海漂型浮标干扰设备

第30卷增刊2008年11月舰 船 科 学 技 术

SH I P SC I E NCE AND TEC HNOLOGY Vo.l 30,Supple m ent

Nov .,2008

海漂型浮标干扰设备

李大健

(武汉船舶通信研究所,湖北武汉430079)

摘 要: 对国外常规使用的海漂型声呐探潜浮标特征、参数及工作方式进行了介绍,分析了海漂型声呐探潜

浮标干扰机的干扰途径、作用范围及工作原理,并依据最佳性价比的原则给出了一种海漂型浮标干扰设备的原理设计。

关键词: 声呐探潜浮标;干扰设备;瞄准式干扰

中图分类号: U666.7 文献标识码: A 文章编号: 1672-7649(2008)S-0057-05

DO I :10 3404/j issn 1672-7649 2008.S .014

Buoy interference equipem ent floating at sea

L I Da -jian

(W uhan M ariti m e Co mm un i c ation Research Institute ,W uhan 430079,Ch i n a)

Abst ract : In this paper ,the characteristics ,para m eters ,work i n g procedure o f sonar buoys exp l o rati o n equ i p m ent of foreign conventi o na l sub m ar i n e is d iscussed ,and the w or k i n g pri n ciples ,the i n terference m eth -od ,and effective range of the buoy i n terference equ i p e m ent floa ti n g at sea is also ana lyzed,based on t h e best price perfor m ance ra ti o ,a desi g n of a type o f buoys i n terference equ i p e m ent floating at sea i s g i v en .

K ey w ords : sub m arine sonar buoy ;i n terference equipe m en;t co lli m ation i n terference

收稿日期:2008-08-20

作者简介:李大健(1957-),男,高级工程师,从事舰船及民用通信系统及设备研究工作。

0 引 言

1940年末之后,反潜机在反潜战中的作用地位逐步提高;二战后,核动力潜艇的出现使得水面舰艇失去了速度优势,此后反潜机的作用更加得到重视,反潜机逐渐成为空中、水面与水下立体反潜体系中的主要力量之一。而P -3C 更是目前世界上技术水平先进、作战效能强的反潜巡逻机。目前,美日共拥有约200架P -3C ,未来台湾也将拥有12架。P -3C 飞机具有反潜手段多、机动性强、较高的搜索效率、受敌潜艇的威胁小等优势。

在P -3C 众多的反潜手段中,声呐探潜浮标系统是P -3C 搜索水下潜艇的主要设备。P -3C 机体后部下面设有52个声呐浮标投放孔,其中的51个直接与通用计算机连接可自动投放。一般情况下,若潜艇以6kn 的航速在水下航行,海况较好(海况低于3级)时,被动式声呐浮标的听测距离为1~5n m ile ,主动

式声呐浮标的听测距离为1~3n m ile 。对于P-3C 而言,在8h 的巡逻时间内,为跟踪1艘潜艇而投下50

枚声呐浮标是很正常的。例如,在美日联合军事演习期间,平均每日投放1500枚水声探潜声呐浮标。

因此,当我出动潜艇对敌进行军事打击行动时,首先遇到的障碍是敌人P -3C 反潜巡逻机投放的声呐探潜浮标。而对于反潜机及声呐探潜浮标系统这种远程探潜手段,除对反潜机进行攻击外,惟一有效的反制办法是利用海漂型浮标干扰设备对其通信链路进行干扰。根据海情特征及战术应用编配,通过无人机空投等方式,将海漂型浮标干扰设备投放于潜艇出航或隐蔽作战区域,对敌声呐探潜浮标与P -3C 的通信/情报侦察网络实施干扰,为我军潜艇突防创造条件。

1 声呐探潜浮标系统概况

目前境外大量使用的较有代表性的声呐探潜浮

舰 船 科 学 技 术第30卷

标系统主要有AN/SSQ-53系列被动声呐探潜浮标、AN/SSQ-62系列主动声呐探潜浮标、AN/SSQ-77系列垂直线列阵声呐探潜浮标,单枚价格约为300~ 800美元,主要装备于美、日、台军队,装备数量约数百万枚。

AN/SSQ-53系列被动定向声呐探潜浮标是美国海军标准的DI FAR系统浮标,AN/SSQ-53声呐浮标系统由声呐浮标、机载分析仪、机载记录器及显示系统组成。其中声呐浮标又由声接收器、水听器、放大器、具有振荡器的罗盘装置、由锂电池组成的电源、超短波发射机等组成。浮标上采用了具有恒定速度自动旋转的声接收器。换能器系统内有固定连接包含在浮标无线电发射机电路中的罗盘装置。因而飞机上的声呐员可得知每一瞬时换能器系统方向特性的最大值相对于地球子午线的位置。该浮标目前的产量已超过150万枚。

AN/SSQ-62系列主动声呐探潜浮标为高性能浮标。该浮标的特点是在反潜机或水面舰艇发出的指令控制下实施对水下潜艇定位和跟踪。指令包括浮标换能器下潜深度的选择、换能器发射信号的选择、是否毁弃浮标的选择。当浮标按指令要求发射脉冲信号并接收到回波后,再将探测信息传回反潜机,经过处理和显示后,即可确定出目标相对浮标自身的距离和位置。目前该浮标及该浮标的改进型产量已超过50万枚。

AN/SSQ-77系列垂直线列阵声呐探潜浮标是继AN/SSQ-53之后由美国海军研制的第二代D I FAR浮标系统,AN/SSQ-77AVLAD声呐浮标采用的是由11个非定向水听器组成的垂直线列阵,用此线列阵来取代原SSQ-53的单个水听器,目前产量已超过20万枚。

单个浮标探测的原始信息均通过固定的频道连续向探潜机传送。

声呐探潜浮标系统的上行传输链路的射频部分均工作在VH F(136~173 5MH z)频段,波道间隔375kH z,波道数99个,采用F M方式。发射功率可以有低功率0 25W或高功率1W可选,被动浮标为1W,主动方式因声呐换能器消耗功率,其射频发射功率通常为0 5W,采用直立鞭状天线发射。

声呐探潜浮标接收机由低噪声的前置放大器、多路耦合器、滤波器及多部F M接收机组成,可同时接收多个声呐浮标发出的信号,对浮标信号进行分离、放大、滤波和解调,并对音频信号放大送处理设备。

声呐浮标通信链路大多数都是上行链路,每个声呐浮标各占有一个VHF信道,将探测到的原始信息不经处理通过固定的信道连续地向机载平台发射,机载声呐浮标接收机接收多个声呐上浮标发来的信息。声呐浮标通信链路只是1个固定信道频率的链路,没有扩频、跳频等抗干扰措施。

2 海漂型浮标干扰设备

对声呐探潜浮标系统较为有效的反制办法是利用海漂型浮标干扰设备对其通信链路进行干扰,由于声呐浮标通信链路只是一个固定信道频率的链路,因此这种干扰是易于实现的。

2 1 干扰类型

干扰机的干扰类型可分为瞄准式干扰和阻塞式干扰。

瞄准式干扰是压制敌方一个确定信道的通信干扰。干扰频谱宽度仅占1个信道频宽,准确地与信号频谱重合,干扰能量可全部用于压制这一信道,干扰功率利用率高。为使干扰有效,瞄准式干扰应具有最佳的干扰方式、足够的有效发射功率和迅速及时施放干扰的能力。瞄准式干扰的基本公式为:

P JE=P J G JR=K P S G SR

L

SR

L JR

G

RS

G RJ

。

按此基本公式可得出所需足够的干扰有效发射功率P JE。式中K为压制系数(瞄准式干扰);P J为干扰机馈给天线的功率;G JR为接收机方向上干扰天线增益;G SR为接收机方向上信号发射天线增益;G S 为信号发射机方向上接收天线增益;G RJ为干扰机方向上接收天线增益;P S为信号发射机输给天线的功率;L SR为信号发射机到接收机之间路径传播衰减;L JR 为干扰机到接收机之间路径传播衰减。

