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。     

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。     

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。     

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。     

SH-1型组装式大型浮标的设计

针对整体式大型海洋资料浮标海上生存能力不强，加工制造、布放运输不便等问题，设计了一种直径为6 m的组装式的大型浮标。利用船舶静力学的计算方法，确定了浮标的型深为2.2 m、重心高为0.9 m以及其他基本参数，并对浮标的稳性衡准数进行校核，结果满足使用要求。该设计为浮标加工质量的可控性提供了合理化依据。     

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。     

基于LabVIEW与SQL server设计的浮标电源远程管理系统

针对现有海洋浮标缺乏对电源有效监控管理的问题，提出了一种基于LabVIEW与SQL server编程，结合C8051F021单片机硬件的方法，设计了岸站服务器的终端监控软件和安装于浮标上的硬件电路。通过网络或北斗通讯等实时通讯方式，实现对浮标上电源的实时监控和管理，提高了浮标电源的利用和管理的能力。     

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。     

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。     

ADCP陆上检测装置的设计与实现

声学多普勒流速剖面仪（ADCP）是近20年来发展起来的一种新型海流遥测计,由于其在大深度水中才能进行性能检测,故造成检测困难．为解决ADCP陆上检测的难题,介绍了一种ADCP陆上检测装置：通过设置回波信号相对于发射信号的延时实现了任意深度矢量的模拟,通过设置回波信号相对于发射信号的多普勒频移实现了任意速度矢量的模拟;通过对接阵将模拟的信号耦合到ADCP换能器中,经过ADCP处理后给出相应的高度和速度信息,对比ADCP的返回值和ADCP陆上检测装置设定值达到检测的目的．这样就可以在陆上通过ADCP陆上检测装置来检测ADCP．实验室试验和工程使用表明,该模拟装置使用效果良好．     

ADCP方向谱估计的倾斜修正算法研究

声学多普勒流速剖面仪(ADCP)是用来测量不同深度上海水流速的仪器,在测流基础上可以通过速度测点组成阵列反演海洋表面波浪。当ADCP倾斜时,速度测点位置发生偏移,导致方向谱估计出现误差,为提高测量精度,有必要对测点位置进行修正。本文在引入旋转矩阵的基础上给出了当ADCP倾斜时的测点位置修正方法,通过仿真和实测数据分析表明,当ADCP倾斜时,方向谱估计误差不仅和俯仰角横滚角有关,同时与ADCP安放深度有关。该倾斜修正算法,同时考虑姿态角和安放深度,提高了ADCP倾斜状态下的方向谱估计精度。     

往复流条件下灯浮标回旋运动的参数估计

为了分析往复流条件下的灯浮标回旋运动规律,先提出以回旋中心和回旋半径作为定量描述灯浮标回旋运动的参数,然后提出基于核密度的参数估计模型.实验结果表明:在往复流条件下回旋半径参数估计值的波动周期与往复流的周期具有统计上的一致性,参数估计值有效.为了定量描述往复流条件下灯浮标安全领域对航道的占用程度,进而优化灯浮标配布,提...     

在感潮河段中ADCP与常规流速仪的测流应用比较

将ADCP与传统流速仪的进行优缺点比较,ADCP较传统流速仪具有集测深、测流、测向一体,高效、快捷、精确的优点,但同时有具有操作要求高,且易受到泥沙、水深、船速、含盐度等测验环境影响的缺点。通过1200kHz的ADCP与LS-20B的在黄浦江上游的试验比较,分析了其相对误差、相对标准差和随机不确定度。在感潮河段中,ADCP的应用精度满足测验误差的要求。     

基于ARM的水下目标定位系统的通信模拟系统设计

水下目标定位系统被广泛应用于水下目标的定位和跟踪、水声对抗等水声领域,其系统主要由水声浮标阵、中继站和基站等构成,浮标与基站的通信通过无线网桥进行传输。为了提高该系统的通信可靠性和智能性,采用ARM板作为中继站和通信服务器,以一台电脑作为基站的显控机,一台电脑模拟浮标,设计了一种水下目标定位系统通信模拟系统,其中ARM板搭载LINUX嵌入式系统。该模拟系统可以实现基站和浮标之间的中继通信,完成从基站显控端发送各种命令和参数到ARM板,ARM板进行中继转发给浮标,浮标收到命令后进行响应,并回传相关数据至基站显控端的功能。     

基于定位锚和水鼓的救捞船混合多点系泊系统定位能力

为提高救捞能力,建立基于水鼓和定位锚的混合多点系泊系统模型,论述该模型的计算流程,通过VB开发计算程序,并对现役救捞船采用定位锚和水鼓的混合多点系泊系统的定位能力进行研究,可为实际救捞作业场布置方案设计提供技术依据和手段.     

河口海岸区悬沙输运量的声学多谱勒流速剖面（ADCP）观测技术的初步研究

基于ADCP的观测原理,推导出ADCP声学信息与水体中悬沙浓度的关系,从而提出用走航式ADCP在河口海岸区域进行悬沙输运量观测的方法。通过分析长江口的观测数据表明,在高悬沙浓度的河口区,用ADCP后向散射强度与采水样得到的悬沙浓度之间具有良好的数学关系。     

振荡浮子式波能转换装置阵列的物理模型水池试验

振荡浮子式波能转换装置在防波堤上进行阵列化布置时,各装置的浮子获能体之间会发生复杂的水动力相互作用,影响装置的运动和发电性能.开展物理水池试验,研究了防波堤前振荡浮子式波能装置阵列的水动力响应特性,着重分析了不同波浪条件下浮子尺寸和分布间距对装置运动性能和发电功率的影响规律.研究发现,在所考虑的参数范围内,相同波况条件...     

基于小型太阳能充电的海况监测浮标设计

针对目前国内外已经研制出的用于海洋遥感的直径大于10m的大型圆盘浮标存在造价和使用成本高、体积巨大等缺点,基于小型的太阳能充电技术研制了一种海况监测浮标,主要应用于学校、企业、科研单位等的小型近海实验。对该海况监测浮标进行了室内测试和近海试验,结果表明:研制的浮标系统可靠性高,能对海洋的温度、湿度、风速等多种环境参数进行监测。