黄海海洋观测研究站建设工作取得重要进展

日前,由中科院海洋所承担的“中国科学院近海海洋观测研究网络一黄海海洋观测研究站”建设工作取得重要进展。科研人员先后二次进行了黄海海洋观测研究站区域地质环境勘查与北黄海海洋生态环境多要素调查,采集了大量数据和样品,初步绘制了建设区域海底地形地貌图,标志着黄海海洋观测研究站建设工作与数据采集和积累工作已正式开始。     

基于海洋气象浮标云高观测系统应用性研究

该文阐述一种全新的海洋气象云底高观测方式,通过对陆用型云高观测系统的升级改造和技术攻关,增加两个方向的角度传感器来实现云高设备姿态自动修正。通过对主控时序控制和设备改造降低云高设备功耗,以适应浮标供电系统要求,将云高设备激光发射和接收端口贴特殊保护膜,实现镜头防盐雾和污染改造,实时观测数据根据北斗传输字节要求和时间进行重新编码,每10min发送到岸站中心站;从而真正实现10m浮标平台云底高度实时观测,并通过对两台设备海上试验,进一步验证浮标平台云高观测系统的可行性,填补海洋气象云高观测空白,为福建省开展海洋气象探测和专业服务提供可靠的数据支撑。     

BGC-Argo浮标观测在海洋生物地球化学中的应用

长期以来观测数据的不足严重制约着海洋生物地球化学过程的研究,随着技术发展,搭载物理、生物与化学多传感器的生物地球化学剖面浮标(BGC-Argo浮标)为海洋观测带来了重大改变:通过长期自动化剖面观测,可以覆盖从昼夜、季节到年际的连续时间尺度;通过阵列式投放可以覆盖从次中尺度、中尺度、海盆到全球的连续空间尺度;高垂向分辨率的观测数据可以同船载观测和遥感观测相互补充.海量的观测数据有助于各种海洋生物地球化学过程的研究,并进一步认识、理解与预测海洋生物地球化学循环、生物泵过程以及海洋生态系统.主要综述了BGC-Argo的发展背景、科学目标、主要应用以及目前在南海的应用进展.     

白龙浮标数据全球通信系统共享的解决方案

为实现白龙浮标数据按照标准格式全要素参与国际交换,设计了从浮标数据测量、卫星传输、岸站接收、实时数据质量控制、云服务器存储到FTP数据上传中国气象局的数据传输链路;采用WMO推荐的标准BUFR格式对原始数据进行格式转换和重新编报,并按照全球通信系统(GTS)的规则进行封装和编发,实现了白龙浮标气象和海洋观测数据实时向GTS的分发共享,全球用户可以通过GTS收集数据并进行分拣后,按照报头识别并解码得到白龙浮标实时数据。白龙浮标成为我国第一个实时数据共享到GTS的锚系浮标,表明我国锚系浮标数据提供能力达到世界先进水平。     

基于HTM网络的多源海洋实时观测数据异常检测

在时下海洋观测系统中,往往通过分布于不同地理位置的智能传感器来获取实时观测数据。然而由于通信环境不稳定、观测仪器故障、数据采集或传输软件运行异常等原因,观测数据的完整性、可靠性和时效性往往得不到保障。本文基于层级实时记忆(Hierarchical Temporal Memory,HTM)网络设计多源数据异常检测算法,对不同测点海洋实时观测数据流进行质量监控。首先考虑海洋观测系统中存在的数据缺测、网络丢包现象,对观测数据进行预处理;接着基于HTM网络,生成观测数据的稀疏离散表征,动态更新神经元活跃和预测状态,并根据赫布法则奖励或惩罚突触连通值,模拟时序数据的空间和时间关系,从而学习和识别数据内部特征,实现单源海洋实时数据流的异常检测;最后在此基础上,利用不同测点间观测数据的距离相关性,对多源海洋实时数据流进行质量监控,降低异常数据漏报率。实验结果表明,本文提出的算法能有效检测出海洋实时观测数据异常点,且识别速度快于数据采集速度,能保证异常检测过程的准确性和实时性,符合实际应用需求。     