阻塞式干扰是压制敌方在某频段内工作的各个通信信道的一种干扰。在干扰作用区域内,在此频段内工作的各个通信信道都受到干扰。其特点是:只要在干扰频段内,敌方通信采用任何措施均无法避开干扰。但是,因干扰功率分散,干扰强度比较弱。阻塞式干扰的基本公式为:

P JE=P J G JR=K P S G SR

L SR

L JR

G RS

G RJ

B J

B S

。 由此基本公式可得出所需的干扰有效发射功率。式中B J,B S分别为干扰机的干扰频宽和接收机的接收带宽;K 为阻塞式干扰的压制系数。

由于海漂型浮标干扰设备采用电池为电源,无法

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增刊李大健:海漂型浮标干扰设备

提供太大的功率,故海漂型浮标干扰设备采用瞄准式干扰方式较为合适。

2 2 干扰信号

对F M信号进行干扰,常用的干扰信号有高斯噪声和chirp信号。

高斯噪声也称为限带白噪声。调频通信系统为一靠牺牲带宽来换取信噪比改善的系统,具有较强的抗白噪声干扰的能力,当干扰信号小于调频信号时,调频系统输出信噪比和输入信噪比的比值与调制指数的3次方成正比。但调频通信系统具有阀值效应,在阀值(调频系统约4dB)以下,输出信噪比将急剧下降导致系统实效。

ch irp信号为一种限带扫频信号。可借助矢量分析的方法来理解ch irp信号对调频信号的干扰,当ch irp信号的幅度大于调频信号时,c h irp信号和调频信号矢量和的相角的变化周期将随chirp信号相角的变化周期变化,调频信号相角的变化周期将完全被破坏。当调频信号的幅度大于ch ir p信号时,ch irp信号和调频信号矢量和的相角的变化周期将随调频信号相角的变化周期变化,调制信号仍将能解调出来,只是相位和幅度上有一定程度的失真。

通过以上分析可知,高斯噪声是以降低敌方信号信噪比的方式对敌方信号进行干扰,ch irp信号是以破坏敌方信号相位关系的方式对敌方信号进行干扰,两者都可达到干扰目的。由于chirp信号的功率谱密度远大于高斯噪声,在对敌方信号进行压制性干扰时具有较大的优势。但高斯噪声没有明显的特征,有一定的隐蔽性。综合两者的优劣,并考虑到干扰机功率容量的限制,我们认为,选择ch irp信号作为干扰信号较为合适。

2 3 干扰设备

海漂型浮标干扰设备不仅要有普通瞄准式干扰机基本功能,还要有定时开机、定时销毁功能。同时由于该干扰设备为一次性使用装备,因此,必须在保证性能的前提下尽量降低成本。

典型的瞄准式干扰设备原理框图如图1所示,本海漂型浮标干扰设备也使用该干扰方式。

干扰设备由接收模块(搜索接收机)、发射模块、控制模块、频标模块、电源模块及收/发转换开关等组成。为降低成本,接收模块可使用FM单片接收机;发射模块可使用直接调频调制/振荡器加商用F M功率放大模块构成;频标可使用晶振和DDS直接频率

合成器;控制部分则可使用单片机。

图1 瞄准式干扰设备原理框图

F ig 1 B l ock diag ram of co lli m ati on i nterference equ i pe m ent

由天线来的干扰目标信号首先经天线进入接收模块,接收模块对干扰目标信号进行处理并输出鉴频信号、场强信号及敌我识别信号。其中场强输出及敌我信号识别输出送控制模块。控制模块识别出声呐探潜浮标的发射信号并确定该信号频率时,启动发射模块对该信号进行压制性干扰。当控制模块没有识别出声呐探潜浮标的发射信号时,接收模块继续工作。频标模块在控制模块的控制下为收、发模块提供本振信号。

2 3 1 接收模块

接收模块为一二次变频F M扫频接收机,接收频段为136~173 5MH z,一中频为10 7MH z,二中频为455kH z。

接收模块采用扫频方式工作,最小步进为25k H z。调制接收带宽为16kH z,接收灵敏度约为1 V。接收模块可采用MC3362单片F M接收机等构成,电路简捷,成本低廉。

接收模块原理框图由图2所示。

图2 接收模块原理框图

F ig 2 B l o ck diag ram of rece i ver modu l e

由天线来的136~173 5MH z射频信号经滤波、放大后与频标模块来的137 5~172 5MH z一本振信号进行混频,产生10 7MH z一中频信号。该中频信号经放大后和本机产生的10 245MH z二本振信号进行混频后产生455k H z二中频信号。二中频信号经放大后分为2路,1路经检波后作为场强信号输出,1路送鉴频器进行鉴频,鉴频输出信号送音频锁相环进行导频信号识别。其中场强信号经A/D变换后送控制模块进行处理,识别信号为高/低电平信号,可直接送控制模块。

接收机总增益约120dB,可保证0~120dB V 内的射频信号的可靠接收。接收机前端加二极管双

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向保护电路,以防止接收机过载。2 3 2 发射模块

发射模块原理框图如图3

所示。

图3 发射模块原理框图

F i g 3 B lock d i agra m o f trans m itter modu le

发射模块可由用于产生ch irp 信号的三角波信号发生器、用于产生识别信号的导频信号发生器、调制信号合成器、调制振荡器、混频器及射频功放等组成。用或三角波信号与导频信号混合,而后对调制/振荡器进行直接调频后产生带导频信号的chirp 信号。频率调制振荡器工作频率为20MH z ,经6倍频后产生120MH z 调频信号,该信号与频标模块来的16~53 5MH z 进行混频以产生136~174 5MH z 射频信号,经射频滤波器滤波后送功率放大器放大输出。

ch irp 信号由或三角波信号对晶体振荡器直接调频产生,导频信号采用1 2k H z 固定音频。

调制振荡器为一直接调频晶体振荡器,振荡频率20MH z ,调制频偏约0 8kH z 。倍频器采用三极管C 类倍频器,在获得较高效率的同时将调制频偏展宽为5kH z 。混频器考虑采用二极管平衡混频器,射频滤波器采用集中参数滤波器组件,其通带为136~174 5MH z ,用于滤除本振频率及镜频频率。其余电路可按常规设计。2 3 3 频标模块

基准频率源采用15MH z 石英晶体振荡器,在集电极提取其二次谐波,产生的30MH z 信号作为DDS 参考频率。2只DDS 在单片机的控制下分别产生16~53 5MH z 和12 53~16 28MH z 信号,前者直接作为发射机本振送发射模块,后者经锁相环10倍频后作为接收机本振送接收模块。

2 3 4 控制模块

控制模块原理框图由图4所示。控制模块以单片机为主构成。

工作模式使用外部计算机经串口在投放前设定。由单片机内部定时器完成,其主要内容为:干扰启动延时时间;干扰时间占空比;工作时间;销毁时间等。

工作模式切换可由继电器完成。

图4 控制模块原理框图F ig 4 B l ock diag ram o f contro l modu l e

系统初始状态确定后,接收机开始工作,在单片机控制下按25k H z 信道间隔进行扫频接收并输出接收信号场强值和导频信号信息。系统按频道号存储接收信号场强值。排除我方干扰机信号并将大于某一电平(如20~40dB V )的信号进行比较,选出最强的敌方信号。按频道号确定发射机工作频率,启动发射机对该信号进行干扰。

3 声呐浮标通信链路干扰效能评估

3 1 搜索接收机探索范围

为了有效地对海漂型声呐探潜浮标进行探测,首先应对海漂型浮标干扰设备侦听距离进行估算,当海况条件较好时,海漂型浮标干扰设备接收到声呐浮标的射频信号场强可按下式计算:

E =4E 0

h 2

1+h 2

0 h 2

2+h 2

,

其中,E 0为自由空间场强,

E 0=

30P T G T

D

;式中:P T 为发射机输出功率;G T 为发射机天线增益;

