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王军成 著

图书标签:

• 海洋工程
• 海洋观测
• 浮标技术
• 数据采集
• 传感器
• 海洋环境
• 自动气象站
• 海洋气象
• 仪器原理
• 工程应用

出版社： 海洋出版社

ISBN：9787502787486

版次：1

商品编码：11446436

包装：精装

开本：16开

出版时间：2013-12-01

用纸：胶版纸

页数：337

字数：510000

内容简介

　　《海洋资料浮标原理与工程（精）》以复杂系统论、信息论、力学、海洋学为理论基础，结合海洋资料浮标详细阐述了海洋动力环境浮标监测技术理论及其相关的观测、通信等技术体系。之后，详细介绍了浮标总体设计及其各子系统（浮标体、锚系、数据采集与控制、通信、供电、传感器等）的原理及设计，并配合详实的示例。
　　《海洋资料浮标原理与工程（精）》涉及海洋资料浮标及海洋观测技术方面的众多最新的理论和技术问题，不仅可供海洋科学研究、海洋观测技术探索、海洋资料浮标研发的学者、工程技术人员阅读，也可供我国海洋、气象业务管理部门参考。

作者简介

王军成，男，1953年生，山东省科学院二级研究员，博士生导师，海洋监测技术专家。

内页插图

目录

第1章 绪论
1．1 海洋资料浮标概述
1．2 海洋资料浮标发展史
1．3 海洋资料浮标在中国的应用

第2章 海洋资料浮标系统理论及技术体系
2．1 复杂系统理论
2．2 浮标的力学理论
2．3 系留索的力学理论
2．4 海洋动力环境浮标监测技术理论
2．5 海洋资料浮标技术体系
2．6 海洋资料浮标观测网络技术

第3章 海洋资料浮标系统构成及总体设计
3．1 海洋资料浮标系统构成
3．2 典型海洋资料浮标
3．3 海洋资料浮标总体设计

第4章 海洋资料浮标结构原理与设计
4．1 概述
4．2 浮标体的性能计算
4．3 浮标结构设计
4．4 浮标风洞试验
4．5 浮标模型水池试验
4．6 典型浮标体（10 m圆盘形浮标）设计

第5章 海洋资料浮标锚系原理与设计
5．1 概述
5．2 锚系的系留方式及结构形式
5．3 锚系的基本组成部分
5．4 浮标锚系的设计

第6章 海洋资料浮标数据采集控制子系统原理与设计
6．1 概述
6．2 数据采集控制子系统的分类
6．3 数据采集控制子系统的基本参数及构成
6．4 浮标数据采集控制子系统的设计
6．6 浮标数据采集控制子系统的研制

第7章 海洋资料浮标通信子系统原理与设计
7．1 概述
7．2 浮标系统对通信子系统的要求
7．3 海洋资料浮标常用通信方式分类
7．4 卫星通信系统
7．5 移动网络通信
7．6 无线电通信
7．7 数据压缩与解压缩方法

第8章 海洋资料浮标电源子系统原理与设计
8．1 概述
8．2 浮标供电设计原则及形式
8．3 能源补充方式
8．4 一次性电池供电系统设计
8．5 太阳能组合供电系统设计

第9章 海洋资料浮标传感器子系统原理及设计
9．1 概述
9．2 海洋资料浮标传感器技术指标
9．3 海洋资料浮标对传感器的要求
9．4 海洋资料浮标用传感器分类及目前常用传感器
9．5 助航类设备
9．6 传感器子系统设计与选型实例

第10章 海洋资料浮标的试验与联调
10．1 海洋资料浮标传感器的标定试验
10．2 海洋资料浮标的环境试验
10．3 海洋资料浮标的实验室联调与试验
10．4 海洋资料浮标的近岸（码头）联调
10．5 海洋资料浮标的近海试验

第11章 海洋资料浮标的布放、回收作业及典型应用案例
11．1 海洋资料浮标的布放、回收作业
11．2 海洋资料浮标典型应用
11．3 浮标研制经验总结
主要参考文献
附录10 m海洋资料浮标性能曲线