基于环境变量的海洋浮标抗风等级计算

海洋浮标是一种布放在特定海域的观测装备,常用于定点观测风、浪、流、海温等海洋气象要素。本文对浮标浮体和锚系分别进行受力分析,给出了浮标在风、流、浪联合作用下的泊稳条件。采用Python编程语言编写了一套浮标抗风等级计算程序,可以计算特定浮标系统所能抵御的最大风级,以及特定风级下浮标系统泊稳所需的最小锚重,并通过一个浮标在台风天气下走锚的实际案例对程序计算结果进行了分析。计算结果还表明,海浪对浮标的作用力为流作用力的7～10倍,为风作用力的36～106倍,其作用在浮标受力分析和计算中不可忽略。本研究可为海洋浮标系统的布放设计和维护提供参考。     

上海建成中国第一套海底观测组网技术系统

由著名海洋科学家，中国科学院院士，同济大学汪品先教授领衔的“海底观测组网技术的试验与初步应用”2006年重大科技攻关项目，6月23日通过上海市科委组织的专家验收。该项目的研究旨在初步突破构建包括海底观测网在内的海洋综合立体观测例系统关键技术，在上海附近海域进行海底观测组网技术的试验，建立了中国第一个海底综合观测试验与示范系统——东海海底观测小衢山试验站。该试验站由海洋登陆平台及控制和传输模块、1．1千米海底光电复合缆、基站包括特种接驳盒、外接ADCP、CTD、     

海仪所等单位研制的极区海气耦合观测浮标成功布放挪威海

我院海洋仪器仪表研究所、中国海洋大学、国家海洋环境预报中心联合研制的极区海气耦合观测浮标搭乘"雪龙号"顺利到达布放海域,成功布放于北纬70度、东经3度的挪威海。该浮标是我国首次在极地及深远海成功布放的大型海气耦合浮标,也是中国首次     

基于以太网的平台综合观测系统软件设计

基于以太网技术开发了海洋观测平台的数据采集处理软件系统,系统通过B/S和C/S两种软件架构实现了准确快捷的采集处理气象、水文和波浪数据,并通过无线以太网实现数据的共享。该系统可为海洋观测预报提供准确可靠的数据支持。     

悬链线状的海洋浮标锚泊系统

本文根据海洋流体力学原理对海洋浮标的悬链线状锚泊系统进行了分析、论述和计算公式推导,并以HFB—IB型海洋浮标站为例,给出了设计计算这种锚泊系统的方法。     

漂浮的海上观测站

<正>海洋观测浮标是布设在大海中的观测站,它们全天候、不问断地工作,获取有关海洋水文、水质和气象的各种信息。什么是海洋观测浮标?说到浮标,我们通常会想到那种漂浮在水面上,用于指示航道,标出浅滩、暗礁的航标。其实,除了作为航标的浮标之外,还有一类浮标,它们就像人类布设在海中的一个个观察哨,夜以继日地为我们提供有关海洋水文、水质和气象的各种信息。这就是海洋观测浮标。     

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。     

王军成:蓝海监测的拓荒人

<正>海浪像火焰一样翻卷着。一人高的浪头里,斜斜的驶出一条小船。浪头打过,小船像喝醉了一样趔趄不稳,几个人趁着船头昂起跳上船边的大型海洋浮标。为首的汉子个子不高却异常灵活,一看就是常年海上作业的行家里手,他正是山东省科学院研究员王军成。几人冒险检修的海洋浮标,是以锚定在海上的观测浮标为主体组成的海洋水文气象自动观测站。海洋浮标具有全天候、全天时稳定可靠收集海洋环境资料能力,能实现数据的自动采集和自动     

山东省海洋环境监测技术重点实验室

正山东省海洋环境监测技术重点实验室是开展海洋技术基础理论研究、海洋环境监测技术应用研究,进行海洋仪器装备研发生产和科学试验的综合性实验室。在海洋资料浮标、海洋自动化观测台站、海洋水文气象观测设备、海洋水声探测装备、海洋军工观测设备、海洋污染监测仪器、海洋调查设备等方面具有数十年的研究经验和工作     

