張學(xué)良

（國家海洋局東海標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量中心 上海市 201306）

20世紀(jì)我國10 m大型海洋資料浮標(biāo)在海上的應(yīng)用，從20世紀(jì)70年代開始，已經(jīng)30多年，它是離岸自動(dòng)化海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是一個(gè)海上無人值守的高技術(shù)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)站，對(duì)海洋的防災(zāi)減災(zāi)起到越來越大的作用。本文主要從大型海洋資料浮標(biāo)的資料管理與質(zhì)量控制方面提出建議，供浮標(biāo)資料管理和質(zhì)量控制作參考。

10 m大型海洋資料浮標(biāo)從整體來講，它主要分為浮標(biāo)和岸站2大系統(tǒng)，浮標(biāo)又可分為浮標(biāo)體、錨系、供電、水文氣象傳感器和計(jì)算機(jī)通訊等系統(tǒng)；岸站主要是計(jì)算機(jī)通訊接收系統(tǒng)。特別是浮標(biāo)的工作環(huán)境，是處在遠(yuǎn)離陸地的海上，常年累月的日曬、風(fēng)吹雨打、海水侵蝕的惡劣環(huán)境，要保證1-3年連續(xù)海洋資料觀測(cè)數(shù)據(jù)的完整性、可靠性，其資料管理和質(zhì)量控制是比較復(fù)雜和困難的，必須要從水文氣象傳感器和計(jì)算機(jī)通訊等系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、岸邊考機(jī)、布放前數(shù)據(jù)比對(duì)、海上數(shù)據(jù)比對(duì)、回收后數(shù)據(jù)比對(duì)、岸站數(shù)據(jù)修正值、計(jì)量檢定等方面的質(zhì)量管理控制，以提供更加真實(shí)、有效、完整的海洋水文氣象數(shù)據(jù)，更好地為海洋的防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)。

1 浮標(biāo)設(shè)備資料管理與質(zhì)量控制

1.1 建立大型海洋資料浮標(biāo)設(shè)備數(shù)據(jù)庫

以統(tǒng)一的編號(hào)建立獨(dú)立的大型海洋資料浮標(biāo)設(shè)備數(shù)據(jù)庫。例：GDF201HZS—G為國家海洋局；D為東海區(qū)；F為浮標(biāo)；201為浮標(biāo)編號(hào)；HZS為海洋資料數(shù)據(jù)庫，如（圖1）所示。

1.2 大型海洋資料浮標(biāo)設(shè)備數(shù)據(jù)庫內(nèi)容

在浮標(biāo)接管時(shí)就建立完整的浮標(biāo)設(shè)備資料庫，包括文字和電子原始資料，內(nèi)容一是包括浮標(biāo)體結(jié)構(gòu)和錨系的圖紙、尺寸、規(guī)格、數(shù)量和使用說明等；二是計(jì)算機(jī)通訊主機(jī)的配備型號(hào)、數(shù)量和使用說明等；三是各水文氣象傳感器的配備名稱、型號(hào)、數(shù)量、合格證、使用說明等；四是供電電源系統(tǒng)的配備規(guī)格、型號(hào)、數(shù)量、合格證、使用說明等。

1.3 浮標(biāo)設(shè)備資料的質(zhì)量控制

在浮標(biāo)設(shè)備檔案完整的基礎(chǔ)上，不斷補(bǔ)充更新數(shù)據(jù)庫，包括浮標(biāo)安裝、拆卸、調(diào)試、維護(hù)、保養(yǎng)、檢修、更換、布放、回收等浮標(biāo)體，錨系、電源、計(jì)算機(jī)通訊主機(jī)和各水文氣象傳感器一系列的相關(guān)情況數(shù)據(jù)資料，還有包括海上作業(yè)的日期、時(shí)間、船只、人員、天氣、海況、經(jīng)緯度、水深、任務(wù)完成工作等情況。這些數(shù)據(jù)資料比較繁雜而眾多，要在平時(shí)的浮標(biāo)管理工作中深入細(xì)致地收集、記錄和整理累積而成，以作為大型海洋資料浮標(biāo)的海洋水文資料數(shù)據(jù)的背景資料之一。

圖1 海洋資料浮標(biāo)設(shè)備數(shù)據(jù)庫示意圖

2 浮標(biāo)電源設(shè)備資料管理與質(zhì)量控制

2.1 建立浮標(biāo)電源設(shè)備數(shù)據(jù)庫

大型海洋資料浮標(biāo)供電系統(tǒng)現(xiàn)可分為太陽能電池和免維護(hù)電池2類，建立2個(gè)資料數(shù)據(jù)庫。例：FL001HZS—F為浮標(biāo)用電源、L為太陽能電池、001為編號(hào)、HZS為數(shù)據(jù)庫；FM001HZS—F為浮標(biāo)用電源、M為免維護(hù)電池、001為編號(hào)、HZS為數(shù)據(jù)庫，如圖2所示。

