本實(shí)用新型涉及海洋檢測(cè)與臺(tái)風(fēng)預(yù)警領(lǐng)域，具體涉及一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

臺(tái)風(fēng)是當(dāng)今最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，臺(tái)風(fēng)極端天氣過(guò)程對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)、生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生巨大影響，引發(fā)的巨浪、風(fēng)暴潮等海洋災(zāi)害給海上作業(yè)和交通帶來(lái)重大安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。我國(guó)南海地區(qū)位于太平洋西岸，西北太平洋是全球臺(tái)風(fēng)活動(dòng)最為活躍的海區(qū)，是海洋災(zāi)害的頻發(fā)區(qū)，每年遭受臺(tái)風(fēng)達(dá)10多次，因此，監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)是國(guó)家防災(zāi)減災(zāi)的重大需求。

申請(qǐng)?zhí)枮?01410419598.8的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種基于歷史數(shù)據(jù)的登陸臺(tái)風(fēng)特征因子的預(yù)報(bào)方法，包括以下步驟：根據(jù)臺(tái)風(fēng)登陸判斷準(zhǔn)則對(duì)劃定區(qū)域的臺(tái)風(fēng)進(jìn)行登陸判斷；如果臺(tái)風(fēng)的登陸概率大于預(yù)設(shè)閾值，則獲取多個(gè)預(yù)報(bào)因子；根據(jù)多個(gè)預(yù)報(bào)因子建立預(yù)報(bào)方程，其中，預(yù)報(bào)方程根據(jù)歷史數(shù)據(jù)建立；確定預(yù)報(bào)模式并獲取相應(yīng)觀測(cè)點(diǎn)信息；以及根據(jù)相應(yīng)觀測(cè)點(diǎn)信息、預(yù)報(bào)模式和預(yù)報(bào)方程進(jìn)行預(yù)報(bào)。該技術(shù)方案主要是基于歷史數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)登陸，不具有特異性，準(zhǔn)確度低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型提供了一種實(shí)時(shí)性好、能夠反映海洋內(nèi)部要素對(duì)臺(tái)風(fēng)響應(yīng)及反饋的臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括浮標(biāo)體和錨碇系統(tǒng)，所述浮標(biāo)體上設(shè)有氣象觀測(cè)系統(tǒng)，浮標(biāo)體內(nèi)設(shè)有波浪觀測(cè)裝置及數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)，浮標(biāo)體的尾管部分安裝溫鹽深記錄儀和海流剖面儀，所述浮標(biāo)體海面以下連接有感應(yīng)耦合溫鹽深鏈， 所述數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)用于采集氣象觀測(cè)裝置、波浪觀測(cè)裝置、溫鹽深記錄儀、海流剖面儀和感應(yīng)耦合溫鹽深鏈的數(shù)據(jù)，并傳送給遠(yuǎn)程的監(jiān)控終端。

優(yōu)選地，為了能夠及時(shí)查看浮標(biāo)系統(tǒng)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，浮標(biāo)系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。所述無(wú)線傳輸可以是銥星、GPRS或者北斗衛(wèi)星。

90年代以來(lái)，隨著海洋科學(xué)領(lǐng)域的研究和發(fā)展，浮標(biāo)、飛機(jī)和衛(wèi)星遙感技術(shù)開(kāi)始用于海洋觀測(cè)，但是飛機(jī)和衛(wèi)星的遙感調(diào)查觀測(cè)雖然觀測(cè)面積廣，速度快，但只能獲得海洋表層的資料，無(wú)法反映海洋內(nèi)部要素對(duì)臺(tái)風(fēng)響應(yīng)與反饋，而現(xiàn)有的其他浮標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)氣象、波浪的系統(tǒng)觀測(cè)及海洋內(nèi)部水文變化，潛標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。本實(shí)用新型所采用的浮標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)采集與控制技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸與通信技術(shù)，將安裝于浮標(biāo)體上的氣象觀測(cè)系統(tǒng)、波浪觀測(cè)裝置及海面以下的海流剖面儀、溫鹽深鏈測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)包塑鋼纜傳輸至浮標(biāo)體內(nèi)的數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)，并通過(guò)其初步處理，輸出特定時(shí)刻的海洋上層海流、溫鹽剖面數(shù)據(jù)，傳輸至遠(yuǎn)程的監(jiān)控終端。本實(shí)用新型與已有的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比，不僅可以實(shí)時(shí)采集和傳輸海表氣象（風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、濕度、氣壓、能見(jiàn)度等）、波浪、溫度、鹽度、海流等數(shù)據(jù)，尤其能夠?qū)崟r(shí)采集的傳輸高精度的上層海洋（0~200米）海流、溫鹽剖面數(shù)據(jù)。當(dāng)臺(tái)風(fēng)來(lái)襲時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室即可同步獲取海洋上層對(duì)臺(tái)風(fēng)的響應(yīng)結(jié)果，為臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)、海氣相互作用等科學(xué)研究，特別是臺(tái)風(fēng)與海洋上層相互作用機(jī)制的研究提供數(shù)據(jù)支持。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊和無(wú)線傳輸模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集氣象觀測(cè)裝置、波浪觀測(cè)裝置、溫鹽深記錄儀、海流剖面儀和溫鹽深鏈的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊用于存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)；所述無(wú)線傳輸模塊用于將所述數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸傳輸至遠(yuǎn)程的監(jiān)控終端。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集模塊為CR1000數(shù)據(jù)采集器。

