目前,我國90%以上的高端海洋監(jiān)測裝備仍需進口,重要的原因之一是國內(nèi)海洋儀器樣機研發(fā)成功后,不具備相關(guān)的產(chǎn)品化測試流程和環(huán)境,無法進行良好的現(xiàn)場試驗,大量的功能樣機沒有定型,國產(chǎn)儀器設備所占市場份額極其有限。基于此,研發(fā)近海海洋儀器試驗場測試裝備,為在產(chǎn)品研發(fā)設計階段對海洋儀器設備的可操控性、可靠性和環(huán)境適應能力測試提供海洋現(xiàn)場試驗平臺具有重要價值。本課題主要的研究工作內(nèi)容及取得的成果如下:(1)對上海市近海環(huán)境監(jiān)測站網(wǎng)各站點水質(zhì)、氣象、水深、浪流等歷史數(shù)據(jù)進行研究,根據(jù)海洋儀器設備測試試驗場建設基本原則,遴選了8個測試站點作為研究對象。對這些入選站點進行現(xiàn)場考察、研判。結(jié)合當?shù)睾Ｓ蛳痰兓?guī)律、泥沙、浪流等特點,進一步開發(fā)了大戢山、九段沙、南槽東、小洋山和蘆潮港5個測試站點,建立無人值守式海洋儀器設備測試網(wǎng)。在選點的基礎上,進行海洋儀器測試裝備架構(gòu)總體設計方案的制定,對不同海域測試站點進行現(xiàn)場專用儀器測試裝備的開發(fā),包括岸站式測試裝備設計方案、浮動式測試裝備設計方案、工作模式以及互聯(lián)互通方案的實現(xiàn)。(2)針對岸站式測試站點,設計了固定式立管海洋儀器自動化測試裝備,由不同直徑的低壓聚乙烯立管以相互內(nèi)嵌的機理組成主體,傳感器掛載裝置在最外層長度7m,內(nèi)徑268mm立管內(nèi)部進行卷纜式升降,同時搭載最多5個直徑最大50mm的不同類型傳感器,實現(xiàn)對海洋儀器的工況監(jiān)測、性能指標檢測。固定式測試裝備能夠?qū)Ｉ铣蔽蛔兓M行自動調(diào)節(jié),上升/下降時間約為68s/62s;傳感器監(jiān)測攝像裝置位于透明玻璃鋼層;螺旋槳通過一定頻率的旋轉(zhuǎn)形成的變速渦流能有效防止生物在傳感器上附著�？紤]到海洋儀器測試裝備在浪流環(huán)境下的沖擊,為提升系統(tǒng)的健壯性,通過Ansys流固耦合仿真及應力分析,4m/s的流速下,立管末端最大變形量為0.0797mm,優(yōu)化固定式海洋儀器測試裝備結(jié)構(gòu),引入消波設計后,形變量減少了43%,有效提高了海洋儀器工作的可靠性。(3)對于非岸站式測試站點,設計了浮動式海洋儀器自動化測試裝備,以直徑1200mm,高度620mm的新型聚脲浮體為載體,內(nèi)嵌海洋儀器升降裝置、攝像監(jiān)測裝置、控制模塊及12V能源系統(tǒng)等,可搭載多達3種不同類型傳感器,并可進行擴展。對浮動式海洋儀器測試裝備及錨系的受力、穩(wěn)性、儲備浮力等水動力特性進行分析計算、升降系統(tǒng)測試(上升/下降時間為63s/58s)、水槽試驗(吃水深度220mm),驗證了浮式海洋儀器測試裝備工作的穩(wěn)定性、可靠性。通過海洋儀器升降工作模式的設定、海洋儀器的升降誤差校準及防生物附著設計,提升海洋儀器水質(zhì)檢測工作的能力,實現(xiàn)不同/同類型海洋儀器的性能指標測試。雙攝像系統(tǒng)能夠分別檢測海洋儀器及周邊海況,通過海洋儀器的定期升降消除傳感器探頭氣泡和生物附著對測量值的影響,對被測儀器進行多方位拍攝,觀測其實際工作狀態(tài)。(4)根據(jù)近海海洋試驗場測試需求,共研發(fā)設計制造5臺海洋儀器測試裝備,結(jié)合不同海域的實際海況,通過不同的海洋儀器升降方式實現(xiàn)對各類傳感器的性能比測和監(jiān)控。為更好的實現(xiàn)對海洋儀器的檢測,利用不同海域的環(huán)境特點,在九段沙海域、南槽東海洋測試站點、大戢山海洋測試站點、小洋山海洋測試站點和蘆潮港測試站點分別投放、安裝海洋儀器測試裝備,搭建了互聯(lián)互通的近海海洋儀器試驗場。其中,大戢山和南槽東站點為通訊中繼站點。(5)海上試驗與數(shù)據(jù)分析。針對課題的要求,在九段沙、南槽東、大戢山、小洋山和蘆潮港、對研發(fā)裝備進行現(xiàn)場試驗,對采集到的水質(zhì)數(shù)據(jù)進行收集、分析。觀測分析浮式海洋儀器測試裝備的吃水深度、浮心情況、升降可靠性以及固定式海洋儀器的渦激振動情況、失穩(wěn)現(xiàn)象等。經(jīng)過冬季、夏季海上試驗,海洋儀器自動化測試裝備在海上運行可靠,裝備整體結(jié)構(gòu)強度、穩(wěn)性、形變和抗風浪性符合設計要求并且經(jīng)受住了9級溫比亞臺風的侵襲,上位機端能夠正常采集到水壓、水溫、PH等水質(zhì)參數(shù),實現(xiàn)海洋儀器間的性能測試和對比。
【學位單位】：上海海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TH766
【部分圖文】：

