國產(chǎn)海洋浮標(biāo)的類型及應(yīng)用介紹

　　國產(chǎn)海洋浮標(biāo)是以錨定在海上的觀測(cè)浮標(biāo)為主體組成的海洋水文水質(zhì)氣象自動(dòng)觀測(cè)站，它能按規(guī)定要求長(zhǎng)期、連續(xù)地為海洋科學(xué)研究、海上石油(氣)開發(fā)、港口建設(shè)和國防建設(shè)收集所需海洋水文水質(zhì)氣象資料，特別是能收集到調(diào)查船難以收集的惡劣天氣及海況的資料。海洋浮標(biāo)作為離岸現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的重要手段，在海洋動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋污染監(jiān)測(cè)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)真實(shí)性校驗(yàn)、水聲環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮著作用顯著。

　　海洋浮標(biāo)一般由浮標(biāo)體、錨系、傳感器、數(shù)據(jù)采集器、通信系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、浮標(biāo)檢測(cè)儀等部分組成，可以測(cè)量大氣中的風(fēng)、氣壓、溫度、濕度，還有能見度，以及水文參數(shù)里面的波浪、海流、水溫、鹽度，還可以測(cè)水質(zhì)參數(shù)包括pH值，溶解氧葉綠素甚至包括營養(yǎng)鹽這些參數(shù)。

　　海洋浮標(biāo)按結(jié)構(gòu)形式可分為圓盤型、球型、船型、柱型等類型，按浮標(biāo)按照錨泊方式可分為錨系型和漂流型，按浮標(biāo)體尺度可分為大型、中型、小型等不同類型，按浮標(biāo)功能又可分為導(dǎo)航浮標(biāo)、氣象水文監(jiān)測(cè)浮標(biāo)、水質(zhì)浮標(biāo)、波浪浮標(biāo)、光學(xué)浮標(biāo)、港口浮標(biāo)、漁業(yè)浮標(biāo)、航道浮標(biāo)、船舶警示浮標(biāo)、核輻射監(jiān)測(cè)浮標(biāo)等。

　　導(dǎo)航浮標(biāo)用于輔助導(dǎo)航，主要指示航道、危險(xiǎn)區(qū)域等，幫助船只保持方向和位置，包括燈塔、燈船、浮式燈塔、浮式信標(biāo)等，這些浮標(biāo)通常配備燈光、雷達(dá)應(yīng)答器和其他導(dǎo)航設(shè)備，以便在惡劣天氣和夜間也能提供導(dǎo)航服務(wù);氣象浮標(biāo)用于測(cè)量海洋天氣，主要用于氣象預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)，搭載氣象觀測(cè)設(shè)備、海浪測(cè)量設(shè)備、水文學(xué)儀器等，用于測(cè)量風(fēng)速、風(fēng)向、海浪高度、浪向、水溫、鹽度等海洋環(huán)境要素。

　　大多數(shù)海洋浮標(biāo)是由蓄電池供電進(jìn)行工作的，但由于海洋浮標(biāo)遠(yuǎn)離陸地，換電池不方便，有不少海洋浮標(biāo)裝備太陽能蓄電設(shè)備，有的還利用波能蓄電，大大減少了換電池的次數(shù)，使海洋浮標(biāo)更簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)。

　　根據(jù)海洋監(jiān)測(cè)任務(wù)的不同，不同類型海洋資料浮標(biāo)上集成相應(yīng)的不同傳感設(shè)備，采集諸如水文、水質(zhì)、氣象、生態(tài)、海洋生物、海洋化學(xué)、海洋物理等多方面的海洋信息并加以處理。例如為研究海洋物質(zhì)在海洋環(huán)流影響下的表層物質(zhì)散播軌跡，可利用漂流浮標(biāo)隨海洋環(huán)流系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡獲取過程參數(shù)。目前海洋資料浮標(biāo)的應(yīng)用需求逐漸從近海向深遠(yuǎn)海拓展，且人們對(duì)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的廣度和精度等方面也提出了更高要求。

　　通常若海洋資料浮標(biāo)的尺寸越小，浮標(biāo)姿態(tài)變化受海況影響的程度越嚴(yán)重。對(duì)于搭載在浮標(biāo)上的風(fēng)、浪、流等水文氣象參數(shù)的觀測(cè)儀器和設(shè)備而言，浮標(biāo)平臺(tái)上自身的動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)對(duì)測(cè)量誤差的影響更大，將很難滿足高時(shí)間分辨率的數(shù)據(jù)獲取需求。進(jìn)行瞬時(shí)風(fēng)測(cè)量時(shí)，浮標(biāo)體的橫搖、縱搖、艏搖、縱蕩、橫蕩、垂蕩引起的風(fēng)速計(jì)傾料，使得浮標(biāo)風(fēng)速傳感器旋轉(zhuǎn)器轉(zhuǎn)軸無法與風(fēng)向保持平行，造成瞬時(shí)風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量的較大偏差，特別在高海況下陣性風(fēng)速的測(cè)量會(huì)更加顯著。海況越惡劣，浮標(biāo)運(yùn)動(dòng)越劇烈，瞬時(shí)風(fēng)速測(cè)量誤差會(huì)變大，數(shù)據(jù)偏離真實(shí)值也會(huì)越大，使得測(cè)量結(jié)果的可信度變差。

　　目前，海洋浮標(biāo)姿態(tài)測(cè)量技術(shù)已由浮標(biāo)姿態(tài)信息測(cè)量延伸到浮標(biāo)運(yùn)動(dòng)信息測(cè)量，以獲取海洋資料浮標(biāo)上任意空間位置點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矯正信息，比如三維空間的角速度信息、線加速度信息、三維姿態(tài)信息、三維速度信息、三維位置信息以及升沉信息等等。這些信息的準(zhǔn)確獲取不僅可以幫助海洋觀探測(cè)儀器進(jìn)行誤差補(bǔ)償矯正，而且這些運(yùn)動(dòng)測(cè)量信息中本身也包含了水文氣象儀器觀測(cè)的重要參數(shù)信息，如波浪測(cè)量中，波浪特征參數(shù)(波高、波周期和波向)的計(jì)算就是源于這些運(yùn)動(dòng)測(cè)量信息，這些運(yùn)動(dòng)測(cè)量信息可以為浮標(biāo)設(shè)計(jì)以及搭載于浮標(biāo)平臺(tái)上的水文氣象儀器的觀測(cè)提供更加精準(zhǔn)和精細(xì)化的服務(wù)。

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