海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

第35卷 第11期 仪器仪表学报

Vol. 35

No. 11

2014年11月

Chinese Journal of Scientific Instrument Nov. 2014

收稿日期: 2014-07 Received Date: 2014-07

*基金项目: 国家自然科学基金(61201097、41305024、41205024)、国家海洋局海洋公益性项目(201405022-2)、山东省自然科学基金(ZR2012DL14、ZR2013DM013、ZR2013DL009)、山东省科学院科技发展基金、青岛市科技攻关(12-4-1-52-hy)项目资助

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势*

王 波1, 2, 李 民1, 2, 刘世萱1, 2, 陈世哲1, 2, 朱庆林3, 王红光3

(1. 山东省海洋环境监测重点实验室 青岛 266001; 2. 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 青岛 266001;

3. 中国电波传播研究所 青岛 266106)

摘 要: 海洋资料浮标是一个涉及电子、通信、控制等多个领域的复杂系统, 可以在各种复杂的海洋环境中提供长期、连

续、实时、可靠的海洋观测数据, 是海洋观测技术中最可靠、最有效、最重要的手段之一。本文简述海洋资料浮标的系统结构及其关键技术, 分析了我国海洋资料浮标技术的技术水平及其与国际先进水平的差距; 重点总结了近年来国内外海洋资料浮标技术发展与应用现状, 对比分析了我国典型代表浮标与国外同类浮标的系统参数及观测参数, 在此基础上, 结合我国当前面临的形势及迫切需求, 展望了海洋资料浮标技术的发展趋势。

关键词: 海洋资料浮标; 海洋环境; 海洋观测; 发展趋势

中图分类号: P715.2 TH766 文献标识码: A 国家标准学科分类代码: 170.6050

Current status and trend of ocean data buoy observation

technology applications

Wang Bo 1, 2, Li Min 1, 2, Liu Shixuan 1, 2, Chen Shizhe 1, 2, Zhu Qinglin 3, Wang Hongguang 3

(1. Shandong Provincial Key Laboratory of Ocean Environment Monitoring Technology , Qingdao 266001, China ;

2. Institute of Oceanographic Instrumentation , Shandong Academy of Science , Qingdao 266001, China ;

3. China Research Institute of Radio Wave Propagation , Qingdao 266106, China )

Abstract: Ocean data buoy is one of the most reliable, most valid and most important ocean observation techniques, which

involves many fields such as electronics, communications, control and so on. Ocean data buoy can provide long-term, conti-nuous, real-time, reliable observation data under complicated ocean environment. The system structures and key techniques of ocean data buoy are briefly described. Technical gap between China and developed countries and domestic technical level of ocean data buoy technique are also analyzed in detail. The current development and application status of ocean data buoy tech-niques are reviewed. System and observation parameters of typical data buoys manufactured by China and developed countries are contrastively analyzed. Finally, the future directions are presented based on previous analysis and China's current situation and the urgent demand.

Keywords: ocean data buoy; ocean environment; ocean observation; development

1 引 言

海洋资料浮标(ocean data buoy)是一种用于获取海洋气象、水文、水质、生态、动力等参数的漂浮式

自动化监测平台, 它是随着科技发展和海洋环境监测、预报的需要而迅速发展起来的新型海洋环境监测设备, 具有长期、连续、全天候自动观测等优点, 为海洋预报、防灾减灾、海洋经济、海上军事活动等服

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务[1], 对沿海国家和地区的国计民生和国土安全等多个方面都具有重大意义, 因此受到世界各国的极大重视和大力发展。海洋资料浮标是海洋观测中最重要、最可靠、最稳定的手段之一, 是海洋观测资料4大来源之一。

目前, 海洋资料浮标按照应用形式可以分为通用型和专用型浮标。通用型浮标是指传感器种类多、测量参数多、功能齐全, 能够对海洋水文、气象、生态等参数进行监测的综合性浮标; 专用型浮标是指针对某一种或某几种海洋环境参数进行观测的浮标。此外, 按照锚定方式可以分为锚泊浮标和漂流浮标; 按照结构形式可分为圆盘型、圆柱形、船型、球型、环形等[1]。

海洋资料浮标的发展已经有几十年的历史, 许多技术已经成熟。随着全球气候变化等科学问题研究的深入和我国海洋战略的实施, 以及新理论、新技术、新方法的不断发展, 对海洋资料浮标观测技术提出了新要求、新标准和新问题[2]-4]。本文从通用型和专用型浮标的角度, 简述海洋资料浮标的关键技术及其水平, 综述国外浮标观测技术发展现状, 结合我国的现状及迫切需求, 指出我国海洋资料浮标的发展趋势, 为我国海洋资料浮标观测技术的发展提供参考和依据。

2海洋资料浮标系统与关键技术

海洋资料浮标涉及力学理论、系统论、控制论、信息论以及传感与检测技术、通信技术、电子技术等多方面的理论及技术体系, 是一个复杂系统[1]。

2.1 海洋资料浮标系统概述

海洋资料浮标是一个复杂系统, 涉及结构设计、数据通信、传感器技术、能源电力技术自动控制等多个领域, 是多个学科的综合与交叉。海洋资料浮标系统可以分为六大部分[1]: 浮标标体部分、数据传输与通信部分、数据采集与控制部分、传感器部分、系留系统部分、能源供给部分。

通过以上部分的交叉和组合可以形成能满足不同观测需求的浮标系统, 如水上海洋资料浮标、水下潜标和海床基、海冰浮标等。同时, 随着科技的发展和需求的增加, 各项技术也在不断的丰富和发展, 如新材料在浮标平台结构中的使用、基于北斗卫星的通信系统、基于波浪能的剖面观测浮标等。2.2 海洋资料浮标关键技术

海洋资料浮标是一个复杂系统, 涉及多个学科、多个关键技术, 经过多年的发展, 部分关键技术已经成熟。但随着应用需求的增加以及新原理、新材料和新技术的不断涌现, 海洋资料浮标关键技术也在不断的发展和变化。与浮标系统结构对应, 浮标关键技术总体可以分为六部分。根据国际上的发展趋势以及我国当前面临的形式和迫切需求, 表1概括了当前亟需发展的部分核心关键技术。在双向通信交互技术、水下数据实时传输技术、传感器总线式处理控制技术方面处于国际先进水平, 其他技术均落后世界水平5年以上。

