潛浮標系統(tǒng)特點與應用

　　潛浮標系統(tǒng)特點

　　浮標和潛標在組成、系泊方式、適用水深和應用模式上各有不同，浮標通過漂流或錨系的方式工作，具有實時通信能力強、供電充足的優(yōu)勢，但錨系浮標存在布收復雜、易暴露的劣勢;潛標通過錨系或坐底的方式工作，具有長期隱蔽、布設方便、不易遭到破壞的優(yōu)勢，但存在實時通信能力弱、供電有限、搭載儀器少的劣勢。

　　浮標主要分為漂流浮標和錨系浮標兩大類。漂流浮標根據(jù)工作深度的不同分為表層漂流浮標和次表層漂流浮標;錨系浮標根據(jù)系泊方式的不同分為單錨系泊浮標和三錨系泊浮標。表層漂流浮標一般由水帆、浮球和連接纜繩組成，布放于海面及海面下固定深度。

　　次表層漂流浮標的浮體位于水下1000～2000m的某一深度，測量相應深度的海流參數(shù)，其應用最廣的代表為三錨系浮標系統(tǒng)浮標。錨系浮標組成較漂流浮標復雜，錨系浮標組成示意圖如圖下所示。

　　十米三錨系浮標

　　潛標一般由水下裝置和水上控制裝置共同組成。根據(jù)工作深度不同，分為淺海潛標和深海潛標，淺海潛標適用于水下200m水深范圍內(nèi)，深海潛標可覆蓋全海深。根據(jù)錨泊方式不同，潛標又分為坐底潛標和錨系潛標。。

　　潛浮標系統(tǒng)在民用領域中的應用

　　1)水文氣象浮標

　　水文氣象浮標是世界上應用最早、使用最多的一類浮標。水文氣象浮標能夠全天候、不間斷、自動采集和上傳數(shù)據(jù)。

　　2)水質(zhì)浮標

　　水質(zhì)浮標能連續(xù)、實時檢測海洋環(huán)境要素的變化，對研究近岸海域水質(zhì)變化趨勢有重要意義。水質(zhì)浮標通常由浮標體、水體水質(zhì)監(jiān)測傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、浮標運行控制系統(tǒng)、供電系統(tǒng)以及遠程數(shù)據(jù)接收終端組成。水質(zhì)浮標具有自適應強、適用范圍廣、監(jiān)測時間長和節(jié)省人力物力的優(yōu)點，在廣闊的海域上，水質(zhì)浮標配合相應手機和處理單元，可以做到實時監(jiān)測目標水域。

　　3)導航浮標

　　導航浮標是一種漂浮在海上的浮標終端，采用太陽能板對其進行供電，可采集多種海洋物理數(shù)據(jù)，如溫度、鹽度、pH、聲納等。浮標終端和船載終端均安裝衛(wèi)星通信卡，通過通信衛(wèi)星完成兩者之間的數(shù)據(jù)交換。

　　天津海事局主持研發(fā)了一種利用北斗傳輸?shù)暮Ｑ髮Ш礁耍荚O在天津港復式航道上，既可以作為導航浮標，又能作為海洋觀測的載體浮標，可利用北斗導航系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

　　4)波浪浮標

　　波浪浮標是一種監(jiān)測近海波高、波向和表層水溫的小型遙測系統(tǒng)，主要由浮體、錨系和岸站3部分組成。山東省科學院海洋儀器儀表研究所近年來研制了一款SBF3-2型波浪浮標，采用CDMA/GPRS方式傳輸，可通過鋰電池供電。目前已有30多套該型號波浪浮標分布在中國沿海和內(nèi)陸湖泊，為國家海洋環(huán)境監(jiān)測事業(yè)發(fā)揮了重要作用。

　　5)海嘯浮標

　　海嘯浮標的本質(zhì)是“海底壓強計”，一般安裝在海底，用于記錄海嘯數(shù)據(jù)并做海嘯預警。海嘯浮標系統(tǒng)由1個水下單元和1個同步錨泊在水面的浮標組成。安裝在水下單元的聲通訊傳感器將數(shù)據(jù)從水下單元傳輸?shù)剿娓耍娓藢⑦@些數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星(海事衛(wèi)星或北斗衛(wèi)星)實時傳輸?shù)疥懙亟邮照镜臄?shù)據(jù)處理中心以供提前預警。

　　6)海冰浮標

　　海冰浮標可實時監(jiān)測冬季結(jié)冰或寒區(qū)海域的海洋信息。通常該類浮標包括：抗冰標體、系泊系統(tǒng)、太陽能風能互補發(fā)電系統(tǒng)、海洋觀測傳感器系統(tǒng)和觀測數(shù)據(jù)遠程實時傳輸系統(tǒng)等。例如，中國自主研發(fā)的無人值守海冰浮標觀測系統(tǒng)“無人冰站”，由4部分組成，包括氣象塔、冰上主浮標、副浮標以及拖曳式海洋剖面觀測儀。

　　該系統(tǒng)不僅可以探測海(冰)氣交換界面的環(huán)境參數(shù)，還可探測水下環(huán)境剖面參數(shù)，對于研究海冰生成與融化過程的環(huán)境條件、探測極區(qū)的氣象與水文參數(shù)、追蹤浮冰漂流方向和路徑，以及對洋流的研究均有重要科研價值。

　　7)實時傳輸潛標

　　實時傳輸潛標是集多學科的海洋調(diào)查測量高新技術(shù)設備，能長期、隱蔽地對海洋動力參數(shù)和環(huán)境要素進行實時立體綜合監(jiān)測，近年來，實時傳輸潛標在海洋調(diào)查研究領域得到廣泛應用。

　　該潛標系統(tǒng)由主浮體子系統(tǒng)、水面衛(wèi)星通信浮標子系統(tǒng)、錨泊系留回收子系統(tǒng)和遠程控制處理中心子系統(tǒng)組成，其中主浮體上可搭載ADCP(多普勒剖面海流觀測儀)、海流計、溫度鏈等海洋測量設備，用于觀測海流剖面、水下溫度剖面和水下定點溫度、鹽度、深度、流速等多種深海流體動力參數(shù)。

　　8)水下熱通量與混合儀潛標

　　水下熱通量與混合儀潛標由水下熱通量與混合觀測儀及測量背景流場、溫度場的儀器組成。此系統(tǒng)能夠同時長期觀測水下熱通量及湍流混合兩個湍流參數(shù)，多層次揭示水下湍流特征。

　　該系統(tǒng)突破傳統(tǒng)微結(jié)構(gòu)剖面觀測儀的局限，可直接觀測不同海洋條件下，包括內(nèi)孤立波、臺風等過境時海洋引起的強混合及其對熱量的垂向輸送的湍流物理參數(shù)，為揭示混合對暖池區(qū)海洋上下層環(huán)流的物質(zhì)交換的動力機制和預測海洋災害提供數(shù)據(jù)支撐。

　　9)海洋觀測體系建設

　　“透明海洋”被納入聯(lián)合國“海洋科學與可持續(xù)發(fā)展十年計劃(2021-2030)”的6大路線圖，近年來，中國致力于“透明海洋”體系建設，基于中國當前在深遠海立體觀測系統(tǒng)初期建設的基礎，以成熟浮潛標等固定平臺為骨架，科考船為補充，以新型海洋觀測技術(shù)和新型衛(wèi)星為突破口，布局建設了包括天基觀測網(wǎng)、全球海氣界面觀測網(wǎng)、深遠海水體觀測網(wǎng)和深遠海海底觀測網(wǎng)在內(nèi)的“透明海洋”立體觀測網(wǎng)。