科勘海洋深远海浮标平台系统

现代海洋的建设需要利用新技术、新方法、新模式,实现产品、资源、环境的可持续开发利用.当前是“互联网、大教据”的时代, 海洋牧场的可视化、智能化、信息化建设已成为必然,“智慧海洋浮标平台”应运而生,本平台的建造集成需要综合运用现代科学技术,整合信息资源、开发多功能运营管理系统,服务于生态建设和运营管理.通过开 发海洋信息获取的终端设施、信息平台等,将于“互联网+”和“物联网 +”进行应用融合,以实现远海海洋各要素的全面感知和互联互通,最终实现海洋牧场的运行和管理的智慧环境。
基于海洋监测观测的可视化、智能化、信息化系统而打造的智慧浮标系统平台搭載多种监测仪器和传感器,对海洋生态环境及生产运营情况进行实时采集和数据分析.实时监测海洋的水质、水文、气象、海底地震监测、海啸预警及安全信息等指标,对海洋进行实时预警、 预报,通过水上视频监控和安防设施、水下视频监控等水下目标视频实时监测, 实现海洋监测的实时可视化. 浮标平台采用高分子聚合物材料及框架结构,浮力系统结构与框架支撑系统连接成一个整体,牢固性高,抗风浪能力强. 平台结合现代化信息技术,运用卫星、5G物联网、大数据、人工智能、云计算、等前沿技术,实现对海洋进行12个月以上的连续在线的立体化观测。
一、系统组成包括浮标平台、供电系统、卫星信息传输系统、数据据采集管理系统、水质水文监测系统、气象监测系统、 水上视频监控系统、水下视频监控系统、网络雷达预警警系统、监测传感器组合、信息化平台系统、 手机端APP和数据中心。
1）浮标平台：直径5米；排水量≥20.5吨；安装支架高度2.2米；主浮标体吊耳等直属承力件承拉力≥5吨；浮标电池舱空间直径≥2.8米，高度≥1.6米；1号电子舱安装空间直径300mm×600mm；2号电子舱安装空间直径150mm×300mm；3号电子舱安装空间直径200mm×350mm；4号电子舱安装空间直径200mm×350mm；5号舱井直径200mm，用于电子舱和水下通信电力线缆。浮标底部支架安装空间直径200mm×300mm。材质：船板钢外涂层聚脲耐腐蚀和防生物附着涂剂。
2）供电系统：供电系统采用太阳能、风能和波浪能组合发电的运行方式,系统由太阳能电池板和控制器、风电和波浪能震荡电机和胶体蓄电池(组)组成。无光照连续工作时间≥30天；太阳能板功率≥12V 1000W；蓄电池容量≥12V 3600ah（含充电控制器）；维持远海浮标平台连续在线监测13个月以上。
3）卫星信息传输系统：根据覆盖范围分为近距离、中距离、 远距离覆盖三种情况,可实现视频监控数据回传功能、实时监测数据回传功能,语音集群调度功能.作为内陆传输网络的延伸,实现国家海域和陆地、海域和船只、海上船只及岛屿之间的信息通信,也可做作为海上资源开发管理、海上监測监管等海上信息化建设的通信手段, 为海洋信息化发展提供保障.通信采用北斗卫星/天通卫星/远海5G-CPE视频/水下水声四融合方式。卫星通信波特率：4800~115200bps。5G波特率1200-460800。远海5G通讯带宽为2兆。融合通信方式支持简单透传功能，HTTPD功能,UDC功能。支持卫星双向通讯。
4）数据据采集管理系统：具备科勘海洋数据据采集、网络数据管理、数据存储、视频存储、远程命令处理、现场报警等基本功能,内置大容量硬盘,是海洋监测系统中的水质水文信号、水上水下视频信号、气象信号等数据的处理中心,与所有传感器安装在ー起,负责采集所有水质、水文数据、 水下视频数据,并通过一条线缆与移动数据管理设备相连,实时传送 水下采集的数据。参数指标：自带定位器，支持RS485、RS232，多种传感器、工业串口摄像机、智能串口屏、阀门、闸门等接入；支持FDD-LTE、TDD-LTE、CDMA20001xEV-D0、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA1X、GPRS/EDGE/4G/5G、北斗、NB-I0T，可选单模、多模或全网通讯等，可根据现场环境选配；支持文本、图片、视频等数据的自动采集、记录存储、查看，数据记录间隔可调；可设置报警阈值，超过阈值时自动发送警报信息；多重检测机制，运行故障自修复，多级休眠、唤醒模式和硬件断电重启机制，设备自动复位；采用自动检测、网络故障自动恢复、掉线重连登等机制，确保设备在线。