D 为收、发天线间距离;h 1和h 2分别为收、发天线离海平面的髙度,m;h 0为天线的最小有效高度,若介质为海水,当f =175MH z 时,h 0=5m 。

由此可以得出声呐浮标干扰机侦听的距离为:

D =

4

30P T G T

h 2

1+h 2

0h 22+h 2

E

。

当h 1=h 2=0 75m,E =10 V /m,P T =1W,G T =1时,搜索距离约为10km 。

3 2 海漂型浮标干扰设备的干扰范围

在所要求的一定压制系数条件下,干扰发射机功率、信号发射机功率、收/发天线增益和路经损耗之间关系如下式:

P J =K

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式中,K为压制系数;P J为干扰发射机输给天线的功

率,W;P S为通信发射机输给天线的功率,W;G JR和

G S R分别为接收方向上的干扰发射天线增益和通信发

射天线增益;G RS和G RJ分别为对通信发射方向和通信

干扰方向接收天线增益;L S R表示信号台到P-3C两点

在自由空间传输损耗;L JR表示干扰台到P-3C两点在

自由空间传输损耗。

为了使分析简化,令G JR=G S R和G RS=G RJ,可得

到:

P J=K P S L JR L SR

;

用对数表示如下:

P J=K+P S+L JR-L SR。

由

L SR=32 45+20l o g f+20log l,

L JR=32 45+20log f+20log r。

式中,l为信号台至P-3C之间的电波传播路径长度; r为干扰台至反潜机之间的电波传播路径长度。

可得到:

P J=K+P S+20log r+20log l。

设干扰机输出功率为10W,声呐探测浮标输出功率P S=1W,K取0dB,收发天线方向性系数均为一,反潜机飞行高度大于300m时,干扰距离大于0 9km,反潜机飞行高度大于1000m时,干扰距离大于3km。4 结 语

声呐探潜浮标是外军及台军大量装备的一种中、远距离搜索水下潜艇的主要器材,具有价格低廉,使用方便,定位准确的特点,且装备量极大,是我军潜艇对敌进行军事打击行动时首先要遇到的障碍。声呐探潜浮标的主要弱点是需要通过空间将探测信号向反潜机传输,这就给我军利用同样廉价的方式进行反制提供了可能。海漂型浮标干扰设备同样具有价格低廉、使用方便的特点,是一种有效的反制装备,也是除对反潜机进行攻击外惟一有效的反制手段。海漂型浮标干扰设备是一种灵巧型的瞄准式干扰设备,可通过无人机投放的方式使用于特定的场合,将海漂型浮标干扰设备投放于潜艇出航或隐蔽作战区域,对敌声呐探潜浮标与P-3C的通信/情报侦察网络实施干扰,为我军潜艇突防创造条件。

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海洋光学浮标..

第五章海洋光学浮标 1.前言 目前建设海洋强国已经是我国的一项基本国策,我国海洋监测高新技术发展的总体目标: 一是提高台风风暴潮和巨浪等海洋灾害的预报和警报能力,最大限度地减少由灾害造成的人民生命财产的损失; 二是提高对海洋生态环境污染和生态环境的监测能力,保护海洋健康; 三是提高海洋资源开发的环境保障能力,支持沿海和海洋经济发展及科技兴海战略; 四是提高国家海上安全防务的海洋监测和环境保障能力,加强国防建设; 五是提高对海洋环境的立体监测和时序数据获取能力,推进中国近海海洋科学的发展。 这五个方面是相互关联的,而当前最主要的是预警海洋灾害和保护海洋健康,即监测技术,其载体就是海洋仪器。 现代海洋监测技术总体上向高技术、高集成度、高时效、多平台、长时间序列、数字化方向发展。 典型海洋监测仪器： 遥感卫星 大面积、同步、近实时、全天候、全天时的对海观测,3 个月飞行获得的数据绘制的全球海面温度场相当于用传统的测温方法花50 年时间才能取得的效果。 机载海洋激光雷达 是一种主动式传感器，灵活性和抗干扰能力较强； 与船载仪器相比，由于飞机能够快速地飞过较长的海水带，因而它能够对探测海域进行大面积的测量； 由于飞机飞行的速度较快，因而它测量海域的结果在时间上变化小，能够真实地反映出临近海域的状况，不易受到较迅速变化的气候条件的影响； 飞行高度一般在几百米左右，因而在有云的天气条件下仍然能够进行测量，而这是星载传感器所不具备的；对于具有较高发射重复频率的激光雷达，其探测海面的水平分辨率远大于星载传感器；时间分辨激光雷达能够实现对海洋剖面信息的探测 船载仪器： 调查船载荷量和机舱空间较大，其携带的仪器设备较多，可对海洋进行全方位的相互印证探测。 海洋浮标 资料浮标的出现实现了长期、定点、连续、多参数的现场实时自动观测,这是调查船不可能做到的; 漂流浮标的出现,实现了大尺度的连续观测,尤其是可以在人或船舶、飞机都不可能到达的海域进行环境参数的观测; 声学多普勒海流剖面测量技术(ADCP) 的出现,把单点测流变为测剖面流,一次可测128 层,且最大剖面深度已达1200m。

海洋浮标介绍

精心整理 上海泽铭公司曹兵： 系列海洋资料浮标介绍 中国海洋大学唐原广 一、 SZF 型波浪浮标 二、 三、

一、SZF型波浪浮标 中国海洋大学生产的SZF型波浪浮标是国家863计划海洋监测技术成果标准化定型产品，先后得到了国家“九五”863计划、国家“十五”863计划的支持，并在“十五”期间国家863计划海洋监测技术成果标准化定型项目中得到定型（如右图）。 是国家海洋行业标准《波浪浮标》的编写制订单位，并于2005年10月正式发布施行。 制定了波浪浮标的企业标准，建立了波高、周期、波向的检测设备。 SZF型波浪浮标已在全国范围内推广使用，并已部分销往国外。目前主要用户有国家海洋局各海洋环境监测站、总参、海军、中国海监、海上石油、中交集团、相关的各大院所及海洋工程部门，用户已达100余家。右图为：非洲苏丹港波浪观测 一、SZF型波浪浮标的主要特 点 SZF型波浪浮标是一种无人值守的能自动、定点、定时（或连续）地对海面波浪的高度、波浪周期及波浪传播方向等要素进行遥测的小型浮标测量系统。 SZF型波浪浮标既可在离岸海区锚泊布放使用，也可随船系泊使用。可单独使用，也可作为海岸基/平台基海洋环境自动监测系统的基本设备。 该系统主要用于波浪观测工作和近海环境工程的监测工作。随着波浪浮标的应用，替代了我国已经使用了几十年的岸用光学测波浮标，结束了我国人工观测波浪的历史，解决了夜间不能观测波浪的缺陷。同时也替代了进口同类产品，打破了国

外进口海洋仪器设备一统国内市场的格局。 该浮标的成功研制使我国成为国际上少数几个具有研发、生产波浪方向浮标能力的国家之一。 二、SZF型波浪浮标主要技术指标和功能 SZF型波浪浮标在海上可以连续工作3-12个月,目前新增加了带有嵌入式太阳能充电功能的波浪浮标，可满足波浪浮标在海上长期工作的需求。工作方式有定时 或 GPS定