前言/序言

　　海洋资料浮标是随着科学技术的发展和海洋开发的需要而发展起来的一种现代化的“海洋水文气象参数综合观测系统”，能够长期、定点、连续、实时、全天候自动观测海洋水文与气象等各种要素，直接为海洋预报、防灾减灾、海洋资源开发、海上交通、海上军事活动服务。
　　“十一五”期间，我国已经建立起了规模化的“海洋资料浮标网”。截止2012年，由国家海洋局主管的“海洋资料浮标网”和由中国气象局主管的“海洋气象网”及各地方单位、专项需求建立的海上观测点，合计达92个，遍布我国各海域。先后有100多套海洋资料浮标在海上业务化运行，为我国的海洋环境预报、灾害预警、海洋开发和保护发挥着重要作用，是我国目前近海域海洋环境监测的主要手段。
　　本书总结了国内外海洋资料浮标发展的概况，特别是我国资料浮标不同时期技术发展的特点。重点论述了将海洋资料浮标这个复杂系统的相关理论有机结合成理论体系，并进行了深入的研究，以系统论、信息论、力学、海洋学为理论基础，应用于海洋资料浮标工程的研究与设计，反映了经几十年实践形成的“海洋动力环境资料浮标监测技术理论”及相关的技术体系。
　　本书在论述海洋资料浮标理论基础及技术体系后，详细介绍了资料浮标总体设计及其各子系统（浮标体、锚系、数据采集与控制、通信、传感器、供电等）的原理、设计及工程应用。
　　书中涉及到的我国资料浮标发展历程与技术进步，是以大型资料浮标为主要素材（兼顾其他），因为我国目前海洋监测业务化运行的主要是大型资料浮标；论述的主要技术、性能、指标是以“十五”以来国家“863”创新研究及成果定型的资料浮标为主撰写的。
　　笔者从事海洋资料浮标技术的研究工作30年，主持了国家“七五”、“八五”、“九五”、“十五”4个五年计划海洋资料浮标的持续研发，见证了我国资料浮标技术发展的历程。几十年来为资料浮标的发展，兢兢业业地潜身研究，不畏海上风涛恶浪的艰辛与风险。推动了浮标技术的进步，构建了我国大型海洋资料浮标的技术体系。该书的出版是笔者对从事资料浮标事业的总结，更是眷恋，也愿成为后继从事这方面工作人的基石。
　　本书在撰写过程中，得到山东省科学院海洋仪器仪表研究所的大力支持，特别是该所的海洋资料浮标研究室（第八研究室、第九研究室）、船舶气象研究室（第一研究室）、水声研究室（第五研究室）的郑轶、王东明、刘世萱、袁新、漆随平、陈世哲、王振、毛玉峰、范秀涛、宋文杰、王中秋、王亚洲、厉运周的大力帮助，值此谨向他们表示衷心感谢！
　　本书可供从事海洋技术与管理的同志及大专院校海洋工程专业的人员参阅。
　　由于水平有限、在本书编写过程中难免会出现错误和疏漏，敬请读者指正！

