淺析船舶海洋測報系統研究

侯家昊

(山東省濟南第三中學,山東 濟南 250100)

淺析船舶海洋測報系統研究

侯家昊

(山東省濟南第三中學,山東 濟南 250100)

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

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,但是有關的開發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,才可以使相應的開發工作更具成效.

1 船舶海洋測報系統的研究意義

航行于海洋之上的船舶都會安裝海洋測報系統,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精準、及時的信息數據及海洋水文氣象預報,進而有效預防和減少災害.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報起著關鍵的效用,特別是對一些災害天氣的預報,尤顯關鍵性.

1.1 研究的重要性

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

2000年初,《船舶海洋水文氣象輔助測報規范》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出來.所以,船舶海洋測報系統在海洋環境監測系統中發揮著非常關鍵的功效.該系統的運用范圍極為廣闊,不僅僅可以對海洋環境進行實時監測,將相關信息進行發布,供應數據資料給相關的預防工作,而且對于海岸地區的相關生產、生活都會產生重要影響,對于海上活動與防災救災,也可以供應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性工作,其所獲取的資料在每個國家的海域預報活動中都得到了廣泛運用.當前,海洋成為全球各國未來發展的主要方向,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結果.與海洋相關的商業、作業等,也都離不開海洋觀測.同時,由于海洋天氣變化多端,風暴等現象極為常見,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安全.另外,海難的發生也會對海洋環境造成污染,生態鏈發生改變.近年來,船舶海洋測報技術逐漸成為被關注的重點,對相應系統展開研究,將會確保船只的航行處于安全的環境之下,有效減少航行距離,提升經濟收效.另外,還有助于后期的相關研究,有效避免災害.

2 船舶海洋測報系統的發展

聯合國氣象組織明確規定,所有的海洋國家都具有船舶海洋測報的國際義務.該系統的發展在國外起步較早,而且已經獲取了較佳的成果,絕大多數較為先進的國家都致力于打造出具有現代化特征的海洋氣象觀測系統,并且已經基本趨于健全.上世紀80年代起,許多國家就在商業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域的海洋氣候特點,取得了大量的有效監測成果,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,在國家海洋局的統籌管理下,由多個相關部門共同擔負相應的工作,并且創建了多個測報管理站,為我國的海洋事業的發展作出了重要貢獻.新世紀之后,我國的志愿船自動測報儀才逐漸發展起來.在國外的動態觀測思想的影響下,我國以自愿的方式將此類氣象儀安裝在出海船舶上.

3 船舶海洋測報系統的重要技術

3.1 北斗衛星遠程雙向通信技術

海事衛星主要用作關聯海上及陸地間的無線電,它是一種實用性產物,集合了世界各國海上常規通訊、遇險及安全通訊、特殊及戰備通訊的所有功能,地面站、海事衛星以及終端共同構成了其通信系統.當前,遠洋志愿船的傳輸主要通過Inmarsat-C來完成.北斗導航系統在2011年底進入試運行階段,10 顆北斗導航衛星共同構成了這顆quot;北斗星quot;,于2007～2011 年底完成了全部的發射.現如今,該系統試運行服務基本西至印度東部,東到日本,北至蒙古國的區域內,南及澳大利亞.該系統的構成主要3個關鍵部分,即地面站、空間衛星、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,但是卻無法完成通信活動.同時,盡管衛星移動電話能夠進行語音通信,卻起不到定位導航的作用.然而,北斗衛星導航系統表便顯出了極為強勁的優勢,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.

該系統在傳送方面較為特別.通過數據包的方式展開點對點的雙向數據傳送,單次可將210個字節發送出去,而普通使用者通常一次發送信息的最高限為110bytes.測站終端發送選擇使用碼分多址直接擴頻序列調制,擴頻偽碼選擇使用周期偽隨機序列,發送頻率為 L波段,在衛星的作用下轉換成 C 波段被地面站接收,再通過中心站加以處理,而后發送至衛星,再次借助衛星的作用轉換成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.倘若使用者系統的主站選擇使用指揮型終端,那么回執能夠一次在所有波束上進行發送活動,使用者系統的全部測站能夠在同一時刻對主站的回執進行接收,而后繼續進行雙向遠程通訊.

3.2 冗余備份技術

船舶測報系統可靠性設計,在關鍵的主儀器、風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.在系統硬件電路的規劃方面,對重要部分的電路選擇使用冗余設計,軟件規劃有容錯處理、指令冗余、數字濾波、軟件陷阱,從而可使系統自身的抗影響水平得到大幅提升,使整機系統可以快速適應海洋中較為多變的天氣及惡劣的環境,從而長時間發揮效用.

系統的岸上部分及船舶部分,憑借當前已有的海事衛星和北斗衛星通信系統,使得遠程雙向通訊變為現實.上述兩個部分能夠完成遠距離通訊,實時監督管控溫濕度,以雙通道收發換能器的信號傳輸為基礎,并且系統存在百分之百的冗余備份,在數據的貯存方面和處理方面都具有較高的工作成效.系統選擇使用了2套具有一致功能、方式接近的測報與通信設施,從而使系統的可靠度變得更高.2套設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施.選擇使用冗余備份技術,可以使測報系統設施的可靠度變得更高.

4 結語

近年來,船舶海洋測報系統的發展逐漸走向自動化,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展走向.本文主要探究了船舶海洋測報系統研究的主要意義,并對其發展狀況進行了簡要剖析,同時探討了該系統的一些重要技術.所有的分析,都是為了給未來的船舶海洋測報工作與規劃成本較低、性能及可靠性較高的通用型船舶海洋測報設備的相關研究,供應有效的參考及探究基礎,從而也為深一步了解海洋環境改變、提高氣象預報工作效率,供應有效信息以及相應的理論支持.

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