淺談臺灣海峽大型浮標在氣象和海洋上的研究應用

【摘要】海洋浮標是以錨定在海上的觀測浮標為主體組成的海洋水文水質氣象自動觀測站。它能長期、連續地為海洋氣象科學研究收集所需海洋水文水質氣象資料，特別是能收集到調查船難以收集的惡劣天氣及海況的資料，對海洋和氣象方面的研究有重要作用。

【關鍵詞】大型海洋浮標；雙機數據采集；多線路通信系統

1 、引言

2013年5月，我省氣象局研究人員與我省海洋漁業廳聯合研制出一套可同時滿足海洋和氣象雙方的業務需求的新型10米海洋氣象觀測浮標。通過運用雙機控制、雙機觀測采集、雙機存儲模式的新型數據采集控制技術，在原有浮標系統的基礎上，實現海洋與氣象部門浮標觀測技術標準統一并具有共享傳輸機制，讓氣象研究人員與海洋人員能信息互通。同時使新型數據采集控制器的通用型、適用性、可擴展性、靈活性都得到提高，并且系統還具備海上在線調試和測試功能 。

2、 新型數據采集控制技術

新型數據采集控制技術重點在于首次使用雙機控制。雙機就是同時使用兩套數據采集器從不同的方位對同一時間的氣象和海洋要素進行采集，對用于重大天氣情況的現場數據采集，有重要作用，如臺風天氣，這時多一路數據進行對比，就非常有必要，能讓研究人員更準確了解當時的天氣和海況情況。雙機數據采集的優勢很明顯，需要研究的數據內容更多更豐富，提高了數據的保存價值和對比性。相較于傳統的單機控制，雙機控制對數據連續性提供可靠保障。如果數據采集設備其中一套發生故障的情況下，另外一套也能完整連續的將采集的數據傳輸給研究人員，不會因為設備故障而導致海上浮標采集系統完全崩潰的情況。不僅如此，浮標通信也采用了雙機控制的原理，浮標通信系統兼容CDMA、雙北斗衛星系統等數據傳輸方式，可以在一路傳輸系統故障的同時使用另外一套通信系統，將采集的數據傳到落地接收端，有效保證采集到的氣象和海洋數據不中斷、不丟包。雙機原理如下圖所示：

3、 在氣象和海洋上的運用

通過以上技術研究，使得我省現有在位的10米大型海上浮標在觀測參數、觀測能力、觀測頻度、數據傳輸等方面得到一致性改善，還與海洋研究人員統一技術標準，以提升臺灣海峽浮標觀測鏈的觀測能力和共享數據的可用性，充分利用現有在位浮標平臺資源，具備海洋和氣象雙方業務需求的新型10米海洋氣象觀測浮標具備較完善的海洋氣象觀測參數。

臺灣海峽大型海洋浮標分為水上和水下兩部分，水上部分裝有多種氣象要素傳感器，最主要的作用是用于氣象研究。水上部分分別測量風速、風向、氣溫、海平面氣壓、相對濕度、能見度、雨量等氣象要素，氣象預報人員可根據以上信息繪制氣象分析圖，有效預報出臺灣海峽大浮標附近的海上天氣情況。而水下部分同樣也有多種水文要素傳感器，分別測量波高、波向、波周期、剖面流速、剖面流向、水溫、鹽度、濁度、葉綠素、溶解度等海洋水文要素。

通過以上水文要素的采集研究，我們可以研究出以臺灣海峽大浮標為中心的海洋水文情況，以此將此處的海洋能源寶庫利用起來。海洋水文要素可以對潮汐能、潮流能、海流能、波浪能、溫差能和鹽差能等的科研有進一步的數據支持。這些可再生的巨大能源，一旦被開發利用，將可以不斷補充，永不枯竭。由此，海洋能以各種手段轉換成的電能、機械能或其他形式的能，將為人們提供有效的產能和經濟效益。海洋浮標分節示意圖：

4、 結束語

浮標的觀測頻度可靈活配置：10分鐘、30分鐘、1小時、3小時，默認為10分鐘數據格式。浮標采集控制器加裝液晶顯示屏可進行現場檢測。浮標通信系統兼容CDMA、GPRS、雙北斗衛星系統等數據傳輸方式、并且岸上站點也具有數據實時轉發功能；傳輸回來的數據，通過落地數據接收端與浮標監控系統相連，氣象和海洋雙方的研究人員可以在不同的工作地點實時查詢該時刻的天氣和海況情況。地面接收站將收到的信號經過處理后，就得到了人們所需要的資料。通過對這些資料的掌握，會給人們的生產和生活帶來極大的便利。

新型浮標雙機數據采集控制系統和氣象、海洋雙方業務標準互通是我國海洋氣象環境監測的一次重大革命，全面改進和提高了我國現有的浮標觀測水平。

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