生态水质监测浮标环境适应性的研究.pdf

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1、第32卷第3期2013年9月海洋技术OCEANTECHNOLOGYV01．32，No．3Sept，2013生态水质监测浮标环境适应性的研究刘松堂，赵宇梅，司惠民，唐宏寰(国家海洋技术中心，天津300112)摘要：介绍针对FZS4—1生态水质监测浮标在海洋环境适应性和安全保障性方面所进行的研究。重点介绍了在浮标整体结构以及各部分组件安全保障性方面的改进。同时也介绍了针对防海洋腐蚀和生物附着等环境适应性方面的改进以及在现场的试验验证情况。关键词：生态水质监测；现场；适用性中图分类号：P715．2文献标志码：A文章编号：1003—2029(2013)03—0074—04海洋环境适用性是指海洋监测

2、仪器和设备的寿命期间内预计可能遇到的各种海洋环境作用下能实现其所有预定功能、性能和不被破坏的能力。海洋环境适用性是海洋监测仪器和设备的重要质量特性之一，由于温度高、湿度大、雨量充沛、日照强烈、生物附着迅速以及海浪盐雾等各种海洋环境因素的共同作用容易引起性能变低、失效甚至报废等问题。伴随着我国对管辖海域海洋生态环境的监测工作越来越重视，对在线原位连续监测的海洋仪器设备的需求日趋增加，因此，其环境适应性问题越来越重要。海洋生态水质监测浮标是针对海洋生态环境在线原位监测的应急监测进行研发的监测设备，需要对生态水质监测浮标现场工作的可靠性、稳定性、防污染等方面提出更高的要求。总之，生态水质监测浮标

3、在环境适应性和安全保障方面的进一步提升，满足了生态监测业务化运行要求，与此同时实现应急在线原位自动监测。1生态浮标简介FZS4—1生态水质监测浮标的最大特点是：体积小，重量轻，普通渔船即可搭载，两人便可完成海上布放、回收作业，对水深无特别要求；且功能俱全，数据通信、GPS定位、报警、生态水质多要素测量，与大型水质监测浮标具有同样的功能，满足海洋现场的应急在线和近岸水质原位在线监测的要求。FzS4—1生态水质浮标如图1所示，在结构上实现了模块化设计，整体体积小，结构紧凑，方便现场维护。从功能上可分成3大部分：(1)数据舱模块：舱内装有数据采集、控制电路板、通信模块，数据舱外一端设有浮标开关、

4、天线、浮标灯；(2)水下模块：包括多参数水质仪、浊度和叶绿素a传感器、电源模块；(3)浮标框架和浮体。水下探头包括温度、盐度、溶解氧、pH、浊度和叶绿素a测量参数，由于化学特性传感器需经常定标和维护，在结构设计中采用独立结构形式设计，温度、盐度、溶解氧、pH4个参数传感器和浊度、叶绿素传感器是两个独立的个体，用水密插头与数据舱连接，便于传感器维护和更换。图1浮标结构图2环境适应性设计2．】浮标结构设计浮标的结构与浮标的环境适用性密切相关，浮标在海上工作时受到风、浪、流等环境载荷的作用，因此进行结构设计时充分考虑了这些因素的影响。进行了静力分析及运动特性分析，并根据计算分析结果完成了浮标结构

5、设计。该浮标在收稿日期：2013—04—17基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2007AA092001，2007AA092103)作者简介：刘松堂(1974一)，男，硕士，工程师，从事海洋观测平台及观测仪器开发。Email：globec@126．COITI第3期刘松堂。等：生态水质监测浮标环境适应性的研究75四级海况下的最大横摇角为13．20，浮标的最大恢复力矩为549．57Nm。通过浮体材料选择和传感器安装架设计，使浮标获得了良好的工作稳定性及环境适用性。2．1．1浮体设计浮体设计为中空的圆柱体，下部为收缩圆台。浮体材料采用聚氨酯闭泡泡沫，保证了浮体的强度和极小的吸

6、水率，浮体表面处理采用喷涂聚脲弹性体技术(SprayPolyureaElas—tomer简称SPUA)。SPUA技术是国外为适应环保需求IⅢ研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术，可快速固化，不易产生流挂。聚脲涂层具有优异的抗磨蚀、抗冲击、耐老化及耐腐蚀性能。可以有效减少浮体受碰撞后的破坏，延长使用寿命，减少维护次数，降低维护成本。对改善目前浮标维护船只力量不足、维护经费短缺、维护人员劳动强度大的现状，具有重要意义。2．1．2传感器安装架设计传感器安装架设计为框架式结构以减小海流流阻。通过调整传感器的安装位置使浮心、重心处于浮标的几何竖直对称中心线上，从而保证了浮标的不受外力时的

7、竖直工作姿态。在浮标整体结构上，加长了仪器安装架的长度，并通过在安装架底盘上配置可调节重量的配重，增加了浮标的恢复力矩，从而增加浮标在风、浪、流载荷作用下的稳定性。2．1．3浮标锚系设计浮标锚系是浮标的重要组成部分，锚系的设计直接关系到浮标的工作可靠性和环境适应性。本浮标采用单点紧绷式系留，下端采用m20mm锚链与抓力锚连接，锚链上端与030mm尼龙缆绳连接，尼龙缆绳通过卸扣连接到浮标标体上。采用储备浮球将锚链拉起离海底