基于ZigBee技术的无线传感器网络在海洋生态环境监测中的应用研究

针对海洋生态环境监测平台中通信线缆易腐蚀、易破损、布线繁杂等问题,设计了一种基于ZigBee技术和嵌入式平台的海洋生态环境监测系统,通过无线传感器组网的方式构建应用于海洋台站或者浮标的小型无线传感器网络,实现了监测平台内部主控制器和多传感器的无线数据传输。长期实验结果表明,该无线传感器网络传输数据稳定、可靠,为海洋生态环境监测工作提供了很大的便利,具有一定的实践意义。     

海洋物质干扰检测系统的设计

为提高海洋生态现场检测的灵敏度、精度并降低检出限,针对海水测量产生的信号具有统一幅频的特点,进行幅频特性分析,掌握干扰信号的频域特征,通过过滤海水检测信号,获得真实的监测数据。该系统稳定可靠,可以为海洋生态环境现场监测传感器的开发和应用提供借鉴。     

基于敏感测温点的浮标舱温监测系统设计

为监测海洋资料浮标的舱温变化,设计了一种基于敏感测温点的浮标舱温监测系统。利用单总线和寄生电源供电技术,将温度传感器布设在浮标内部多个测温点,组成舱温监测网络,然后挂接到浮标采集系统的核心单元微控制器(MCU)上,只占用一个I/O口线实现对浮标多个测温点的实时监测。海试结果表明,该系统可用于对大型浮标舱温的网络化监测。     

用于水质监测浮标的水样自动采集控制系统设计

要：设计了一种用于水质监测浮标上的水样自动采集控制系统,该系统安装在水质监测浮标内部,用于现场实时采集水样,供浮标内的水质检测仪器使用。系统由抽水部分、存储分配部分、废液收集部分和控制单元等组成,具有水样定时采集、过滤、水样分配、废液收集、废液排出、管路冲洗等功能。根据各组成部分的性能指标、控制逻辑和结构方式,选择了适合海洋环境的元器件和材料。系统在海洋生态监测浮标上的运行使用证明工作可靠,能满足使用要求,且可以推广到需要自动采集水样的其他工作中使用。     

广西海洋水质水文浮标在线监测数据的应用与研究

多参数水质监测浮标是用于海洋水质监测的一种新型仪器,在广西区海洋局的统一安排和部署下,于2013年11月开始在广西沿海重要入海河流、广西沿海重大工业排污口、广西重要港湾、广西赤潮多发区等重点敏感区域布设了16套海洋水质生态监测浮标,并在国家海洋局北海海洋环境监测中心站建设完成浮标系统数据接收控制中心。通过布设自动化水质监控浮标可形成覆盖广西近岸海域重大潜在污染源的水质在线自动监测网络,基本实现实时监控污染物的排放情况和海洋环境的变化情况,做到提前对赤潮、溢油等污染事故的预警预报,为海洋资源开发利用、决策与规划、为海洋环境和生态管理、为科学研究和环境评价提供科学的依据。本文将对该16套水质浮标于2017年1~12月间在广西海域全年的监测数据进行研究。     

基于MEMS加速度计的波高测量装置

利用加速度计浮标对海洋特定的参数波高进行监测。加速度计浮标运用三轴加速度计、陀螺仪、强磁场计以及电磁罗盘模块作为核心电路,利用惯性导航原理,采用四元素法进行坐标转换,并用低通滤波算法对采集信号进行处理,将滤波后的信号值进行二次积分可获取轴向位移,其中Z向位移用来计算波高,同时运用倾角测量原理计算上跨零点处浮标与水平面倾角,并用电子罗盘进行校正,以此来判断波向的方法。使用该波高测量装置对一系列波浪进行测量,并与电容波高传感器进行对比,实验结果表明:运用加速度计浮标测得竖直方向位移曲线,与电容式波高传感器实测曲线相比一致性较好,针对测量结果进行对比发现频域内分析方法误差更小。因此基于陀螺仪和加速度计的波浪观测装置能够满足波浪实验测量需求。     

