海洋浮標傳感器選型與安裝布放優化

      數據采集是海洋浮標系統的核心模塊，由搭載傳感器、電源系統、控制系統和通信系統組成，主要具有數據采集、處理、存儲、傳輸和過程控制等功能。浮標錨定于海洋中，通過太陽能供電，由數據采集系統根據系統工作時序，控制采集單元及各項傳感器的加斷電來采集傳感器的輸出信號，將其轉為數字信號并進行相關處理，之后，存入存儲單元并通過通信模塊與衛星進行實時傳輸，傳送給岸基接收中心進行后續的數據分析與處理。

　　海洋浮標傳感器選型與安裝布放優化

　　海洋浮標若要實現數據采集系統，首先，需要了解需要采集的參數指標，根據參數選擇對應的傳感器種類以及傳感器接口;然后，根據傳感器的測量環境要求，為傳感器設置便于測量和安裝的布放位置;最后，利用數值模擬軟件對風力、水力等進行仿真計算，測試傳感器在惡劣環境干擾下是否能正常運作，若無法采集數據或數據異常，則對工作異常的傳感器進行硬件及安裝位置的分析，查找問題并進行安裝優化。

　　觀測浮標采集的主要參數有氣溫、氣壓、濕度、風速、風向和輻射等氣象參數以及溫度、鹽度、深度和海流等水文參數。氣象傳感器采用鉑電阻RTD進行氣溫的測量，其精度高且相對穩定，不會因高低溫引起物理或化學特性的變化;采用超聲風傳感器測量各個方向的風速分量，并通過合成得到風速風向，同時配合激光測風儀測量激光雷達垂向中軸線方向上不同高度的風速;氣壓采用硅諧振式氣壓傳感器測量，其不受被測流體密度的影響，通過固有振蕩頻率的變化來測得氣壓的大小;采用精度高、響應速度快的激光傳感器測量相對濕度，彌補了傳統濕度傳感器易受環境影響的缺陷;輻射測量方面采用速度快、檢測精準的熱電式太陽能輻射表，利用內置感光元件對太陽總輻射進行測量。

　　水文傳感器選用定點式溫鹽深傳感器CTD測量水下溫度、電導率和壓力，通過計算得出剖面鹽度值，并用聲學海流計進行海流數據的測量。因水下數據傳輸距離較長，最深可到1000m，考慮到實時性、水密性以及價格因素，本文采用了感應耦合傳輸技術，通過包塑鋼纜進行數據傳輸，鋼纜一端裸露在海水中與海水形成閉合回路，水下傳感器獲得數據后，通過鋼纜回路產生的感應電流傳送至水上，并利用串口輸送給數據采集單元。

　　氣象傳感器由于數量較多，輸出信號類型和強度各不相同，采集單元處理起來較為不便，因此選擇一種通用的傳感器數據通訊接口，方便系統的集成。氣象傳感器統一選用標準RS485接口，組成RS485總線網絡進行數據傳輸。RS485總線是一種異步半雙工通訊方式，能進行多點數據的采集，相比RS232總線，其優點是采用平衡發送和差分接收、傳輸速率更快、抗干擾性更強、安裝方便、便于維護。