2.2 浮標(biāo)電源設(shè)備數(shù)據(jù)庫內(nèi)容

（1）太陽能電池和免維護(hù)電池?cái)?shù)據(jù)庫的內(nèi)容包括新購時(shí)的生產(chǎn)廠家、出廠日期、型號(hào)規(guī)格、合格證書、使用說明書、額定電功率、額定電壓、最大電流輸出值等原始資料。

圖2 浮標(biāo)電源資料數(shù)據(jù)庫示意圖

（2） 浮標(biāo)電源系統(tǒng)性能的好壞，將決定海洋資料浮標(biāo)系統(tǒng)保持正常運(yùn)行的情況下的海上連續(xù)工作周期的長短問題，這個(gè)周期從過去的不到1年增加至現(xiàn)在的3年以上。所以，對(duì)太陽能電池投入浮標(biāo)正常工作之前，應(yīng)進(jìn)行太陽能轉(zhuǎn)換電能的測(cè)試，在不同太陽光照情況下，檢測(cè)記錄其電壓、電流輸出值，是否符合浮標(biāo)電源的要求；對(duì)免維護(hù)電池投入浮標(biāo)正常工作之前，也應(yīng)對(duì)電池容量的充、放電進(jìn)行測(cè)試，一是充分激活電池的化學(xué)物質(zhì)，二是檢測(cè)記錄其電容量是否符合浮標(biāo)電源的要求。

2.3 浮標(biāo)電源設(shè)備資料的質(zhì)量控制

（1） 對(duì)新的未曾使用過的太陽能電池和免維護(hù)電池進(jìn)行統(tǒng)一編碼，并用鋼印刻上獨(dú)立唯一的編碼識(shí)別號(hào)或固定刻有獨(dú)立唯一的編碼識(shí)別號(hào)的金屬標(biāo)牌。

（2） 太陽能電池和免維護(hù)電池在投入使用后，數(shù)據(jù)庫不斷補(bǔ)充增加對(duì)安裝在那個(gè)浮標(biāo)、工作起始日期和時(shí)間、布放前、回收后的電池相關(guān)維護(hù)保養(yǎng)檢測(cè)記錄數(shù)據(jù)等。從積累的數(shù)據(jù)庫中，可以分出哪些電池可以繼續(xù)使用，哪些電池需要更換淘汰，以確保浮標(biāo)系統(tǒng)的正常供電，并可從長期的數(shù)據(jù)積累中，為浮標(biāo)選擇電源和電池最佳配置提供有用的科學(xué)參考價(jià)值，作為大型海洋資料浮標(biāo)的海洋水文資料數(shù)據(jù)的背景資料之一。

3 海區(qū)浮標(biāo)站位資料管理與質(zhì)量控制

3.1 建立海區(qū)浮標(biāo)站位數(shù)據(jù)庫

以統(tǒng)一的海洋資料浮標(biāo)站位編號(hào)建立獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫。例：GDG01HZS—G為國家海洋局；D為東海區(qū)；G為浮標(biāo)站位；01為浮標(biāo)站位編號(hào)；HZS為海洋資料數(shù)據(jù)庫，如（圖3）所示。

圖3 海區(qū)浮標(biāo)站位數(shù)據(jù)庫示意圖

3.2 海區(qū)浮標(biāo)站位數(shù)據(jù)庫內(nèi)容

（1）以浮標(biāo)岸站接收資料為主某浮標(biāo)站位的水文氣象資料的連續(xù)完整的數(shù)據(jù)庫，包括文字和電子原始資料，內(nèi)容一是包括岸站從浮標(biāo)布放前系統(tǒng)考機(jī)開始時(shí)至浮標(biāo)布放在某海區(qū)站位工作，直至浮標(biāo)回收終止信號(hào)接收所有接收到的全部水文氣象資料。

（2）在下一個(gè)浮標(biāo)接替該浮標(biāo)站位時(shí)，其數(shù)據(jù)庫資料又延續(xù)增加包含以上（1）項(xiàng)所有的全部水文氣象資料。

