和分类系统,来观察水体中的浊度㊁光合作用㊁叶绿素㊁有机质和生物丰富度㊂如此多的传感器,对浮标系统的测量项目㊁传输方式及接口㊁防护等级㊁供电及功耗㊁体积与安装㊁连续工作时间与维护周期等方面,提出了较高的要求㊂浮标平台上传感器的稳定协调工作是海底观测网长期稳定运行的重要保证㊂2.2观测网防护要求除了需要搭载传感器实现海气界面的观测之外,浮标平台还要承担守护海底缆系的作用㊂东海地区繁忙的渔业活动对于海底的缆系具有较大的威胁,需要浮标平台提供一定的示警和防护作用,来提醒渔民注意指定海域底部的缆系,从而提高整个海底科学观测网的稳定性㊂2.3水声通信要求为了实现海底科学观测网的全方位观测,除了浮标平台,还需要潜标㊁四脚架㊁观测塔等平台同时工作㊂而这些平台的能量和数据是通过海底的光电复合缆传输的㊂浮标和部分无缆的潜标必须使用无线通信,才能接入海底科学观测网㊂无线电波和激光等信息载体在水下衰减剧烈,无法实现水下信息的传输,因此声波成为水下通信的唯一载体㊂在海底观测网中,水声通信系统共有3个主要作用:将无缆区域的浮标和潜标纳入实时海底观测网,将有缆区域的无缆浮标纳入海底观测网㊁海底电缆通信故障时的数据出水应急通道㊂借助水声通信,将浮标㊁潜标㊁四脚架等平台真正整合为一个有机整体,从而更好地实现数据的实时传输㊂2.4仪器国产化要求和国外传感器相比,国产的传感器优势在于价格便宜㊁维护方便以及可以提供必要的技术支持,打破国外的技术封锁㊂缺点在于测量精度不够㊁稳定性不够和没有使用经验不足等㊂另外,某些保密性的数据也只能通过国产的仪器采集和处理㊂在海底科学观测网中,为了降低后期的运行维护成本,保证声学数据的保密性,需要传感器的国产化㊂3浮标平台设计探讨3.1智能型数据采集和控制系统设计针对当前浮标数据采集和控制系统主要支持海洋气象㊁物理海洋和少量海洋化学传感器的现状,研制模块化程度高㊁扩展能力强㊁人机交互良好㊁具备辅助预警决策功能的智能型控制系统㊂该数据采集系统主要包括主控芯片㊁C A N总线控制模块㊁分布式数据采集预处理模块和预警辅助决策模块等㊂图1所示为数据采集和控制系统结构框图㊂为了保证传感器数量的迅速扩展,采用C A N总线和分布式预处理模块结合的方法㊂分布式预处理模块包括数据采集电路㊁数据处理和控制芯片以及相应的硬件模块化设计㊂当需要增加或者改变传感器时,只需要将传感器装在预处理模块上,再将预处理模块与C A N总线相连,从而实现传感器的迅速扩展㊂另一方面,还要开发易于操作的人机界面,使得科学家在岸上能够实时监测设备的健康状况,提前发现可能出现的设备故障,发出预警,并通㊃122㊃海洋工程装备与技术第10卷图1浮标数据采集和控制系统F i g.1B u o y d a t a a c q u i s i t i o n a n d c o n t r o l s y s t e m过交互式远程控制系统对设备进行控制,从而保障海底观测网的稳定工作㊂3.2水声通信数据链为了实现潜标和浮标平台之间的水声通信,需要在浮标和海床基上加装水声通信机㊂浮标上的水声通信机基阵采用柔性线阵列,在柔性保护管内部安装发射换能器和接受水听器,外部安装透声保护罩㊂基阵主要由8个接受水听器和1个发射换能器组成,阵元间距为200m m,整体长度为2m左右㊂基阵下端配重,保证基阵在一定流速范围内可以保持基阵垂直㊂在浮标系统中,金属锚链的振动声㊁连接头旋转的声音㊁海浪冲击标体的声音等都会影响水声通信的效果㊂为了减弱这些噪声的影响,通信机基阵需要伸出浮标底部一定距离,其下端应伸出浮标地面5m左右㊂3.3浮标平台防护措施为了保证浮标平台的安全和整个海底观测网的长期运行,需要在浮标上增加安全防护装置㊂首先是报警系统,具体包括人员闯入报警㊁事故报警和故障报警等㊂这些报警系统需要加装相应的传感器,例如舱开门㊁舱进水㊁浮标移位㊁浮标倾斜等传感器㊂其次,在浮标上要加装A