内波观测浮标水动力性能分析与实验研究

内波观测浮标的横摇和纵摇是影响海流观测设备声学多普勒流速剖面仪(ADCP)观测有效性的重要参数。针对所设计的浮标,采用AQWA软件,分析比较了在不同外界载荷下,浮标的横摇和纵摇变化情况。结果表明:在1 m浪高的规律波浪下,周期为4~16 s时,浮标的横摇和纵摇角度均满足仪器有效观测的要求,周期为1~3 s时,浮标会产生较大的横摇和纵摇角度;在不规律波浪下,当波浪高度小于4 m时,浮标运动的有义值都满足要求,当波浪高度大于等于5 m时,浮标的横摇或纵摇角度会超过20°。在南海进行的内波观测实验表明,横摇和纵摇角度均满足有效观测的要求,证明模拟是准确的。

一种用于海洋综合观测浮标的多种通信方式集成系统

为了优化海洋综合观测浮标的通信系统,设计了一种通信方式集成系统,将多种通信模块进行集成管理,并在每个数据发送周期进行通信信号检测,经过比较选择最优的通信方式进行数据传输。该系统具有采集数据完整、数据冗余小、运行功耗低等优点,有效增强了浮标的通信能力,完善了原有通信系统的功能,并且后期还具备较强的可扩展性功能,如浮标舱内环境监测和独立定位等,进一步增强浮标的安全性。该系统已经完成12个月的海上试运行,系统运行稳定,功能达到预期,可满足海洋综合观测浮标对多种通信方式进行优化管理的需求。

Huffman与LZW算法在海洋观测浮标通信数据压缩中的应用研究

在现有两种比较主流无损压缩算法基础上(Huffman算法和LZW算法),根据海洋观测浮标采集的观测数据特点,比较两种压缩算法的优缺点,并通过布放在西太平洋海域的一套观测浮标数据进行数据验证。结果表明,使用Huffman算法和LZW算法分别对海洋观测浮标数据进行压缩,两者的压缩率都基本可达50%左右甚至更低,Huffman算法压缩率较优,而LZW算法复杂度较优。通过分析,可证明这两种无损压缩算法都能有效地提高深远海通信效率和降低通信成本,同时也提高了科学观测数据的安全性和保密性,可根据实际情况选择在深远海观测浮标数据通信中应用。

气象观测浮标短信查询及报警系统设计

介绍了基于手机短信的气象观测浮标数据库查询及报警系统的原理、硬件组成及软件开发。气象观测浮标通过北斗通讯将气象数据传输到指定计算机存储,系统实时监测定位信息、气象要素和接收短信命令,并将报警信息和命令响应通过短信发送至指定手机,达到实时掌握浮标状态的目的。在实际项目应用中,取代了人员值班,保证了报警实时性,达到了预期的效果。

海洋观测浮标体水中平衡性分析

海洋观测浮标系统应用广泛,浮标体的平衡性能是影响海洋观测浮标使用的重要因素之一(着重观测波浪等水文参数除外).以一种主体直径为2.3m的浮标体为例,运用动力学平衡理论,通过数学分析法进行推演计算,分析后得到了此浮标体的重心和浮心的位置.其中,重心位于主浮体的中轴线偏下位置;按照浮标体倾斜一定角度的情况下,推算出浮标体浮心位置,并由此得出其稳心的位置.依据计算,得出浮标体倾斜20°的情况下,此浮标体依然处于稳态平衡,理论结果表明此浮标体设计具有一定的可行性.通过海上实际测试,验证了理论计算分析的正确性.文中对浮标体平衡性的研究采用了理论分析与实验印证相结合的方法,其分析计算方法具有普适性,适用于其他型号的海洋观测浮标体,乃至所有水面浮体的平衡性分析,可为水面浮体设计提供借鉴.

海气界面观测浮标现场原位校准技术研究

海气界面观测浮标可长时间、连续不断地同步收集海面气象和水文数据,是全球海气相互作用研究的重要技术之一。分析了海气浮标校准工作存在问题,提出了一种海气界面观测浮标现场原位校准技术,依托国家浅海海洋综合试验场,进行海气界面观测浮标计量校准技术研究。海试数据显示现场原位校准技术可行、过程可控、结果可信,气象和水文参数均满足《气象观测规范》和《海滨观测规范》要求,可达到陆地校准技术精度要求,研究结果为海气浮标量值溯源提供了一种新的有效途径。