海洋技术▏我国海洋资料浮标观测技术的发展现状与趋势

我国海洋资料浮标观测技术的发展起步较晚，但经过长期的努力与积累，取得了丰硕成果。在“十五”和“十一五”期间，我国的海洋资料浮标观测技术达到产品化阶段，并开始浮标网的建设。 一、我国海洋资料浮标观测技术的发展现状 ⒈我国总体技术水平与国际相当 我国从1965年开始研制海洋资料浮标，经过近50年的发展，在国家863等计划和有关部门的支持下，取得了丰硕的成果，已经基本掌握了关键核心技术，总体已经达到国际先进水平。我国研制的第一个海洋资料浮标诞生于1965年，为船型结构。此后，在国家的支持下，浮标技术大力发展，目前，已经形成了直径从10m到3m的产品系列，完全能够满足我国近海长期业务化观测的需求，其中研制的3m直径小型浮标为2008年奥帆赛提供了大量有效数据，受到各界一致好评。深远海观测浮标方面也开展了部分工作，研制了工程样机，取得了一定成果，布放海域最深达到3500m，最远至印度洋和格陵兰海海域。 我国的智慧海洋的海洋资料浮标研制虽然起步较晚，但在某些方面的水平已经达到国际领先水平。观测参数种类多于国外产品；采用了多种数据通信手段，其中北斗通信方式是我国独有；数据传输间隔方面有多种传输间隔可供选择。我国已经初步建立了包含约130个浮标的近海浮标观测网，浮标种类主要由图1中的浮标和波浪浮标组成，图2给出了由山东省科学院海洋仪器仪表研究所生产的浮标沿海分布图，该研究所生产的浮标占全国业务化浮标总数的90%以上。 ⒉专用型浮标研究取得一定成果 在通用型浮标研究成果的基础上，综合国外的研究成果，我国在专用型浮标研究方面也取得了一定的成果，研制了多种专用浮标。 ⑴海洋剖面观测浮标 “十五”期间，国家海洋技术中心研制了利用马达驱动的剖面观测系统，“十一五”期间中船重工710所研制了利用浮力控制的剖面观测浮标系统，中科院海洋所研制了波浪能驱动式的剖面观测浮标系统，3种系统均经过了海上测试，最大布放水深达4000m，能观测海水温度、盐度、深度和海流等参数。 ⑵光学浮标 2005年，在863计划的支持下，中科院南海所突破水下光辐射测量的子母浮标设计和集成、海面和水体表层高光谱辐射测量、水体吸收/散射高光谱测量、锚链式水下多光谱辐射测量、海洋光学仪器窗口防污染等关键技术，研制了我国第一台光学浮标，并布放于青岛海域。

海洋浮标介绍

上海泽铭公司曹兵： 系列海洋资料浮标介绍中国海洋大学唐原广 （电话：3，） 一、SZF型波浪浮标 二、3m多参数海洋监测浮标 三、10m大型海洋资料浮标

一、SZF型波浪浮标 中国海洋大学生产的SZF型波浪浮标是国家863计划海洋监测技术成果标准化定型产品，先后得到了国家“九五”863计划、国家“十五”863计划的支持，并在“十五”期间国家863计划海洋监测技术成果标准化定型项目中得到定型（如右图）。 是国家海洋行业标准《波浪浮标》的编写制订单位，并于2005年10月正式发布施行。 制定了波浪浮标的企业标准，建立了波高、周期、波向的检测设备。 SZF型波浪浮标已在全国范围内推广使用，并已部分销往国外。目前主要用户有国家海洋局各海洋环境监测站、总参、海军、中国海监、海上石油、中交集团、相关的各大院所及海洋工程部门，用户已达100余家。右图为：非洲苏丹港波浪观测 一、SZF型波浪浮标的主要特点 SZF型波浪浮标是一种无人值守的能自动、定点、定时（或连续）地对海面波浪的高度、波浪周期及波浪传播方向等要素进行遥测的小型浮标测量系统。

SZF型波浪浮标既可在离岸海区锚泊布放使用，也可随船系泊使用。可单独使用，也可作为海岸基/平台基海洋环境自动监测系统的基本设备。 该系统主要用于波浪观测工作和近海环境工程的监测工作。随着波浪浮标的应用，替代了我国已经使用了几十年的岸用光学测波浮标，结束了我国人工观测波浪的历史，解决了夜间不能观测波浪的缺陷。同时也替代了进口同类产品，打破了国外进口海洋仪器设备一统国内市场的格局。 该浮标的成功研制使我国成为国际上少数几个具有研发、生产波浪方向浮标能力的国家之一。 二、SZF型波浪浮标主要技术指标和功能 SZF型波浪浮标在海上可以连续工作3-12个月,目前新增加了带有嵌入式太阳能充电功能的波浪浮标，可满足波浪浮标在海上长期工作的需求。工作方式有定时测量、连续测量两种。在定时测量方式中具有测量间隔3h（标准定时测量方式）和1h两种状态，测量间隔3h工作状态应能够自动加密转换成1h工作状态。 数据采集间隔：；。 数据的发送和接收通过VHF无线数据传输机或手机短信实现,通讯距离≥10km或移动网络覆盖范围内，数据接收处理机的数据有效接收率不小于95%。浮标有GPS定位和闪光灯功能。 1.测量指标

水文、气象实时监测系统(浮标)

水文、气象实时监测系统设计方案 （浮标安装） 目录

一、前言 二、港口海域建立海洋气象环境实时监测系统的意义 三、港区海洋气象环境实时监测系统的结构组成及工作原理 a)结构组成 b)主要技术指标 c)系统集成 i系统集成图 ii系统集成工作原理 1．系统组成组建 2．组件连接和系统工作流程 3.电源 四、附件 阔龙相关工作原理介绍 GPRS数据通讯模块介绍 浮标体相关介绍

一、前言 水质环境实时监测（传输）系统是一个用于监测港域海洋环境因素（如水温、潮流、流向、水位等）、气象环境因素（温湿度、风速风向、气压、雨量、能见度等），并为船舶进出港、离靠泊提供安全保障的监测服务信息网络。其核心是及时将海洋气象环境要素观测值予以传输和显示。 港区海洋气象环境实时监测（传输）系统最早建成于美国的一些港口和海湾，如美国的纽约港、新西泽港、西雅图港等，近年台湾和日本的一些港口亦已建有该系统。然而我国大陆港区至今尚未建立与开展此项工作。 本海流气象实时监测系统旨在提供有效可靠的海流的流速、流向、气象的温湿度、风速风向、能见度等实时数据，为港口海域的船只航行安全等提供实时水文和气象监测数据。系统采用世界上最先进的声学多普勒法测量海流和流速剖面，最为稳定的温湿度、风速风向、能见度等气象传感器，使用GPRS无线数据传输完成实时系统监控和数据传输。可实现远程现场数据查看、数据分析。

二、港域建立海洋气象环境实时监测系统的意义 随着航运市场的进一步开放，各种运输方式，各港口之间的竞争日趋激烈，因此立足本港，不断提高港口的管理水平，己成为顺应复杂竞争态势的关建之举，其中现代化的信息技术则是实现此目的的强力支撑和后盾，亦是衡量现代化港口的一个重要标志。 本系统投入业务运行后，其实时信息可有效地保障船舶的进出港和离靠泊的安全，降低船舶的在港时间，规避船只对码头设施的碰撞和破坏，切实获取港口的最佳经济效益，同时大大地提升基地的著名度和竞争力，填补我国港口在海洋气象环境实时监测系统方面的空白。 此外，我们亦关注到海洋气象环境实时监测系统运行对港口海域的现实需要和意义。 泊前沿的特殊流况_迴流现象，是靠泊船只多次发生碰撞码头设施事故的主要原因。因此，在码头前沿设置可以测量剖面流速、流向的自动测流系统，及时向靠泊船只提供泊位前沿水域的实际流况特征，乃是减少或避免船舶碰撞码事故发生的现实和有效的举措。 据此可知，“海洋气象环境实时监测系统”运行对基地营运管理的现实需要和意义。

海洋水质监测浮标说明书

小型水质多参数监测 浮标系统 使用说明书 ！在使用本产品之前，请务必仔细阅读本使用说明书 ！请务必妥善保管好本书，以便日后能随时查阅 ！请在充分理解内容的基础上，正确使用

目 录 1 系统概述........................................................................1 2 系统组成........................................................................1 2.1 浮标体 (1) 2.2 水质传感器..............................................................................2 2.3 GPS (3) 1 系统概述 小型水质多参数监测浮标系统可实现对观测点的水质参数进行实时测量，数据通过CDMA 方式实时传输，在浮标出现位移过大、移动速度过大时可自动报警。配套的软件可实时显示测量数据，具有存储、查询、曲线显示、报警显示等功能。 小型水质多参数监测浮标系统分为海上浮标（如图1-1所示）和陆上接收系统（如图1-2所示）两部分。浮标系统框图如图1-3所示。 图1-1 海上浮标 工控机 CDMA路由器 RJ45接口 GPRS路由器 RJ45接口 图1-2 陆上接收系统 2 系统组成