5）水质水文监测系统：水质传感系统采集海洋的水温、电导率、盐度、溶解氧、叶绿素等指标;数据采集器可以接收传感器采集的数据指标,实现数据大容量存储,并支持GPRS、WIFI、 RS-232、RS-485.RS-422、光纤和以太网等多种数据传输方式。水文采集海洋的流速和流向（ADCP）和海中梯度温度盐度采用温盐链。
6）气象监测系统：气象系统提供6种，分别为气压、相对温度. 湿度、降雨量、风速和风向,风测量采用了超声传感器,以确定水平风速和风向.大气压、温度和湿度的测量均在ー个PTU 模块中进行电容式测量,降水量的测量,采用了 RAINCAP声波传感器,系统具有多种数字通信模式和供电范围选择,低功耗的特性,风速和风向的模拟输出可适用于各种应用场景数据,系统参数高于IEC60945的海事标准要求。
7）水上视频监控系统：水上视频监控系统由水上视频监控摄像机组成,主要用于海洋的智能化安全管理,具有视频动态报警、红外夜视多动态系统能够实时处理监控范围内的海区视频数据,与预设的安全规则进行比较,对设定区域内的视频边界入侵、异常行为产生报警信息，全天候24小时工作。
8）水下视频监控系统：由水下数字高清网络摄像机组成,主要应用于水下目标视频实时监测, 实现海洋水下的实时可视化. 该系统机身采用316L不镑钢外壳,配置高清数字彩色摄像机、定魚镜头、自清洁机构、LBD白光照明灯,水下影像不失真,可在水下长期布署和使用,维护周期长。
9）网络雷达预警系统：实现对指定海域的全方位精确管控,该系统应用先进的目标分析功能，以雷达为主传感器,实现恶劣天气(雨、 云)情况下主动探测目标,并持续跟踪、报警、记录。有效提高对监控目标的准确识别能力,可以显示全部已探测到的目标信息,包含雷达视频和目标识别运行轨迹。
10）       监测传感器组合：
①   科勘海洋波浪谱传感器：测量波高波峰波周期、方向谱和能量谱18组海浪数据。
②   科勘海洋声学传感器：监测水下生物等运动物体状态。
③   科勘海洋营养盐传感器：监测海水中的无机磷无机氮指标。
④    原位生物仪：识别海水中110种微生物。
11）       信息化平台系统：可以对浮标平台上搭载的所有设备指标进行监控管理,包括多种监测仪器和传感器,对海洋的水质、水文、气象等进行实时监测,历史数据查询,对海洋生态环境变化进行实时预警, 并通过视频监控和安防设施实现海洋水上水下安全、有序化管理. 控制系统结合现代化信息技术,实现海洋全域情况的实施掌握和可视化。
12）       手机APP：参数指标:运行环境: 安卓手机;内存占用率在20%-30%范围内;APP响应时间小于1S;内容占有率小于30%；流量耗用: 待机情况下, 24 小时流量不超过300K;电量耗用:待机情况下,24小时内电量不超过500mA;支持5G网络和WiFi,网络信号不稳定、网络连接被重置时,无闪退、卡顿、崩溃、黑白屏和内存泄漏。
13）       数据中心：机架式服务器1台:英特尔2.6GHz, 20M缓存以上, 8.0GT/sQPI, Turbo, HT,8C/16T»内存 2 个,最大内存 2133MHz、 2路16GBRDIMM,2400MT/S,双列,x8带宽,硬盘4T以上。 操作主机一套:处理器:i5-12500以上,内存16GDDR4,显卡: 2G独显,硬盘:256固态硬盘+4TB机械硬盘,可安装WIN10系统,配24寸屏幕。机柜1套,网络交换ー套,UPS电源一套, 监测信息接收、数据存储与备份,可实现配置RAID0/1/5等,支 1持SASSATA/PC1E插槽不少于3个,配置冗余电源。