基于AQWA的波浪观测浮标随波性能分析与优化研究

波浪观测浮标是一种现代化的海洋观测设施,随波性是反映其测量精度的一个重要参数。本文将针对两种常见外观浮标的随波性能展开水动力学研究,本文采用水动力计算模型AQWA,结合典型的Green函数法求解了浮体结构的波浪力及相关水动力系数,并应用三维势流理论,基于单自由度运动方程,在频域内研究了自由浮标在规则波下的垂荡运动响应。针对中国短周期波浪海况的特点,计算了15种不同形状、浮标重量、形状参量工况中浮标体垂荡响应RAOs。水动力学计算结果表明:在外界环境载荷相同的条件下,平底柱形浮子1-3的随波性能较其它工况中浮子为好。本文的研究方法也为海洋资料浮标的参数设计提供了良好的科学依据。

柱形内波观测浮标的设计与稳定性分析

通过海面浮标实现内波流观测数据的实时传输,对于海洋油气开发的内波流预警安全保障具有非常重要的意义。安装在海面浮标上的海流观测设备(如ADCP)对浮标姿态有较高要求,本文设计了48种不同尺寸的柱形观测浮标,采用Solid Works软件和ANSYS Workbench 2020软件,分析比较了在外界载荷相同的情况下,不同外形参数柱形观测浮标的横摇变化情况。分析结果表明:①在保证充足浮体浮力情况下,当浮体高度为1.3 m时,对于所有浮体样品直径,柱形观测浮标在1~20 s周期波浪影响下,其横摇角度均可不超过20°。②当直径不小于0.6 m时,对于所有浮体样品高度,其横摇角度在周期为1~20 s的波浪下均不超过20°;当浮体直径为0.7 m时,柱形观测浮标最稳定,其横摇角度最大不超过10°。③对于48种不同尺寸柱形观测浮标,浮体高度为1.2~1.3 m,浮体直径为0.6~0.7 m时,柱形观测浮标最为稳定。④当浮体高度为1.4 m或1.5 m,直径为0.4 m时,由于高频波浪影响,其最大横摇角度甚至会超过90°,这与柱形观测浮标固有频率与波浪频率发生共振有关。研究结果对于小型浮标设计和表面浮标观测剖面流具有重要的参考意义。

基于GNSS的综合观测浮标系统初步设计

综合观测浮标系统快速发展,已经广泛应用于海洋环境观测及海洋环境调查、军事调查。波浪、潮位观测在海洋预报、防灾减灾、海洋工程方面发挥了重要作用。潮位观测一般基于岸边、岛礁固定式验潮井方式观测,成本高、选址困难。基于GNSS的波浪潮位观测浮标具有成本低、选址灵活等优点,可远离岸边进行观测,根据需要可进行大面积的观测,弥补现在海洋观测水文资料稀缺的不足。文章阐述了基于GNSS的综合观测浮标系统的总体设计及试验验证情况,试验结果表明潮位测量精度达到二级潮位站精度要求,为GNSS综合观测浮标的设计提供参考。

全国首个分体组装式、泡沫浮体海洋观测浮标在粤成功布设

8月6日上午，我国第一个6米大中型分体组装式泡沫浮体海洋观测浮标在汕尾市红海湾海域布设成功。该浮标直径长6米，它与湛江北部湾、茂名博贺港、阳江南鹏列岛的3米浮标初步构成了广东省自主海上浮标观测网。

中国北极科考队成功布放首个极地大型海洋观测浮标

8月4日，中国第五次北极科考队在北纬70度。东经3度的挪威海布放了中国首个极地大型海洋观测浮标，这也是中国首次将自主研发的浮标和观测技术推广到北极海域．并利用大型浮标对海气相互作用进行连续观测。

基于浮标观测的春季青岛近岸海水pCO_(2)变化及海-气CO_(2)通量研究

利用海-气界面浮标观测得到的高频数据,分析了春季青岛近岸海域海表二氧化碳分压(pCO_(2))的变化规律及驱动因素,并对海-气CO_(2)通量进行了估算。观测期间该海域由大气的碳汇转变为碳源,主要是由海表pCO_(2)的不断增长所致。对海表pCO_(2)控制因素进行分析,发现温度升高是pCO_(2)增长的主要驱动因素,生物过程起到一定的抑制作用。海表pCO_(2)呈现出日变化特征,温度和生物因素对海表pCO_(2)日变化的作用均与太阳辐射相关,但两者的作用相反。此外,分析发现浮标的不同采样频率会对海-气CO_(2)通量估算产生影响,缩短采样间隔能有效降低海-气CO_(2)通量估算的偏差,提高估算的准确性。