圖 1-1 加速研究系統(tǒng)[5-6]1-2 蒙特雷灣綜合海洋試驗場[5-6]Fig.1-1 MARS System diagram[5-6]Fig.1-2 Monterey Bay Sea Test Site[5-6]浮標檢測裝備及裝備管柱作為海上測試裝備的關(guān)鍵子部件，國內(nèi)外對裝備管柱和浮標的設計也層出不窮。裝備管柱通過等安全系數(shù)法、德國BEB法等設計方法，綜合考慮管柱強度的可靠性對測試裝備進行設計[9-12]。套管設計方法也在不斷完善和補充，如Maes設計法，大大提升了立管裝備的可靠性，Hajime設計法，提供了管柱擠毀、爆裂和拉伸的設計[13]。國外對于管柱力學的分析，主要通過受力分析軟件進行管柱力學分析，這些軟件大部分由各大石油公司開發(fā)設計，如美國斯倫貝謝公司開發(fā)的Frac CADE[14]。然而，這些設計方法并不具有廣泛的適用性，即對管柱的破壞因素還沒有進行全面的分析。現(xiàn)在，國內(nèi)外專家正在將各類立管設計模型結(jié)合到一起，如管柱磨損，防腐蝕，F(xiàn)TA失效分析等，形成了更加完善的套管設計方案[15-16]。浮標檢測裝備是無人值守式自動化海洋測站，浮標的水動力特性及系泊設計直接影響到測試裝備的穩(wěn)定性。浮標裝備的設計研究起源于國外，主要通過對浮標的水動力特性參數(shù)進行分析與設計，具體包括浮標的搖擺周期及方向運動響應預

上海海洋大學碩士學位論文域海洋儀器檢測的試驗場較少，導致海洋監(jiān)測儀器工上試驗平臺建于威海，于 2017 年初步建成[21]。通測試平臺和方法，包括軟硬件的優(yōu)化升級，為試驗儀器設備比測研究等[22]。2013 年年底，我國成功建圖 1-3。該海洋儀器測試實驗室能實現(xiàn)海洋儀器設變化，進一步對海洋儀器試驗進行分析[23]。

為形成較為完善的試驗場，從微波通訊要求、地形地貌、距離、海況、營分布、鹽度、濁度等方面對長江口海域相關(guān)島礁和測站進行了綜合性調(diào)研，這些站點的調(diào)研，結(jié)合通訊基礎條件，構(gòu)建五站點試驗場基本架構(gòu)，具體測點情況如下。1.1 綠華礁海域與蘆潮港碼頭海域測試站點綠華礁海域距離中繼點大戢山約 42km，簡稱綠華島，如圖 2-1 所示。綠華東面和西邊各有一座島嶼，通過百米跨海大橋，東西兩島連接在一起[36]。綠周邊海況調(diào)研情況 2-2 所示，島上已具備測站設備，該測試設備通過設置給工作模式，定時自動采集水質(zhì)數(shù)據(jù)并有線回傳至機房。水質(zhì)數(shù)據(jù)是通過傳感測站內(nèi)置管道進行測量，測站采用混凝土鋼架結(jié)構(gòu)架高，距離潮水位 10m。周邊鹽度、潮位及濁度變化小，測站東向有 2 做島礁，高約 20 米，有可能會波通訊信號造成阻擋。
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3 刁勝炎;;海洋儀器的環(huán)境試驗和可靠性試驗方法[J];儀器儀表標準化與計量;1988年05期

4 ;海洋儀器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督管理條例[J];海洋技術(shù);1988年02期

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6 鄒錦元;李仲欽;;關(guān)于加強我國海洋儀器設備出口工作的建議[J];海洋技術(shù);1989年04期

7 黃勝利;;海洋儀器研制管理工作的若干問題[J];海洋技術(shù);1981年03期

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9 徐維龍;;海洋儀器分類及型號命名會6月在津召開[J];海洋技術(shù);1983年03期

10 王淑青;雷桂斌;;“海洋儀器使用與維護”翻轉(zhuǎn)課堂教學模式研究與創(chuàng)新[J];教育教學論壇;2020年07期

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4 李崇;大型海洋資料浮標前置機軟件建模及實現(xiàn)[D];中國海洋大學;2012年

本文編號：2864145