I S防撞系统,实时监测浮标周围12海里海域内的过往船只,对驶入2k m范围内的船只进行识别跟踪,并利用海事和渔政系统对其发出警告㊂为了避免某些没有加装A I S 系统或者A I S系统关闭的船只,可以采用V H F电台对其广播,使其远离浮标㊂最后,为了激发渔民的主动保护意识,除了每年对渔民进行宣传之外,还可以借助观测数据开发相应的数据产品以服务渔民,保障渔民的生命财产安全㊂例如,可以在渔船靠近时,向渔民的手机发送该海域的天气状况及预测,帮助渔民了解海上天气状况,减少损失㊂3.4仪器实验平台建设为了提高仪器的国产化水平,促进海洋传感器的发展,需要在浮标平台上搭建传感器的实验平台㊂在海底科学观测网中,每一个锚定点附近会有一个实验标和两个警戒标,在观测海底的同时,起到保护海底电缆的作用㊂而在每个浮标上会开6~ 8个仪器安装井,在保证海底观测网的长期稳定运行的基础上,可以将部分安装井作为国产传感器的实验平台,以验证㊁完善其使用性能㊂还可以同时搭载国外同种传感器产品,提供数据比对,以明确改进方向和验证数据的准确性㊂4柴发太阳能混合能源系统传统太阳能发电系统的发电功率与太阳能板的数量成正比,通常仅能支持低频率的数据采集㊂太阳能发电的效率受天气影响较大,无法满足浮标平台在连续阴雨天㊁台风等极端天气的用电需求㊂为了实现多种传感器全天候的高频连续观测㊁高带宽数据的实时传输,浮标平台采用柴油发电机和太第2期李清,等:国家海底观测网十米浮标平台系统研究与应用㊃123 ㊃阳能板混合发电,经蓄电池存储转换后供所有仪器设备用电㊂4.1 柴油发电机的布置柴油发电机在各类大小船舶中应用非常成熟,工作期间的振动㊁噪声和散热大,通常布置在独立的机舱中㊂在浮标平台上,柴油发电机布置在能源室深处远离浮标中心的方向,能够降低对浮标小平台仪器㊁仪器室数采设备的影响㊂油柜布置在发电机外侧,配置油位计,如图2所示㊂柴油发电机周围应预留设备维护空间,满足定期保养和检修需求㊂图2 柴油发电机的布置F i g .2 A r r a n g e m e n t o f d i e s e l ge n e r a t o r s 4.2 柴油发电机的冷却系统船用柴油发电机通常采用海水直接冷却的方式㊂海水经过滤后进入发电机冷却水管,具有冷却效率高的优点;缺点是冷却水管内部易发生腐蚀或堵塞㊂浮标平台以无人值守的方式长期工作在东海近岸含沙量高的海水中,需要采用间接海水冷却的方式㊂在冷却水管路中充满淡水,以内循环的方式冷却发电机㊂一部分冷却水管穿过舱壁后进入冷却水舱,由海水对冷却水管进行降温冷却㊂经验证,间接海水冷却的方式完全能够满足发电机的使用工况㊂4.3 柴油发电机的通风系统柴油发电机工作期间消耗新鲜空气,因此需要配置通风系统㊂新风从桅筒侧面的烟雾处理器进入结构风道㊁风机,一路直接送至能源室柴油发电机进风口附近,另外一路经电动风闸送至仪器室㊂发电机产生的废气经排烟管从桅筒背面一侧排至舱外,不影响舱内设备运行和人员工作㊂当人员需要进舱作业时,开启风机和仪器室的电动风闸,能够为仪器室快速注入新鲜空气,减少海上作业等待时间㊂4.4 柴油发电机油箱设计柴油发电机(以下简称柴发)选用K O H L E R13.5E F K O Z D ,可输出110~220V /50H z 共计7种电压,输出功率13.5k W ㊂油柜采用独立箱柜设计,按照系统的设备及柴发的设计工况,即75%负荷每日工作一小时,油耗为2.92L /h ,1500L 容积,可为柴发提供超过250天的续航,见表1㊂由于浮标平台为无人值守设计,需要设计远程读取液位数据,因此,在油柜顶部设计有浮球式磁性液位计;在侧面设计有翻转式磁性液位计,用物理显示的方式显示液位,保证了柴油液位监控的准确可靠,如图3所示㊂表1 柴油发电机油耗说明T