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海洋浮標(biāo)氣象實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)TP-8測量范圍：水溫、潮流、流向、水位、溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、氣壓、雨量、能見度等。
海洋浮標(biāo)氣象實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng) 型號：TP-8 品牌：美國R.M.Young
沿海港區(qū)海洋氣象環(huán)境實(shí)時監(jiān)測（傳輸）系統(tǒng)是一個建于港口，用于監(jiān)測港域海洋環(huán)境因素（如水溫、潮流、流向、水位等）和氣象環(huán)境因素（溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、氣壓、雨量、能見度等），并為船舶進(jìn)出港、離靠泊提供安全保障的監(jiān)測服務(wù)信息網(wǎng)絡(luò)。
港區(qū)海洋氣象環(huán)境實(shí)時監(jiān)測（傳輸）系統(tǒng)早建成于美國的一些港口和海灣，如美國的紐約港、新西澤港、西雅圖港等，近年中國臺灣和日本的一些港口亦已建有該系統(tǒng)。然而我國大陸港區(qū)至今尚未建立與開展此項工作。
本海流氣象實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)旨在提供有效可靠的海流的流速、流向、氣象的溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、能見度等實(shí)時數(shù)據(jù)，為港口海域的船只航行安全等提供實(shí)時水文和氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用世界上的聲學(xué)多普勒法測量海流和流速剖面，較為穩(wěn)定的溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、能見度等氣象傳感器，使用GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸完成實(shí)時系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸?？蓪?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程現(xiàn)場數(shù)據(jù)查看和數(shù)據(jù)分析。
圖 2、Aquadopp Profiler多普勒流速剖面儀
二、海洋浮標(biāo)氣象環(huán)境實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計
海流測量采用挪威Nortek Aquadopp Profiler (600Khz)多普勒流速剖面儀相關(guān)測量參數(shù)如下：
流速測量 | 型號 |
聲學(xué)頻率 | 0.6MHz |
剖面范圍* | 30～40m |
層厚 | 1～4m |
小盲區(qū) | 0.50m |
多分層 | 128 |
流速范圍 | ±10m/s（可定制更大范圍） |
精度 | 測量值的1%±0.5cm/s |
采樣率 | 較快1Hz |
不確定度 | 參見軟件 |
備注：*闊龍水流剖面儀由用戶層面數(shù)和層厚，大剖面范圍還由聲散射信號情況決定：當(dāng)水清和層厚小時，剖面范圍??；水混和層寬大時，剖面范圍大。 | |
回聲強(qiáng)度 | |
采樣 | 與流速* |
分辨率 | 0.45dB |
聲強(qiáng)范圍 | 90db |
換能器 |
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聲學(xué)頻率 | 0.6MHz |
聲束數(shù) | 3 |
聲束寬度 | 3.0° |
溫度(熱敏電阻) | |
范圍 | -4℃～30℃ |
精度/分辨率 | 0.1℃/0.01℃ |
響應(yīng)時間 | 10分鐘 |
羅經(jīng)(磁通門帶液態(tài)傾斜儀) | |
大傾斜角 | 30° |
精度/分辨率 | 2°/0.1° |
傾斜儀(液態(tài)水平) |
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精度/分辨率 | 0.2°/0.1° |
上或下 | 自動檢測 |
壓力(壓敏電阻) | |
范圍 | 0～100m(標(biāo)準(zhǔn)) |
精度/分辨率 | 滿量程的0.25%/0.005% |
模擬輸入 | |
通道數(shù) | 2 |
電源電壓 | 硬件可支持5V或12V(可調(diào)節(jié)) |
輸入電壓 | 0～5V |
分辨率 | 16位摸數(shù)轉(zhuǎn)換 |
串行數(shù)據(jù)通訊 | |
I/O | RS232，RS422(提供USB轉(zhuǎn)RS232轉(zhuǎn)接器) |
波特率 | 300～115200(用戶) |
內(nèi)部存儲 | |
記錄容量 | 標(biāo)準(zhǔn)9MB可擴(kuò)充至33,89或161MB |
數(shù)據(jù)記錄 | 32字節(jié)+9*層面數(shù) |
工作模式 | 當(dāng)記滿時自動停止記錄(默認(rèn))或記滿時從頭刷新 |
軟件AquaPro | |
操作平臺 | WIN平臺(WIN95/98/2000/XP/win7) |
功能設(shè)置 | 數(shù)據(jù)上傳、ASCII碼轉(zhuǎn)換、在線數(shù)據(jù)采集、圖形化顯示 |
電源 | |
直流輸入 | 9～16VDC |
采樣率1Hz時的電源消耗 | 0.2～1.5W |
休眠時的電源消耗 | 0.0013W |
發(fā)射功率 | 0.3～20W，4檔可調(diào) |
內(nèi)部電池* | |
類型/容量 | 18節(jié)AA堿性電池供50Wh |
新電池容量 | 13.5VDC |
電池壽命 | 80天(2MHz，層寬0.5m，10分鐘平均) |
電池壽命 | 50天(1MHz，層寬1.Om，10分鐘平均) |
*更精確的電池消耗和流速的不確定度由儀器設(shè)置決定，可從AquaPro軟件中計算得出。 | |
材質(zhì) | |
標(biāo)準(zhǔn) | 聚甲醛樹脂和聚亞氨脂塑料鈦合金螺絲 |
中等水深/深水 | 鈦合金和聚甲醛樹脂 |