深海勘探与前沿技术：现代海洋科学的基石 本书聚焦于现代海洋科学研究中不可或缺的两大支柱：深海极端环境的勘探技术以及用于获取关键海洋参数的先进传感器与数据处理方法。它并非关于特定观测平台的原理或构造，而是深入剖析支撑整个海洋观测网络的底层科学与工程逻辑。 第一部分：极端海洋环境下的物理挑战与适应性策略 本书的开篇部分，将详细阐述人类在探索深海环境时所面临的物理学难题，并探讨工程学如何克服这些挑战。深海环境以其极端的压力、极低的温度和完全黑暗的特性著称，这对任何进入其中的设备都提出了近乎苛刻的要求。 第一章：深海高压下的材料科学与结构完整性 本章深入探讨了数百乃至数千米水深下，结构材料所承受的巨大静水压力。内容将侧重于以下几个方面： 高强度合金与复合材料的失效分析： 研究钛合金、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）以及先进陶瓷在极端压力下的力学响应、蠕变特性和疲劳寿命预测模型。重点分析在交变应力环境下，材料内部微裂纹的萌生与扩展机制。 几何结构对承压能力的优化： 比较球形、圆柱形与椭球形等不同外壳几何形状在均匀压力分布下的应力集中点分析。引入有限元分析（FEA）方法，模拟复杂载荷作用下的应力场分布，以指导耐压容器的优化设计。 密封技术与渗透性控制： 详细解析用于隔离水下设备内部电子元件与外部高压海水环境的关键密封技术，包括O形圈的材料选择（如全氟弹性体）、金属对金属的接触密封，以及在长期浸泡条件下，气体和液体渗透率的动态变化模型。 第二章：低温与腐蚀环境下的电子系统保护 深海低温不仅影响电池的性能，还会导致电子元件的材料特性发生变化。本章聚焦于如何确保电子系统在寒冷、高湿且高腐蚀性的环境下长期稳定运行。 低温电子学的热管理： 研究在接近冰点的水温中，如何维持敏感电子元件（如微处理器和存储器）的工作温度。探讨气凝胶、真空绝热板在热量损失控制中的应用，以及温差电冷却器（TEC）在特定传感器加热电路中的能效比。 海洋腐蚀化学与防护涂层： 系统梳理海水（特别是富含氯离子和溶解氧的环境）对常见金属（铝、钢、铜）的电化学腐蚀机理。详细介绍牺牲阳极保护（锌、镁合金的极化特性）与惰性涂层技术（如环氧粉末涂层、陶瓷涂层）在抑制电偶腐蚀中的作用和局限性。 水密电子元件封装技术： 比较灌封材料（如环氧树脂、聚氨酯）的介电常数、吸水率和热膨胀系数，评估它们对PCB板和连接器的保护效果。特别讨论光纤接口和高压电源接口的水密设计规范。 第二部分：海洋参数感知与数据采集的先进传感技术 本部分将从物理量到电信号转换的视角，深入探讨用于测量海洋关键参数的各种前沿传感器的工作原理、校准方法及其在实际应用中的不确定度分析。 第三章：声学遥感与水下目标探测 声波是水下信息传递的主要载体，本章详述了水声学领域的核心技术。 多频段声学换能器设计： 分析压电陶瓷（PZT、PMN-PT）的机电耦合系数对换能器效率的影响。探讨宽带换能器（如频率调制连续波 FMCW 换能器）的频率响应特性和波束形成技术（如相控阵列）。 海洋声传播模型： 阐述水下环境对声波的影响，包括海底反射、海面散射和水体温度、盐度梯度导致的折射效应。应用射线追踪模型（Ray Tracing）和波动方程模型（如有限元方法 FEM）预测声场分布。 多普勒效应在流速测量中的应用： 详细介绍基于多普勒频移原理的水下声学多普勒流速剖面仪（ADCP）的测量原理，包括脉冲间隔对测量深度和垂直分辨率的影响。 第四章：光学与化学传感器在水体特性分析中的应用 光信号在水中的衰减特性要求光学传感器必须具备极高的灵敏度和抗干扰能力。化学传感器则需要解决采样与基准电极的稳定性问题。 浊度和后向散射测量： 探讨基于光散射理论的浊度计工作原理。分析不同粒径颗粒（如浮游生物、悬浮泥沙）对特定波长光（如470nm或660nm）的散射截面，以及如何利用多角度测量来区分不同成分的散射源。 溶解氧传感器的电化学原理： 深入分析荧光猝灭法（Stern-Volmer 动力学）与极谱法（Clark Cell）测量溶解氧的优缺点。重点讨论荧光寿命测量法的温度补偿机制，以及膜材料对氧气渗透速率的调控。 pH与离子选择性电极（ISE）： 解释Nernst方程在水溶液中的应用，以及如何设计能够抵御生物膜附着（Biofouling）的敏感膜材料，确保长期测量的电位稳定性。 第三部分：数据处理、遥测与自主导航基础 高效的数据传输、可靠的能源供给以及准确的定位是实现海洋观测任务成功的最后环节。 第五章：水下通信与遥测技术 本书将探讨在缺乏全球定位系统（GPS）信号的水下环境中，如何进行数据回传与系统控制。 水声通信信道特性分析： 描述水声信道的多径效应、信道脉冲响应（CIR）的时延扩展和频率选择性衰落。介绍正交频分复用（OFDM）技术在水声通信中对抗码间串扰（ISI）的应用。 水下网络拓扑与路由选择： 比较点对点、集群和覆盖网络在水下传感器网络（UWSN）中的适用性。讨论基于时间同步和无连接协议的数据转发策略。 水面链路与卫星中继： 研究水面节点（如浮标的上部结构）如何利用无线电（VHF/UHF）或卫星链路（Iridium/Argos）将汇集的数据安全传回岸基站。 第六章：能源系统与水下定位基础 能源效率是水下长期观测的核心瓶颈。 本章审视了能量捕获与存储的前沿技术，并概述了水下相对定位的基本方法。 高效能量存储与管理： 比较锂离子电池、固体电池和热电发电机（TEG）在水下设备的能量密度和循环寿命。探讨能量收集技术，如利用温差或水流驱动的微型涡轮机，作为辅助电源的潜力。 水下相对定位系统（USBL/LBL）： 解释超短基线（USBL）系统如何通过测量目标相对于基线的方位角和距离来进行定位。对比长基线（LBL）系统在固定区域高精度定位中的优势，及其对海底基站部署的要求。 惯性导航系统（INS）误差累积与修正： 简述加速度计和陀螺仪的工作原理，分析其漂移误差的积分特性。探讨如何结合声学定位或磁力计数据对INS进行周期性校正，以维持长时间的航位推算精度。 本书旨在为海洋工程、地球物理学、海洋化学等领域的专业人员提供一个全面、深入的技术参考框架，强调物理原理、工程实现与实际应用之间的内在联系。

