海洋观测浮标通用技术要求整理(试行)

1、 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/T 3855 海船牺牲阳极保护阴极设计和安装GB/T 13972-2010 海洋水文仪器通用技术条件GB/T 14914 海滨观测规范HY/T 143-2011 小型海洋环境监测浮标HY/T 142-2011 大型海洋环境监

2、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 数据采集器按照设定的工作时序，自动采集、处

3、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

4、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5.1.3.1 风速的单

5、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±0.1h Pa；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.

6、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&#

7、177;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±1 0°。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（cm/s）水深（m）准确度流速流向<100200±5cm/s±5°200±3cm/s100200±5%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

8、，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。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/T 3855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.

9、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数据记录风速每3s采集一次，作为瞬时风速和相应风向；整点前连续采样10分钟计算连续采样10min风速和相应风向的平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的瞬时最大风

10、速值，对应的风向为瞬时最大风向，对应的开始采集时刻为瞬时最大风速出现的时刻风速记录到0.1m/s；风向记录取整数；静风时，风速记“0.0”，风向记“C”风向气压每3s采集一次，整点前连续采样1分钟经误差处理后，计算样本数据的平均值，作为该整点气压值气压记录到0.1hPa空气温度每3s采集一次，整点前连续采样1分钟经误差处理后，计算样本数据的平均值，作为该整点空气温度值空气温度记录到0.1相对湿度每3s采集一次，整点前连续采样1分钟经误差处理后，计算样本数据的平均值，作为该整点相对湿度值相对湿度记录到整数波高波浪数据的采样周期应不大于0.5 s，连续采样数据不少于2048组，整点前连续采样时间应

11、大于17min波高和波周特征值符合GB/T 14914中 6.2.4.2的定义波向的特征值为连续采样数据的矢量合成后所指的方向波高记录到0.1m；周期记录到0.1s；波向记录到1°波周期波向水温每3s采集一次，整点前连续采样1分钟经误差处理后，计算样本数据的平均值，作为该整点水温值水温记录到0.1，水温在0以下时，记录数值前加“-”号盐度每3s采集一次，整点前连续采样1分钟经误差处理后，计算样本数据的平均值，作为该整点盐度值盐度记录到0.1流速连续观测时间应不小于5min，采样数据不少于100组经误差处理后，计算样本数据的平均值，作为该整点流速和流向值流速记录到1cm/s；流向记录到

12、1°流向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

13、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。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

14、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、智能传感器宜采用RS232、RS422、RS485接口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/T 13972-2010 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

15、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

16、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。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.

17、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

18、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12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。5.10.4 浮标岸站

19、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

20、，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（015）m2表面流速（03.5）m/s3风速（060）m/s4环境温度（-2050）5相对湿度（0100）%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

21、。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。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数据采集器5.3.1、5.3.2、5.3.4检查浮标数据采集器说明书5.3.3检查数据采集器外观标示5.3.5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、检测安全系统5.4.1、5.4.2，

22、5.4.5目视检查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

23、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GB 4696-1999 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。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

24、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/T 143-2011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/T 143-2011中 8.3.2和HY/T 142-2011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/T 143-2011中 8.4的要求。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24bit版本号8bit报文总长度16bit信息类别32bit浮标

25、工作状态参数及测量参数内容可选，长度不定校验和8bit结束标识符24bit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

26、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）8bit水文测量参数（SWCS）8bit扩展数据（EDCS）8bitbit0（最低位）风；bit1气压；bit2空气温度；bit3相对湿度；bit4降水量；bit5能见度；bit6未定义，固定填“0”；bit7（最高位）奇偶校验位。bit0（最低位）波浪；bit1表层海流；bit2剖面海流；bit3表层水温；bit4表层盐度；bit5剖面水温；bit6剖面盐度；bit7（最高位）奇偶校验位。低7位二进制数表示扩展数据的个数；bit7（最高位）奇偶校验位。注8： 8位二进