表1 海洋资料浮标核心关键技术列表

Table 1 Key Technologies of ocean data buoy

技术类别核心关键技术

浮标结构设计技术

(1) 新型深远海定点平台设计技术

(2) 新型定点平台性能评价技术

(3) 低成本易布放回收平台技术

数据传输与通信技术

(4) 安全高效的数据传输技术

(5) 双向交互通信技术

(6) 水下数据实时传输技术

数据采集与控制技术

(7) 新一代智能数据采集控制技术

(8) 总线式传感器控制技术

(9) 海洋传感器的即插即用技术

(10) 采集数据质量控制技术

传感器技术

(11) 高精度、高可靠性传感器技术

(12) 多功能、多参数传感器技术

(13) 智能传感器技术

系留技术

(14) 牢固耐用锚系设计技术

(15) 新材料新工艺锚系技术

(16) 深海系泊技术

能源供给技术

(17) 深海平台长期稳定供电技术

(18) 太阳能、风能及混合供电技术

(19) 波浪能和潮汐能利用技术

(20) 大功率综合供电技术

第11期

王 波 等: 海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势 2403

3 国外海洋资料浮标观测技术的发展现状

国外海洋资料浮标观测技术的发展历史悠久, 加之先进科技成果的应用, 因此其技术水平和成果具有很好的代表性和指导意义。

3.1 通用型海洋资料浮标观测技术已经成熟

通用型海洋资料浮标主要指当前已经产品化, 并且能够满足常规海洋参数观测业务化运行的浮标。国外海洋资料浮标的发展始于上世纪20年代, 发展至今已经取得了大量优秀成果。当前, 美国、加拿大、挪威等海洋科技强国的通用型海洋资料浮标观测技术已趋成熟, 不但功能齐全, 可靠性高、精度高、稳定性好, 而且形成了功能多样的产品系列, 制定了相应海洋环境监测规范和标准, 已经在各沿海国家实现了长期业务化运行。

海洋资料浮标观测技术应用的优秀代表是美国

国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmos-pheric Administration, NOAA)的国家资料浮标中心(National Data Buoy Center, NDBC), 其管理的海洋资料浮标遍布全球, 锚系浮标包含了从12 m 到1.5 m 直径的多个系列,如图1(a)所示, 长年工作于海上提供了大量珍贵的海洋数据; 世界气象组织(WMO)和政府间海洋学委员会(IOC)的数据浮标合作小组(DBCP)也管理着众多的海洋资料浮标, 用于全球气象预报等领域; NDBC 管理的锚系浮标实现了全球分布如图1(b)所示[5]。

国外已经将锚系浮标观测技术扩展到深远海, 如印度洋、南北极、赤道附近等。随着海洋环境监测要求的不断增加和提高, 建立了大区域、高密度、多参数、多功能的海洋浮标监测网, 如美国NDBC 用于热带海洋大气观测的TAO(tropical atmosphere ocean)浮标网, 由大约70个锚系浮标组成。

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

图1 美国NDBC 管理的多种锚系浮标及全球分布图[5]

Fig. 1 Moored buoys organized by NDBC and its world distribution [5]

3.2 重点发展多种专用型浮标

专用型浮标是浮标观测技术水平良好体现, 也是各国在海洋资料浮标领域研究、制造、应用方面综合实力、技术水平和创新水平的标志之一。针对特定的应用需求, 国外研制了多种专用浮标系统, 代表成果有海洋剖面浮标、海上风剖面浮标、海啸浮标、波浪浮标、光学浮标、海冰浮标、海气通量观测浮标和海洋酸化观测浮标等。以下概述这几种专用型浮标的基本情况和代表产品。

海洋剖面观测浮标: 能够观测海水参数的垂直变

化剖面的浮标系统。水下剖面观测浮标最早的代表是美国伍兹霍尔研究所(WHOI)[6]设计的具有自动升降功能的剖面观测系统MMP(mclane moored profiler), (如图2(a)所示)和加拿大Bedford 研究所[7]设计的海马(Seahorse)波浪能驱动剖面观测系统, 如图2(b)所示。2013年挪威的SAIV AS 公司[8]利用浮标搭载电动绞车的方式研制了自动剖面观测系统, 如图2(c)所示。此外, 意大利、韩国等国也纷纷开发了自己的剖面观测浮标, 有的甚至都已经业务化运行多年。

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仪器仪表学

报 第35卷

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图2 国外海洋剖面观测浮标

Fig. 2 Overseas products of ocean moored profilers

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海上风剖面浮标: 海上风剖面观测浮标则是近几年出现的新成果, 主要测量海上低空(小于1 km)的风场剖面, 代表成果是2009年加拿大[9]AXYS 生产的WindSentinel(图3(a))和2013年挪威[10]OCEANOR 公司生产的SEAWATCH Wind LiDAR 浮标(图3(b)), 都是通过搭载激光雷达实现底层风剖面观测。

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图3 国外的海洋风剖面浮标产品

Fig. 3 Overseas products of ocean wind profiles

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海啸浮标: 通过实时监测海面波动情况, 及时确认是否发生海啸以及发生海啸的大小程度, 为海啸预警提供非常重要和珍贵的数据。美国NOAA 早在上世纪90年代初就开始了海啸浮标的研制及系统建设, 取得了优秀成果, 2001年建立了第一代DART 系统, 2005年开始第二代DART 系统(DART II)的建设, 2007年开始高效易布放(ETD)海啸浮标的研制和全球布网(DART III, 图4(a)), 迄今为止, 已经在全球范围内布放了超过60个海啸浮标(图4(b))

[11]

图4 美国NOAA 海啸预警系统

Fig. 4 Deep-Ocean Assessment and Reporting of Tsunamis

system of NOAA, American

波浪浮标: 专门用于波浪参数观测的浮标, 绝大部分波浪浮标都采用球形标体, 以具备很好的随波

第11期王波等: 海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势 2405

性。波浪观测是海洋环境观测的重要参数之一, 也是海洋环境观测的难点之一。当前代表波浪观测最高水平的浮标是荷兰Datawell公司[13]的波浪骑士, 其他还有加拿大AXYS公司[14]的波浪浮标,如图5所示。

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图5 国外波浪浮标代表产品

Fig. 5 Overseas products of ocean wave buoys

光学浮标: 以光学技术为基础, 可连续观测海面、海水表层、真光层乃至海底的光学特性的浮标。第一台光学浮标于1994年诞生在美国, 此后, 英国、日本和法国等发达国家也研制了自己的光学浮标, 代表产品有美国的MOBY[15]和法国的BOUSSOLE[16], 分别如图6所示。

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图6 国外光学浮标代表产品

Fig. 6 Overseas products of optical buoys

海冰浮标[17]: 布放于南北极海冰区域能够观测包括海冰在内的海洋环境参数的浮标, 既可以监测海冰自身的热力及动力过程, 同时可以加载相应的海洋及大气参数观测的传感器, 用于海洋及大气边界层物理过程观测。当前, 有7种以上常用海冰浮标适合于南北极海冰地区的观测,如图7所示。

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图7 国外海冰浮标代表产品[17]