a b .1 D i e s e l g e n e r a t o r f u e l c o n s u m p t i o n d e s c r i pt i o n 油耗60H z 50H z柴油,L /h (g ph ),%(载量)100%4.57(1.21)3.90(1.03)75%3.55(0.94)2.92(0.77)50%2.50(0.66)2.02(0.53)25%1.57(0.42)1.19(0.31)注:60H z 模式下16E K O Z D 油耗,50H z 模式下13.5E F K O Z D 油耗㊂㊃124㊃海洋工程装备与技术第10卷图3 柴油发电机示意图F i g .3 S c h e m a t i c d i a g r a m o f d i e s e l ge n e r a t o r s 4.5 水循环改进及设计柴油发电机原设计采用船用柴油机,其冷却水系统为开式二级循环冷却系统,即通过泵和管路抽取外部环境水,用环境水和发电机内部的缸套水进行热交换,是为一级循环;缸套水通过闭式循环管路再冷却柴油机气缸等部件,从而带走发电机运行产生的热量,是为二级循环㊂使用后的环境水通过排气管和高温气体一起排出㊂但是,该冷却水方式适合低盐水环境的内河环境使用,对于无人值守的海上浮标平台显然不适用㊂因此,需要将原有的开式二级循环系统改造为闭式三级循环冷却系统㊂在标体外围的浮力舱内单独划分出一个海水冷却水舱,使舱内有和吃水高度一致的海水,舱底布置耐腐蚀材质制成的热交换盘管,用来实现低温淡水与海水的热交换,是为一级循环;低温淡水部分设置有除气水箱,用于去除系统循环中产生的气体,气体通过水箱顶部的管路进入位于高位的膨胀水箱,再通过膨胀水箱上的透气管排出系统㊂膨胀水箱有两个功能:二级循环系统补水;承担系统运行时冷却水热膨胀释放㊂二级循环冷却水通过发电机内部的泵及热交换器和发电机内的三级循环系统进行热交换㊂通过改造,冷却水循环系统可大大提高冷却水系统的可靠性,从而满足浮标平台无人值守的要求,如图4所示㊂图4 水循环系统示意图F i g .4 D i a g r a m o f t h e w a t e r c i r c u l a t i o n s ys t e m 4.6 通风及排烟设计为满足浮标舱内设备散热及发电机运行对于新鲜空气的需求,浮标系统内还设计布置了通风系统㊂通风系统分为两路:日常设备运行通风及发电机送风㊂两路通风系统通过计算机控制风闸,考虑到海上环境对于设备的影响,进风口设计有盐雾过滤器㊂当日常设备运行时,风闸间歇性打开,通风第2期李清,等:国家海底观测网十米浮标平台系统研究与应用㊃125㊃系统可以带走设备运行时产生的热量,为系统可靠性提供保障㊂当柴发启动运行时,设备运行的风管分闸关闭,所有空气全部用于柴发送风㊂根据柴油机的运行需求,此时柴发的需求风量需要达到10000L/h㊂5结语本文首先介绍了浮标平台的结构组成以及国内外的进展;然后,提出了海底科学观测网对于浮标平台的功能性需求,包括对浮标数据采集和控制系统的要求㊁对水声通信的要求,和对海底电缆的防护要求和仪器国产化的要求;最后,针对海底观测网的这些需求,提出了一些建设的意见㊂总之,浮标平台未来将向智能化㊁系统化㊁网络化发展,这需要广大科技工作者的共同努力㊂参考文献[1]汪品先.从海洋内部研究海洋[J].地球科学进展,2013,28(5):517520.[2]M c c a l l J,K e r u t E,H a a s G,e t a l.E v o l u t i o n o f B u o yE l e c t r o n i c s a n d T e l e m e t r y[C].O c e a n s.I E E E,1978:19.