基于Libmodbus的走航式海表温度传感器总线协议设计

针对船用海水表层水温观测以人工观测为主的现状，基于跨平台的Modbus库Libmodbus的走航式海洋表层水温监测系统，通过在船舶一侧布放处于船舶吃水线范围的水温传感器来采集表层水温信息。采用RS485/Modbus协议实现多站多点联网，构成分布式系统，进行海水表层温度的自动采集。上位机基于Modbus-RTU协议，并添加循环冗余校验以保证其对水温传感器的远程控制和表层水温信息采集功能的可靠性、安全性。该系统不仅运行稳定，操作简单方便，还具有可移植性和可扩展性。实验结果表明，该系统可以稳定可靠地监测海洋表层水温，实现表层水温的随船在线测量。     

海洋仪器装备国际联合研究中心

正一、基地介绍2007年,依托山东省科学院海洋仪器仪表研究所的"国家海洋仪器装备国际科技合作基地"正式成立,这是我国第一个揭牌的国际科技合作基地,也是海洋仪器装备领域的第一个国际科技合作基地。该基地于2013年被国家科技部正式批复为国家海洋装备国际联合研究中心。基地基于在海洋资料浮标、海洋水文气象监测设备、海洋水质检测仪器方面所取得的研究成果,结合国家坚     

基于软传感器技术的海水富营养化监测

藻类的繁殖生长状态很难用一种传感器在线、实时地直接测量出来。影响藻类生长的环境理化因子众多,这些环境因子之间又相互作用,海洋生态环境是一个高度复杂的非线性系统,很难用传统的机理建模方法来描述。文中用T-S模糊神经网络描述这种复杂的非线性系统,通过构造软传感器来测量藻类的繁殖生长状况。将叶绿素a的含量作为描述藻类生长状态的直接指标,并作为系统的输出变量,通过相关性分析,将影响藻类繁殖生长的主要环境因子作为系统的输入变量,通过对样本的学习训练,构造基于T-S模糊神经网络的软传感器模型。实验结果表明,这种软传感器模型能较好地描述可测环境因子与海水叶绿素a含量之间的非线性映射关系,验证了这种软传感器在监测海水水质异常变化时的有效性。     

山东省海洋仪器仪表研究所

研制成功LSY2—1型水库混凝土坝扬压力自动监测系统山东省海洋仪器仪表研究所研制的LSY2—1型水库混凝上坝扬压力自动监测系统,最近在丹江口市举行的验收会上通过验收。会议一致认为:LSY2—1型水库混凝土坝扬压力自动监测系统,系统功能较强,已达到原定各项功能指标。该系统目前在我国处于领先地位,具有一定先进性。 LSY2—1型水库混凝土坝扬压力自动监测系统的研制任务,是水电部丹江口水利枢纽管理局与山东省海洋仪器仪表研究所于1982年6月共同协商确定研制的。该系统是分布式处理的大型水库测量扬压力的数据处理系统,它是由通用运动装置和压力传感器组成的仪器系统。既可独立使用,又可作为大坝监控系统的终端设备,具有自动化监测功能,并具有将测量结果进行月分析和年分析的功能。     

激光雷达测量海水光学水质参数

对于垂直均匀分布海水，提出了利用机载海洋激光雷达数据估计系统的有效衰减系数、海水的体积吸收系数、体积衰减系数和体积散射系数的方法．并根据海上机载试验获得的数据对上述方法进行了验证；对垂直非均匀分布海水条件下海水参数的估计问题进行了初步探讨．     

2008年台风森拉克引起上层海水降温的机制

采用区域海洋模型(regional ocean modeling system,ROMS)模拟了2008-2009年西太平洋的水动力过程,重点关注台湾东侧台风影响的海域,研究2008年13号强台风森拉克引起的上层海水降温机制.通过对模拟结果的分析,认为30m以上海水的降温主要是扩散作用即夹卷效应造成,而30m以下海水的降温主要由垂向对流即上升流造成.海水从下层50～800m的深度处辐聚上升,在表层50m以浅辐散流出.台风过后海水温度逐渐恢复.研究认为:台风会加强海水的垂向湍流/混合,导致最大Ekman泵吸水深下探,使得下层的低温海水更有可能到达表层.     

基于模糊最近邻聚类学习算法的海水藻类繁殖状态预测

为了预报海洋赤潮等灾害的发生,需要监测海水中藻类的繁殖状况.通过建立针对海水中叶绿素a浓度状态的预测模型间接预测海水中藻类的繁殖生长状况.运用基于数据的模糊最近邻聚类学习算法对采样数据进行聚类处理,基于最优模糊逻辑系统建立了针对海水叶绿素a浓度状态的预测模型.根据采样数据的特点和降低模型阶次的实际需求,设计了改进的模糊...     