27、制标志位表示报文内容中相应参数的测量数据状况，“1”表示观测数据部分有相应参数的观测数据，“0”表示观测数据部分没有相应参数的观测数据。注9： 每个字节中，当低7位中“1”的个数为偶数时，奇偶校验位（最高位）为“0”，否则为“1”。表A.3 报文内容格式要求及各参数排列顺序报文内容参数说明浮标工作状态参数144bit日期（32bit）必选参数时间（24bit）浮标编号（8bit）经度（24bit）纬度（24bit）方位（8bit）电源电压（8bit）辅助数据1（8bit）辅助数据2（8bit）辅助数据3（8bit）气象测量参数风参数（64bit）平均风速（12bit）风向（8bit）当表4中Q

28、XCS的bit0为“1”时，参数有效可选参数瞬时最大风速（12bit）风向（8bit）时间（24bit）气压（12bit）当表4中QXCS的bit1为“1”时，参数有效空气温度（12bit）当表4中QXCS的bit2为“1”时，参数有效可选参数相对湿度（8bit）当表4中QXCS的bit3为“1”时，参数有效降水量（8bit）当表4中QXCS的bit4为“1”时，参数有效能见度（8bit）当表4中QXCS的bit5为“1”时，参数有效水文测量参数波浪（88bit）最大波高（8bit）最大波周期（12bit）当表4中SWCS的bit0为“1”时，参数有效可选参数1/10波高（8bit）1/10波

29、周期（12bit）有效波高（8bit）有效波周期（12bit）平均波高（8bit）平均周期（12bit）波向（8bit）表层海流（20bit）流速（12bit）当表4中SWCS的bit1为“1”时，参数有效流向（8bit）剖面海流（16bit+N×20bit）剖面层数（8bit）剖面层厚（8bit）当表4中SWCS的bit2为“1”时，参数有效第1层流速（12bit）第1层流向（8bit）第2层流速（12bit）第2层流向（8bit）第N层流速（12bit）第N层流向（8bit）表层水温（12bit）当表4中SWCS的bit3为“1”时，参数有效表层盐度（12bit）当表4中SWCS

30、的bit4为“1”时，参数有效剖面水温（8bit+N×24bit）层数（8bit）当表4中SWCS的bit5为“1”时，参数有效第1层深度（12bit）第1层水温（12bit）第N层深度（12bit）第N层水温（12bit）剖面盐度（8bit+N×24bit）层数（8bit）当表4中SWCS的bit6为“1”时，参数有效第1层深度（12bit）第1层盐度（12bit）第N层深度（12bit）第N层盐度（12bit）扩展数据长度不定当表4中EDCS不为“0”时，参数有效可选参数注10： 以上所有可选参数，不应传输无效参数，传输顺序应按表格从上到下的顺序排列。注11： 当剖面水

31、温和剖面盐度每层所对应的深度相同，可将深度参数进行合并，按以下顺序传输：层数、第1层深度、第1层水温、第1层盐度、第N层深度、第N层水温、第N层盐度。BB附录B （规范性附录）浮标测量参数编码格式要求表B.1浮标测量参数编码格式要求序号测量参数长度（bit）编码形式用法和意义单位1气压12二进制Y=X/10+800hPa2空气温度12二进制Y=X/10 3相对湿度8二进制Y=X4风速12二进制Y=X/10m/s5风向8二进制Y=X°6降水量8二进制Y=X/10mm7能见度12二进制Y=X/10km8波高8二进制Y=X/10m9波周期12二进制Y=X/10s10波向8二进制Y=X

32、76;11水温12二进制Y=X/10 12盐度12二进制Y=X/1013流速12二进制Y=X/1000m/s14流向8二进制Y=X°15深度12二进制Y=X/10m注1： 表中符号“Y”表示实际值，符号“X”为报文中二进制码转换成十进制数的值。注2： 参数2、11中的最高位为符号位，“1”表示正，“0”表示负。表B.2 浮标工作状态参数编码格式要求序号参数长度（bit）编码形式用法与意义单位1日期（年）16二进制实际年份- （月）8二进制0112- （日）8二进制0131-2时间（时）8二进制0023- （分）8二进制0023- （秒）8二进制0023-3浮标编号8二进制Y=X-4经度24二进制Y=X/10E5，最高位为符号位，东经E为正，西经W为负°5纬度24二进制Y=X/10E5，最高位为符号位，北纬N为正，南纬S为负°6方位8二进制Y=X°7电源电压8二进制Y=X/10V8辅助数据18二进