[3]T a f t B,B u r d e t t e M,R i l e y R,e t a l.D e v e l o p m e n t o f a n N D B CS t a n d a r d B u o y[C].I E E E,2010:110.[4]王波,李民,刘世萱,等.海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势[J].仪器仪表学报,2014,(11):24012414. 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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。
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。
海洋气象浮标观测站功能需求书
附件1：海洋气象浮标观测站功能需求书中国气象局二〇〇八年四月海洋气象浮标观测站功能需求书1 概述1.1 本功能需求书的目的本功能需求书提出海洋气象浮标观测站的基本功能、技术性能和安装运行环境方面的主要要求，明确了数据传送的方式和文件格式，以作为设备生产、采购和运行保障的依据。
1.2 本功能需求书的范围本功能需求书仅是针对气象部门为获取海上气象水文资料，布设在近海海域的海洋气象浮标观测站提出的主要功能需求要求。
1.3 编写依据⑴中国气象局《地面气象观测规范》⑵WMO CIMO 《气象仪器和观测方法指南（第六版）》⑶《GB/T 12763.1—2007 第1部分总则》⑷《GB/T 12763.2—2007 第2部分海洋水文观测》⑸《GB/T 12763.3—2007 第3部分海洋气象观测》⑹《GB 5696—1999 中国海区水上助航标志》⑺《GB/T 13972—1992 海洋水文观测仪器通用技术条件》⑻《HY/T 059—2002 海洋站自动化观测通用技术要求》2 海洋气象浮标观测站概述海洋气象浮标观测站是布设在近海海域用于获取海上气象水文观测资料的大型综合性观测设备。
海洋气象浮标观测站将定时提供气压、温度、湿度、风向、风速、海水温盐度、浪高、海水流向、流速等海上气象水文资料增强对近海海域灾害性天气和气候变化的预测预警能力。
2.1 海洋气象浮标观测站的基本构成海洋气象浮标观测站由浮标体和系泊系统、自动观测设备和供电设备组成。
浮标体和系泊系统是一套用锚系将浮标体固定漂浮在海面上用于安装自动观测设备的钢体平台；自动观测设备是一个安装在浮标体上自动完成海上气象水文观测的自动气象站；供电设备是为海洋气象浮标监测站提供工作电源的设备。
2.2 海洋气象浮标观测站的基本性能⑴有牢固的浮标体和系泊系统；⑵具有自动测定气温、相对湿度、气压、风向、风速和海面温度、海水盐度、海浪高、海浪周期、海水流向、流速的能力，根据需要可增加能见度自动观测；⑶使用太阳能电池板蓄电池直流供电，蓄电池容量能保证维持当地连续阴雨天气时海洋气象浮标监测站正常运行；⑷能实时存储和定时传送观测资料；⑸能在布放海区极限海况条件下长期无人值守连续正常工作,维护间隔一般不短于1年；⑹应具有在至少半年内防生物附着能力和至少3年的防腐蚀能力；⑺具有报告其工作状态和位置的能力；⑻应具有夜间灯光显示装置和雷达波反射装置。
浅谈国外海洋资料浮标标体发展历程
发展历程2023-11-06contents •引言•海洋资料浮标标体发展历程概述•海洋资料浮标标体结构与性能特点•海洋资料浮标标体应用与技术发展•国外海洋资料浮标标体典型案例分析•结论与展望目录01引言研究背景与意义本文将重点研究国外海洋资料浮标标体的发展历程，包括不同阶段的技术特点、应用领域和发展趋势等。
同时，还将分析影响其发展的因素，如技术进步、市场需求、政策支持等。