Fig. 7 Overseas representative products of ocean ice buoys [17]

海气通量观测浮标: 用于观测大气和海洋之间能量和水的相互运动和交换过程, 对全球气候变化和预报及大气环流研究等领域具有重要作用和意义, 主要观测风速、风向、温度、湿度、压强、长短波辐射、降雨等参数, 代表成果是美国伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)[18]的ASIMET(Air-Sea Interaction METeorol-ogy)系统以及迈阿密大学[19]的ASIS(Air-Sea Interac-tion Spar)系统,如图8所示。

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海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

(a)美国WHOI产品[18](b) 迈阿密大学产品[19]

(a)WHOI[18](b) University of Miami[19]

图8 国外的海气通量观测浮标

Fig. 8 Overseas products of air-sea fluxes observation buoys

海洋酸化观测浮标: 用于观测表层海水和大气的CO2浓度, 用于观测海洋酸性变化的浮标。2013年8月, 美国NOAA在大西洋北极圈附近布放了第一个海洋酸性观测浮标, 该浮标安装了由PMEL公司生产的MAPCO2系统[20],如图9所示。2004年开始, 美国NOAA 在部分已有观测浮标平台基础上, 增加CO2和pH观测参数, 执行海洋酸化观测计划。目前CO2观测浮标大约有12个, 分布在太平洋、大西洋和印度洋等海域。

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图9 国外MAPCO2观测浮标[20]

Fig. 9 Overseas MAPCO2 observation buoy[20]

海洋放射性监测浮标[21]: 2005年希腊利用浮标搭载3个NaI晶体能谱仪检测海水中γ射线能谱, 实现了海洋辐射在线原位监测, 如图10所示。

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海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

(a)浮标系统结构[21](b)辐射检测传感器[22]

(a) Buoy system[21](b) Radioactivity sensor[22]

图10 海洋放射性监测浮标

Fig. 10 Ocean radioactivity monitoring buoy

总体来说, 国外海洋技术强国的海洋资料浮标观测技术处于领先水平, 不但技术先进, 功能齐全, 大部分都已经处于长期业务化运行阶段, 而且具有观测精度高、长期稳定性好、功能齐全、功耗低等特点。其观测范围已经扩展到深远海, 组成了业务化的观测网, 并且向着全球高密度布网发展。具有原始创新和高技术水平的各种专用浮标观测技术发展迅速。表2给出了国外海洋资料浮标方面的优势科研机构及其简要信息。

表2国外海洋资料浮标的优势科研机构

Table 2 Foreign advanced research intuitions of ocean data buoy 机构名称国家主要技术与产品

NDBC 美国美国NOAA下属的集研发、生产、应用、管理于一体的综合性单位, 主要产品有12m-1.5m直径各类浮标、海啸浮标、波浪浮标等。

伍兹霍尔研究所(WHOI) 美国专注于海洋科学与海洋工程的非盈利私人研究和教学机构, 主要代表产品海气通量浮标、海洋剖面浮标、潜标系统等。

斯克里普斯海洋研究所美国美国太平洋海岸的综合性海洋科学研究机构。主要代表产品海气通量浮标、直立水中的FLIP平台。华盛顿大学美国研制第一台监测海洋酸化的科考浮标。

迈阿密大学美国海气通量观测浮标。

SEABIRD 美国从事海洋传感器及综合观测系统集成, 主要产品有CTD。

AXYS 加拿大从事海洋浮标监测系统的研发、布放、维护和高精度海洋监测数据实时记录、传输技术, 主要产品有风剖面浮标、波浪浮标、船型浮标及各类传感器。

RBR 加拿大从事海洋传感器研发、以及海洋浮标检测系统。

OCEANOR 挪威从事实时海洋、河流、湖泊、地下水和土壤环境监控技术和设备的研发, 主要产品有SEAWATCH 系列浮标、波浪浮标、水质浮标、风剖面浮标。

AANDERAA 挪威从事海洋仪器的研制与开发, 主要产品有声学多普勒流速剖面仪。DATAWELL 荷兰从事海洋测量设备的研发, 主要产品是波浪骑士系列波浪浮标及船载传感器。

第11期

王 波 等: 海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势 2407

4 我国海洋资料浮标观测技术的发展现状

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。

4.1 通用型观测浮标已实现业务化运行, 构建浮标观测网, 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[23]-24]。

我国研制的第一个海洋资料浮标诞生于1965年, 为船型结构, 如图11(a)所示。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10 m 到3 m 的产品系列(如图11(b)-(e)所示), 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3 m 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3 500 m, 最远至印度洋和格陵兰海海域。

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

(a)船型浮标 (b)10 m 浮标 (c)6 m 浮标 (d)3 m 浮标 (e)复合材料浮标

(a) Ship hull (b) 10 m diameter (c) 6 m diameter (d) 3 m diameter (e) Composite hull

图11 我国自主生产的海洋资料浮标代表产品[1]

Fig. 11 Representative products of ocean data buoys with China's independent intellectual property rights [1]

我国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11中的浮标和波浪浮标组成, 图12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。

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

图12 我国部分浮标分布图[1]

Fig. 12 Distribution of most of all buoys in China

4.2 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。

海洋剖面观测浮标: “十五”期间, 国家海洋技术中心[25]研制了利用马达驱动的剖面观测系统(图13(a)), “十一五”期间中船重工710所[26]研制了利用浮力控制的剖面观测浮标系统(图13(b)), 中科院海洋所[27]研制了波浪能驱动式的剖面观测浮标系统(图13(c)), 3种系统均经过了海上测试, 最大布放水深达4 000 m, 能观测海水温度、盐度、深度和海流等参数。

光学浮标[28]: 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, 如图14所示, 并布放于青岛海域。

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海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

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海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

(a) 马达驱动[25] (b) 浮力控制[26] (c) 波浪能驱动[27] (a) Motor driving [25] (b) Buoyancy driving [26] (c) Wave driving [27]

图13 我国研制的海洋剖面观测浮标

Fig. 13

Products of ocean profilers manufactured by China

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图14 我国研制的光学浮标[28]29]

Fig. 14 Optical buoys manufactured by China [28]-29]

通量观测浮标: 2012年, 山东省科学院海洋仪器仪表研究所研制了圆盘形海气耦合观测浮标[30] , 布放于格陵兰海海域; 中科院海洋所研制了多浮筒结构的通量观测浮标[31],如图15所示 。

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

(a) 圆盘形[30] (b) 多浮筒形[31]

(a) Discus hull [30] (b) Multi-pontoon hull [31]