信息技术在海洋观测浮标系统安全保障体系的应用

海洋观测浮标为海洋环境信息的长期获得提供了成熟的技术手段,信息化技术在海洋观测浮标上的应用为浮标的安全运行起到了核心保障作用。本文介绍了海洋观测浮标的系统构成,详细阐述了信息化技术在浮标安全运行保障方面的应用,对浮标系统的数据采集部分、通讯部分和异常报警功能从技术设计思路、选择方案等方面进行了信息化手段应用的讨论,并针对通讯方面的多种实现手段做了详细比较。由于海洋观测浮标安全运行方面对信息化需求的日益增加,视频应用所需要的大数据量和技术手段成为下一步发展亟待解决的问题。

三锚式浮标综合观测平台的研究和应用

在我国近海海域渔业活动频繁的情况下,为实现具有实时、连续、长期和稳定特征的近海海洋水体剖面观测,满足海洋科学研究对剖面水体数据的需求,通过借鉴目前我国近海广泛使用的10 m大型综合观测浮标的优点,在结构和稳性方面进一步优化,设计完成直径15 m的三锚式浮标综合观测平台,该平台通过在浮标中间预留中央透水井,使用绞车上下驱动多参数观测设备实现水体剖面的实时、连续、长期和稳定观测,并通过三锚式锚泊方式有效避免了剖面观测设备与固定锚系的缠绕问题,同时还具有智能判断、远程监控等功能,是一种新型的近海水体剖面观测平台。经过在我国东海海域一年的试验性观测表明,三锚式浮标综合观测平台整体运行效果良好,取得大量的水体剖面观测数据,在我国近海具有广泛的适用性。

东海海洋环境监测网浮标观测站布设及其科学意义

基于海洋环境监测现状与发展,针对目前东海区浮标站位较少、布局不均和观测功能设置不完善等限制了其在海洋预报、防灾减灾、维权执法等方面保障功能的提高问题,为满足东海区观测形势需要,结合重要流系和重要海洋现象监测、台风与风暴潮预警预报、海洋权益维护及保障等需求,设计了较为科学合理的东海区浮标观测网布局。在现有浮标观测系统的基础上增加18个浮标站位,其中包含11个10m浮标、7个3m浮标和3个潜标,新的东海区浮标观测网系统将与海洋(台)站、海上平台、海基床、岸基雷达等观测系统共同构建东海区实时立体海洋观测网。

中国布设3套南极海洋观测浮标

2015年3月初，中国南极考察队成功布放了3套锚系潜标。其中第3套布设地点在南纬68°31′、东经79°30′，该地位于普里兹湾埃默里冰架前缘西侧的麦肯齐湾内，是埃默里冰架下海洋出流的主要地方，在冬季也存在风生冰问湖。潜标主要针对上述两个过程。

专注海气界面观测浮标国产化技术研究 满足海洋环境安全保障需求

经过多年研发与实践,国外已经建成覆盖全球的海气界面浮标观测网,如美国和日本联合实施的全球热带锚系海气界面观测浮标阵列(Global Tropical Moored Buoy Array,GTMBA)。我国在海洋观测浮标领域也取得了一定的成果,研制了10余种规格浮标,构建了我国近岸海洋浮标观测网,但是由于起步较晚、投入不足,核心设备多数依靠进口,制约了我国海洋观测技术的发展。

浅谈海洋资料浮标观测的地位和发展

浅谈海洋资料浮标观测的地位和发展张志（国家海洋局南海分局浮标队，广州５１０３００）随着科学技术的发展，海洋监测的手段愈来愈先进。除了船舶移动追踪监测、飞机快速监测外，还有卫星大面积的遥感监测等等。这些先进科学的监测手段，为我们认识海洋，保护海洋环境，...

2018–2019年东海站三锚式浮标综合观测平台剖面观测数据集

海洋剖面观测是实现“透明海洋”对海洋全尺度观测的重要环节。中国科学院近海海洋观测研究网络东海海洋研究站研制的国内首套直径15米超大型三锚式浮标综合观测平台,可实现对海表气象–水下浅层水质水文–水下剖面数据的实时观测。对布放海域(30°27′32.6″N,120°14′25.22″E)已经进行了为期12个月的连续观测并获取到该区域宝贵的实时连续观测数据。本图集对其中最为重要的剖面数据进行整理,为了更好地利用这些观测数据,我们采用规范的数据处理方法和质量控制体系对这些剖面观测数据进行处理和质量控制,为建立涵盖海洋大气、海洋表层、水体剖面和海底的全尺度观测体系弥补了关键一环,为我国海洋科学基础研究、防灾减灾等提供更加丰富、完备的数据支撑。