北極海洋觀測(cè)浮標(biāo)的故障機(jī)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(jìn)入到21世紀(jì)，各個(gè)國(guó)家開(kāi)始重視起對(duì)海洋資源的利用，在此背景下，極地海洋研究開(kāi)發(fā)也成了一個(gè)熱點(diǎn)。在世界幾大洋中，北冰洋是面積最小的一個(gè)；就深度而言，也是最淺的一個(gè)，與此同時(shí)也是溫度最低的一個(gè)大洋。在北極海域中有巨大的冰層，所以這里的地區(qū)對(duì)地球溫度變化非常敏感，能快速對(duì)氣溫變化做出反應(yīng)，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(dòng)帶來(lái)了諸多不便，所以我們?cè)谶@一地區(qū)的調(diào)查通常采用放浮標(biāo)的方式，利用這一手段我們能準(zhǔn)確的得到這里冰雪和氣象的一手資料。通過(guò)這些布放在北極的觀測(cè)浮標(biāo)，就能實(shí)時(shí)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(guān)系。弄清楚這一地區(qū)冰塊、海洋以及大氣層之間的關(guān)系，對(duì)該地區(qū)海冰的運(yùn)動(dòng)和相變進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)，得到海冰相變和全球氣候的關(guān)系，與此同時(shí)對(duì)該地區(qū)的局部和區(qū)域的天氣、海冰變化的速率、物理學(xué)以及極地海洋生態(tài)學(xué)

3、進(jìn)行研究，對(duì)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(cè)的主要工具是極區(qū)浮標(biāo)，不管天氣狀況如何惡劣，都可以對(duì)這一地區(qū)進(jìn)行定點(diǎn)監(jiān)測(cè)。因此，極地浮標(biāo)的故障機(jī)理研究對(duì)于極區(qū)海洋觀測(cè)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(xiàng)目“北極海洋觀測(cè)浮標(biāo)故障機(jī)理和服役安全性研究”對(duì)北極海洋觀測(cè)浮標(biāo)的故障機(jī)理進(jìn)行了一系列研究。首先對(duì)海洋觀測(cè)浮標(biāo)進(jìn)行定義，該裝置的發(fā)展以及國(guó)際上使用的主流的海洋觀測(cè)系統(tǒng)。然后重點(diǎn)研究了海

4、洋觀測(cè)中最常見(jiàn)也是最常用的一種觀測(cè)設(shè)備——浮標(biāo)，基于浮標(biāo)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)，得出它能夠適應(yīng)在極地地區(qū)的觀測(cè)工作的結(jié)論，并對(duì)針對(duì)于極地地區(qū)的浮標(biāo)，由我國(guó)自主研制的極區(qū)自動(dòng)觀測(cè)浮標(biāo)及日本研制的J-CAD浮標(biāo)的主要參數(shù)進(jìn)行分析，將之與普通浮標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，凸顯了此設(shè)計(jì)的不同特征。
　　Argo剖面浮標(biāo)是Argo在全球海洋觀測(cè)網(wǎng)中使用最多的設(shè)備。自2001年國(guó)際Argo計(jì)劃組織實(shí)施以來(lái)，已經(jīng)有22個(gè)國(guó)家和團(tuán)體在全球范圍內(nèi)投放了超過(guò)三千的Argo

5、剖面浮標(biāo)。研究人員和公眾對(duì)這些設(shè)備的使用年限以及運(yùn)行狀況都給予關(guān)心和重視。因?yàn)槭褂媚晗藓瓦\(yùn)行效果直接關(guān)系著Argo計(jì)劃在未來(lái)運(yùn)行的好壞，在這里最重要的是，這些設(shè)備是否能夠觀測(cè)到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。本文對(duì)Argo浮標(biāo)運(yùn)行中的常見(jiàn)故障及解決方法進(jìn)行了探討，主要有電池能量驟減、擱淺、壓力傳感器故障、馬達(dá)倒轉(zhuǎn)故障以及一些目前還不能準(zhǔn)確獲得原因的故障?；趯?duì)浮標(biāo)運(yùn)行中可能發(fā)生的故障的分析，并且提出一個(gè)快速解決故障的方案。
　　由于LabVIEW軟件

6、廣泛應(yīng)用于測(cè)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(tái)的軟件，本文分別從它的概念、應(yīng)用及主要特點(diǎn)幾個(gè)方面進(jìn)行了探討。在文章的最后，結(jié)合了LabVIEW軟件的相關(guān)知識(shí)，然后通過(guò)LabVIEW建立傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)傳感器的工作情況，來(lái)判斷傳感器是否發(fā)生故障，當(dāng)超出傳感器的測(cè)量范圍時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警。本文還詳細(xì)的設(shè)計(jì)了程序的前面板和程序框圖，并對(duì)主要控件、及框圖的主要部分的功能和作用進(jìn)行了解釋說(shuō)明。
　　隨著海洋觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步

7、提高，極地海洋觀測(cè)系統(tǒng)也有了一定的發(fā)展，目前廣泛使用的是潛標(biāo)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(guó)發(fā)展了極地近岸海洋環(huán)境觀測(cè)系統(tǒng)、極地潛標(biāo)、極地大型?！?dú)怦詈细?biāo)等海床基觀測(cè)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)是我國(guó)在極地海洋學(xué)上的檢測(cè)和研究的基礎(chǔ)。但總體而言，我國(guó)的極地海洋觀測(cè)系統(tǒng)仍處于離散、不成熟的狀態(tài)，未來(lái)還有很大的發(fā)展空間。2012年8月4號(hào)，我國(guó)北極科考隊(duì)首次將大型海洋觀測(cè)浮標(biāo)放置于格陵蘭極地海域，這對(duì)于海洋浮標(biāo)的研究是