图15 我国研制的海气通量观测浮标

Fig. 15 Air-sea fluxes observation buoys manufactured by China

波浪浮标[32]: 我国的浮标测波技术取得丰硕成果, 代表成果是山东省科学院海洋仪器仪表研究所研制的0.9 m 直径的SBF3型球形测波浮标(图16(a)), 其观测结果精度与国外产品相当, 已经成为相关部门的业务化观测装备, 广泛应用。此外,

还有中国海洋大学研制的SZF 型椭球形波浪浮标(图16(b))。

(a) SBF3型 (b) SZF 型 (a) SBF3 (b) SZF

图16 我国研制的波浪浮标[32]

Fig. 16 Ocean wave buoys manufactured by China [32]

核辐射监测浮标: 2011年国家海洋技术中心研制了核辐射监测浮标,如图17(a)所示, 用于海洋核辐射污染应急监测; 山东省科学院海洋仪器仪表研究所研制的用于浮标的放射性综合监测系统于2013年11月通过验收如图17(b)所示, 该系统可实时连续监测和分析海水中放射性核素总量, 甄别Cs-137、Co-60、I-131等多种核素并计算其活度, 具备海洋核污染预警功能。

(a) 圆柱形 (b) 圆盘形 (a) Pontoon hull (b) Discus hull

图17 我国研制的核辐射监测浮标

Fig. 17 Ocean radioactivity monitoring buoys manufactured

by China

此外, 通过消化吸收国外先进技术及自主创新, 我国还研制了海冰浮标[17]、声学浮标[33]、赤潮浮标、子母浮标[34]和通信中继浮标[35]-36]等专用型海洋资料浮标, 表3列出了国内海洋资料浮标的优势科研机构。

第11期王波等: 海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势 2409

表3国内海洋资料浮标的优势科研机构

Table 3 Advanced research intuitions of ocean data buoy in China

机构名称主要技术与产品

山东省科学院海洋仪器仪表研究所专注于各种海洋仪器装备研发, 主要产品有大型浮标、中型浮标、小型浮标、波浪浮标、通量观测浮标、船型浮标、水质监测浮标、海床基、潜标等。

国家海洋技术中心从事海洋高新技术及前瞻性、基础性、通用性技术的研究与开发, 主要产品:多功能海洋环境监测浮标、海洋动力环境监测浮标、小型生态水质监测浮标、海床基观测系统、潜标剖面观测系统。

中国海洋大学从事海洋科学研究及海洋观测技术、装备研发, 主要产品有波浪浮标和小型浮标。

中船重工710所从事水下无人平台总体与系统集成技术、海洋动力环境监测技术, 主要产品:实时通信潜标。

中山市仪器探海有限公司公司以中国科学院南海海洋研究所从事浮标研究的技术班底为骨干, 开展浮标的研究和设计制造, 主要产品有波浪浮标、气象水文浮标、水质浮标、航标等。

综上所述, 我国在海洋资料浮标观测技术方面虽然已经取得了丰硕的成果, 海洋资料浮标观测技术总体达到国际先进水平, 能够满足沿海海域业务化运行的需求, 但与国外海洋技术大国相比还存在较大差距, 主要体现在搭载的仪器设备的性能、测量精度和工作可靠性等方面, 但在系统集成、布放回收等方面差距已不明显。

4.3 国内外同类海洋资料浮标典型参数对比

通过上面的对比分析可以看出, 我国的海洋资料浮标观测技术与国外同类产品相比已经基本一致, 在有些方面甚至要由于国外同类产品。

美国、挪威和加拿大这3个在海洋资料浮标制造领域具有较高水平, 表4给出了我国代表产品与这三个国家4款优秀产品的系统参数对比。从表中可以看出, 在监测参数总数方面, 我国与国际上的主流浮标一致, 甚至比大部分浮标的观测参数多; 在数据接收率方面, 与国外产品一致, 都大于95%, 保证了数据的有效性; 在数据传输间隔方面, 国外的产品都只有1种, 而我国的则有4种间隔可选, 灵活性更好; 在数据通信种类方面, 我国的浮标与国外浮标相同, 都是采用卫星、VHF/UHF电台和GPRS/CDMA, 其中北斗卫星短报文通信则是我国独有的。

海洋资料浮标观测参数也是重要指标之一, 表5给出了我国浮标和国外浮标观测参数的测量范围和准确度方面的对比。

从表5中可以看出, 绝大部分观测参数的测量范围和精度两者之间是相同的, 但个别参数方面还存在较大差距, 如波浪观测方面, 国外的波向测量准确度是±2°, 而我国的则是±10°, 波高和波周期方面的观测也存在一定的差距, 这种差距是由涉及海洋资料浮标的整体技术水平造成的, 这与本文2.2节中表2所列出的核心关键技术是一致的。

需要说明的是, 表5中的大部分参数的传感器都是进口产品, 仅波浪传感器是我国自主研发产品。

5海洋资料浮标观测技术发展趋势

海洋资料浮标观测技术水平是一个国家海洋装备制造水平的综合体现。综合我国的海洋战略发展规

表4系统典型参数对比

Table 4 Comparisons of typical system parameters

浮标种类型号监测参数总数数据接收率数据传输间隔种类通信方式种类中国FZF 16 >95% 4 3 挪威AANDI DB 4700 16 >95% 1 3

加拿大AXYS NOMAD 15 >95% 1 3 挪威OCEANOR SEAWATCH 14 >95% 1 3 美国WHOI ASIMET 10 >95% 1 3

2410 仪器仪表学报第35卷

表5主要观测参数对比

Table 5 Comparisons of main observing parameters

项目

中国浮标国外浮标

测量范围准确度测量范围准确度

水文

水温?2?32℃ ±0.01℃?2 - 32℃ ±0.01℃

盐度0?70 mS/cm ±0.005 mS/cm 0 ?70 mS/cm ±0.005 mS/cm 浊度0 ?100 0 NTU ±2% 0 ?1000 NTU ±2%

气象气温?50?50℃ ±0.1℃?50?50℃ ±0.1℃气压500?1100 hpa ±0.3 hpa 500?1100 hpa ±0.3 hpa 湿度0?100 % ±2% 0?100% ±2% 风速0?100 m/s ±0.3 m/s 0?100 m/s ±0.3 m/s 风向0°?360° ±3° 0°?360° ±3° 辐射0?280 0 W/m2± 3% 0?280 0 W/m2±3% 雨量0?200 0 mm/h ±3 % 0?200 0 mm/h ±3 % 能见度0?750 00 m ±20 % 0?750 00 m ±20 %