研究内容本文将采用文献综述和案例分析相结合的方法，梳理国外海洋资料浮标标体的发展历程，总结其技术特点和应用领域。
同时，还将通过案例分析，探讨其未来发展趋势和影响因素。
研究方法研究内容与方法02海洋资料浮标标体发展历程概述木制标体在20世纪50年代之前，海洋资料浮标标体多采用木材制作，如柚木、松木等。
这种标体具有结构简单、易于加工等优点，但存在耐久性差、维护成本高等问题。
钢制标体随着钢铁工业的发展，20世纪50年代开始，一些国家开始尝试使用钢材来制作标体。
这种标体具有更高的强度和耐久性，但重量较大，对浮标的影响较大。
第一阶段合成材料标体随着合成材料技术的发展，20世纪70年代开始，一些合成材料被应用于标体的制造。
例如，聚氯乙烯板材、玻璃纤维增强塑料等。
这些材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，对浮标性能的提升起到了积极的推动作用。
复合材料标体随着科技的进步，20世纪90年代开始，复合材料开始应用于标体的制造。
复合材料由多种材料的组合而成，具有多种优良性能，如高强度、轻质、耐腐蚀等。
这种材料的应用对浮标的性能和稳定性都起到了极大的提升作用。
第二阶段•智能化标体：近年来，随着物联网、传感器等技术的发展，智能化标体开始出现。
这种标体配备了多种传感器和设备，可以实时监测海洋环境参数，并将数据传输到岸上或通过卫星传输。
同时，智能化标体还可以根据环境条件自动调整浮标姿态、维护自身安全等。
这种智能化标体的出现为海洋环境监测提供了更加高效、准确的数据支持。
海洋浮标在海洋数据实时监测中的应用考核试卷
3.海洋浮标的数据传输，通常采用__________作为通讯手段。（）
4.海洋浮标在布放前需要进行的检查工作包括__________、__________和__________等。（）
5.海洋浮标按其布放位置可分为__________浮标和__________浮标。（）
D.海底地形测绘
2.下列哪些因素会影响海洋浮标的监测数据准确性？（）
A.传感器老化
B.海洋环境变化
C.信号传输干扰
D.浮标维护不当
3.海洋浮标的数据传输方式可能包括以下哪些？（）
A.无线电波传输
B.卫星通讯
C.有线连接
D.光学传输
4.以下哪些是海洋浮标系统的组成部分？（）
A.数据采集系统
B.数据传输系统
A.检查电池电量
B.检查传感器是否正常
C.选择合适的布放位置
D.以上都对
18.以下哪个部门负责我国海洋浮标的管理工作？（）
A.国家海洋局
B.交通部
C.环保部
D.军队
19.海洋浮标在海洋数据实时监测中的优势是什么？（）
A.灵活性
B.高效性
C.精确性
D.以上都对
20.以下哪个选项不是海洋浮标监测数据的用途？（）
B.实时监测海洋数据
C.防止海洋污染
D.捕捞海洋生物
2.以下哪项不是海洋浮标可以监测的数据？（）
A.海水温度
B.海水盐度
C.海水颜色
D.海流速度
3.目前最常用的海洋浮标类型是？（）
A.帆布浮标
B.金属浮标
C.飞行浮标
D.遥感卫星浮标
4.海洋浮标的工作原理主要是依靠？（）
2024年海洋浮标系统市场分析现状
2024年海洋浮标系统市场分析现状1. 引言海洋浮标系统是指一种被广泛应用于海洋观测和监测的设备，通过安装在浮标上的传感器和仪器，对海洋环境条件进行实时监测和数据收集。
海洋浮标系统具有重要的应用场景，如海洋气象预报、海洋生态监测、海洋污染监测等。
本文将对海洋浮标系统市场的现状进行分析，并探讨其发展趋势。
2. 市场规模与增长海洋浮标系统市场在过去几年取得了快速增长，主要受益于全球海洋经济的快速发展和对海洋资源的深入开发。
根据市场研究数据，2019年全球海洋浮标系统市场规模达到了45亿美元，预计到2025年将达到70亿美元。
