海洋观测浮标通用技术要求整理试行doc.docx
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海洋观测浮标通用技术要求整理试行doc
精品资料
海洋观测浮标通用技术要求
（试行）
1范围
本要求规定了海洋观测浮标的系统组成、技术要求、检验方法及标志、包装、运输和贮存的要求。
本要求适用于海洋观测网业务化应用的海洋观测浮标的采购、检验和评估。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
CB/T3855
海船牺牲阳极保护阴极设计和安装
GB/T13972-2010
海洋水文仪器通用技术条件
GB/T14914
海滨观测规范
HY/T143-2011
小型海洋环境监测浮标
HY/T142-2011
大型海洋环境监测浮标
3
术语和定义
3.1
海洋观测浮标
锚泊在特定海区对该海区的水文、气象等要素进行定点、自动、长期、连续观测并定时发送资料的浮
标。
3.2浮标检测仪
一种配备浮标专用检测软件，可对浮标进行工作参数设置及功能检测的设备。
3.3浮标接收岸站
接收海洋观测浮标发送或者通过数据平台中转的测量数据的地面接收设备和设施。
4系统组成
4.1基本组成
海洋观测浮标由浮标体、数据采集器、安全系统、浮标检测仪、传感器、通信系统、供电系统、锚系、
浮标接收岸站（以下简称岸站）九部分组成。
4.2浮标体
为浮标提供浮力支撑，同时也作为仪器搭载平台，由塔架、标体、配重组成。
4.3数据采集器
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按照设定的工作时序，自动采集、处理、存储观测数据，并将处理后的数据通过无线通信方式实时发
送到岸站。
4.4安全系统
具有警示、防雷、发现浮标移位、开舱、进水的功能，由雷达反射器、避雷针、卫星定位系统、开舱、
进水传感器组成。
4.5浮标检测仪
对浮标进行设置、调试和检测。
4.6传感器
包括风、空气温度、相对湿度、气压、水温、盐度、波浪、海流传感器等。
4.7通信系统
采用短波、超短波、蜂窝移动通信或卫星等通信方式，将观测数据传输到岸站，由天线和通讯模块或
一体化通讯设备组成。
4.8供电系统
为浮标的长期连续工作提供电源，由太阳能电池板、免维护蓄电池和充放电控制器组成。
4.9锚系
提供稳定的系泊力，使浮标能够在恶劣的海洋环境中长期系泊定位，由锚链、连接件、锚等组成，根
据使用目的、深度和布放海区的不同，有时会用到系留缆、包塑钢丝绳等。
4.10岸站
接收来自海上浮标发送的数据，并对数据进行处理，具有保存、显示、查询、生成报表、报警提示等
功能，由配套设施、通信设备、数据处理计算机和专业软件组成。
5技术要求
5.1观测要素、时次、单位和准确度
5.1.1观测要素
观测要素一般包括：
风、气压、空气温度、相对湿度、水温、盐度、海流、波浪。
其它观测要素可根据需要增加。
5.1.2观测时次
所有观测要素除特殊要求，应一小时观测一次，并在整点前完成观测，各要素采集结束时间应尽量靠
近整点。
5.1.3观测单位和测量准确度
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5.1.3.1
风速的单位为米/秒（m/s）。
当风速不大于5.0m/s
时，测量的准确度为±0.5m/s
；当风
速大于5.0m/s时，测量的准确度为±5%。
5.1.3.2
风向的单位为度（°），正北为0°顺时针计量。
测量的准确度规定为两级：
一级为±
5°；
二级为±10°。
5.1.3.3气压的单位为百帕（hPa）。
测量的准确度规定为三级：
一级为±0.1haP；二级为±0.5hPa；
三级为±1hPa。
5.1.3.4
空气温度的单位为摄氏度（℃）。
测量的准确度规定为两级：
一级为±
0.2℃；二级为±0.5℃。
5.1.3.5
相对湿度以百分率（%）表示。
当相对湿度大于
80%
时，测量的准确度为±
8%；当相对湿度小