评分☆☆☆☆☆

对于一名想要深入了解海洋资料浮标的初学者，《海洋资料浮标原理与工程》无疑是极佳的入门读物。我之前尝试阅读过一些相关的专业文献，但由于缺乏基础知识，总是感到云里雾里。这本书则完全不同，它从最基础的概念讲起，例如浮标的分类、浮标的浮力原理、以及浮标在海洋中的定位方式等，都讲解得非常清晰易懂。书中的插图和图表非常丰富，而且制作精良，能够直观地展示复杂的机械结构和数据流。我特别喜欢书中关于“浮标的生命周期”的章节，它详细介绍了浮标从设计、制造、布放到回收的整个过程，让我对浮标的“一生”有了全面的了解。另外，书中还对不同国家和地区在海洋资料浮标研发和应用方面的概况进行了介绍，这对于拓宽我的视野非常有帮助。这本书的结构安排合理，语言通俗易懂，对于想要系统学习海洋资料浮标知识的读者来说，是一本不可多得的宝典。

评分☆☆☆☆☆

我一直对海洋中的“沉默的观察者”——浮标——充满好奇，而《海洋资料浮标原理与工程》则为我揭开了它们神秘的面纱。这本书的语言风格非常独特，它并非那种枯燥乏味的学术论文，而是带着一种诗意的哲思。作者在讲解技术原理的同时，不时穿插对海洋环境的敬畏和对生命的热爱。例如，在介绍浮标的传感技术时，作者会用非常优美的笔触描述海浪的起伏、洋流的涌动，以及浮标如何“倾听”这些海洋的语言。书中还探讨了海洋资料浮标在生态保护方面的作用，比如如何通过监测海洋酸化、溶解氧等关键指标，来评估海洋生态系统的健康状况。我尤其欣赏书中关于“海洋的呼吸”这一章节，作者将浮标采集的二氧化碳数据形象地比喻为海洋的“呼吸”，并阐述了这对于理解全球碳循环的重要性。这本书不仅让我学到了知识，更让我对海洋多了一份深情的眷恋，它让我看到了科技与自然的和谐共生，以及人类在保护这片蔚蓝疆域中所肩负的责任。