我国全自动化Ⅱ型海洋资料遥测遥控浮标正式并网投入使用

由山东省海洋仪器仪表研究所受国家海洋局委托承担的“七五”期间国家重点科技攻关项目——(75—76—05—01)FZF2—1型海洋资料遥测遥控浮标的总体技术方案设计、组装、调试、试验及协调阶段工作进展顺利。在国家海洋局北海分局、国家原电子部、航天部、航空部所属的有关单位共同努力下,该浮标在完成陆上联调和进行为期4个月近海试验的基础上,于1988年4月28日9:30分由国家“极地”号科学考察船将它成功地布放锚泊在(122°20′E、35°30′N)预定的黄海海域网点,正式并入我国海洋浮标网群投入使用。     

海洋资料浮标波能供电装置数值模拟研究

海洋资料浮标的电源补给问题是亟待解决的关键技术之一。本文以浮标现有技术参数为基础,通过数值模拟研究以浮标标体作为能量吸收系统,传统齿轮齿条形式作为能量输出系统,永磁发电机配合滤波整流稳压模块作为电力输出系统的海洋资料浮标波浪能供电装置的可行性。计算结果表明,不考虑各阻尼,浮标体在波浪作用下可满足高转速、低扭矩的500 W三相交流永磁同步发电机的装机容量,同时理论计算发电机的输出电压可达到海洋资料浮标蓄电池14 V的充电要求。     

铱星数据通信在海洋资料浮标上的应用

针对大型海洋资料浮标大数据量传输的要求,在浮标上采用铱星电话数据通信系统传输实时水文气象数据。该系统采用PHILIPS单片机控制,通过铱星电话实时将数据传输到岸站固定电话,并通过计算机存储和打印。系统运行结果表明,该数据通信系统可靠性高,通讯费用低,数据接收率达到99%。     

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。     

一类欠观测系统的可观测性研究

探索月球及月球以远天体对推动太阳系起源、行星演化、生命起源等基础科学问题的研究至关重要,已成为各航天强国的发展重心.由于深空探测任务距离遥远,深空探测器依靠地面测控网进行导航难以保证安全可靠运行,亟需发展自主导航能力.基于序列图像的自主导航系统具有成本低、功耗小、全程适用和数据结构简单等优点,可有效降低深空探测器自主导航系统的空间及能源负担,是实现深空探测器自主导航的理想手段之一.但是,受深空探测目标先验信息缺失及复杂环境下系统误差难以自主校正的影响,基于序列图像的深空探测自主导航系统属于典型的欠观测系统.为提升此类自主导航系统的精度和工程实用性,需以可观测性理论研究为基础,指导自主导航系统的设计及工程实现.针对可观测性理论研究的实际需求,本文首先从非线性系统可观测能力的表征、判定及量化等三个方面系统地阐述了现有理论及方法的研究现状;之后,调研了一类欠观测系统(基于序列图像的自主导航系统)的可观测性分析方法,给出了针对此类系统的可观测性研究现状,并讨论了各方法之间的优劣;最后,通过对已有成果进行总结归纳,探讨了现阶段欠观测系统可观测性研究存在的不足以及未来的发展趋势.     

海洋资料浮标锚泊系统的系泊力计算

为了准确预报海洋资料浮标的受力及运动情况,建立了浮标锚泊系统的运动方程,提出了在海洋环境中作用在浮标及锚系上的各种外载荷的计算方法,得到了浮标的运动方程以及锚系的受力表达式。在计算锚泊系统的外载荷时,考虑了作用在锚系上的海流载荷以及由波浪载荷引起的波频运动对锚系的影响。通过算例在时域内对浮标锚泊系统的运动和张力进行了数值模拟计算,结果表明,该方法满足海洋工程中对浮标系统运动和受力分析的精度要求。