侯家昊

(山東省濟南第三中學(xué),山東 濟南 250100)

淺析船舶海洋測報系統(tǒng)研究

侯家昊

(山東省濟南第三中學(xué),山東 濟南 250100)

船舶海洋測報十分關(guān)鍵,它不但是認識、探究與了解海洋環(huán)境改變規(guī)律的基本方式,而且還能實時供應(yīng)許多資料,以供海洋預(yù)報使用.海域的水文氣象的相關(guān)信息都可以從該系統(tǒng)的觀測數(shù)據(jù)中獲取,在災(zāi)害的減少及預(yù)防方面的作用不可小覷.本文首先對該系統(tǒng)的研究意義進行了闡述,而后分別針對其發(fā)展過程與重要技術(shù)展開了剖析.

船舶海洋測報;水文氣象;高可靠性

在地球上,海洋約占66%的面積,人類對海洋的研究從未停止,但是有關(guān)的開發(fā)活動卻依舊停留在陸地之中.只有對海洋進行觀測和深度探索,才可以使相應(yīng)的開發(fā)工作更具成效.

1 船舶海洋測報系統(tǒng)的研究意義

航行于海洋之上的船舶都會安裝海洋測報系統(tǒng),不但能夠自動對水文氣象資料進行觀測,而且還可以貯存及傳送人工觀測資料,從而為大部分海域供應(yīng)精準、及時的信息數(shù)據(jù)及海洋水文氣象預(yù)報,進而有效預(yù)防和減少災(zāi)害.自測報船舶傳輸回來的海上水文氣象要素信息,對實時天氣及海況預(yù)報起著關(guān)鍵的效用,特別是對一些災(zāi)害天氣的預(yù)報,尤顯關(guān)鍵性.

1.1 研究的重要性

海洋中具有豐富的物產(chǎn),它是人類獲取資源的重要來源,所以對其加以開發(fā)與應(yīng)用對于人類社會的發(fā)展極為重要.巨浪、暴潮、海冰、海霧等不時出現(xiàn)的海洋災(zāi)害,對人類的生存極為不利.因而提升預(yù)防災(zāi)害的水平,是避免由海洋災(zāi)害帶來重大損失的關(guān)鍵途徑.

2000年初,《船舶海洋水文氣象輔助測報規(guī)范》開始正式實施,船舶測報不但涵蓋了海洋水文、氣象要素的觀測以及后期的資料整合,而且其獲取的信息還可以將測報船舶所在海域的水文氣象情況展現(xiàn)出來.所以,船舶海洋測報系統(tǒng)在海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中發(fā)揮著非常關(guān)鍵的功效.該系統(tǒng)的運用范圍極為廣闊,不僅僅可以對海洋環(huán)境進行實時監(jiān)測,將相關(guān)信息進行發(fā)布,供應(yīng)數(shù)據(jù)資料給相關(guān)的預(yù)防工作,而且對于海岸地區(qū)的相關(guān)生產(chǎn)、生活都會產(chǎn)生重要影響,對于海上活動與防災(zāi)救災(zāi),也可以供應(yīng)有助于正確決策的信息.

1.2 研究的必要性

船舶海洋測報是一項全球所有國家共同履行的義務(wù)性工作,其所獲取的資料在每個國家的海域預(yù)報活動中都得到了廣泛運用.當(dāng)前,海洋成為全球各國未來發(fā)展的主要方向,并向其投入了大量的物資、人力,以期獲取更多的探究成果.

只有對海洋進行良好觀測,并且對其有足夠了解,才可以獲取更好的開發(fā)結(jié)果.與海洋相關(guān)的商業(yè)、作業(yè)等,也都離不開海洋觀測.同時,由于海洋天氣變化多端,風(fēng)暴等現(xiàn)象極為常見,每年都有大型船只沉入海里,造成了極大的損失,嚴重威脅到人類的生命和財產(chǎn)安全.另外,海難的發(fā)生也會對海洋環(huán)境造成污染,生態(tài)鏈發(fā)生改變.近年來,船舶海洋測報技術(shù)逐漸成為被關(guān)注的重點,對相應(yīng)系統(tǒng)展開研究,將會確保船只的航行處于安全的環(huán)境之下,有效減少航行距離,提升經(jīng)濟收效.另外,還有助于后期的相關(guān)研究,有效避免災(zāi)害.

2 船舶海洋測報系統(tǒng)的發(fā)展

聯(lián)合國氣象組織明確規(guī)定,所有的海洋國家都具有船舶海洋測報的國際義務(wù).該系統(tǒng)的發(fā)展在國外起步較早,而且已經(jīng)獲取了較佳的成果,絕大多數(shù)較為先進的國家都致力于打造出具有現(xiàn)代化特征的海洋氣象觀測系統(tǒng),并且已經(jīng)基本趨于健全.上世紀80年代起,許多國家就在商業(yè)船舶上安裝海洋氣象自動測報儀,從而實時獲取臨近沿海區(qū)域的海洋氣候特點,取得了大量的有效監(jiān)測成果,而后,海洋觀測步入了動點觀測時代.我國的船舶測報工作起始于1973 年,在國家海洋局的統(tǒng)籌管理下,由多個相關(guān)部門共同擔(dān)負相應(yīng)的工作,并且創(chuàng)建了多個測報管理站,為我國的海洋事業(yè)的發(fā)展作出了重要貢獻.新世紀之后,我國的志愿船自動測報儀才逐漸發(fā)展起來.在國外的動態(tài)觀測思想的影響下,我國以自愿的方式將此類氣象儀安裝在出海船舶上.