小型水质多参数监测浮标系统包括浮标体、水质传感器、GPS 、数据采集器、通讯系统、供电系统等部分。下面分别对系统的各部分做一下详细的介绍。 2.1 浮标体 浮标体为饼型，直径为1400mm ，标体内层为2mm 不锈钢内胆，外部为10mm 玻璃钢，浮标体总重约300Kg 。浮标锚系采用锚链单点系留，适合在水深30米以内水域布放，用沉锚进行锚定。浮标体结构示意图如图2-1所示。 肯特扣 转环组 末端卸扣锚 图2-1 浮标体结构示意图 2.2 水质传感器 图2-9 太阳能电池板 2.6 供电系统 浮标采用免维护蓄电池和太阳能电池组合的供电方式，蓄电池的电量在无太阳能充电补充的情况下能保证浮标系统连续供电一个月。

海洋观测浮标通用技术要求

海洋观测浮标通用技术要求 （试行） 国家海洋局 二〇一四年十二月 1范围

本要求规定了海洋观测浮标的系统组成、技术要求、检验方法及标志、包装、运输和贮存的要求。 本要求适用于海洋观测网业务化应用的海洋观测浮标的采购、检验和评估。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 CB/T 3855 海船牺牲阳极保护阴极设计和安装 GB/T 13972-2010 海洋水文仪器通用技术条件 GB/T 14914 海滨观测规范 HY/T 143-2011 小型海洋环境监测浮标 HY/T 142-2011 大型海洋环境监测浮标 3术语和定义 3.1海洋观测浮标 锚泊在特定海区对该海区的水文、气象等要素进行定点、自动、长期、连续观测并定时发送资料的浮标。 3.2浮标检测仪 一种配备浮标专用检测软件，可对浮标进行工作参数设置及功能检测的设备。 3.3浮标接收岸站 接收海洋观测浮标发送或者通过数据平台中转的测量数据的地面接收设备和设施。 4系统组成 4.1基本组成 海洋观测浮标由浮标体、数据采集器、安全系统、浮标检测仪、传感器、通信系统、供电系统、锚系、浮标接收岸站（以下简称岸站）九部分组成。 4.2浮标体 为浮标提供浮力支撑，同时也作为仪器搭载平台，由塔架、标体、配重组成。 4.3数据采集器 按照设定的工作时序，自动采集、处理、存储观测数据，并将处理后的数据通过无线通信方式实时发送到岸站。 4.4安全系统 具有警示、防雷、发现浮标移位、开舱、进水的功能，由雷达反射器、避雷针、卫星定位系统、开舱、进水传感器组成。 4.5浮标检测仪 对浮标进行设置、调试和检测。 4.6传感器 包括风、空气温度、相对湿度、气压、水温、盐度、波浪、海流传感器等。

海洋光学

海洋光学 海洋光学是光学与海洋学之间的边缘科学。它主要研究海洋的光学性质、光辐射与海洋水体的相互作用、光在海洋中的传播规律，以及和海洋激光探测、光学海洋遥感、海洋中光的信息传递等应用技术有关的基础研究。 海洋光学的发展简史 早在19世纪初，就有人用透明度盘目测自然光在海中的铅直衰减。不过直到19世纪末，海洋学家才开始注意研究海洋的光学性质，并结合海洋初级生产力的研究，用光电方法测量海洋的辐照度。到了20世纪30年代，瑞典等国的科学家设计制造了测定海水的线性衰减系数、体积散射系数和光辐射场分布的海洋光学仪器，进行了一系列现场测量。 从第二次世界大战后到20世纪60年代中期，是海洋光学的形成时期，人们研制了各种测定海洋水体光学性质的海洋光学仪器，对各大洋光学性质进行了现场测量和调查。1947～1948年，瑞典科学家在环球深海调查中，首次将海洋光学调查列入海洋调查计划，测量了海水中光的辐照度、衰减和散射等；1950～1952年，丹麦人在环球深海调查中，致力研究了重要海区的初级生产力和光辐照之间的关系；1957～1958年，在国际地球物理年的调查中，测量了北大西洋的水文要素和光学参数，并研究其相互的关系；美国普赖森多费尔提出了比较系统的海洋光学理论，发展了海洋辐射

传递理论；一些学者对水中能见度理论、海洋光学测量模型、光辐射场与海水固有光学性质之间的关系，进行了比较系统的研究。 20世纪60年代中期以后，是海洋光学的发展阶段。随着近 代光学、激光、计算机科学、光学遥感和海洋科学的发展，开拓了海洋光学研究的新领域。特别是结合信息传递的要求，理论上用蒙特-卡罗法定量地计算各种复杂模型的海洋辐射 传递过程，使海洋辐射传递基础研究日趋完善，并较好地解决了激光在水中的传输、海面向上光辐射与海水固有光学性质之间的关系等问题。 目前，海洋光学已发展成为一门内容丰富、有相当应用价值的光学分支学科，使海洋光学从传统的唯象研究转入物理的和技术的研究。 海洋光学的研究内容 海洋光学主要研究海洋水体对光辐射的散射、吸收、光谱等性质及光辐射在海洋中的传播规律。海水对光具有强散射和强吸收，其散射系数比大气约高4～6个数量级。其散射函 数前向性很强，海水的光谱透射分布主要决定于吸收。 海中光传播规律主要决定于多次散射，研究海中光传播规律的海洋辐射传递理论是海洋光学的核心问题。已知海洋水体的散射函数和吸收系数，对海洋辐射传递方程求解，即可得到日光、人工光源和激光在海水中的传播规律。反之，由辐

我国海洋光学的应用与发展

我国海洋光学的应用与发展 光学是研究海洋的光学性质、光在海洋中的传播规律和运用光学技术探测海洋的科学。它是海洋物理学的分支学科，又是光学的分支学科。光电子学方法是海洋光学测量的主要手段，基础研究中包括实验和理论两方面。实验方面主要运用现场和实验室的测量方法进行海洋光学性质的研究。 一、海洋光学的研究内容 ⒈海面光辐射研究：主要研究日光射入海洋后，经过辐射传递过程所产生的、由海洋表层向上的光谱辐射场，是建立光学海洋遥感模型的重要依据。 ⒉水中能见度：主要研究水中的视程和图象在水中的传输问题。 ⒊激光与海水的相互作用：主要研究激光在水中受到的散射、吸收及其所遵循的传输过程。 ⒋海洋水体的光学传递函数：用线性系统理论研究海洋水体对光的散射和吸收的过程。主要研究海水点扩展函数、海水光学传递函数与海水固有光学参数的关系。它是建立海洋激光雷达方程和水中图象系统质量分析的重要依据。 二、海洋光学的研究课题 ⒈基础理论方面：鉴于单色光辐射传递模型已不能满足

多光谱水色遥感的要求，必须进一步研究海洋辐射传递的逆问题，尤其是浅海和表层光谱辐射传递、非均匀水体光谱辐射传递、海－气系统光谱辐射传递逆问题的物理模型和计算方法。激光在水中单程的平衡态的传输过程的研究，已不能满足激光雷达探测海洋的要求，必须深入研究窄光束反向多次散射的辐射传递和非平衡态辐射传递模型及其计算方法。 ⒉实验技术方面：传统的船测方法已不能满足近代海洋光学发展的要求，必须发展海洋光学参数的遥测方法，研究新的海洋光学测量模型，以发展新的测量技术和测量仪器。同时，应着重加强应用研究，在海洋光学中不断引入近代光学方法和激光新技术，继续开拓海洋光学在海洋开发、海洋要素的探测及海洋技术中的应用。 三、海洋光学仪器 测量海洋光学性质的仪器。它可分成两类： （一）测量海水固有光学性质的仪器 因为固有光学性质不受环境条件的影响，可采样在实验室中测量，也可在现场测量，故这类仪器又分为实验室仪器和现场测量仪器两种。测定固有光学性质的仪器主要包括线性衰减系数测定仪（和准直光透射率仪）、测定体积散射函数的β仪、测定总散射系数的b仪。其中的β仪和b仪，都称为水中光散射仪。线性衰减系数测定仪测定准直光束在海