评分☆☆☆☆☆

读完《海洋资料浮标原理与工程》，我最大的感受就是它是一本“实战型”的指南。我是一名在船上工作的技术人员，虽然不是直接负责浮标的设计，但在日常维护和操作中经常会遇到相关问题。这本书简直就是我的“救星”。它不仅讲解了原理，更侧重于工程实践。例如，书中关于浮标的材料选择、防腐蚀处理、结构稳定性分析等章节，都提供了非常详细的技术参数和工程经验，让我能够更好地理解为什么某种材料适合在恶劣的海洋环境中长期工作，以及如何进行有效的维护来延长浮标的使用寿命。尤其是关于故障排查和应急处理的章节，简直是为我量身定做的。书中列举了许多常见故障及其原因，并提供了切实可行的解决方案，让我在遇到突发状况时不再束手无策。书中的图纸和表格非常精确，很多细节的处理都考虑得非常周全，这对于我们这些需要将理论付诸实践的人来说，具有极高的参考价值。这本书让我从一个“操作工”提升到了一个“理解者”，能够更自信地应对工作中的挑战。

评分☆☆☆☆☆

《海洋资料浮标原理与工程》的阅读体验，对我来说更像是一次充满探索性的旅行。我之前对海洋资料浮标的认识仅限于“一个漂在海上的东西”，但这本书彻底颠覆了我的认知。它从一个宏观的视角切入，描绘了海洋资料浮标在全球海洋监测网络中的战略地位。书中详细阐述了不同类型浮标的功能差异，例如定点浮标、漂流浮标、系泊浮标等，以及它们各自在不同海洋研究领域的重要性。作者还深入剖析了浮标数据如何被收集、整合，并最终服务于气候变化研究、海洋动力学模型构建，甚至是为航海安全提供信息支持。我特别被书中关于“智能浮标”的章节所吸引，它展示了未来浮标将具备的自主学习和决策能力，能够根据实时环境变化调整观测策略，这让我看到了海洋科技发展的无限可能。这本书不仅普及了知识，更激发了我对海洋科学研究的敬意和对未来科技发展的期待，让我看到了海洋资料浮标背后蕴含的巨大科学价值和社会意义。

评分☆☆☆☆☆

这本《海洋资料浮标原理与工程》真是让我惊喜连连，作为一名对海洋科学充满好奇的普通读者，我原本以为这本书会是枯燥的技术手册，充斥着我完全无法理解的专业术语。然而，事实恰恰相反。书中以一种非常易懂的方式，循序渐进地介绍了海洋资料浮标的设计理念和核心技术。从浮标的基本构造，到各种传感器如何精确地采集数据，再到数据传输的奥秘，作者都用生动形象的比喻和图示进行了阐述。我印象最深刻的是关于浮标能量供应的部分，书中详细讲解了太阳能、风能甚至是波浪能如何被转化为驱动浮标运转的电力，这让我看到了科技如何与自然和谐共处，实现可持续的海洋观测。另外，书中还穿插了不少关于海洋资料浮标实际应用的案例，比如在台风预警、海洋污染监测以及渔业资源调查等方面的贡献，这些真实的故事让冰冷的科学原理变得鲜活起来，让我对海洋资料浮标在守护蓝色星球中所扮演的重要角色有了更深刻的认识。这本书打破了我对专业技术书籍的固有印象，它不仅内容详实，而且叙述生动有趣，非常适合任何对海洋科学感兴趣的读者。

评分☆☆☆☆☆

书不错，封面封底是硬纸，放着像一本典子。

评分☆☆☆☆☆

到货快，速度给力。

评分☆☆☆☆☆

写的非常详细，当参考书进行查阅比较好

评分☆☆☆☆☆

包装很好哦 不错

评分☆☆☆☆☆

到货快，速度给力。

评分☆☆☆☆☆

印刷质量不错，成本不低。

评分☆☆☆☆☆

还可以，可以看看

评分☆☆☆☆☆

虽然有点麻烦。。但是诚信拉！

评分☆☆☆☆☆

包装很好哦 不错