动力波高0.2 m?20 m ±(0.1+H*5%) m ?20?+20 m, ± 0.5% 波向0° - 360° ±10° 0°?360° ±2°

波周期 2 – 30 s 0.25s 1?30 s 1 %

流速0 – 300 cm/s ±0.15 cm/s 0?300 cm/s ±0.15 cm/s 流向0° - 360° ±7.5° 0°?360° ±7.5°

生态叶绿素0 - 400 μg/L 0.1 μg/L 0?400 μg/L 0.1 μg/L 溶解氧0 - 50mg/L ±1% 0?50mg/L ±1%

划与需求以及全球对海洋关注的日益增强, 海洋监测对观测技术和装备的需求将进一步增强[37]-[38]。随着科技的进步和发展, 为了满足不断增长的海洋研究和观测需求, 海洋资料浮标观测技术将得到大力发展, 功能和应用领域将进一步扩展。

综合2.2节中表1所列的核心关键技术、国内外发展现状、国内外同类浮标的性能对比以及我国当前的海洋观测需求, 海洋资料浮标的发展大致呈现以下趋势:

5.1 海洋资料浮标观测由单点向网络化综合化发展

长期、综合观测是海洋观测的大趋势。由各种近海、远海定点观测平台相结合, 大、中、小型浮标相协同, 观测站位疏松、紧密相弥补而组成的区域/全球定点观测系统, 能够准确、有效、快速及时地提供多种时空间分辨率的综合立体的海洋浮标网络观测数据, 是海洋资料浮标由单点向综合化发展的必由之路。如美国NDBC管理数以千计的浮标, 构成综合浮标网, 使海洋观测进入多层、立体、多角度、全方位、全天候的新时代, 如由70多个浮标组成的TAO (tropical atmosphere ocean) 浮标网。我国在上海和福建海域也建立了初步的海洋立体观测网, 但在观测和应用效果方面与国外还存在较大差距。

5.2 通用型浮标向高精度、多参数、多功能综合观测发展

随着海洋观测技术的进步以及人们对海洋环境认识的不断深化, 应用通用型浮标进行业务观测的用户对海洋观测数据质量的要求不断提高, 主要包括: 观测参数测量准确度的提高, 如高精度观测海流、盐度、温度等参数; 随着科学研究的突破和新发现, 观测参数增多, 尤其是近年来生态观测需求不断增加, 如CO2、总有机碳(TOC)和化学需氧量(COD)等参数; 观测功能增强, 同一个平台能同时观测多个参数, 如

第11期王波等: 海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势 2411

荷兰DATAWELL公司最新的DWR4型产品, 不但能够高精度观测波浪, 还能同时高精度观测表层海流。

5.3 专用型浮标向专业化发展

随着新时期海洋科学问题的出现, 以及海洋工程的新需求, 需要一些针对特殊问题, 具备特殊功能的专业化浮标, 如国外的海气通量观测浮标、剖面观测浮标、海啸浮标、海洋酸化观测浮标、海冰观测浮标等, 国外这类浮标种类越来越多, 技术越来越先进, 功能越来越专业化。我国在此欠缺很多, 由于其涉及很多专业科学问题和技术难题, 难度较大, 亟需大力发展。

5.4 深远海观测浮标向业务化观测发展

深远海观测是我国深远海战略的有力保障和支撑。美国、日本等国早已实现数千米的深海浮标业务化观测, 美国更是研制了高效易布放浮标系统(用于DART计划的第三代高效易布放(ETD)海啸浮标, 详见本文3.2节)。而我国由于受到深远海浮标布放和回收成本巨大、周期长、海上作业困难等各种限制, 亟需研发易布放和回收的低成本浮标系统, 关键技术主要包括深海锚系的设计及材料的选择、链接部件设计、浮球位置和大小的设置, 牢固紧凑的标体结构设计。

5.5 数据传输向大容量、实时传输方向发展

数据实时传输具有重要意义, 特别是深远海大容量实时数据传输, 如美国NDBC的BuoyCAMs技术目前可以传输浮标及周边实况图像数据, 每15分钟更新一次。我国随着浮标观测参数、观测功能的增加, 数据量也在增加。目前, 深远海数据通信受限于通用的海事卫星、北斗卫星通信数据量和价格的限制, 如何进行大容量、实时数据传输是目前急需解决的技术难题。另外, 稳定高效的海洋资料浮标水下数据传输技术还不是很成熟, 因此高效稳定的水声、激光数据传输也是一种重要发展方向。

5.6 海洋资料浮标能源补给向多样化发展

目前, 太阳能供电技术已经非常成熟, 绝大多数浮标都采用太阳能加蓄电池的混合能源补给方式。但随着长期连续观测要求的提高、搭载传感器的增多及观测功能的扩展, 这种能源补给方式注定将不能满足需求, 甚至会限制浮标应用的扩展。随着风能、波浪能、温差能等发电技术的发展与成熟, 这些技术必将成为浮标能源补给的重要方式。加拿大AXYS公司的WindSentinel浮标已经在太阳能加蓄电池的基础上, 率先增加了风电和发电机两种能源补给方式。我国则依然采用太阳能和蓄电池混合的能源补给方式。

5.7 海洋浮标建造将更多采用新材料

海洋浮标长期工作于海洋环境中, 面临高盐、高湿、高温、暴晒、生物附着等恶劣环境, 对材料要求特别高。国外的浮标已经开始大量采用复合材料、合金材料等, 如加拿大AXYS公司的多款浮标采用泡沫浮体, 挪威AADI的DB 4700浮标采用聚乙烯浮体。我国也开始尝试新材料浮体, 但依然以钢结构为主。将来, 我国的浮标也将采用高性能、耐腐蚀的新材料新技术, 这不仅可有效增强浮标的生存周期, 而且可大大降低成本。

5.8 浮标用传感器技术

从表5中可以看出, 海洋传感器依然是我国的弱势, 虽然我国已经能够自主生产部分传感器, 但在精度、实时性、长期可靠性和稳定性方面还存在很大差距。高技术含量的传感器则完全受制于人, 如ADCP、叶绿素、CO2、溶解氧等基于声学和光学原理的传感器完全依赖进口产品。

参考文献

[1]王军成. 海洋资料浮标原理与工程 [M]. 北京: 海洋出

版社, 2013.

WANG J CH. Ocean data buoy: Principles and engineering [M]. Beijing: Ocean Press, 2013.

[2]KUANG X H, WANG Z Y, YANG C, et al. The design of

the monitoring system based on marine environment buoy [J]. Advanced Materials Research, 2013, 605: 1769-1771.

[3]安培浚, 高峰, 曲建升. 对地观测系统未来发展趋势及

其技术需求[J]. 遥感技术与应用, 2007, 22(6): 762-767.

AN P J, GAO F, QU J SH. Trend and technology require-

ments of earth observing system [J]. Remote Sensing Technology and Application, 2007, 22(6): 762-767.

[4]蔡树群,张文静, 王盛安. 海洋环境观测技术研究进展

[J]. 热带海洋学报, 2007, 26(3): 76-81.