南海海洋气象浮标站安全监控系统设计与应用

收稿日期:2018-07-12 修回日期:2018-11-14 网络出版时间:2019-03-21 基金项目:2012年国家发改委信息安全专项(GJ 215001);南京邮电大学引进人才科研启动基金资助项目(NY 212012) 作者简介:甘志强(1986-),男,硕士研究生,工程师,研究方向为大气探测信息处理三 网络出版地址:http ://https://www.wendangku.net/doc/729748135.html, /kcms /detail /61.1450.TP.20190321.0909.024.html 南海海洋气象浮标站安全监控系统设计与应用 甘志强,黄　斌,匡昌武,李大君 (海南省气象探测中心,海南海口570203) 摘　要:海洋气象浮标是监测海洋气象水文信息的重要手段之一,随着海洋气象探测领域的不断深入,海洋气象浮标投放数量也在不断增多,由于其特殊的工作环境,亟需提高对浮标运行状态的监控,确保浮标良好的运行状态和稳定的数据信息三文中以海南省气象局在南海建设的5套海洋气象浮标站为依托,结合海洋气象浮标设备使用和维护情况,研制一套B /S 架构模式浮标运行监控系统,以实现对浮标运行状况的实时监测二综合预警二数据查询与交互,为浮标运行维护提供快速准确的参考信息三业务运行结果表明,该系统能全面展示浮标运行状态信息和数据采集信息,方便业务人员高效实现浮标运行状态的监控及对浮标观测数据的管理,对海洋浮标的安全稳定运行提供了可靠的信息支撑,为海洋气象业务提供实时可靠的基础数据三 关键词:气象浮标;气象探测;监控;B /S 架构;运行状态 中图分类号:TP 302 文献标识码:A 文章编号:1673-629X (2019)07-0098-05 doi :10.3969/j.issn.1673-629X.2019.07.020 Design and Application of Safety Monitoring System for Marine Meteorological Buoy Station of South China Sea GAN Zhi -qiang ,HUANG Bin ,KUANG Chang -wu ,LI Da -jun (Hainan Province Meteorological Center ,Haikou 570203,China ) Abstract :Marine meteorological buoy is one of the most important means of detecting marine meteorological and hydrological information.The number of marine meteorological buoy is increasing with the development of the marine meteorological exploration.Due to its special working environment ,it is imperative to improve the monitoring of the buoy operating conditions and ensure the well running status and stable data information of the buoy.In this paper ,based on the 5sets of marine meteorological buoy stations which have been built by Hainan Meteorological Bureau in the South China Sea ,and the use and maintenance of marine meteorological buoy e?quipment ,a set of B /S mode buoy operation monitoring system is developed in order to realize the safe operation of the buoy real -time monitoring ,integrated early warning ,data query and interaction ,which provides fast and accurate reference information for the maintenance of buoys.The business operation results show that this system can fully display the buoy operation status information and data collection information ,which is convenient for the business personnel to effectively monitor the buoy operation status and manage the buoy observation data ,and provides reliable information support for the safe and stable running of the marine buoy and real -time and reliable basic data for marine meteorological services. Key words :meteorological buoy ;meteorological exploration ;monitoring ;B /S mode ;running status 0　引　言 目前,气象业务中对海洋气象的监测手段比较单 一,多通过投放海洋气象浮标来获取相关气象水文信 息三海洋气象浮标是布设在特定海域用于获取海上气 象水文观测资料的大型综合性观测设备,可以在各种 复杂的海洋环境中提供长期二连续二实时二可靠的海洋 气象观测数据,是海洋观测技术中最可靠二最有效二最重要的手段之一[1]三通过提供气压二温度二湿度二风向二风速二海水温盐度二浪高二海水流向二流速等海上气象水文观测资料,增强对海上灾害性天气和气候变化的预测预警能力[2-4],同时,浮标观测的风二温二浪二水质等气象水文信息,具有长期性二连续性二实时性和多学科性,对海洋气象业务和科学研究具有非常重要的意义三按照中国气象局南海海洋气象业务发展专项规划第29卷　第7期2019年7月 计算机技术与发展COMPUTER TECHNOLOGY AND DEVELOPMENT Vol.29　No.7July　2019

关于海上浮标的调研报告

关于海上浮标类型的调研报告海洋浮标是在海上的观测浮标为主体组成的海洋水文气象自动观测站。它能按规定要求长期、连续地为海洋科学研究、海上石油（气）开发、港口建设和国防建设收集所需海洋水文气象资料，特别是能收集到调查船难以收集的恶劣天气及海况的资料。由于沿海和海岛观测站观测到的数据只能反映近海和临岛海域的情况，对远洋航行起不了作用，建立海洋浮标就可解决这个问题。海洋浮标是一个无人的自动海洋观测站，它由被固定在指定的海域，随波起伏，如同航道两旁的航标。 海洋是变幻莫测的地方，人们在沿海和海岛上建立了海洋观测站，测量波高、海流、海温、潮位、风速、气压等水文气象要素，掌握了这些资料，将会给人们带来更多便利。例如，知道了大风大浪区域，航海时便可避之而行，免除了船覆人亡的惨剧；知道了海流流向，航海时便尽可能的顺之而行，以节约航海时间和能源消耗；知道了潮位的异常升高，便可及时防备突发事件，力图在灾害发生时将损失降至最低限度。还有，海洋观测站获得的资料，对海上工程建筑和海洋科学研究也是必不可少的。 浮于水面的一种航标，是锚定在指定位置，用以标示航道范围、指示浅滩、碍航物或表示专门用途的水面助航标志。浮标在航标中数量最多，应用广泛，设置在难以或不宜设立固定航标之处。浮标，其功能是标示航道浅滩或危及航行安全的障碍物。装有灯具的浮标称为灯浮标，在日夜通航水域用于助航。有的浮标还装雷达应答器、无线电指向标、雾警信号和海洋调查仪器等设备。 浮标有不同的种类和规格，按布设的水域可分为海上浮标和内河浮标。海上浮标标身的基本形状有罐形、锥形、球形、柱形、杆形等。由于浮标受风、浪、潮的影响，标体有一定浮移范围，不能用作测定船位的标志。若采用活结式杆形浮标则位置准确，受撞后可复位。内河浮标有鼓形浮标、三角形浮标、棒形浮标、横流浮标和左右通航浮标等。浮标的形状、涂色、顶标、灯质（灯光节奏、光色、闪光周期）等都按规定标准制作，均有特定含义。 1971年国际航标协会的技术委员会把各种海上浮标归为A、B两个系统。A 系统为侧面标志（面向港口红色在左）和方位标志相结合的系统；B系统为侧面标志系统（面向港口红色在右）。1980年11月，在东京举行的第10届国际航标会议上合并A、B系统为统一系统，包括侧面标志、方位标志、孤立危险物标志、安全水域标志和专用标志等5类标志。侧面标志在A、B系统中标示内容相反，其他4种标志是一致的。方位标志是在以危险物或危险区为中心的真方位西北至东北、东北至东南、东南至西南、西南至西北4个象限内，分别设立北方位标、东方位标、南方位标、西方位标，标示可航水域在方位标同名一侧。孤立危险物标志设在危险物上或尽量靠近危险物的地方，指示船舶应避开航行。安全水域标志设在航道中央或中线上，标志周围均可通航。专用标志用于标示某一特定水域或特征，如检疫锚地、禁航区、海上作业等。 欧洲国家、非洲国家和海湾地区，以及亚洲一些国家和澳大利亚、新西兰采用A系统，称为A区域；美洲国家、日本、韩国、菲律宾采用B系统，称为B 区域。中国在国际海区水上助航标志A区域的原则基础上，结合中国情况于1984年制定了《中国海区水上助航标志》国家标准和《中国内河助航标志》国家标准，并已付诸实施（参见中国海区水上助航标志和中国内河助航标志）。 浮标、潜标技术是六十年代由一些海洋发达国家开始使用并发展起来的；浮

