海洋环境监测平台技术--浮标、海床基、岸基台站的作用

　　海洋环境监测平台技术主要是指以海洋环境监测为目的,为满足海洋环境监测所需的传感器以及仪器装备工作条件和使用环境而提供的不同平台技术,海洋环境监测平台主要包括岸基台站、浮标、潜标、海床基、水下移动平台、天基和空基、船基等,是实现海洋监测重要保障载体。从20世纪初的岸基台站、船基的初步应用到锚系浮标研制成功,如今潜标、海床基、水下移动平台、天基和空基等技术的发展,目前海洋环境监测平台已成为海洋环境监测的重要保障,大部分平台技术已较为成熟,在海洋环境监测的业务化运行方面发挥着重要作用。

　　1.岸基台站

　　岸基海洋站技术是在沿海海滨或近海岛礁实现海洋环境监测的技术,是发展最早、最为成熟的海洋环境监测平台技术。美国、欧洲和日本等发达海洋国家的海洋平台技术处于世界领先水平,应用广泛,功能仍在不断完善。

　　海洋发达国家岸基台站主要用于开展潮汐、海洋气象、波浪、水温和海流观测。如美国研制的岸基台站上可以实现潮汐、气象、水文等要素的监测,所建设的岸基台站分布于沿岸、岛礁、灯塔和码头,组成国家潮汐、气象、波浪、水温和海流监测的监测网。这些岸基台站基本实现了自动化无人观测,在部分岸基台站上布设了高频地波海洋监测雷达,覆盖范围涵盖美国东西海岸,实现了监测范围内的海洋环境监测。我国岸基台站技术相对也很成熟,布放在沿海岛礁、港口码头,分布在我国沿海岸线,实现水文、气象、波浪、海流等要素的监测。

　　岸基台站技术未来将以多功能化、工作时间长期化、维护成本低廉化为目标,在相关的保障技术及可靠性方面进行长期的技术攻关和产品研制。

　　2.浮标和潜标

　　浮标

　　浮标包括锚系浮标和漂流浮标。锚系浮标是实现海洋动力环境、气象及海洋生态化学要素长期连续观测的主要平台技术,具有采集数据持续、能够长期稳定监测数据等特点;漂流浮标是随海流漂流、自动连续采集海洋水文、气象、海流等要素数据的小型浮标,具有体积小、重量轻、不受人为限制等特点。

　　锚系浮标技术相对成熟,浮标产品种类齐全、测量项目多、海上生存能力强。随着海洋监测需求的发展,有针对性地研制了各种专用化、小型化浮标,如美国国家资料浮标中心(NDBC)研制的锚系浮标主要有三种:用于几百至几千米水深海域的直径为10和12 m的大型圆盘浮标和6 m圆盘形、船形中型浮标,以及用于近海监测的3 m圆盘形小型浮标。

　　漂流浮标技术以拉格朗日漂流(SVP浮标)技术为主,研究经久耐用、成本低廉、投放方便的漂流浮标是该技术的发展焦点。同时研究满足特殊需求的特种漂流浮标是发展主体,如近期为满足海洋气象学研究的需求,研制出了可测气压的气象漂流浮标、风速风向漂流浮标以及可同时测量风速、风向、气温、气压和表层水温及加速度,且加装了Argos发射机和GPS的多功能漂流浮标等。

　　浮标平台技术的发展由结构形式的优化逐步转向功能专业化以及对浮标内部的数据采集、数据传输、主控、电源等部分进行改进,呈现出通信手段多元化、组成模块标准化、供给电源多方式化等特点。

　　潜标

　　潜标主要位于水面以下,用以对海洋环境实现长期、定点、连续、多层次、同步的观测,具有隐蔽性好、不易被破坏的优点。对潜标技术的研究始于20世纪60年代,初期的潜标是在单点绷紧型系留系统上分层悬挂各类自容式传感器。

　　我国在该领域发展较晚,目前尚处在仿制阶段,关键的核心技术尚未取得突破。未来潜标技术将向生存能力更强、测量参数更多等方向发展。

　　3.海床基

　　海床基技术是一种海底平台技术,其技术核心包括平台的布放、回收、数据通信及安全等技术。海床基在对海底原位观测中,具有工作持续、生存稳定的特点。

　　海床基技术经过几十年的发展已基本成熟,很多国家推出了多种商业化的海床基平台产品,这些平台结构简单,尺寸、重量都较小,具有操作较为灵活,易于进行海上布放、回收作业的特点,可搭载ADCP等多种传感(仪)器。近年来,深海海床基产品向模块化发展,模块之间可通过水声进行通讯,突破了海床基系统空间范围的局限性。

　　海床基观测系统是对海底环境进行定点连续监测，并数据实时传输的一种集成技术。通过海床基观测平台，能够对海流剖面、温度、盐度、水深等海洋要素进行连续观测。

　　海床基主要包括底座、固体浮力材料仪器仓架、声学释放器、回收缆绳等。

　　► 可选择安装的海洋观测传感器：ADCP、CTD等自容式传感器，水下摄像头，水听器等。

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