CAI SH Q, ZHANG W J, WANG SH AN. An advance in marine environment observation technology [J]. Journal of Tropical Oceanography, 2007, 26(3): 76-81.

[5]NDBC. [2014-06-06]. http://www.360docs.net/doc/info-49511fb327284b73f3425043.html/.

[6]MORRISON A T, BILLINGS J D, DOHERTY K W. The

2412 仪器仪表学报第35卷

McLane Moored Profiler: An autonomous platform for

oceanographic measurements [C]. OCEANS 2000 MTS/IEEE Conference and Exhibition, RI, USA, 2000, 1:

353-358.

[7]HAMILTON J M, FOWLER G and BEANLANDS B.

Long-term monitoring with a moored wave-powered pro-

filer [J]. Sea Technology, 1999, 40: 68-69.

[8]KOLDING M S, SAGSTAD B. Cable-free automatic pro-

filing buoy [J]. Sea Technology, 2013, 54(2): 10-12.

[9]AXYS Technologies Inc. WindSentinel? technical update

No.4 [R]. AXYS Technologies, Sydney, BC, 2013.

http://www.360docs.net/doc/info-49511fb327284b73f3425043.html/wp-content/uploads/2013/12/

WindSentinel-Technical-Update-No.4-Vindicator-V alidation.

pdf.

[10]MATHISEN, J.-P. Measurement of wind profile with a

buoy mounted lidar [C]. DeepWind 2013, Norway: 2013:1-10

[11]TANG L, TITOV V V, CHAMBERLIN C D. Development,

testing, and applications of site‐specific tsunami inunda-

tion models for real‐time forecasting [J]. Journal of

Geophysical Research, 2009, 114(C12025): 1-22.

[12]MUNGOV G, EBLé M, BOUCHARD R. DART? tsuna-

meter retrospective and real-time data: a reflection on 10

years of processing in support of tsunami research and op-

erations [J]. Pure and Applied Geophysics, 2013, 170(9-10): 1369-1384.

[13]VRIES J J. Designing a GPS-based mini wave buoy [J].

International Ocean Systems, 2007, 11(3): 20.

[14]KASHINO Randolph. Current state of wave measuring

technology from buoys [C]. Proceedings of Ocean Waves

Workshop, New Orleans, USA, 2011: 1.

[15]BROWN S W, FLORA S J, FEINHOLZ M E, et al. The ma-

rine optical BuoY (MOBY) radiometric calibration and un-

certainty budget for ocean color satellite sensor vicarious ca-

libration [C]. Proceedings of the SPIE, Florence, IT, 2007:

67441M-1 -67441M-12.

[16]ORGANELLI E, BRICAUD A, ANTOINE D, et al. Mul-

tivariate approach for the retrieval of phytoplankton size

structure from measured light absorption spectra in the

Mediterranean Sea (BOUSSOLE site) [J]. Applied optics,

2013, 52(11): 2257-2273.

[17]郭井学, 孙波, 李群, 等. 极地海冰浮标的现状与应用

综述[J]. 极地研究, 2011, 23(2): 149-157.

GUO J X, SUN B, LI Q, et al. Application and develop-

ment of the buoys based on polar sea ice [J]. Chinese Journal of Polar Research, 2011, 23(2): 149-157.

[18]SANTIAGO-MANDUJANO F, SNYDER J, LETHABY P,

et al. WHOI Hawaii Ocean Timeseries Station (WHOTS)

[R]. Massachusetts: Woods Hole Oceanographic Institu-

tion, 2009.

[19]GRABER H C, TERRAY E A, DONELAN M A, et al.

ASIS-A new air-sea interaction spar buoy: design and per-

formance at sea [J]. Journal of Atmospheric and Oceanic

Technology, 2000, 17(5): 708-720.

[20]ROBERTSON C, SMITH G, TAMBURRI M. Performance

Demonstration Statement PMEL Map CO2/Battelle Seao-

logy pCO2 Monitoring System [R]. Maryland: Alliance for

Coastal technologies, 2009.

[21]TSABARIS C, BALLAS D. On line gamma-ray spectro-

metry at open sea [J]. Applied Radiation and Isotopes, 2005, 62(1): 83-89.

[22]TSABARIS C. Monitoring natural and artificial radioac-

tivity enhancement in the Aegean Sea using floating mea-

suring systems [J]. Applied Radiation and Isotopes, 2008,

66(11): 1599-1603.

[23]王军成. 国内外海洋资料浮标技术现状与发展[J]. 海洋

技术, 1998, 17(1): 9-15.

WANG J CH. On the current situation and trend about ocean data buoy at home and abroad [J]. Ocean Technolo-

gy, 1998, 17(1): 9-15.

[24]李民, 盛岩峰, 袁新,等. 国内大型海洋水文气象资料

浮标的现状及发展方向[J]. 气象水文海洋仪器, 2002, 2:

1-4.

LI M, SHENG Y F, YUAN X, et al. The actuality & de-

velopment of domestic large oceanal information buoy [J].

Meteorological, Hydrological and Marine Instrument, 2002, 2: 1-4.

[25]李墨, 李永军. 系缆式剖面测量平台的试验及分析[J].

海洋技术, 2008, 27(2): 1-4.

LI M, LI Y J. Test and analysis of moored profilers [J].

Ocean Technology, 2008, 27(2): 1-4.

[26]杜亮. 深海垂直剖面实时监测系统的设计与实现[J]. 现

代电子技术, 2014, 37(1): 107-109.

DU L. Design and implementation on the real-time mea-

surement system for deep-sea vertical section [J]. Modern

Electronics Technique, 2014, 37(1): 107-109.

第11期王波等: 海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势 2413

[27]刘素花, 龚德俊, 徐永平, 等. 海洋剖面要素测量系统

波浪驱动自治的实现方法[J]. 仪器仪表学报, 2011, 32(3): 603-609.

LIU S H, GONG D J, XU Y P, et al. Method to realize

wave-powered autonomous system for marine profiling mea-

surement [J]. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2011,

32(3): 603-609.

[28]杨跃忠, 卢桂新, 柯天存, 等. 光学浮标控制系统硬件

设计[J]. 热带海洋学报, 2010, 29(2): 7-11.

YANG Y ZH, LU G X, KE T C, et al. Hardware design for

control system in optical buoy [J]. Journal of Tropical

Oceanography, 2010, 29(2): 7-11.

[29]曹文熙, 杨跃忠, 张敬祥, 等. 锚泊光学浮标浮体设计

及近海试验[J]. 热带海洋学报, 2010, 29(2): 1-6.

CAO W X, YANG Y ZH, ZHANG J X, et al. Design and

test of moored optical buoy [J]. Journal of Tropical Ocea-

nography, 2010, 29(2): 1-6.