这一增长主要受益于以下几个因素：•快速发展的海洋能源行业：随着对可再生能源的需求不断增加，海洋能源（如海上风电、潮汐能等）的开发正蓬勃发展。
海洋浮标系统在海洋能源行业中起着重要的监测和控制作用，因而得到了更多的应用和需求。
•海洋环境保护的需求增加：随着人们对海洋环境保护意识的增强，海洋浮标系统的需求也相应增长。
海洋浮标系统可以监测海水温度、盐度、浊度等多个参数，为海洋环境的监测和保护提供重要数据支持。
•海洋科研的发展：海洋浮标系统在海洋科研领域的应用也越来越广泛。
海洋浮标系统可以提供大量的海洋数据，为海洋科学家开展海洋研究提供了重要的数据基础。
3. 主要应用领域海洋浮标系统在多个领域都有广泛的应用。
以下是一些主要的应用领域：3.1 海洋气象预报海洋浮标系统可以监测海洋表层气象条件，包括风速、风向、气温等，这对于海洋气象预报具有重要意义。
通过海洋浮标系统提供的数据，气象部门可以准确预测风暴、海浪等海洋天气条件，从而保障海上交通和渔业的安全运行。
3.2 海洋生态监测海洋浮标系统可以监测海水温度、盐度、浊度等参数，为海洋生态系统的监测和保护提供重要的数据支持。
通过长期的监测，可以及时发现海洋生态系统的变化和异常情况，为保护海洋生物资源提供科学依据。
3.3 海洋污染监测海洋浮标系统可以监测海洋污染物的浓度和分布情况，为海洋污染监测和应急反应提供及时数据支持。
科技成果——SEAWATCH实时监测系统
科技成果——SEAWATCH实时监测系统技术开发单位Fugro OCEANOR AS（挪威）主要应用领域湖泊、水库及近海水体的实时监测成果简介SEAWATCH浮标主要用于水质监测，其主要特点如下：1、可以进行多参数的实时监测；2、具有太阳能充电装置，可以在无人值守的情况长期运行；3、容易辨识，减少了被船只碰撞而损坏的风险；4、结构坚固，不易损坏；5、可用于测量海洋，波浪，水质以及气象等多种参数；6、不必从水体中取出浮标即可对浮标上的传感器进行拆卸和检修。
SEAWATCH浮标系列产品主要由包括SWMiniII、SWMIDI185和SWWavescan三种型号，有多种尺寸和价格的传感器可供选择。
主要性能指标SWWavescan浮标是Seawatch系列产品中尺寸最大的一种，主要用于深海恶劣环境下多种参数的实时监测。
SWWavescan外观呈圆形，直径为2.8m，重量为925kg，排水量为3000kg。
同时,浮标带有一个20W的太阳能电池板，电池板与水平面呈20o角。
浮标上还配备了一个锚杆和6个传感器插槽，无需将浮标从水体中取出即可进行传感器的拆卸和检修等工作。
SeawatchMiniII主要用于海浪方向的监测。
但同时该传感器也配备了一些常规的用于流速和水质监测的传感器。
如果在浮标上再安装一个用于磷和油含量探测的传感器，也可将SeawatchMiniII用于水库水质的监测。
SWMiniII的外径为φ1250mm，凹陷部分呈半球形，其半径为0.562m。
浮标的顶部镶嵌了6块太阳能电池板，电池板与水平面成63°角。
每一块电池板的容量为10W，总容量为60W。
SWMiniII 的一个最突出的特点是该浮标内部具有一个空腔，该空腔内最多可以同时安装4个可充电铅酸电池（每个容量为62Ah），总容量可达248Ah.另一种电池选择方案是在空腔内安装2个铅酸电池和2个容量为385Ah的锂电池，这样电池的总容量可达894Ah。
海洋观测装置：浮标、潜标与水下传感器
• 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
海洋浮标
•
• “阿尔戈”计划
• 1998年，美国和日本等国家大气、海洋科学家推出了一个全球性的海洋观测 计划，目的是要借助最新开发的一系列高新海洋技术（如Argo剖面浮标、卫星