3.3 岸站接收資料的質(zhì)量控制

（1） 以上3.2項(xiàng)中的文字資料，應(yīng)包括對(duì)應(yīng)浮標(biāo)工作時(shí)的各傳感器的計(jì)量檢定的合格證書、浮標(biāo)考機(jī)運(yùn)行時(shí)的比對(duì)值、海上工作時(shí)的比對(duì)值、回收前的比對(duì)值、回收后的計(jì)量檢定的合格證書等，還應(yīng)增加在出海檢修、巡檢、更換傳感器的相關(guān)資料和計(jì)量檢定比對(duì)的數(shù)據(jù)值。

（2） 岸站接收的浮標(biāo)站位的水文氣象資料，只有配上計(jì)量檢定和比對(duì)修正值以后，才能成為真實(shí)、有效、完整的實(shí)時(shí)水文氣象資料，以提供給海洋預(yù)報(bào)和海上工程的海洋資料參考之用，目前在這方面需要完善和加強(qiáng)制度的管理。

（3） 海區(qū)浮標(biāo)站位的經(jīng)緯度，浮標(biāo)在海上運(yùn)行時(shí)，經(jīng)風(fēng)、浪、流的作用，也可能移位，也應(yīng)附上浮標(biāo)布放、檢修、巡檢、回收時(shí)定位的經(jīng)緯度比對(duì)數(shù)據(jù)。

4 浮標(biāo)水文氣象傳感器資料管理與質(zhì)量控制

4.1 建立浮標(biāo)水文氣象傳感器數(shù)據(jù)庫

以統(tǒng)一的海洋水文氣象傳感器編號(hào)建立獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫。例：GS001HZS—G為國家海洋局；S為傳感器名稱；001為水文氣象傳感器編號(hào)； HZS為海洋資料數(shù)據(jù)庫，如（圖4）所示。

圖4 浮標(biāo)水文氣象傳感器數(shù)據(jù)庫示意圖

4.2 浮標(biāo)水文氣象傳感器數(shù)據(jù)庫內(nèi)容

（1）浮標(biāo)海洋水文氣象傳感器分別有風(fēng)速風(fēng)向、方位、氣溫、水溫、氣壓、海流、波浪等數(shù)據(jù)庫，每個(gè)傳感器數(shù)據(jù)庫分別包括文字和電子原始資料，內(nèi)容一是包括傳感器的原始合格證書、使用說明書、計(jì)量檢定證書等。

（2）還有安裝在某某浮標(biāo)號(hào)、日期、時(shí)間、地點(diǎn)、海上站位號(hào)、工作狀態(tài)、安裝前后比對(duì)值、海上比對(duì)值、維修記錄、維修后的計(jì)量檢定證書等。

4.3 浮標(biāo)各傳感器資料的質(zhì)量控制

（1）水文氣象傳感器號(hào)：對(duì)新進(jìn)未曾使用過的每套水文氣象傳感器刻記上獨(dú)立唯一的統(tǒng)一編碼識(shí)別號(hào)，有條件的采用鋼印，無法刻鋼印的，則用金屬牌打上統(tǒng)一編碼后固定在傳感器上，以確保在浮標(biāo)上使用時(shí)不會(huì)搞錯(cuò)而影響水文氣象的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（2） 各海洋資料浮標(biāo)傳感器在浮標(biāo)安裝前后應(yīng)進(jìn)行計(jì)量的比對(duì)、海上比對(duì)、維修后的比對(duì)，出具計(jì)量檢定的有效證書等，以作為大型海洋資料浮標(biāo)的海洋水文資料數(shù)據(jù)的背景資料之一。

5 浮標(biāo)資料的質(zhì)量控制

（1） 在浮標(biāo)考機(jī)、海上布放和回收、出海巡檢和維修等浮標(biāo)系統(tǒng)正常工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)派有計(jì)量檢定人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行各海洋水文氣象資料的數(shù)據(jù)比對(duì)工作，并出具相關(guān)的計(jì)量檢測(cè)有效證書，以證明資料數(shù)據(jù)的有效性。

（2） 設(shè)專人進(jìn)行定期收集、整理、查詢與浮標(biāo)相關(guān)資料數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫錄入工作；大型浮標(biāo)系統(tǒng)各設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)、管理等人員；岸站接收資料操作、管理人員；計(jì)量檢定人員等，及時(shí)記錄浮標(biāo)資料的背景資料、海洋水文氣象資料、計(jì)量檢定和比對(duì)有效證明資料，以提供錄入數(shù)據(jù)庫，以確保浮標(biāo)資料的完整性。