于或等于80%时，测量的准确度为±
4%。
5.1.3.6
水温的单位为摄氏度（℃）。
测量的准确度规定为三级：
一级为±
0.02℃；二级为±0.05℃；三
级为±0.2℃。
5.1.3.7
盐度测量准确度规定为三级：
一级为±
0.02
；二级为±0.05
；三级为±0.2。
5.1.3.8
波高的单位为米（m）。
准确度规定为两级；一级为±
10%；二级为±15%。
5.1.3.9
波周期的单位为秒（s）。
准确度为±
0.5s
。
5.1.3.10波向的单位为度（°）。
准确度规定为两级：
一级为±5°；二级为±10°。
5.1.3.11海流观测应达到表1规定的准确度要求。
表1
海流观测准确度
流速
水深
准确度
（cm/s
）
（m）
流速
流向
<100
≤200
±5cm/s
＞200
±3cm/s
±5°
≤200
±5%
≥100
＞200±3%
5.2浮标体
5.2.1浮标体吊点、拖点、锚系点应做受力分析和强度试验，并取得试验报告。
5.2.2浮标体密封舱体应做密性试验，并取得试验报告。
5.2.3仪器安装平台周围应有防护，在浮标布放、回收及维护过程保护传感器等设备。
5.2.4钢制浮标体外舷侧应有防护，对浮标体进行保护。
5.2.5钢制浮标体应保证在一个至两个水密舱室进水的情况下，浮标不会倾覆。
5.2.6暴露在海水或空气中的浮标体结构物表面应有良好的防护层。
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5.2.7
海水中不同金属间应采取隔离措施，防止直接接触，并按照
CB/T3855要求设置牺牲阳极，
对浮标体进行保护。
5.2.8
重量150kg
以下浮标应设置便于人工搬运的把手。
5.2.9浮标体的舱盖应有防盗措施。
5.2.10浮标体最大规格尺寸小于10m的，浮标体应每年维护一次；浮标体最大规格尺寸不小于10m
的，可2年维护一次。
5.3数据采集器
5.3.1基本要求
应具有多路模拟量（电压/电流）、频率量（或脉冲计数）和数字量数据采集能力，及智能传感器控制
和数据采集能力，其中：
模拟量和频率量测量准确度应比被测传感器测量准确度高4倍；
模拟量输入通道应大于8路，频率量输入通道数应大于4路；
串行接口宜采用RS232、RS422、RS485等接口标准，接口数量不小于8路。
5.3.2数据采集、处理和记录
表2数据采集方法和数据处理
项目
数据采集
数据处理
风速
计算连续采样10min风速和相应风向的平
每3s
采集一次，作为瞬时风速和
均值作为该时次的平均风速和平均风向。
10min内采样到的最大风速值作为该时次
相应风向；整点前连续采样10
分
风向
的瞬时最大风速值，对应的风向为瞬时最大
钟
风向，对应的开始采集时刻为瞬时最大风速
出现的时刻
数据记录
风速记录到0.1m/s；风向记录取整数；
静风时，风速记“0.0”，风向记“C”
气压
每3s
采集一次，整点前连续采样
经误差处理后，计算样本数据的平均值，作
气压记录到0.1hPa
1分钟
为该整点气压值
空气温度
每3s
采集一次，整点前连续采样
经误差处理后，计算样本数据的平均值，作
空气温度记录到0.1℃
1分钟
为该整点空气温度值
相对湿度
每3s
采集一次，整点前连续采样
经误差处理后，计算样本数据的平均值，作
相对湿度记录到整数
1分钟
为该整点相对湿度值
波高
波浪数据的采样周期应不大于
波高和波周特征值符合GB/T14914
中
波周期
0.5s，连续采样数据不少于2048
6.2.4.2的定义
波高记录到0.1m；
周期记录到0.1s
；
组，整点前连续采样时间应大于
波向的特征值为连续采样数据的矢量合成后
波向
波向记录到1°
17min
所指的方向
每3s
采集一次，整点前连续采样
经误差处理后，计算样本数据的平均值，作
水温记录到0.1
℃，水温在
水温
0℃以下时，记录数值前加
1分钟
为该整点水温值
“-”号
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盐度