通讯系统和数据处理技术等），建立一个实时、高分辨率的全球海洋中、上
层监测系统，以便能快速、准确、大范围地收集全球海洋上层的海水温度和 盐度剖面资料，有助于了解大尺度实时海洋的变化，提高气候预报的精度， 有效防御全球日益严重的气候灾害（如飓风、龙卷风、台风、冰暴、洪水和 干旱等）给人类造成的威胁。 • 该计划设想用3-5年的时间（2000－2004年），在全球大洋中每隔300公里布放 一个卫星跟踪浮标，总计为3000个，组成一个庞大的“阿尔戈”全球海洋观 测网。一种称为自律式的拉格朗日环流剖面观测浮标（简称“阿尔戈浮标” ） 将担当此重任。它的设计寿命为3－5年，最大测量深度为2000米，会每隔10 －14天自动发送一组剖面实时观测数据，每年可提供多达10万个剖面（0－
2000米水深内）的海水温度和盐度资料。由于其与“杰森”卫星高度计之间
的密切联系，故将其以“阿尔戈”计划相称。
阿尔戈计划的推出，迅速得到了包括澳大利亚、加拿大、法国、 德国、日本、韩国等10余个国家的响应和支持，并已成为全球气 候观测系统（GCOS）、全球大洋观测系统（GOOS）、全球气候
变异与观测试验（CLIVAR）和全球海洋资料同化试验（GODAE）
ห้องสมุดไป่ตู้
海上预报（一）
二、海洋浮标技术的组成
岸上接收（二）
海上预报 部分
岸上接收 部分
主要设备有遥控发射机、遥测接 收机、天线（菱形、笼形或卫星 接收天线）、时序控制器、解调 译码器、电子计算机、电传打字 机和数字磁带机等。海上浮标定 时发送的资料或接受岸站指令随 时发送的资料，岸站均能自动接 收下来，打印出真值数据并记录 在数字磁带上。
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水下潜标
– 包含：声学调制解调器、剖面流速仪、声学释放器、 、多波束声纳、被动声纳、潜标浮体、安装架构等组 件。
无线信息传输中继站
– 无线信息传输中继站 主要由卫星通讯系统 、地面无线电基站等 构成，对于近岸观测 浮标系统可直接通过 GPRS网络基站完成相 关浮标站点的信息传 输工作。
地面监视控制中心
气象监测参数：
风速、风向、气温、气压、湿度、降雨量、能见度 、光辐射等
水下目标监视与警戒
– – – – 潜艇 无人水下航行器 蛙人 不明沉底物
通讯方式
– 1.GPRS/CDMA 无线传输 – 2. 无线电台 – 3. 卫星通讯
应用领域：
– 港口水文、气象监测； – 港区海洋气象环境实时监测（传输）； – 港域海洋环境因素（如水温、潮流、流向、水位等 ）、气象环境因素（温湿度、风速风向、气压、雨 量、能见度等实时监测； – 为船舶进出港、离靠泊提供安全保障，实时将海洋 气象水文要素观测值予以传输和显示； – 近海或重点水域的水下目标物情况的实时监测与报 告。
0.1/±0.01V
0.256mg/l ±2% 2% ±0.1% 光学传感器
8
叶绿素
0-500μg/l
0.1 μg/l ～ 10 μ g/l
精度与测量范围有关测 量范围越小精度越高
可根据用户需求增加氨氮、硝氮、氯离子等其他水质参数
气象参数
项目 1 风速 测量范围 0-100m/s (224 mph) 精度指标 ±0.3m/s (0.6 mph) 备注
5 6
7
能见度
标准：30m -16 km
±10% RMSE
还可增加光辐射等其他气象参数
声学目标观测参数
项目 1 2 最大可探测距离 最大工作深度 指标参数 750米 300米 备注
3
4 5
适应海况
探测范围 传感器最小方位分辨率 最小距离分辨率 报警信息
≤4级
90度/180度/360度 1度 7.5cm
应用领域
– 河流湖泊水文、水质监测 – 实时浮标监测系统用于河流库区，湖泊、河口 的相关水文、水质监测。 – 饮用水源监控、库区水质监测、湖泊、河流藻 类监测等。
