潜浮标系统特点与应用

　　潜浮标系统特点

　　浮标和潜标在组成、系泊方式、适用水深和应用模式上各有不同，浮标通过漂流或锚系的方式工作，具有实时通信能力强、供电充足的优势，但锚系浮标存在布收复杂、易暴露的劣势;潜标通过锚系或坐底的方式工作，具有长期隐蔽、布设方便、不易遭到破坏的优势，但存在实时通信能力弱、供电有限、搭载仪器少的劣势。

　　浮标主要分为漂流浮标和锚系浮标两大类。漂流浮标根据工作深度的不同分为表层漂流浮标和次表层漂流浮标;锚系浮标根据系泊方式的不同分为单锚系泊浮标和三锚系泊浮标。表层漂流浮标一般由水帆、浮球和连接缆绳组成，布放于海面及海面下固定深度。

　　次表层漂流浮标的浮体位于水下1000～2000m的某一深度，测量相应深度的海流参数，其应用最广的代表为三锚系浮标系统浮标。锚系浮标组成较漂流浮标复杂，锚系浮标组成示意图如图下所示。

　　十米三锚系浮标

　　潜标一般由水下装置和水上控制装置共同组成。根据工作深度不同，分为浅海潜标和深海潜标，浅海潜标适用于水下200m水深范围内，深海潜标可覆盖全海深。根据锚泊方式不同，潜标又分为坐底潜标和锚系潜标。。

　　潜浮标系统在民用领域中的应用

　　1)水文气象浮标

　　水文气象浮标是世界上应用最早、使用最多的一类浮标。水文气象浮标能够全天候、不间断、自动采集和上传数据。

　　2)水质浮标

　　水质浮标能连续、实时检测海洋环境要素的变化，对研究近岸海域水质变化趋势有重要意义。水质浮标通常由浮标体、水体水质监测传感器、数据采集系统、浮标运行控制系统、供电系统以及远程数据接收终端组成。水质浮标具有自适应强、适用范围广、监测时间长和节省人力物力的优点，在广阔的海域上，水质浮标配合相应手机和处理单元，可以做到实时监测目标水域。

　　3)导航浮标

　　导航浮标是一种漂浮在海上的浮标终端，采用太阳能板对其进行供电，可采集多种海洋物理数据，如温度、盐度、pH、声纳等。浮标终端和船载终端均安装卫星通信卡，通过通信卫星完成两者之间的数据交换。

　　天津海事局主持研发了一种利用北斗传输的海洋导航浮标，布设在天津港复式航道上，既可以作为导航浮标，又能作为海洋观测的载体浮标，可利用北斗导航系统实现数据传输。

　　4)波浪浮标

　　波浪浮标是一种监测近海波高、波向和表层水温的小型遥测系统，主要由浮体、锚系和岸站3部分组成。山东省科学院海洋仪器仪表研究所近年来研制了一款SBF3-2型波浪浮标，采用CDMA/GPRS方式传输，可通过锂电池供电。目前已有30多套该型号波浪浮标分布在中国沿海和内陆湖泊，为国家海洋环境监测事业发挥了重要作用。

　　5)海啸浮标

　　海啸浮标的本质是“海底压强计”，一般安装在海底，用于记录海啸数据并做海啸预警。海啸浮标系统由1个水下单元和1个同步锚泊在水面的浮标组成。安装在水下单元的声通讯传感器将数据从水下单元传输到水面浮标，水面浮标将这些数据通过卫星(海事卫星或北斗卫星)实时传输到陆地接收站的数据处理中心以供提前预警。

　　6)海冰浮标

　　海冰浮标可实时监测冬季结冰或寒区海域的海洋信息。通常该类浮标包括：抗冰标体、系泊系统、太阳能风能互补发电系统、海洋观测传感器系统和观测数据远程实时传输系统等。例如，中国自主研发的无人值守海冰浮标观测系统“无人冰站”，由4部分组成，包括气象塔、冰上主浮标、副浮标以及拖曳式海洋剖面观测仪。

　　该系统不仅可以探测海(冰)气交换界面的环境参数，还可探测水下环境剖面参数，对于研究海冰生成与融化过程的环境条件、探测极区的气象与水文参数、追踪浮冰漂流方向和路径，以及对洋流的研究均有重要科研价值。

　　7)实时传输潜标

　　实时传输潜标是集多学科的海洋调查测量高新技术设备，能长期、隐蔽地对海洋动力参数和环境要素进行实时立体综合监测，近年来，实时传输潜标在海洋调查研究领域得到广泛应用。

　　该潜标系统由主浮体子系统、水面卫星通信浮标子系统、锚泊系留回收子系统和远程控制处理中心子系统组成，其中主浮体上可搭载ADCP(多普勒剖面海流观测仪)、海流计、温度链等海洋测量设备，用于观测海流剖面、水下温度剖面和水下定点温度、盐度、深度、流速等多种深海流体动力参数。

　　8)水下热通量与混合仪潜标

　　水下热通量与混合仪潜标由水下热通量与混合观测仪及测量背景流场、温度场的仪器组成。此系统能够同时长期观测水下热通量及湍流混合两个湍流参数，多层次揭示水下湍流特征。

　　该系统突破传统微结构剖面观测仪的局限，可直接观测不同海洋条件下，包括内孤立波、台风等过境时海洋引起的强混合及其对热量的垂向输送的湍流物理参数，为揭示混合对暖池区海洋上下层环流的物质交换的动力机制和预测海洋灾害提供数据支撑。

　　9)海洋观测体系建设

　　“透明海洋”被纳入联合国“海洋科学与可持续发展十年计划(2021-2030)”的6大路线图，近年来，中国致力于“透明海洋”体系建设，基于中国当前在深远海立体观测系统初期建设的基础，以成熟浮潜标等固定平台为骨架，科考船为补充，以新型海洋观测技术和新型卫星为突破口，布局建设了包括天基观测网、全球海气界面观测网、深远海水体观测网和深远海海底观测网在内的“透明海洋”立体观测网。