基于MCGS的海洋生态环境实时监测系统软件设计

设计了基于MCGS组态软件的海洋生态环境自动监测系统软件,结合营养盐、多参数、海水总有机碳等传感器的使用,实现了对水质综合参数、营养物质、有机物等多项海洋生态参数的实时自动监测,并通过DTU数据传输终端将数据实时传送至用户数据中心。该软件采用模块化设计,数据结构较稳定,可移植性和可扩展性较强,界面生动清晰,用户操作简单,维护方便。实验结果表明,该软件运行稳定,数据通信可靠,可用于海洋生态环境的实时监测。     

Polar ocean stratification in a cold climate

The low-latitude ocean is strongly stratified by the warmth of its surface water. As a result, the great volume of the deep ocean has easiest access to the atmosphere through the polar surface ocean. In the modern polar ocean during the winter, the vertical distribution of temperature promotes overturning, with colder water over warmer, while the salinity distribution typically promotes stratification, with fresher water over saltier. However, the sensitivity of seawater density to temperature is reduced as temperature approaches the freezing point, with potential consequences for global ocean circulation under cold climates. Here we present deep-sea records of biogenic opal accumulation and sedimentary nitrogen isotopic composition from the Subarctic North Pacific Ocean and the Southern Ocean. These records indicate that vertical stratification increased in both northern and southern high latitudes 2.7 million years ago, when Northern Hemisphere glaciation intensified in association with global cooling during the late Pliocene epoch. We propose that the cooling caused this increased stratification by weakening the role of temperature in polar ocean density structure so as to reduce its opposition to the stratifying effect of the vertical salinity distribution. The shift towards stratification in the polar ocean 2.7 million years ago may have increased the quantity of carbon dioxide trapped in the abyss, amplifying the global cooling.     

面向分布式共享的海洋监测时空数据表达与传输模式研究

针对海洋时空监测数据分布式共享中的网络传输性能瓶颈问题，提出了一种基于共享式编码与实时压缩的时空数据表达与传输模式，建立了面向服务的海洋时空数据分布式共享框架，采用GML、KML、GeoJSON实现了海洋监测数据的编码式表达，采用压缩算法实现了数据实时高效传输。基于阿里云计算平台，设计和部署了面向海洋应用的分布式GIS系统作为实验平台，实验结果表明，采用GeoJSON和Deflate 6/GZIP建立海洋监测时空数据表达与传输模式，在分布式共享与集成系统中表现出较好的适用性和较突出的性能优势。     

我国海洋资料浮标技术的发展与应用

海洋资料浮标是离岸原位获取水文、气象等环境参数的重要技术手段,在海洋环境实况监测、预警预报、防灾减灾、资源开发、海上交通等方面具有重要作用。本文概述了海洋资料浮标的作用、组成、分类、主要理论及技术体系,总结了近年来国内海洋资料浮标的发展历程和技术突破,介绍了我国目前海洋浮标监测网的构成、应用情况,并与国际先进国家的浮标进行了比较。最后,展望了海洋资料浮标及监测网技术未来的发展趋势。     

海洋监测浮标上的3G无线视频监控系统设计

设计了一种应用在无人值守的大型海洋资料浮标上的3G无线视频传输系统。系统采用值班电路对无线视频传输模块进行功耗控制,降低了系统的功耗。同时,对普通摄像头进行了防水工艺设计,可以有效耐受海上恶劣的使用环境。该系统已经在海上业务运行的浮标上安装应用,近两年的视频数据表明,监控效果良好,可有效地发现涉及浮标安全和海洋污染等问题。     

海洋环境的LoRa和GPRS远程监测系统设计

提出了一种实用的海洋环境远程监测系统.该系统采用轻量化、低功耗的多参数传感器采集数据,通过LoRa和GRPS技术进行数据传输.设计了基于STM32单片机的联合网关,实现监测节点与互联网之间的数据交换.在服务器端构建了数据管理平台,用于完成对采集数据的接收、显示及存储.实验结果表明,该系统可实现对目标海洋区域的智能化和长期性远程监测.     

刚体地球大洋潮波数值模拟

假定地壳为刚体，在旋转的地球上，水圈主体是世界大洋，考虑月球引潮力的作用，以及海底摩擦和海水紊动等诸多因素的影响，初步探讨了大洋潮波的运动和分布规律。