北極海洋觀測浮標的故障機理研究.pdf

1、海洋面積占地表面積的71％，海洋中的水資源含量占到地球水資源總量的97%。進入到21世紀，各個國家開始重視起對海洋資源的利用，在此背景下，極地海洋研究開發(fā)也成了一個熱點。在世界幾大洋中，北冰洋是面積最小的一個；就深度而言，也是最淺的一個，與此同時也是溫度最低的一個大洋。在北極海域中有巨大的冰層，所以這里的地區(qū)對地球溫度變化非常敏感，能快速對氣溫變化做出反應，這也使得該地區(qū)成為全球氣候系統(tǒng)的一部分。然而這一地區(qū)生存環(huán)境非常惡劣，不適合人類

2、生存，為人類在該地區(qū)的調(diào)研活動帶來了諸多不便，所以我們在這一地區(qū)的調(diào)查通常采用放浮標的方式，利用這一手段我們能準確的得到這里冰雪和氣象的一手資料。通過這些布放在北極的觀測浮標，就能實時監(jiān)視這一地區(qū)的氣象和水文信息，最終得到這一地區(qū)各種參數(shù)之間的關系。弄清楚這一地區(qū)冰塊、海洋以及大氣層之間的關系，對該地區(qū)海冰的運動和相變進行全程監(jiān)測，得到海冰相變和全球氣候的關系，與此同時對該地區(qū)的局部和區(qū)域的天氣、海冰變化的速率、物理學以及極地海洋生態(tài)學

3、進行研究，對于這些研究也可以獲得充足的資料。在極地海洋中環(huán)境監(jiān)測的主要工具是極區(qū)浮標，不管天氣狀況如何惡劣，都可以對這一地區(qū)進行定點監(jiān)測。因此，極地浮標的故障機理研究對于極區(qū)海洋觀測乃至分析極區(qū)氣象變化規(guī)律具有著重大研究意義。
　　本論文依托于研究項目“北極海洋觀測浮標故障機理和服役安全性研究”對北極海洋觀測浮標的故障機理進行了一系列研究。首先對海洋觀測浮標進行定義，該裝置的發(fā)展以及國際上使用的主流的海洋觀測系統(tǒng)。然后重點研究了海

4、洋觀測中最常見也是最常用的一種觀測設備——浮標，基于浮標的發(fā)展現(xiàn)狀及特點，得出它能夠適應在極地地區(qū)的觀測工作的結論，并對針對于極地地區(qū)的浮標，由我國自主研制的極區(qū)自動觀測浮標及日本研制的J-CAD浮標的主要參數(shù)進行分析，將之與普通浮標進行對比，凸顯了此設計的不同特征。
　　Argo剖面浮標是Argo在全球海洋觀測網(wǎng)中使用最多的設備。自2001年國際Argo計劃組織實施以來，已經(jīng)有22個國家和團體在全球范圍內(nèi)投放了超過三千的Argo

5、剖面浮標。研究人員和公眾對這些設備的使用年限以及運行狀況都給予關心和重視。因為使用年限和運行效果直接關系著Argo計劃在未來運行的好壞，在這里最重要的是，這些設備是否能夠觀測到準確的數(shù)據(jù)。本文對Argo浮標運行中的常見故障及解決方法進行了探討，主要有電池能量驟減、擱淺、壓力傳感器故障、馬達倒轉(zhuǎn)故障以及一些目前還不能準確獲得原因的故障?；趯Ω诉\行中可能發(fā)生的故障的分析，并且提出一個快速解決故障的方案。
　　由于LabVIEW軟件

6、廣泛應用于測控等方面，是目前發(fā)展最快的一款建立虛擬儀器模擬平臺的軟件，本文分別從它的概念、應用及主要特點幾個方面進行了探討。在文章的最后，結合了LabVIEW軟件的相關知識，然后通過LabVIEW建立傳感器監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測傳感器的工作情況，來判斷傳感器是否發(fā)生故障，當超出傳感器的測量范圍時，系統(tǒng)進行報警。本文還詳細的設計了程序的前面板和程序框圖，并對主要控件、及框圖的主要部分的功能和作用進行了解釋說明。
　　隨著海洋觀測技術的進一步

7、提高，極地海洋觀測系統(tǒng)也有了一定的發(fā)展，目前廣泛使用的是潛標系統(tǒng)，但由于后勤保障的要求程度高，在一定的條件下制約了發(fā)展。我國發(fā)展了極地近岸海洋環(huán)境觀測系統(tǒng)、極地潛標、極地大型海——氣耦合浮標等海床基觀測系統(tǒng)，這些系統(tǒng)是我國在極地海洋學上的檢測和研究的基礎。但總體而言，我國的極地海洋觀測系統(tǒng)仍處于離散、不成熟的狀態(tài)，未來還有很大的發(fā)展空間。2012年8月4號，我國北極科考隊首次將大型海洋觀測浮標放置于格陵蘭極地海域，這對于海洋浮標的研究是