[30]璩静, 叶海英. 中国北极科考队成功布放首个极地大型

海洋观测浮标[N/O L].新华网,[2012-08-06],

http://www.360docs.net/doc/info-49511fb327284b73f3425043.html/2011xwzx/2011xqhbh/2011xrdtp/ 201208/t20120806_181019.html.

[31]王娟娟. 海气通量的涡相关计算和参数化方法研究[D].

青岛: 中国科学院海洋研究所, 2013.

WANG J J. Eddy-covariance method and bulk paramete-

rization on the air-sea fluxes [D]. Qingdao: Institute of

Oceanology, Chinese Academy of Sciences, 2013.

[32]毛祖松. 我国近海波浪浮标的历史、现状与发展 [J]. 海

洋技术, 2007, 26(2): 23-27.

MAO Z S. The history, presentation and future of the off-

shore wave buoys in China [J]. Ocean Technology, 2007,

26(2): 23-27.

[33]高超. 基于ARM的水声浮标系统设计与实现[D]. 哈尔

滨: 哈尔滨工程大学, 2013.

GAO CH. The design and implementation of underwater

acoustic buoy system based on ARM [D]. Harbin: Harbin

Engineering University, 2013.

[34]李小波. 基于子母式浮标的海浪谱反演技术的研究 [D].

青岛: 山东科技大学, 2008.

LI X B. Study on wave spectra inversion technology based

on mother-son buoys [D]. Qingdao, Shandong University

of Science and Technology, 2008.

[35]杨会金, 王嘉鑫, 姚武军. 基于声学和无线电通讯的海

洋中继浮标技术[J]. 舰船科学技术, 2011, 33(5): 78-81.

YANG H J, WANG J X, YAO W J. Research on ocean re-

lay buoy technology with underwater acoustic and wireless communication [J]. Ship Science and Technology, 2011, 33(5): 78-81.

[36]周建清, 郭中源, 贾宁, 等. 无线/水声通信浮标技术研

究及其实现[J]. 应用声学, 2012, 31(6): 445-455.

ZHOU J Q, GUO ZH Y, JIA N, et al. Studies and imple-

mentations of radio/acoustic communication buoy [J]. Ap-

plied Acoustics, 2012, 31(6): 445-455.

[37]李颖虹, 王凡, 任小波. 海洋观测能力建设的现状、趋

势与对策思考[J]. 地球科学进展, 2010, 25(7): 715-722.

LI Y H, WANG F, REN X B. Development trend and strategy of ocean observing capability [J]. Advances in Earth Science, 2010, 25(7):715-722.

[38]朱心科, 金翔龙, 陶春辉, 等. 海洋探测技术与装备发

展探讨[J].机器人, 2013, 35(3): 376-383.

ZHU X K, JIN X L, TAO CH H, et al. Discussion on de-

velopment of ocean exploration technologies and equip-

ments [J]. Robot, 2013, 35(3): 376-383.

作者简介

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

王波, 2004年于青岛大学获学士学位,

2007年于中国海洋大学获硕士学位, 2011

年于西安电子科技大学获博士学位, 现为

山东省科学院海洋仪器仪表研究所副研究

员, 主要研究方向为海洋环境立体观测技

术、GPS信号处理和遥感、复杂介质中的波

传播、海洋资料浮标观测技术及应用。

E-mail: bob80.wang @http://www.360docs.net/doc/info-49511fb327284b73f3425043.html Wang Bo received his B.Sc. degree in 2004 from Qing-dao University,and his M.Sc. degree in 2007 from Ocean University of China, and his Ph.D. degree in 2011 from Xidian University, now he is an associated professor in Institute of Oceanographic Instrumentation, Shandong Academy of Science, China. His main research interests include GPS signals processing and remote sensing, wave propagation in random media and observation technology

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

of three-dimension marine environment.

李民, 1986年于上海交通大学获学

士学位, 现为山东省科学院海洋仪器仪表

研究所研究员, 主要研究方向为海洋资料

浮标观测技术及应用。

E-mail: cekonglimin@http://www.360docs.net/doc/info-49511fb327284b73f3425043.html

Li Min received his B.Sc. degree in 1986 from Shang-hai Jiao Tong University.Now he is a professor and deputy director of Institute of Oceanographic Instrumentation, Shandong Academy of Science, China. His main research focuses on the observation technology of ocean data buoy and its applications.

2414 仪器仪表学报第35卷

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

刘世萱, 2002年于青岛科技大学

获学士学位, 现为山东省科学院海洋

仪器仪表研究所副研究员, 主要研究

方向为海洋资料浮标技术和海洋传感

器技术。

E-mail: lsx@http://www.360docs.net/doc/info-49511fb327284b73f3425043.html

Liu Shixuan received his B.Sc. degree in 2002 from

Qingdao University of Science and Technology, now he is

an associated professor in Institute of Oceanographic In-

strumentation, Shandong Academy of Science, China. His

main research focuses on the ocean data buoy technology

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

and ocean sensor technology.

陈世哲, 1998年于吉林工业大学获

得学士学位, 2002年于哈尔滨工业大学

获得硕士学位, 2006年于哈尔滨工业大

学获得博士学位, 现为山东省科学院海

洋仪器仪表研究所研究员, 主要研究方

向为光电信息检测技术及其在海洋观测

中的应用, 海洋观测浮标技术。

E-mail: hcszom@http://www.360docs.net/doc/info-49511fb327284b73f3425043.html

Chen Shizhe received his B.Sc. degree in 1998 from Jilin

University of Technology, received his M.Sc. degree in 2002

from Harbin Institute of Technology, and his Ph.D. degree in

2006 from Harbin Institute of Technology. Now he is Research

Professor in Shandong Academy of Sciences Institute of

Oceanographic Instrumentation. His main research interests

include photoelectric detection technology and its applications,

ocean environmental observation buoy technology.

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

朱庆林, 2003年于郑州大学获学士

学位, 2007年于中国传媒大学获硕士学

位, 2010年于西安电子科技大学获博士学

位, 现为中国电波传播研究所高级工程

师, 主要研究方向为电波传播、电/光波折

射修正以及GNSS遥感技术。

E-mail: qinglinzhu@http://www.360docs.net/doc/info-49511fb327284b73f3425043.html

Zhu Qinglin received his B.Sc. degree in 2003 from

Zhengzhou University, received his M.Sc. degree in 2007

from Communication University of China, and his Ph.D.

degree in 2010 from Xidian University.Now he is an asso-

ciated professor in China Research Institute of Radio Wave

Propagation. His main research interests include radio

wave propagation, refractivity corrections using opti-

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

cal/radio wave and GNSS remote sensing techniques.