海洋观测浮标通用技术要求整理试行.doc

精品资料 海洋观测浮标通用技术要求 （试行） 1范围 本要求规定了海洋观测浮标的系统组成、技术要求、检验方法及标志、包装、运输和贮存的要求。 本要求适用于海洋观测网业务化应用的海洋观测浮标的采购、检验和评估。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 CB/T 3855 海船牺牲阳极保护阴极设计和安装 GB/T 13972-2010 海洋水文仪器通用技术条件 GB/T 14914 海滨观测规范 HY/T 143-2011 小型海洋环境监测浮标 HY/T 142-2011 大型海洋环境监测浮标 3 术语和定义 3.1 海洋观测浮标 锚泊在特定海区对该海区的水文、气象等要素进行定点、自动、长期、连续观测并定时发送资料的浮标。 3.2浮标检测仪 一种配备浮标专用检测软件，可对浮标进行工作参数设置及功能检测的设备。 3.3浮标接收岸站 接收海洋观测浮标发送或者通过数据平台中转的测量数据的地面接收设备和设施。 4系统组成 4.1基本组成 海洋观测浮标由浮标体、数据采集器、安全系统、浮标检测仪、传感器、通信系统、供电系统、锚系、 浮标接收岸站（以下简称岸站）九部分组成。 4.2浮标体 为浮标提供浮力支撑，同时也作为仪器搭载平台，由塔架、标体、配重组成。

精品资料 按照设定的工作时序，自动采集、处理、存储观测数据，并将处理后的数据通过无线通信方式实时发送到岸站。 4.4安全系统 具有警示、防雷、发现浮标移位、开舱、进水的功能，由雷达反射器、避雷针、卫星定位系统、开舱、进水传感器组成。 4.5浮标检测仪 对浮标进行设置、调试和检测。 4.6传感器 包括风、空气温度、相对湿度、气压、水温、盐度、波浪、海流传感器等。 4.7通信系统 采用短波、超短波、蜂窝移动通信或卫星等通信方式，将观测数据传输到岸站，由天线和通讯模块或一体化通讯设备组成。 4.8供电系统 为浮标的长期连续工作提供电源，由太阳能电池板、免维护蓄电池和充放电控制器组成。 4.9锚系 提供稳定的系泊力，使浮标能够在恶劣的海洋环境中长期系泊定位，由锚链、连接件、锚等组成，根据使用目的、深度和布放海区的不同，有时会用到系留缆、包塑钢丝绳等。 4.10岸站 接收来自海上浮标发送的数据，并对数据进行处理，具有保存、显示、查询、生成报表、报警提示等功能，由配套设施、通信设备、数据处理计算机和专业软件组成。 5技术要求 5.1观测要素、时次、单位和准确度 5.1.1观测要素 观测要素一般包括：风、气压、空气温度、相对湿度、水温、盐度、海流、波浪。 其它观测要素可根据需要增加。 5.1.2观测时次 所有观测要素除特殊要求，应一小时观测一次，并在整点前完成观测，各要素采集结束时间应尽量靠近整点。 5.1.3观测单位和测量准确度

海洋光学浮标光学窗口防污装置的设计①

李彩等：海洋光学浮标光学窗口防污装置的设计 海洋光学浮标光学窗口防污装置的设计① 李彩②，柯天存，曹文熙，邓崇仁，杨跃忠，卢桂新 （中国科学院南海海洋研究所LED实验室，广东，广州，510301） 摘要设计、开发并测试了一种用于防止浮标水下光学仪器窗口被污染的装置。该装置通过一个一侧带有橡皮清洁刷的铜质保护盖保护浮标的光学窗口不被污染。在需要光学传感器采样时，铜质保护盖携带清洁刷清洁光学窗口若干次后移出光学窗口，采样结束后又重新转回光学窗口上方。该装置的可靠性已在我国近海作试验得以验证。 关键字水色遥感，光学窗口污染，海洋光学浮标 0. 引言 水色遥感信息的应用依赖于现场光辐射测量技术。海洋光学浮标就是在水色卫星遥感应用的推动下于上世纪80年代才发展起来的、用于测量时间系列上海水光学特性的一种新型装备。安装在海洋光学浮标上的光谱辐射计可以提供连续的海水光学特性参数的测量，为水色遥感卫星提供实时、大量的校正数据。然而，由于长时间在海水中连续工作，仪器非常容易受污染，其光学传感器窗口上面容易附着一些微生物或其它有机物（如油类）和无机物（如泥沙）[1] ，同样的，无脊椎动物的幼体附着并生长在光学传感器的玻璃窗口上也是一个普遍存在的污染问题，而光辐射测量对上述这些污染十分敏感，窗口受污染后的测量误差无法估计，污染严重时，甚至无法进行测量。因此，必须寻求一种稳定、可靠的光学传感器窗口防污、除污装置，有效的防止因上述污染而造成的仪器测量误差。 目前适用于光学浮标窗口防污、除污的方法主要有以下四种： 防生物附着膜：主要是利用各种有机化合物，如美国海军研究署研制的OMP-8、 TBT（三丁基锡化合物） 等，但上述方法效果有 限，光学性质不稳定， 对于生物作用具有一定 的选择性[1]、[3]，而且， 这种方法还会受到仪器 投放时间（即各有机化合物的有效期）的限制，同时，由于上述有机物都具有一定的毒性，对海水会造成一定程度上的污染，因而没有得到广泛的推广应用。 蛙人清洗：这种方法就是直接派潜水人员下水清洗，美国MOBY就采用这一方法。这种方法处理海水表层的测量仪器还可以使用，但对于真光层仪器进行清洗则需配备特殊的潜水装置，而且，这种方法由于受到清洗次数的限制，对仪器的测量精度还是有一定的影响。 药物缓慢释放法：这种方法我们在大亚湾实验中采用过，有一定的防污效果。但它与防生物附着膜法有相同的不足，即：对于海区和时间的使用范围具有一定的选择性，同样会对海水造成污染。 自动清洗刷：其基本原理与汽车前玻璃清洗刷相同，日本的光学浮标NASDA Optical Buoy使用的就是这种防污装置[2]，有较好的效果。 鉴于上述各种方法的特点和不足，结合我国海洋光学浮标技术的需要，我们设计了一种同时具有防污和清污功能的新型装置，初步近海试验已经取得了满意的效果。 1. 设计思想 光学浮标需要在海上连续工作3～6个 月。其窗口表面容易受浮游生物（如藻类和 藤壶类）及泥沙的附着，严重影响窗口的通 光性能。光学窗口表面一般采用特氟隆（聚 四氟乙烯）等材料或光学玻璃。特氟隆等本 身有一定的防生物附着能力，其透光的漫射 性能也很好，因此将它用于辐照度测量窗 ①国家863计划项目（2001AA631010）资助 ②女，1977年生，在职博士研究生，研究方向：海洋环境遥感，联系人

【CN110171534A】一种高分子海洋浮标【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910289019.5 (22)申请日 2019.04.11 (71)申请人 巢湖市银环航标有限公司 地址 238000 安徽省合肥市巢湖市长江西 路318号 (72)发明人 徐玉军　 (51)Int.Cl. B63B 22/00(2006.01) B63B 22/20(2006.01) F03D 9/00(2016.01) F03D 9/11(2016.01) (54)发明名称一种高分子海洋浮标(57)摘要本发明提供一种高分子海洋浮标，涉及海洋监测设备技术领域，包括浮体，浮体的上端竖向设置有桅杆，桅杆的周侧面上安装有太阳能板，桅杆的顶端设置有气象传感器和GPS信号灯，太阳能板的下方桅杆上安装有风力发电组，浮体的内部设置有经纬度定位装置、数据采集处理装置和信号发射装置，浮体的内部顶端安装有电源电池，浮体的下端沿着中轴线位置设置有配重块，配重块的下端面水文水质传感器。本发明通过风力发电组和太阳能板的设置，使得设备在不同天气都充足的电能，通过太阳能板安装架和伸缩杆的配合，使得太阳能板变成可收缩的结构，增加使用年限，整个设备结构简单，节能环保，能够长期高效的收集海洋上的各种信息和人们所需的 资料。权利要求书1页 说明书4页 附图3页CN 110171534 A 2019.08.27 C N 110171534 A

