海洋浮標(biāo)類型及監(jiān)測性能詳解

　　海洋浮標(biāo)一般由浮標(biāo)體、錨系、傳感器、數(shù)據(jù)采集器、通信系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、浮標(biāo)檢測儀等部分組成，可以測量大氣中的風(fēng)、氣壓、溫度、濕度，還有能見度，以及水文參數(shù)里面的波浪、海流、水溫、鹽度，還可以測水質(zhì)參數(shù)包括pH值，溶解氧葉綠素甚至包括營養(yǎng)鹽這些參數(shù)。

　　海洋浮標(biāo)按結(jié)構(gòu)形式可分為圓盤型、球型、船型、柱型等類型，按浮標(biāo)按照錨泊方式可分為錨系型和漂流型，按浮標(biāo)體尺度可分為大型、中型、小型等不同類型，按浮標(biāo)功能又可分為導(dǎo)航浮標(biāo)、氣象水文監(jiān)測浮標(biāo)、水質(zhì)浮標(biāo)、波浪浮標(biāo)、光學(xué)浮標(biāo)、港口浮標(biāo)、漁業(yè)浮標(biāo)、航道浮標(biāo)、船舶警示浮標(biāo)、核輻射監(jiān)測浮標(biāo)等。

　　導(dǎo)航浮標(biāo)用于輔助導(dǎo)航，主要指示航道、危險區(qū)域等，幫助船只保持方向和位置，包括燈塔、燈船、浮式燈塔、浮式信標(biāo)等，這些浮標(biāo)通常配備燈光、雷達(dá)應(yīng)答器和其他導(dǎo)航設(shè)備，以便在惡劣天氣和夜間也能提供導(dǎo)航服務(wù);氣象浮標(biāo)用于測量海洋天氣，主要用于氣象預(yù)測和監(jiān)測，搭載氣象觀測設(shè)備、海浪測量設(shè)備、水文學(xué)儀器等，用于測量風(fēng)速、風(fēng)向、海浪高度、浪向、水溫、鹽度等海洋環(huán)境要素。

　　海洋資料浮標(biāo)用于收集和記錄海洋環(huán)境數(shù)據(jù)，對海洋科學(xué)研究具有重要意義，通常用來測量海洋溫度、鹽度、溶解氧含量等物理和化學(xué)參數(shù)，幫助科學(xué)家了解海洋生態(tài)系統(tǒng)，并為海洋環(huán)境保護(hù)和海洋資源管理提供依據(jù);港口浮標(biāo)用于港口船只的導(dǎo)航和安全，也稱為駐泊浮標(biāo)，又分錨泊式浮標(biāo)和電子浮標(biāo)，錨泊式通過錨鏈固定在海底，電子浮標(biāo)則通過無線電導(dǎo)航和通訊技術(shù)為船只提供信息服務(wù)。

　　漁業(yè)浮標(biāo)主要用于漁業(yè)捕撈作業(yè)，標(biāo)示漁場邊界、提供漁網(wǎng)架設(shè)位置等，通常分為浮動式和固定式兩種;航道浮標(biāo)用于標(biāo)示航道范圍、指示淺灘、礙航物或表示專門用途的水面助航標(biāo)志，航標(biāo)浮標(biāo)數(shù)量多、應(yīng)用廣泛，設(shè)置在難以或不宜設(shè)立固定航標(biāo)之處;船舶警示浮標(biāo)其功能是標(biāo)示航道淺灘或危及航行安全的障礙物。

　　大多數(shù)海洋浮標(biāo)是由蓄電池供電進(jìn)行工作的，但由于海洋浮標(biāo)遠(yuǎn)離陸地，換電池不方便，有不少海洋浮標(biāo)裝備太陽能蓄電設(shè)備，有的還利用波能蓄電，大大減少了換電池的次數(shù)，使海洋浮標(biāo)更簡便、經(jīng)濟(jì)。

　　根據(jù)海洋監(jiān)測任務(wù)的不同，不同類型海洋資料浮標(biāo)上集成相應(yīng)的不同傳感設(shè)備，采集諸如水文、水質(zhì)、氣象、生態(tài)、海洋生物、海洋化學(xué)、海洋物理等多方面的海洋信息并加以處理。例如為研究海洋物質(zhì)在海洋環(huán)流影響下的表層物質(zhì)散播軌跡，可利用漂流浮標(biāo)隨海洋環(huán)流系統(tǒng)運動軌跡獲取過程參數(shù)。目前海洋資料浮標(biāo)的應(yīng)用需求逐漸從近海向深遠(yuǎn)海拓展，且人們對海洋環(huán)境監(jiān)測的廣度和精度等方面也提出了更高要求。

　　通常若海洋資料浮標(biāo)的尺寸越小，浮標(biāo)姿態(tài)變化受海況影響的程度越嚴(yán)重。對于搭載在浮標(biāo)上的風(fēng)、浪、流等水文氣象參數(shù)的觀測儀器和設(shè)備而言，浮標(biāo)平臺上自身的動態(tài)基準(zhǔn)對測量誤差的影響更大，將很難滿足高時間分辨率的數(shù)據(jù)獲取需求。進(jìn)行瞬時風(fēng)測量時，浮標(biāo)體的橫搖、縱搖、艏搖、縱蕩、橫蕩、垂蕩引起的風(fēng)速計傾料，使得浮標(biāo)風(fēng)速傳感器旋轉(zhuǎn)器轉(zhuǎn)軸無法與風(fēng)向保持平行，造成瞬時風(fēng)速風(fēng)向測量的較大偏差，特別在高海況下陣性風(fēng)速的測量會更加顯著。海況越惡劣，浮標(biāo)運動越劇烈，瞬時風(fēng)速測量誤差會變大，數(shù)據(jù)偏離真實值也會越大，使得測量結(jié)果的可信度變差。

　　目前，海洋浮標(biāo)姿態(tài)測量技術(shù)已由浮標(biāo)姿態(tài)信息測量延伸到浮標(biāo)運動信息測量，以獲取海洋資料浮標(biāo)上任意空間位置點的運動矯正信息，比如三維空間的角速度信息、線加速度信息、三維姿態(tài)信息、三維速度信息、三維位置信息以及升沉信息等等。這些信息的準(zhǔn)確獲取不僅可以幫助海洋觀探測儀器進(jìn)行誤差補償矯正，而且這些運動測量信息中本身也包含了水文氣象儀器觀測的重要參數(shù)信息，如波浪測量中，波浪特征參數(shù)(波高、波周期和波向)的計算就是源于這些運動測量信息，這些運動測量信息可以為浮標(biāo)設(shè)計以及搭載于浮標(biāo)平臺上的水文氣象儀器的觀測提供更加精準(zhǔn)和精細(xì)化的服務(wù)。