海洋浮标传感器选型与安装布放优化

      数据采集是海洋浮标系统的核心模块，由搭载传感器、电源系统、控制系统和通信系统组成，主要具有数据采集、处理、存储、传输和过程控制等功能。浮标锚定于海洋中，通过太阳能供电，由数据采集系统根据系统工作时序，控制采集单元及各项传感器的加断电来采集传感器的输出信号，将其转为数字信号并进行相关处理，之后，存入存储单元并通过通信模块与卫星进行实时传输，传送给岸基接收中心进行后续的数据分析与处理。

　　海洋浮标传感器选型与安装布放优化

　　海洋浮标若要实现数据采集系统，首先，需要了解需要采集的参数指标，根据参数选择对应的传感器种类以及传感器接口;然后，根据传感器的测量环境要求，为传感器设置便于测量和安装的布放位置;最后，利用数值模拟软件对风力、水力等进行仿真计算，测试传感器在恶劣环境干扰下是否能正常运作，若无法采集数据或数据异常，则对工作异常的传感器进行硬件及安装位置的分析，查找问题并进行安装优化。

　　观测浮标采集的主要参数有气温、气压、湿度、风速、风向和辐射等气象参数以及温度、盐度、深度和海流等水文参数。气象传感器采用铂电阻RTD进行气温的测量，其精度高且相对稳定，不会因高低温引起物理或化学特性的变化;采用超声风传感器测量各个方向的风速分量，并通过合成得到风速风向，同时配合激光测风仪测量激光雷达垂向中轴线方向上不同高度的风速;气压采用硅谐振式气压传感器测量，其不受被测流体密度的影响，通过固有振荡频率的变化来测得气压的大小;采用精度高、响应速度快的激光传感器测量相对湿度，弥补了传统湿度传感器易受环境影响的缺陷;辐射测量方面采用速度快、检测精准的热电式太阳能辐射表，利用内置感光元件对太阳总辐射进行测量。

　　水文传感器选用定点式温盐深传感器CTD测量水下温度、电导率和压力，通过计算得出剖面盐度值，并用声学海流计进行海流数据的测量。因水下数据传输距离较长，最深可到1000m，考虑到实时性、水密性以及价格因素，本文采用了感应耦合传输技术，通过包塑钢缆进行数据传输，钢缆一端裸露在海水中与海水形成闭合回路，水下传感器获得数据后，通过钢缆回路产生的感应电流传送至水上，并利用串口输送给数据采集单元。

　　气象传感器由于数量较多，输出信号类型和强度各不相同，采集单元处理起来较为不便，因此选择一种通用的传感器数据通讯接口，方便系统的集成。气象传感器统一选用标准RS485接口，组成RS485总线网络进行数据传输。RS485总线是一种异步半双工通讯方式，能进行多点数据的采集，相比RS232总线，其优点是采用平衡发送和差分接收、传输速率更快、抗干扰性更强、安装方便、便于维护。