3 船舶海洋測報系統(tǒng)的重要技術(shù)

3.1 北斗衛(wèi)星遠程雙向通信技術(shù)

海事衛(wèi)星主要用作關(guān)聯(lián)海上及陸地間的無線電,它是一種實用性產(chǎn)物,集合了世界各國海上常規(guī)通訊、遇險及安全通訊、特殊及戰(zhàn)備通訊的所有功能,地面站、海事衛(wèi)星以及終端共同構(gòu)成了其通信系統(tǒng).當(dāng)前,遠洋志愿船的傳輸主要通過Inmarsat-C來完成.北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在2011年底進入試運行階段,10 顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星共同構(gòu)成了這顆quot;北斗星quot;,于2007～2011 年底完成了全部的發(fā)射.現(xiàn)如今,該系統(tǒng)試運行服務(wù)基本西至印度東部,東到日本,北至蒙古國的區(qū)域內(nèi),南及澳大利亞.該系統(tǒng)的構(gòu)成主要3個關(guān)鍵部分,即地面站、空間衛(wèi)星、民用控制中心及使用者終端.在川西北通信信號遮蔽重度影響的惡劣條件下,美國的 GPS 金科對終端位置信息資料進行展現(xiàn),但是卻無法完成通信活動.同時,盡管衛(wèi)星移動電話能夠進行語音通信,卻起不到定位導(dǎo)航的作用.然而,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)表便顯出了極為強勁的優(yōu)勢,即可以在同一時刻完成空間定位、短報文通訊以及時間基準授時.

該系統(tǒng)在傳送方面較為特別.通過數(shù)據(jù)包的方式展開點對點的雙向數(shù)據(jù)傳送,單次可將210個字節(jié)發(fā)送出去,而普通使用者通常一次發(fā)送信息的最高限為110bytes.測站終端發(fā)送選擇使用碼分多址直接擴頻序列調(diào)制,擴頻偽碼選擇使用周期偽隨機序列,發(fā)送頻率為 L波段,在衛(wèi)星的作用下轉(zhuǎn)換成 C 波段被地面站接收,再通過中心站加以處理,而后發(fā)送至衛(wèi)星,再次借助衛(wèi)星的作用轉(zhuǎn)換成S波段,被指揮型或者測站終端所接收,一次點對點的通訊即可完成.倘若使用者系統(tǒng)的主站選擇使用指揮型終端,那么回執(zhí)能夠一次在所有波束上進行發(fā)送活動,使用者系統(tǒng)的全部測站能夠在同一時刻對主站的回執(zhí)進行接收,而后繼續(xù)進行雙向遠程通訊.

3.2 冗余備份技術(shù)

船舶測報系統(tǒng)可靠性設(shè)計,在關(guān)鍵的主儀器、風(fēng)傳感器以及溫濕度傳感器的電路部分展開三防處理.在防腐蝕、防水及抗震等方面,傳感器都能夠選擇一些具有實效性的處理方式.在系統(tǒng)硬件電路的規(guī)劃方面,對重要部分的電路選擇使用冗余設(shè)計,軟件規(guī)劃有容錯處理、指令冗余、數(shù)字濾波、軟件陷阱,從而可使系統(tǒng)自身的抗影響水平得到大幅提升,使整機系統(tǒng)可以快速適應(yīng)海洋中較為多變的天氣及惡劣的環(huán)境,從而長時間發(fā)揮效用.

系統(tǒng)的岸上部分及船舶部分,憑借當(dāng)前已有的海事衛(wèi)星和北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng),使得遠程雙向通訊變?yōu)楝F(xiàn)實.上述兩個部分能夠完成遠距離通訊,實時監(jiān)督管控溫濕度,以雙通道收發(fā)換能器的信號傳輸為基礎(chǔ),并且系統(tǒng)存在百分之百的冗余備份,在數(shù)據(jù)的貯存方面和處理方面都具有較高的工作成效.系統(tǒng)選擇使用了2套具有一致功能、方式接近的測報與通信設(shè)施,從而使系統(tǒng)的可靠度變得更高.2套設(shè)施分別具有單獨的溫濕度傳感器、帶冗余的接口電纜以及電子設(shè)施.選擇使用冗余備份技術(shù),可以使測報系統(tǒng)設(shè)施的可靠度變得更高.

4 結(jié)語

近年來,船舶海洋測報系統(tǒng)的發(fā)展逐漸走向自動化,功耗小、體積小、集成度高、智能化以及可靠性高成為其主要的發(fā)展走向.本文主要探究了船舶海洋測報系統(tǒng)研究的主要意義,并對其發(fā)展狀況進行了簡要剖析,同時探討了該系統(tǒng)的一些重要技術(shù).所有的分析,都是為了給未來的船舶海洋測報工作與規(guī)劃成本較低、性能及可靠性較高的通用型船舶海洋測報設(shè)備的相關(guān)研究,供應(yīng)有效的參考及探究基礎(chǔ),從而也為深一步了解海洋環(huán)境改變、提高氣象預(yù)報工作效率,供應(yīng)有效信息以及相應(yīng)的理論支持.

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