連接頭 | |
主機(jī)上 | LPMBH-8-FS(銅針，可選鈦合金) |
電纜上 | LPMIL-8-MP |
工作溫度 | -5℃～35℃ |
存放溫度 | -20℃～45℃ |
抗振顫 | IEC721-3-2 |
淺水工作水深 | 300m |
物理指標(biāo) | |
重量 | 空氣中2.4kg/2.6kg(0.6MHz)，3.7kg(0.4MHz)包括堿性電池 |
長度 | 550mm |
直徑 | 75mm |
可選項 | |
電池組 | 鋰電池/可充鋰電池 |
外部電池 | 540Wh或1200Wh電池 |
換能器頭 | 側(cè)視(1或2MHz)可訂購特殊形狀 |
通訊 | 可選RS422通訊附件 |
采用美國RM Young公司的氣象測量設(shè)施，包括HMP45C溫濕度、05106風(fēng)速風(fēng)向、SVS1能見度傳感器，氣壓61302V（可選）和雨量50202（可選）。其主要參數(shù)如下：
測量參數(shù) | 測量范圍 | 測量精度 |
溫度 | -39.2° to +60°C | <±0.5℃ |
濕度 | 0.8 to 100% RH, 非冷凝狀態(tài) | ±1% RH |
風(fēng)向 | 360° | ±3 度 |
風(fēng)速 | 0-100 m/s (224 mph) | ±0.3 m/s (0.6 mph) or 1% of reading |
能見度 | 標(biāo)準(zhǔn)：30m - 16 km | ±10% RMSE |
氣壓（可選） | 1100-600mbar | ±0.35（20度） |
雨量（可選） | 可測量0.1mm的降水增量 | ±1%（≤10mm/小時） ±3%（10-20mm/小時） ±5%（20-30mm/小時） |
基本參數(shù) | |
供電 | +5~+36V |
工作大電流 | 360mA |
待機(jī)電流 | 80mA |
數(shù)據(jù)接口 | RS232/485/422/TTL |
支持串口硬流控 | |
工作溫度 | -20~+55℃ |
相對濕度 | 95%/40℃ |
尺寸 | 103X64X24cm（不包括天線） |
數(shù)據(jù)傳輸 | |
數(shù)據(jù)接口 | 波特率可設(shè) |
傳輸協(xié)議 | 支持UDP，TCP |
換能器頭 | 心跳間隔及心跳超時可設(shè) |
在線特性 | 支持永遠(yuǎn)在線 |
短信及喚醒 | 支持短信及振鈴喚醒 |
數(shù)據(jù)壓縮 | Address-IMEI Mapping技術(shù)節(jié)省帶寬 |
配置 | 超級終端配置 |
中文菜單配置 | |
穩(wěn)定性 | |
主CPU | 32位ARM處理器 |
安全性 | 內(nèi)置硬件看門狗 |
系統(tǒng) | 嵌入式操作系統(tǒng) |
通信協(xié)議 | 內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧 |
如圖3，系統(tǒng)由Nortek Aquadopp Profiler (600Khz)多普勒流速剖面儀、氣象參數(shù)監(jiān)測設(shè)備、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、太陽能供電系統(tǒng)和浮標(biāo)體等組成。
（1）氣象參數(shù)：各傳感器直接與CR800數(shù)據(jù)采集器連接，然后再與浮標(biāo)體上的GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端之間直接連接，GSM數(shù)據(jù)傳輸終端與采集服務(wù)器之間通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接，GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端與采集服務(wù)器之間的連接通過GSM網(wǎng)絡(luò)無線連接。
（2）水文參數(shù)：聲學(xué)多普勒流速剖面儀與浮標(biāo)體上的GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端之間直接連接，GSM數(shù)據(jù)傳輸終端與采集服務(wù)器之間通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接，GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端與采集服務(wù)器之間的連接通過GSM網(wǎng)絡(luò)無線連接。
圖3、系統(tǒng)集成圖
（3）系統(tǒng)軟件功能：
1）通訊狀態(tài)(活動式卷簾，聯(lián)機(jī)訊息等…)。
2）近一次取得的數(shù)據(jù)(表列式raw data) 。
3）后的統(tǒng)計參數(shù)數(shù)據(jù)，包括流速、水溫、姿態(tài)等
4）流速流向及波高波向數(shù)據(jù)的逐時變化圖。
5）流速數(shù)據(jù)時間序列剖面圖、水溫變化、壓力(水位)變化、水中儀器目前位置變化數(shù)據(jù)（heading、pitch、roll等）。
圖4、系統(tǒng)主界面
（1）多普勒流速剖面儀備用電力
堿性電池裝在一個電池筒內(nèi)。使用期間：每隔1小時取樣一次資料可持續(xù)3個月。電池筒：接堿性電池，含水下可拆接頭。
（2）浮標(biāo)體上的電源
太陽能供電系統(tǒng)是由太陽電池產(chǎn)生的電能經(jīng)控制器貯存在蓄電池中，夜晚經(jīng)控制器、逆變器為負(fù)載提供可靠的電能。
本系統(tǒng)采用環(huán)保無污染的太陽能供電系統(tǒng)，太陽能電池板為較為可靠的產(chǎn)品，系統(tǒng)配置：光伏組件、列陣接線箱、控制器、逆變器、蓄電池、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測接口
技術(shù)指標(biāo)：整個光伏系統(tǒng)采用全自動控制，無需人工操作。系統(tǒng)具有防過充、過放、限流等多重保護(hù)功能，可以為負(fù)載同時提供直流和交流供電電源。
（3）預(yù)報系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
交流220伏，50Hz。
海洋浮標(biāo)氣象實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)TP-8