权　利　要　求　书1/1页CN 110171534 A 1.一种高分子海洋浮标，包括浮体(1)，其特征在于： 所述浮体(1)的上端竖向设置有桅杆(2)，所述桅杆(2)的周侧面上转动安装有太阳能板(3)，所述桅杆(2)的顶端设置有气象传感器(4)和GPS信号灯(5)，太阳能板(3)的下方桅杆(2)上安装有风力发电组(6)，所述浮体(1)的内部设置有经纬度定位装置(7)、数据采集处理装置(8)和信号发射装置(9)，浮体(1)的内部顶端安装有电源电池(10)，所述经纬度定位装置(7)、数据采集处理装置(8)和信号发射装置(9)与电源电池(10)电性连接，浮体(1)的下端沿着中轴线位置设置有配重块(11)，配重块(11)的下端面水文水质传感器(12)。 2.根据权利要求1所述的一种高分子海洋浮标，其特征在于：所述浮体(1)为一个圆柱形腔体结构。 3.根据权利要求1所述的一种高分子海洋浮标，其特征在于：所述电源电池(10)为铅蓄电池。 4.根据权利要求1所述的一种高分子海洋浮标，其特征在于：所述桅杆(2)的侧面转动安装有四个太阳能板安装架(13)，安装架(13)围绕桅杆(2)环形均匀分布，所述太阳能板(3)通过太阳能板安装架(13)安装，太阳能板安装架(13)下端内侧两边设置有伸缩杆(14)，伸缩杆(14)的末端转动连接在桅杆(2)上，所述太阳能板安装架(13)的上方桅杆(2)间水平设置有挡雨板(15)，挡雨板(15)的上端设置有雨水收集盒(16)，雨水收集盒(16)的底部设置有排水管(17)，雨水收集盒(16)的中间位置通过细线拴有漂浮球(18)，漂浮球(18)的下端连接有拉力感应开关(19)，拉力感应开关(19)与伸缩杆(14)电性连接。 5.根据权利要求4所述的一种高分子海洋浮标，其特征在于：所述太阳能板安装架(13)为不锈钢材质。 6.根据权利要求4所述的一种高分子海洋浮标，其特征在于：所述排水管(17)的直径为2-3毫米，所述雨水收集盒(16)的为一个上大下小的圆台型结构。 7.根据权利要求1所述的一种高分子海洋浮标，其特征在于：所述风力发电组(6)包括风车叶片(601)，风车叶片(601)通过竖向支撑杆(602)安装在桅杆(2)上，所述风车叶片(601)的右端安装有风力发电机(603)，浮体(1)的内部设置有充电器(604)，充电器(604)电性连接在所述电源电池(10)上。 8.根据权利要求7所述的一种高分子海洋浮标，其特征在于：所述风力发电组(6)一共有四组且围绕桅杆(2)环形均匀分布。 2

锚泊光学浮标浮体设计及近海试验

热带海洋学报 JOURNAL OF TROPICAL OCEANOGRAPHY 2010年 第29卷 第2期：1?6 https://www.wendangku.net/doc/729748135.html,; https://www.wendangku.net/doc/729748135.html, 收稿日期：2009-05-06; 修订日期：2009-11-08。孙淑杰编辑 基金项目：国家863计划重大项目(2006AA09A310); 中国科学院重要方向性项目及装备项目(KZCW2-YW-215) 作者简介：曹文熙(1963—), 男, 湖南省郴州市人, 研究员, 博士, 主要从事海洋光学研究。E-mail: wxcao@https://www.wendangku.net/doc/729748135.html, * 感谢中山大学詹杰民、苏炜、赵陶等同志协助完成了浮标模型的水池动力试验。南海北部开放航次为光学浮标的海上试验提供了条件, “实验3”号科学考察船船员在浮标的布放和回收中付出了辛勤的劳动, 赵俊、许占堂、周雯、王桂芬、梁少君等参加海上试验, 在此锚泊光学浮标浮体设计及近海试验* 曹文熙1, 杨跃忠1, 张敬祥1, 柯天存1, 卢桂新1, 李彩1, 郭超英1, 孙兆华1,2 (1. 中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室, 广东 广州 510301; 2. 中国科学院研究生院, 北京 100039) 摘要: 文中设计的光学浮标采用了柱状浮体, 提出了自由旋转的马鞍链结构。理论计算结果表明, 该光学浮标一是初稳性高度大, 二是光学浮标重心位于浮心之下, 浮标的摇摆角较小, 抗倾斜及倾覆能力强。海上试验结果表 明, 对于风力7节、浪高3—4m 以下的海况, 浮标倾角≤5°的次数占总采样次数的 54%, 浮标倾角≤10°的次数占总采样次数的83%, 浮标性能较好地满足了水下光辐射测量的技术要求。为减小阴影效应带来的光辐射测量误差, 文中采用了两种解决方法: 一是伸臂结构解决浮标体阴影的影响, 当太阳天顶角为0°时, 在近岸或者清洁水体中浮标体阴影引起的向上辐亮度测量误差分别不大于4% 和1%; 二是光纤光谱仪测量技术减少仪器自阴影的影响, 设计的光谱辐照度和辐亮度光学探头直径均为0.042m, 当水体光束衰减系数为0.12m ?1, 太阳天顶角为10°时, 自阴影引起的向上辐亮度测量误差仅为1.5%。 关键词: 海洋光学; 光学浮标; 水色遥感; 定标与检验 中图分类号: P733.39 文献标识码: A 文章编号: 1009-5470(2010)02-0001-06 Design and test of moored optical buoy CAO Wen-xi 1, YANG Yue-zhong 1, ZHANG Jing-xiang 1, KE Tian-cun 1, LU Gui-xin 1, LI Cai 1, GUO Chao-ying 1, SUN Zhao-hua 1,2 (1. LED , South China Sea Institute of Oceanology , Chinese Academy of Sciences , Guangzhou 510301, China ; 2. Graduate Univ. of Chinese Academy of Sciences , Beijing 100039, China ) Abstract: A spar body was considered and a free-rotated saddle was used in a moored optical buoy. Theoretical results indi-cated that the buoy’s high initial stability enables it to be stable. Due to the centre of gravity position being lower than the buoyant centre, the rolling angle of the buoy is small, as it would result in strong ability to resist tilting and capsizing. In situ experiment results indicated that 83% of the buoy’s tilt angles are ≤10° and 54% of the buoy’s tilt angles are ≤5° under the conditions of wind speed less than 7 knots and wave height less than 3?4m, therefore the buoy performance satisfies the tech-nical requirement for underwater light measurements. To minimize the shelf–shading effects on the light measurements, two solutions were found: First of all, stroked-out structures were used to avoid shelf-shading of buoy body, and when the solar zenith angle was 0°, the shelf-shading errors of upwelling radiance were lower than 4% and 1% for coastal and open oceans, respectively; Second, fiber spectrometer was used to avoid shelf-shading of sensors. The diameter of designed optical sensors for irradiance and radiance was 0.042m. When the beam attenuation coefficient was 0.12m ?1 and the solar zenith angle was 10°, the self-shading error was 1.5% for upwelling radiance. Key words: ocean optics; optical buoy; ocean color remote sensing; calibration and validation 自1978年第一台试验性水色遥感器“海岸带水色扫描仪(CZCS)”成功发射后, 水色遥感已取得长足的进展, 并逐步成为海洋环境监测、渔业评估和科学研究的重要手段。目前, 海洋初级生产力、海