每3s采集一次，整点前连续采样
经误差处理后，计算样本数据的平均值，作
盐度记录到0.1
1分钟
为该整点盐度值
流速
连续观测时间应不小于
5min，采
经误差处理后，计算样本数据的平均值，作
流速记录到1cm/s
；
流向
样数据不少于100组
为该整点流速和流向值
流向记录到1°
5.3.3外部接口要求
数据采集器中用于连接传感器、通信设备、电源和其他外部设备的接口应标明接口的含义，接口应有
冗余。
5.3.4浮标存储能力要求
应具备存储1年观测数据的能力。
5.3.5浮标时钟准确度
海洋观测浮标时钟应采用北京时，24小时制，年最大允许误差±30s。
5.3.6参数设置及检测
5.3.6.1应能对工作参数进行设置，包括：
采样间隔、传感器类型、传感器参数、传感器工作状态、通
信方式、接口参数、传输内容、传输频次、日期、时间及站位信息等。
5.3.6.2应能查询测量参数、日期、时间站位信息和系统各部分的工作状态。
5.3.6.3应具有系统自检（包括数据采集器状态、通信接口、传感器接口、通讯信号强弱检测）、远程
检测和故障诊断隔离能力，故障应定位到可更换单元。
5.4安全系统
5.4.1应防雷击。
5.4.2应安装警示标志，避免船舶碰撞。
5.4.3应能够发现浮标移位，卫星定位系统定位误差不大于±
50m。
5.4.4应能够发现浮标开舱、进水。
5.4.5开仓、进水报警传感器应至少安装2套。
5.5浮标检测仪
浮标检测仪是对浮标进行设置、调试和检测的仪器，应具备如下功能：
——检查和设置系统参数；
——检测传感器；
——检测存储器；
——检测通信传输；
——检测其他硬件设备。
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5.6传感器
5.6.1传感器输出信号应满足表3的要求，其中：
输出信号是模拟电压的为模拟量传感器；是频率的
为频率量传感器；是若干位高低电平组合的为数字量传感器；具有双向通信、标准化数字输出的为智
能传感器。
表3传感器输出信号要求
序号
测量要素
可应用传感器形式
智能传感器接口
1
风
频率量、模拟量、数
字量、智能传感器
2
空气温度
模拟量、智能传感器
3
气压
模拟量、智能传感器
4
相对湿度
模拟量、智能传感器
宜采用RS232、RS422、RS485
接口
5
方位
智能传感器
6
水温
智能传感器
7
盐度（电导率）
智能传感器
8
波浪
智能传感器
9
海流
智能传感器
5.6.2传感器应满足GB/T13972-2010海洋水文观测仪器通用技术条件，同型号传感器应在海洋
环境下有1年以上的应用，满足业务化应用要求。
5.6.3计量检定合格，且在检定期内。
5.6.4在满足业务化观测的情况下，优先推荐功耗较低的传感器。
5.6.5信号传输距离应大于15m。
5.6.6风传感器应安装于浮标塔架顶部，四周无障碍、不挡风的位置。
5.6.7空气温度和相对湿度传感器应安装在防辐射罩内，尽量避免周围热源和辐射的影响。
5.6.8气压传感器应安置在温度少变、没有热源、不直接通风处。
5.6.9表层水温、表层盐度测量传感器应安装于海水表面至水下0.5m深度范围内。
5.6.10应安装一台备份风传感器。
5.7通信系统
5.7.1采用卫星、蜂窝移动通信、短波/超短波或微波等无线通信方式传输观测数据，可根据实际海域
信号状况及传输距离选择其中2种或以上。
5.7.2通信系统接口应采用标准RS232接口。
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5.7.3浮标发送的参数可包括海洋水文测量参数、海洋气象测量参数、浮标工作状态参数及扩展数据。
海洋水文测量参数包括波浪、水温、盐度、海流及深度；海洋气象测量参数包括风、空气温度、相对
湿度、气压、大气能见度及降水量；浮标工作状态参数包括电池电压、方位、舱门开启、舱内进水、
航标灯、经纬度及传感器状态；扩展数据包含有关用户定义的扩展信息。
5.7.4浮标数据报文格式要求见附录A。