王红光, 2002年于郑州大学获学士

学位, 2005年于中国电波传播研究所获硕

士学位, 2013年于西安电子科技大学获博

士学位, 现为中国电波传播研究所高级工

程师, 主要研究方向为大气折射率剖面探

测、对流层电波传播及其在无线电系统中

的应用。

E-mail: wanghg22s@http://www.360docs.net/doc/info-49511fb327284b73f3425043.html

Wang Hongguang received his B.Sc. degree in 2002

from Zhengzhou University, received his M.Sc. degree in

2005 from China Research Institute of Radio Wave Propa-

gation, and his Ph.D. degree in 2013 from Xidian Univer-

sity. Now he is an associated professor in China Research

Institute of Radio Wave Propagation. His main research

interests include detection of atmosphere refractivity pro-

files, troposphere radio wave propagation and its applica-

tions in radio system.

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

作者:王波, 李民, 刘世萱, 陈世哲, 朱庆林, 王红光, Wang Bo, Li Min, Liu Shixuan, Chen Shizhe , Zhu Qinglin, Wang Hongguang

作者单位:王波,李民,刘世萱,陈世哲,Wang Bo,Li Min,Liu Shixuan,Chen Shizhe(山东省海洋环境监测重点实验室 青岛 266001; 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 青岛 266001), 朱庆林,王红光,Zhu Qinglin,Wang

Hongguang(中国电波传播研究所 青岛 266106)

刊名:

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

仪器仪表学报

英文刊名:Chinese Journal of Scientific Instrument

年,卷(期):2014(11)

被引用次数:2次

参考文献(38条)

1.王军成海洋资料浮标原理与工程 2013

2.KUANG X H;WANG Z Y;YANG C The design of the monitoring system based on marine environment buoy 2013

3.安培浚,高峰,曲建升对地观测系统未来发展趋势及其技术需求[期刊论文]-遥感技术与应用 2007(6)

4.蔡树群,张文静,王盛安海洋环境观测技术研究进展[期刊论文]-热带海洋学报 2007(3)

5.NDBC 2014

6.MORRISON A T;BILLINGS J D;DOHERTY K W The McLane Moored Profiler:An autonomous platform for oceanographic measurements 2000

7.HAMILTON J M;FOWLER G;BEANLANDS B Long-term monitoring with a moored wave-powered pro-filer 1999

8.KOLDING M S;SAGSTAD B Cable-free automatic pro-filing buoy 2013(02)

9.AXYS Technologies Inc WindSentinel?technical update No.4 2013

10.MATHISEN, J.-P Measurement of wind profile with a buoy mounted lidar 2013

11.TANG L;TITOV V V;CHAMBERLIN C D Development,testing,and applications of site-specific tsunami inunda-tion models for real-time forecasting 2009(C12025)

12.MUNGOV G;EBLé M;BOUCHARD R DART? tsuna-meter retrospective and real-time data:a reflection on 10 years of processing in support of tsunami research and op-erations 2013(9-10)

13.VRIES J J Designing a GPS-based mini wave buoy 2007(03)

14.KASHINO Randolph Current state of wave measuring technology from buoys 2011

15.BROWN S W;FLORA S J;FEINHOLZ M E The ma-rine optical BuoY(MOBY)radiometric calibration and un-certainty budget for ocean color satellite sensor vicarious ca-libration 2007

http://www.360docs.net/doc/info-49511fb327284b73f3425043.htmlANELLI E;BRICAUD A;ANTOINE D Mul-tivariate approach for the retrieval of phytoplankton size structure from measured light absorption spectra in the Mediterranean Sea(BOUSSOLE site) 2013(11)

17.郭井学,孙波,李群,雷瑞波,李丙瑞,李娜极地海冰浮标的现状与应用综述[期刊论文]-极地研究 2011(2)

18.SANTIAGO-MANDUJANO F;SNYDER J;LETHABY P WHOI Hawaii Ocean Timeseries Station(WHOTS) 2009

19.GRABER H C;TERRAY E A;DONELAN M A ASIS-A new air-sea interaction spar buoy:design and per-formance at sea 2000(05)

20.ROBERTSON C;SMITH G;TAMBURRI M Performance Demonstration Statement PMEL Map CO2/Battelle Seao-logy pCO2 Monitoring System 2009

21.TSABARIS C;BALLAS D On line gamma-ray spectro-metry at open sea 2005(01)

22.TSABARIS C Monitoring natural and artificial radioac-tivity enhancement in the Aegean Sea using floating mea-suring systems 2008(11)

23.王军成国内外海洋资料浮标技术现状与发展 1998(01)

24.李民,盛岩峰,袁新,刘勇国内大型海洋水文气象资料浮标的现状及发展方向[期刊论文]-气象水文海洋仪器 2002(2)

25.李墨,李永军系缆式剖面测量平台的试验及分析[期刊论文]-海洋技术 2008(2)

29.曹文熙,杨跃忠,张敬祥,柯天存,卢桂新,李彩,郭超英,孙兆华锚泊光学浮标浮体设计及近海试验[期刊论文]-热带海洋学报 2010(2)

30.璩静;叶海英中国北极科考队成功布放首个极地大型海洋观测浮标 2012

31.王娟娟海气通量的涡相关计算和参数化方法研究[学位论文] 2013

32.毛祖松我国近海波浪浮标的历史、现状与发展[期刊论文]-海洋技术 2007(2)

33.高超基于ARM的水声浮标系统设计与实现[学位论文] 2013

34.李小波基于子母式浮标的海浪谱反演技术的研究[学位论文] 2008

35.杨会金,王嘉鑫,姚武军基于声学和无线电通讯的海洋中继浮标技术[期刊论文]-舰船科学技术 2011(5)

36.周建清,郭中源,贾宁,黄建纯,吴玉泉,陈庚无线/水声通信浮标技术研究及其实现[期刊论文]-应用声学 2012(6)

37.李颖虹,王凡,任小波海洋观测能力建设的现状、趋势与对策思考[期刊论文]-地球科学进展 2010(7)

38.朱心科,金翔龙,陶春辉,初凤友,赵建如,李一平海洋探测技术与装备发展探讨[期刊论文]-机器人 2013(3)

引证文献(2条)

1.任海鹏,白超,习亚平一种混沌水声定位方法[期刊论文]-仪器仪表学报 2015(06)

2.李民,刘世萱,王波,陈世哲,齐尔麦,汪东平海洋环境定点平台观测技术概述及发展态势分析[期刊论文]-海洋技术学报 2015(03)

引用本文格式:王波.李民.刘世萱.陈世哲.朱庆林.王红光.Wang Bo.Li Min.Liu Shixuan.Chen Shizhe.Zhu Qinglin.Wang Hongguang 海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势[期刊论文]-仪器仪表学报 2014(11)

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