我国海洋资料浮标技术的发展

海洋资料浮标是海洋环境监测灾害预报的主要手段之一,在开发利用海洋,保护海洋环境方面发挥着重要作用。本文简介了我国海洋资料浮标的发展历程及现状,提出了海洋资料浮标技术研究与发展的建议。     

频域内海洋资料浮标水动力特性的仿真研究

为研究海洋资料浮标的水动力特性,建立了频域内的运动微分方程,并基于势流理论,仿真了浮标模型在波浪中的运动,与模型水池试验结果进行比较,发现在共振区域内仿真结果的误差较大。为提高仿真精度,利用模型的横摇衰减试验,获得了浮标模型的阻尼系数,并对仿真模型的阻尼矩阵进行修正。修正后的仿真结果与试验结果对比,仿真精度大为提高,平均误差不超过3%,满足工程应用的要求。     

价值工程与海洋资料浮标

价值工程是以最低总成本实现产品的必要功能的现代管理方法，将ＶＥ原理应用于海洋资料浮标设计，是浮标技术发展的必由之路，本文介绍了美国两种ＶＥ浮标的现状，以供借鉴，我国发展ＶＥ浮标的条件已经成熟，但是任重道远。     

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%。     

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。     

大型海洋资料浮标波浪能供电装置数值模拟研究

本文以10 m大型海洋资料浮标为研究对象,分析了可适应其结构特点的波浪能供电机构。通过数值模拟计算了10 m浮标体的垂荡波浪力以及横摇角度,同时计算了波浪能转换为电能的输出功率,输出功率满足海洋资料浮标蓄电池的充电电压。最后提出了适用于此类海洋资料浮标的结构设计方案以及系统集成方案。该研究为今后海洋资料浮标波浪能供电装置的研发提供了思路。     

北斗二代卫星导航系统在海洋资料浮标监控与管理中的应用

为有效地实现大规模、多类型海洋资料浮标的运行监控与管理,依托北斗二代卫星导航系统的定位和短信通信功能,分别实现浮标位置定位和数据传送,将北斗定位与GPS定位相结合以弥补位置数据丢失、错误等问题。通过数据分包技术克服北斗通讯数据长度的限制,并设计了数据包缓冲接收和数据包动态拼接的方法,有效地实现大规模的浮标数据接收处理。实验结果表明,该方式定位精度高、通讯稳定性好、数据接收率高,能有效满足海洋资料浮标用户对于浮标的管理需求。     

高速水翼船垂荡与纵摇运动模拟

从受力分析的角度,建立了垂荡和纵摇的数学模型.给出了模型中各个参数的计算方法,尤其是对水翼产生的升力进行了详细地分析.为了验证模型的有效性,基于一艘高速水翼双体船HC200B,使用Matlab的Simulink工具箱进行了仿真研究,给出了在12个航速点的上浮量和纵倾值,以及在设计航速的船体姿态.对比仿真数据和实验数据,包括高速域附近的数据,二者相符得很好,这表明了所提出的模型是合理的.     

新型沙漏式浮体的垂荡运动响应特性分析

为了解决传统船型和圆柱筒状浮式生产储油系统(FPSO)的性能局限问题,提出一种具有沙漏式浮体的新概念FPSO.以沙漏式浮体的垂荡运动性能为目标,基于频域势流理论计算浮体的水动力参数,考虑浮体垂荡运动黏性阻尼和非线性静水回复刚度,建立浮体的垂荡运动方程.采用龙格-库塔数值迭代算法求解新型FPSO的垂荡运动响应,并且据此分析黏性阻尼和非线性刚度对沙漏型浮体垂荡运动性能的影响,以期为新型沙漏式FPSO的主浮体外形设计提供参考依据和准则.     

数据压缩技术在海洋资料浮标通信系统中的应用

为减少海洋资料浮标通信系统数据传输的时间和费用,本文针对传输数据类型,采用位拼接、LZW和改进的LZW算法结合的方法对数据进行实时无损压缩。该压缩技术平均压缩率在40%以下,降低了浮标通信所需时间。实际应用证明,该技术提高了数据压缩效率,缩减了通信成本,保证了系统的可靠性。     

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。     

置于大型浮标内的水质参数长期测量系统的设计及应用

为有效解决海洋生物的附着污染问题,延长各种海洋仪器的使用寿命,设计了一种新型的海洋环境连续监测系统。该系统放置在大型海洋资料浮标内,采用海水抽样测量方法,将海水抽取到浮标舱内的容器中测量,而后使用消毒液和清水对容器和传感器进行消毒和清洗。系统通过定点连续监测将数据传输到岸站,与目前浮标常用仪器比测得出,所采集数据稳定可靠。该系统能够将水质传感器的寿命至少延长一年,并提高其长时间测量的准确度和可靠性。     

区块链技术在跨部门海洋数据共享中的应用

基于中心化系统的传统数据共享方式面临着数据易被篡改和违规拷贝利用的安全性风险,而且维护成本高昂。为了实现海洋数据安全可靠的跨部门共享,介绍了国内外海洋数据共享领域的发展现状,分析了中国存在海洋"数据孤岛"问题,提出了利用区块链技术解决该问题的基本思路,阐述了利用区块链的关键技术,并以支援船观测数据共享为应用背景,设计了区块链跨部门海洋数据共享平台架构与数据共享平台模型,并阐述了基于超级账本(hyperledger)联盟链技术的海洋数据共享平台实现方式和平台运行流程。