5.7.5浮标测量参数编码格式要求见附录B。
5.8供电系统
5.8.1供电方式
采用太阳能电池板、充放电控制器和免维护蓄电池组和方式，单一直流供电。
5.8.2电压范围
额定供电电压直流12V或14V，电压波动小于±10%。
5.8.3供电能力
5.8.3.1
正常工作模式下连续工作时间不小于
1年。
5.8.3.2
电源系统应不受日照状况影响，保证支持浮标设备正常工作
15d。
5.8.3.3
提供供电能力检测报告。
5.9锚系
5.9.1所有结构件应抽样做无破损检查和强度试验，并出具规范的试验报告和合格证，弹性元件应出
具弹性伸长曲线检测报告。
5.9.2锚系应串装转环或其它扭矩力释放装置。
5.9.3
浮标体最大规格尺寸小于
10m的，锚系连接部件应满足工作环境下连续工作时间不小于
1年；
浮标体最大规格尺寸不小于10m
的，锚系连接部件应满足工作环境下连续工作时间不小于
2年。
5.9.4
锚系每2年应更换。
5.10
岸站
5.10.1浮标接收岸站的机房内应配置空调设备。
系统供电设施应接地，电源走线应排除干扰。
机房外
应安装防雷设施，所有岸站设备均应处于防雷设施的保护之内。
5.10.2根据浮标所加载的通信系统，浮标接收岸站应配置相应的通信接收设备。
北斗卫星、海事卫星
通讯接收设备采用标准RS232串行接口；CDMA/GPRS通讯方式采用标准网络接口。
5.10.3数据处理计算机应带有或可扩展1～2个标准RS232接口或标准网络接口，还应在互联网上
具备固定的IP地址（若是局域网应支持端口映射），程序运行所需的网络端口应开放。
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5.10.4浮标岸站专用数据处理软件应界面友好、操作简便，具备浮标各模块工作状态监控、异常状态
报警（包括声音报警和文字提示报警）、浮标任意时段资料的查询和获取、更改配置参数、数据处理、存
储、文件生成等功能。
5.10.5当同一个海域的多个浮标由同一岸站接收时，应根据不同的通讯方式选择合适的数据区分方
法，保证传输通道不阻塞，数据相互不干扰。
5.10.6岸站应配置在线式UPS，保证市电中断情况下，数据处理计算机和通信设备正常工作8h。
5.11外观要求
5.11.1浮标外表面应无明显划痕和碰伤等缺陷。
5.11.2有防护涂层的海洋水文气象仪器，涂层应无起皮、漏涂、皱纹和气泡等。
5.11.3零部件应无机械伤痕和锈蚀，结构部件应联接牢靠，无松动和变形。
5.12环境适应性
海洋观测浮标在如下的环境条件应能正常工作：
表4
海洋观测浮标工作环境条件
序号
环境参数
工作环境条件
1
波高
（0～15）m
2
表面流速
（0～3.5
）m/s
3
风速
（0～60
）m/s
4
环境温度
（-20～50）℃
5
相对湿度
（0～100）%
6
海面无结冰或浮冰，可连续
15天无日照
5.13
可靠性
5.13.1
连续工作周期：
累计连续在位工作不少于11
个月。
5.13.2
数据有效接收率：
在保证网络良好的情况下不小于
95%。
5.14
维修性
浮标数据采集系统和传感器应方便拆装，型号（或类别）相同单元应能互换，在设备安装运行现场维
修保障时，应可在不影响其它单元和结构的条件下更换。
业务化海洋观测浮标在设备安装运行现场维修保障时，维修时间应不大于2h。
5.15运行试验
未曾业务化运行过的海洋观测浮标，应在具有代表性的浮标站位或具有专业资质的海上试验场进行3
个月以上的试运行，并取得第三方出具的试验报告。
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6检验方法
表5检验方法
检验项目
检验要求
检验方法
外观检查
5.2、5.11
目视检查外观，检查试验报告是否完备
5.3.1
、5.3.2
、
5.3.4
检查浮标数据采集器说明书
数据采集器
5.3.3
检查数据采集器外观标示
用浮标检测仪读取浮标时钟，以中央人民广播电台对时信号为标
5.3.5