四、主要技术指标
水文参数
1 项目 水温 测量范围 -4℃～30℃ 精度指标 0.1℃ 备注
2
3 4
剖面流速
剖面流向 姿态（pitch/roll）
– 地面监视控制中心 主要由数据处理与 分析服务器、监视 显示界面等构成； – 主要用于相关信息 的分析、显示、报 警与指挥控制等。
三、应用
观测项目包括：风、温、湿、压等气象要素和海 流流速流向、盐度、海水温度等海洋要素等。 观测设备主要由风速风向传感器、气压传感器、 温湿度传感器、姿态传感器、剖面海流仪 （ADCP）、温盐传感器等组成。 该系统还可以安装相关声学探测设备进行水下目 标进行探测，主要包括多波束声纳、被动水听器 等声学传感器。
统计值
2度
需水下潜标组件
需水下潜标组件
可根据用户需求增加其他测量参数
水质参数
项目 测量范围 精度指标 备注
1
2
水温
电导/盐度
-5℃～35℃
0-70ms/cm
±0.002℃
±0.02ms/cm
3
4 5 6 7
PH/ORP
溶解氧 PAR 浊度 透射率
0～14/-2～2V
0～16mg/l 0～10,000 μ mol/s-m2 0-2500FTU 波长660，530， 470，370nm
系统通讯系统采用水下声学无线传输和水上无线 卫星信号传输两种高新通讯手段，实现测量数据 实时连续现场监测。
水文监测参数：
水温、剖面流速、流向、姿态、水深、潮位、波高 （Hs、H3、H10、Hmax）波向、周期（T3、T10、 Tmax、Tz）、波散度、相关谱数据
水质监测参数：
水温、电导、盐度、PH/ORP、溶解氧、PAR 浊度 、PAR、透射率、硝酸盐、蓝绿藻等 藻、叶绿素等
目标物的相关信息；
系统采用水下声学无线传输和水上无线传输两
种通讯手段，实现测量数据实时连续现场监测。
二、系统构成
系统构成
– 该系统由水面浮标（水下潜标-浮球）观测点站 、无线信息传输中继站、地面监视控制中心等 组成。
系统构成图
小型浮标
大型浮标
传感器可升降的浮标
实时监控显示报告屏
水面浮标观测点站 – 每个水面浮标观测点站 以浮标为基础可根据不 同需要搭载不同的传感 器或探测设备完成单一 或综合信息的观测与信 息传输。 – 水面浮标观测站点由锚 链系统、能源系统、控 制与信息传输系统、探 测传感器模块等构成。
海洋信息实时观测系统
西安天和防务科技股份有限公司
内容提要
一． 概述 二． 系统构成 三． 应用 四． 主要技术指标
一、概述
浮标式海洋实时信息获取系统主要由布设于海 洋表面的各种浮标以及以浮标为基础布置于水
面水下的各种传感器、信息传输天线、数据处
理监视中心、通讯底面接收站等组成。用于提
供实时、连续的海洋环境、水文、气象、水下
目标有无信息 目标编号 目标位置坐标 目标运动速度、方向 目标类型
100KHz~500KHz
6
声纳系统工作频率范围
±10m/s
0-360 度 0-40 度
测量值的
0.5cm/s 2度 0.2 度
1% ±
5
6 7 8 9
水深
.25%
满量程的0.25% 1cm( 声学测波)
需水下潜标组件
需水下潜标组件 需水下潜标组件
波高（Hs、H3、H10 、Hmax） -20～20m 周期（T3、T10、Tmax 、 Tz） 0.5-30 秒 波向、波散度及相关能谱数据 0-360 度
2
3 4
风向
气温 气压 湿度 降雨量
360°
-39.2℃～+60°C 1100- 600mbar 至 ~12,000 英尺 0.8～100% RH, 非冷 凝状态 可测量0.1mm 的降水 增量
±3 度
<±0.5℃ ±0.35（20 度） ±1% RH ±1%（≤10mm/ 小时） ±3%（10-20mm/ 小时） ±5%（20-30mm/ 小时）