论文海洋智能浮标群系统，本文是海洋相关专升本毕业论文范文与浮标和海洋和智能方面开题报告范文.
摘 要：为了保障海洋资源研究与利用活动、掌握海洋鱼类活动规律、指导海洋渔业规划,笔者分析了目前海洋资料浮标系统的不足之处,通过介绍海洋智能浮标群系统的设计步骤,详细阐述了智能浮标群系统的功能、技术特征与创新点,指出在现代海洋研究特别是深海资源探测研究中,智能浮标群系统将会扮演非常重要的角色,值得大力推广应用.
关键词：海洋资源利用；海洋资料浮标系统；智能浮标；GPS
中图分类号：P74；P715.2；P228.4 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2018.04.056
近年来,海洋资源利用活动越来越多,在这些活动的保障措施中,海洋资料浮标系统对远航指导具有划时代的意义.随着北斗卫星导航系统的发展,我国对东海已经有了完整清晰的区域规划,然而对南海还没有做出明确的说明.在海洋资源规划领域,大型鱼类活动规律研究、渔民作业规划、海洋气候监测与预报等都需要对海洋资料浮标系统功能进行扩展.多年来,在海洋探测与作业领域日本一直比较领先,尤其在太平洋深海探测领域,因此我国需在此方面不断努力,才能在海洋探测领域做出巨大贡献[1].
1 目前海洋资料浮标系统的不足之处
通过对江河与近海浮标的实地调研,笔者发现我国海洋事业发展迅猛,在渤海、黄海、东海成绩斐然,在南海渔业与气象研究方面也有很大发展,然而目前我国的海洋资料浮标系统仍存有许多不足之处[2].一是由于数据采集处理系统种类繁多且互不兼容,因此给维护和使用带来了极大的不便；二是由于仪器本身的可靠性有待于提高,因此导致测量数据的连续性较差；三是由于各系统没有统一的设计标准和安装要求,使得系统的调试、安装和检测过于复杂,缺乏有效的故障定位技术和检测手段；四是系统的可维护性和可扩展性较差.为解决上述问题,缩小我国浮标系统与国外浮标技术的差距,笔者研制了新型的海洋智能浮标群系统.
2 智能浮标的设计步骤
首先,模仿潜艇升降功能,设计了浮标水下升降模块并用于实验,浮标水下升降功能基本上能够轻松实现.其次,对水下检测模块进行了信号接收实验,在距离比较近时,信号非常强,接收信号与发送信号基本没有失真；当距离超过1 000 m时,信号就受到强烈的干扰,通过改变信号频率和强度,信号质量有所改善.再次,将目标元置于观测区域,采用水下检测模块对其进行探测,实验数据基本正常.最后,对智能浮标系统的全球定位系统（Global Positioning System,GPS）信号发射与水下检测模块信号探测进行实验,发现随浮标水下升降模块下潜深度的增加,水下检测模块探测到的信号强度明显下降.
3 智能浮标群系统的功能、技术特征与创新点
笔者设想在浮标系统下面增设新的水下检测系统,使得该系统可实现自动升降、可视化以及水下声呐发射与接收,其功能就大为扩展了.笔者通过个别视角研究海洋智能浮标系统功能的实现,其智能化主要体现在GPS定位与自定位系统、水下监控网络智能浮标群系统、浮标动能实现与自升降系统、浮标防碰撞系统等.其中浮标防碰撞系统能使浮标系统在遇到快速攻击、鱼类撕咬时,具有保持与攻击物固定距离与回转规避的功能.智能浮标群系统的具体技术特征与创新点如下.
1）具有自定位系统.海洋智能浮标群系统不可避免地会遇到海风与海浪.为智能浮标群系统加设漂浮驱动系统,根据GPS为其设定位置区域以及风力方向,启动水上运动系统,力求使其检测系统位置恒定.
2）具有水下监控网络智能浮标群系统.智能浮标群互相定位,其工作原理见图1.智能浮标群系统采用水下监控网络,每一个智能浮标都与其他智能浮标共享信息,并且对于进入智能浮标群系统范围的大型鱼类能进行综合立体式水下监测,既可以监测鱼类的大小,又可以监测鱼类的行进方向,还能将信息存储并及时通过卫星系统进行信息传输.每一个智能浮标的水下检测模块都可以独立发射声呐进行方位与距离检测,当发现不明鱼类或者要跟踪大型鱼类时,某一智能浮标向其他智能浮标发出检测请求（比如浮标7向浮标1~4发出检测请求）,智能浮标之间就互相发送与接收信息,根据接收的信息就能定位鱼类的准确位置.沿着水下检测模块的下潜圆柱体,一周均布分布6个检测传感器,这样可以比较详细地观测到水下某一个平面内的具体鱼类.采用视角摆动系统,每个检测传感器还可以围绕关节轴做竖直方向的角度摆动,这样对鱼类所在区域的高度、方向、尺寸或下潜角度就可以准确定位.此外,水下检测模块本体还可以围绕自身轴线回转,所有参数与检测信息都可与控制系统共享.
3）具有自动升降系统和启闭系统.当智能浮标需要进行深海探测时,可以启动自动升降系统进行下潜与上浮,对水下检测目标进行精确探测.自动升降系统其实就是一个小型潜艇,当系统需要下潜时,启动下潜动力系统；当系统需要上升时,启动上升动力系统.伴随自动升降系统的是压力传感系统,用于检测智能浮标水下装置在海水中的压力极限值,当智能浮标的水下装置不足以承受该压力时,系统报警并自动关闭电源.自动升降系统、视角摆动系统与回转系统相结合,水下情况可以尽收眼底.
4）首次真正实现了遥控功能.智能浮标群系统建立了控制中心,当控制中心发现需要监测的鱼类时,可以遥控智能浮标运动,同时还可以对智能浮标群系统进行远程升级.当外来人员闯入时,智能浮标群系统可即时启动卫星报警,大大提高了智能浮标群系统的安全性.控制中心可以通过GPS看到每一智能浮标的具体定位,当将系统切换到某一具体智能浮标时,可以通过该智能浮标的检测元件或水下探头看到具体的水下景象.
5）系统控制中心具有数据库功能.在以上硬件系统模块都实现的情况下,只要使控制中心的鱼类类型数据库足够完善,那么控制中心就可以根据检测到的信息与数据库进行比较推理,得出相应的探测结果.
4 结束语
智能浮标在现代海洋研究中的应用越来越广泛,是目前的一个重要的研究方向.对于海洋而言,通过单个浮标检测鱼类资源简直是异想天开.当采用智能浮标群系统后,海浪海风对浮标的冲击、浮标的防碰撞系统、浮标定位的准确性、浮标的电源以及驱动方式、浮标检测传感器的检测角度及其范围、浮标能够检测的横向距离和纵向深度等,都是需要考虑的问题.人们对深海资源探测研究还没有完全展开,为了能够实施全方位监控,智能浮标群系统将会扮演非常重要的角色.未来在智能浮标群系统的推广过程中,除了国家政策的大力支持外,浮标控制研究、浮标结构设计与维护技术等都离不开技术人员的不断探索与努力.
参考文献：
[1] 王军成,纪宝存.FZF2—3型海洋资源浮标系统研制[J].海洋技术,1998,17(2):17-24.
[2] 李民,袁新,刘勇.国内大型海洋水文气象资料浮标的现状及发展方向[J].气象水文海洋仪器,2002(2):5-8.
（责任编辑 邸开宇）
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参考文献：
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