准，进行准确度检查
5.3.6
用浮标检测仪和岸站对浮标进行相应设置、检测
5.4.1
、5.4.2
，
5.4.5
目视检查
安全系统
5.4.3
检查卫星定位系统接收机计量检定证书
5.4.4
目视检查，手动操作触发开仓、进水报警传感器
传感器
5.6
检查传感器技术说明书和计量检定证书
采用卷尺测量和目视检查传感器安装位置
通信系统
5.7
使浮标系统正常运行，检查通信和岸站工作状况
岸站
5.10
供电
5.8
检查供电能力检测报告
锚系
5.9
目视和查阅测试报告、试验报告、合格证
环境适应性
5.12
检查第三方出具的浮标运行试验报告
可靠性
5.13
浮标系统现场组装完成后，应在近岸进行
72小时海上运行试验，
数据接收率达到5.13要求
维修性
5.14
安装浮标时检查所有单元应为模块化，更换模块化单元用时应满
足要求
7标志、包装、运输和贮存
7.1标志
7.1.1浮标应在指定位置上标明型号、编号、名称、设备归属单位、警告标志、联系电话；应在塔架
上参照GB4696-1999第8章中的相关规定设置标志。
7.1.2各分系统如数据采集器、传感器、供电系统等（以箱体状态存在的部分），均应有相应的标识。
标识应有以下内容：
——产品型号、名称；
——制造单位；
——产品编号；
——出厂日期。
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精品资料
7.1.3对检测仪、接收岸站的数据处理计算机等外购成品电脑设备，在无法贴标牌的状况下，应在其
配套专用软件的界面上将产品的型号、名称、制造单位、联系电话、产品编号、出厂日期以标牌形式
出示。
7.2包装
7.2.1包装应适合于陆运、海运的运输装载要求。
7.2.2随机文件应为包装的要件，包括装箱单、产品合格证、传感器计量检测合格证、用户使用手册
和维修布放指南、配套软件等。
7.3运输
7.3.1
海洋观测浮标的陆路运输应符合HY/T143-2011
中8.3.1
的要求。
7.3.2
海洋观测浮标海上运输应根据浮标规格参照HY/T143-2011
中8.3.2
和HY/T142-2011
中
8.3的要求，选择船舶整体载运或拖航。
7.4贮存
海洋观测浮标的贮存应符合HY/T143-2011中8.4的要求。
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AA
附录A
（规范性附录）
浮标数据报文格式要求
表A.1浮标数据报文格式
报头
报文内容
报尾
开始标识符
版本号
报文总长度
信息类别
浮标工作状态参数
结束标识符
校验和
24bit
8bit
16bit
32bit
及测量参数
24bit
8bit
内容可选，长度不定
注1：
开始标识符和结束标识符以ASCII
码表示，每个ASCII码为一个字节。
注2：
版本号表示数据报文格式采用的格式版本，用
1个ASCII码表示。
注3：
报文总长度表示从开始标识符到结束标识符（含结束标识符）为止的数据总字节数。
注4：
校验和是指从开始标识符到校验和前一字节的数据，按字节异或的结果。
注5：
数据信息用二进制原码表示，数据按格式填充，不满格式要求位数时，高位补“0”。
注6：
信息类别部分表示相应参数的测量数据状况，具体格式要求见表A.2。
注7：
报文内容部分包括必选参数和可选参数，可选参数部分由信息类别中各参数标志位中为“1”的参数的观测数
据组成，参数的名称及排列顺序见表A.3。
表A.2信息类别格式要求
气象测量参数（QXCS）
水文测量参数（SWCS）
扩展数据（EDCS）
8bit
8bit
8bit
bit0
（最低位）—风；
bit0
（最低位）—波浪；
低
7位二进制数表示扩展数据的个
bit1
—气压；
bit1
—表层海流；
数；
bit2
—空气温度；
bit2
—剖面海流；
bit7
（最高位）—奇偶校验位。
bit3
—
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