淺談臺灣海峽大型浮標(biāo)在氣象和海洋上的研究應(yīng)用

【摘要】海洋浮標(biāo)是以錨定在海上的觀測浮標(biāo)為主體組成的海洋水文水質(zhì)氣象自動觀測站。它能長期、連續(xù)地為海洋氣象科學(xué)研究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，對海洋和氣象方面的研究有重要作用。

【關(guān)鍵詞】大型海洋浮標(biāo)；雙機數(shù)據(jù)采集；多線路通信系統(tǒng)

1 、引言

2013年5月，我省氣象局研究人員與我省海洋漁業(yè)廳聯(lián)合研制出一套可同時滿足海洋和氣象雙方的業(yè)務(wù)需求的新型10米海洋氣象觀測浮標(biāo)。通過運用雙機控制、雙機觀測采集、雙機存儲模式的新型數(shù)據(jù)采集控制技術(shù)，在原有浮標(biāo)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)海洋與氣象部門浮標(biāo)觀測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)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(shù)據(jù)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(tǒng)還具備海上在線調(diào)試和測試功能 。

2、 新型數(shù)據(jù)采集控制技術(shù)

新型數(shù)據(jù)采集控制技術(shù)重點在于首次使用雙機控制。雙機就是同時使用兩套數(shù)據(jù)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(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，有重要作用，如臺風(fēng)天氣，這時多一路數(shù)據(jù)進行對比，就非常有必要，能讓研究人員更準(zhǔn)確了解當(dāng)時的天氣和海況情況。雙機數(shù)據(jù)采集的優(yōu)勢很明顯，需要研究的數(shù)據(jù)內(nèi)容更多更豐富，提高了數(shù)據(jù)的保存價值和對比性。相較于傳統(tǒng)的單機控制，雙機控制對數(shù)據(jù)連續(xù)性提供可靠保障。如果數(shù)據(jù)采集設(shè)備其中一套發(fā)生故障的情況下，另外一套也能完整連續(xù)的將采集的數(shù)據(jù)傳輸給研究人員，不會因為設(shè)備故障而導(dǎo)致海上浮標(biāo)采集系統(tǒng)完全崩潰的情況。不僅如此，浮標(biāo)通信也采用了雙機控制的原理，浮標(biāo)通信系統(tǒng)兼容CDMA、雙北斗衛(wèi)星系統(tǒng)等數(shù)據(jù)傳輸方式，可以在一路傳輸系統(tǒng)故障的同時使用另外一套通信系統(tǒng)，將采集的數(shù)據(jù)傳到落地接收端，有效保證采集到的氣象和海洋數(shù)據(jù)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(shù)研究，使得我省現(xiàn)有在位的10米大型海上浮標(biāo)在觀測參數(shù)、觀測能力、觀測頻度、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫娴玫揭恢滦愿纳疲€與海洋研究人員統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以提升臺灣海峽浮標(biāo)觀測鏈的觀測能力和共享數(shù)據(jù)的可用性，充分利用現(xiàn)有在位浮標(biāo)平臺資源，具備海洋和氣象雙方業(yè)務(wù)需求的新型10米海洋氣象觀測浮標(biāo)具備較完善的海洋氣象觀測參數(shù)。

臺灣海峽大型海洋浮標(biāo)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(fēng)速、風(fēng)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(yù)報人員可根據(jù)以上信息繪制氣象分析圖，有效預(yù)報出臺灣海峽大浮標(biāo)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(biāo)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(shù)據(jù)支持。這些可再生的巨大能源，一旦被開發(fā)利用，將可以不斷補充，永不枯竭。由此，海洋能以各種手段轉(zhuǎn)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(chǎn)能和經(jīng)濟效益。海洋浮標(biāo)分節(jié)示意圖：

4、 結(jié)束語

浮標(biāo)的觀測頻度可靈活配置：10分鐘、30分鐘、1小時、3小時，默認(rèn)為10分鐘數(shù)據(jù)格式。浮標(biāo)采集控制器加裝液晶顯示屏可進行現(xiàn)場檢測。浮標(biāo)通信系統(tǒng)兼容CDMA、GPRS、雙北斗衛(wèi)星系統(tǒng)等數(shù)據(jù)傳輸方式、并且岸上站點也具有數(shù)據(jù)實時轉(zhuǎn)發(fā)功能；傳輸回來的數(shù)據(jù)，通過落地數(shù)據(jù)接收端與浮標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)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(jīng)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(chǎn)和生活帶來極大的便利。

新型浮標(biāo)雙機數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)和氣象、海洋雙方業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)互通是我國海洋氣象環(huán)境監(jiān)測的一次重大革命，全面改進和提高了我國現(xiàn)有的浮標(biāo)觀測水平。

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