（3） 海區(qū)站位浮標(biāo)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的海洋水文氣象資料數(shù)據(jù)，通過岸站系統(tǒng)接收到的各海洋水文氣象資料數(shù)據(jù)，連同海上站位對(duì)應(yīng)浮標(biāo)系統(tǒng)工作的背景資料、計(jì)量檢定數(shù)據(jù)比對(duì)和儀器檢定的有效證明資料、各海洋水文數(shù)據(jù)的修正值，而綜合得出的資料，才是真實(shí)的，如（圖5）所示。

圖5 海區(qū)站位海洋水文氣象資料數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制示意圖

（4） 海洋水文氣象資料數(shù)據(jù)修正的舉例。一編號(hào)為GF002的風(fēng)傳感器，測(cè)量范圍為：風(fēng)速為1.5～65 m/s、風(fēng)向?yàn)?0～360°；計(jì)量檢定的測(cè)量準(zhǔn)確度風(fēng)速為±0.5 m/s、風(fēng)向?yàn)椤?°；安裝在GDF202浮標(biāo)，于 2012年5月12日布放在GDG02站位，2012年5月12日12：00時(shí)次，比對(duì)的風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)為 6.5 m/s、風(fēng)向?yàn)?20°；浮標(biāo)岸站系統(tǒng) 2012年5月12日12：00時(shí)次接收的該站位的風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)為6.0 m/s、風(fēng)向?yàn)?15°；從接收的風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)與計(jì)量檢定的測(cè)量準(zhǔn)確度、實(shí)測(cè)比對(duì)數(shù)據(jù)看，該風(fēng)速風(fēng)向傳感器是處在正常工作常態(tài)，數(shù)據(jù)是有效的，向海洋預(yù)報(bào)或工程項(xiàng)目提供的正確實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)為：風(fēng)速6.0±0.5 m/s、 風(fēng)向?yàn)?115°±5°，而不是風(fēng)速6.0 m/s、風(fēng)向?yàn)?15°。其它海洋水文氣象資料數(shù)據(jù)的提供也是類同。

6 浮標(biāo)質(zhì)量管理的幾點(diǎn)建議

（1） 對(duì)浮標(biāo)的錨燈質(zhì)量的管理，除在使用過程中發(fā)現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行更換外，一是應(yīng)按燈泡的使用周期提前更換；二是按整套使用周期提前更換，以保證浮標(biāo)錨燈的正常工作，其確保浮標(biāo)能見度低的情況下，不被航行經(jīng)過的船舶碰撞損壞，以減少不必要的浮標(biāo)重大損失和海洋水文氣象資料的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)的缺損。

（2） 在10 m大型海洋資料浮標(biāo)的布放、回收中，根據(jù)多年積累的經(jīng)驗(yàn)，在港口內(nèi)可以旁拖，但航速不得大于3級(jí)；海上可以尾拖航速不得大于8級(jí)；海況大于3級(jí)時(shí)，除特殊任務(wù)外，不要進(jìn)行海上作業(yè)，以確保人員和設(shè)備的安全。

（3） 對(duì)浮標(biāo)在海上工作周期3年或超過3年以上的，在回收檢修時(shí)，應(yīng)從吊上碼頭或進(jìn)船塢進(jìn)行浮標(biāo)底部與錨鏈的轉(zhuǎn)接處檢查，有無損壞或磨損過大，應(yīng)及時(shí)修理和更換轉(zhuǎn)接環(huán)等，以確保浮標(biāo)體與錨系的可靠連接，以避免海上錨系丟失和浮標(biāo)離位，減少不必要的浮標(biāo)重大損失。

（4） 在海上作業(yè)時(shí)，或危險(xiǎn)、體力強(qiáng)度大、人員上下浮標(biāo)、搬運(yùn)設(shè)備、拖帶纜繩等情況下，應(yīng)專門指派設(shè)立安全觀察員，以全場(chǎng)觀察安全動(dòng)態(tài)，隨時(shí)提醒和指揮作業(yè)人員躲避危險(xiǎn)，確保人身和設(shè)備的安全。

7 結(jié)語

大型海洋資料浮標(biāo)作為海洋遙測(cè)的高新技術(shù)，為了提高海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)、完整、有效和準(zhǔn)確性，要在以上幾方面做好完整細(xì)致的浮標(biāo)資料數(shù)據(jù)庫建立工作的基礎(chǔ)上，抓好各設(shè)備管理的質(zhì)量控制、計(jì)量檢定、海洋水文資料的數(shù)據(jù)比對(duì)等工作，以提供高質(zhì)量的海洋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，更好地為海洋的防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)。

[1]葉人秒.國家海洋資料浮標(biāo)工程手冊(cè)[M].北京：海洋出版社.1992.

[2]國家海洋局，海洋調(diào)查規(guī)范[S].1975.