進(jìn)一步地，所述溫鹽深鏈為感應(yīng)耦合數(shù)據(jù)傳輸溫鹽深鏈。由于臺(tái)風(fēng)期間海洋環(huán)境較惡劣，傳感器電纜越多，系統(tǒng)安全性越差，因此，本實(shí)用新型采用了感應(yīng)耦合數(shù)據(jù)傳輸方式來(lái)獲取上層海洋溫度、鹽度和深度數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述溫鹽深鏈包括鋼纜和若干安裝于包塑鋼纜上的溫鹽深記錄儀。

進(jìn)一步地，所述氣象觀測(cè)系統(tǒng)包括第一氣象站和第二氣象站；所述第一氣象站包括凈輻射傳感器、二氧化碳傳感器、溫濕度傳感器、大氣壓力傳感器、能見(jiàn)度傳感器、風(fēng)速儀；所述第二氣象站包括超聲波氣象站。由于氣象觀測(cè)站為易損件，因此為保證數(shù)據(jù)測(cè)量的安全性和可靠性，改進(jìn)儀器性能、減少差異和控制質(zhì)量，本實(shí)用新型采用了兩套氣象站。

上述系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)包括：（1）氣象數(shù)據(jù)2套，1套通過(guò)超聲波氣象站，含風(fēng)速、風(fēng)向、大氣溫濕度、壓力、電子羅盤、GPS等參數(shù)；另1套由本實(shí)用新型系統(tǒng)自主集成，除第1套氣象站的數(shù)據(jù)外，另含能見(jiàn)度、輻射通量，CO₂分壓值等；（2）波浪數(shù)據(jù)；（3）海流，海洋垂直剖面溫度和鹽度。

一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括上述的臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和臺(tái)風(fēng)預(yù)警系統(tǒng)，所述臺(tái)風(fēng)預(yù)警系統(tǒng)用于接收臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳輸?shù)膶?shí)測(cè)數(shù)據(jù)和臺(tái)風(fēng)路徑信息，并根據(jù)所接收的位置信息計(jì)算出臺(tái)風(fēng)中心離浮浮標(biāo)系統(tǒng)的距離及臺(tái)風(fēng)期間上層海洋的響應(yīng)與反饋強(qiáng)度信息；當(dāng)臺(tái)風(fēng)中心離浮標(biāo)系統(tǒng)的距離小于預(yù)設(shè)值，則臺(tái)風(fēng)預(yù)警系統(tǒng)遠(yuǎn)程的監(jiān)控終端自動(dòng)報(bào)警，并對(duì)浮標(biāo)體周圍海上平臺(tái)和移動(dòng)船只進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)。

一種上述的臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警方法，包括以下步驟：

S1：獲取實(shí)時(shí)海洋表面的氣象、波浪數(shù)據(jù)以及上層海洋的海流、溫鹽剖面數(shù)據(jù)；

S2：根據(jù)臺(tái)風(fēng)中心移動(dòng)位置與浮標(biāo)系統(tǒng)的位置，計(jì)算臺(tái)風(fēng)中心與浮標(biāo)系統(tǒng)的距離,預(yù)測(cè)海洋表面的波浪高度、上層海洋的海流強(qiáng)度以及上層海洋的溫度和鹽度響應(yīng)強(qiáng)度；

S3：當(dāng)臺(tái)風(fēng)中心與監(jiān)測(cè)位置之間的距離小于預(yù)設(shè)值時(shí)，對(duì)監(jiān)測(cè)位置周圍的海上平臺(tái)和移動(dòng)船進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)。

進(jìn)一步地，步驟S2中預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)中心離監(jiān)測(cè)位置的距離的方法具體為：

假設(shè)中央氣象臺(tái)(www.nmc.cn)臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)系統(tǒng)顯示臺(tái)風(fēng)中心位置為（long1,lat1），浮標(biāo)位置為（long2,lat2），隔間每小時(shí)計(jì)算兩位置的距離（km），當(dāng)距離小于200 km時(shí)，陸地遠(yuǎn)程監(jiān)控終端發(fā)指令到浮標(biāo)倉(cāng)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)，浮標(biāo)觀測(cè)進(jìn)行加密，氣象、波浪數(shù)據(jù)采樣和傳輸間隔由1小時(shí)變成加密成20分鐘；溫鹽深記錄儀、聲學(xué)多普勒海流剖面儀和溫鹽深鏈的數(shù)據(jù)采樣和傳輸間隔由1小時(shí)變成加密成3分鐘，以捕捉臺(tái)風(fēng)上層海洋響應(yīng)的微結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述對(duì)監(jiān)測(cè)位置周圍的海上平臺(tái)和移動(dòng)船進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)具體為：對(duì)監(jiān)測(cè)位置周圍的海上平臺(tái)和移動(dòng)船進(jìn)行24小時(shí)和48小時(shí)預(yù)報(bào)。

本實(shí)用新型提供了一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，利用安裝于浮標(biāo)上的傳感器獲取海洋上層對(duì)于臺(tái)風(fēng)的響應(yīng)數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)周邊的海上平臺(tái)和移動(dòng)船只進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)。同時(shí)本實(shí)用新型提供了上述臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警預(yù)測(cè)方法，本實(shí)用新型實(shí)時(shí)性好，目標(biāo)性高，具有非常高的準(zhǔn)確度和可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為帶錨碇裝置的浮標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為浮標(biāo)體上各裝置的安裝示意圖；

圖3為數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為太陽(yáng)能充電供電控制單元連接示意圖；

圖5為數(shù)字量接口擴(kuò)展連接示意圖；

圖6為輸出電源端口擴(kuò)展連接示意圖；

圖7為模擬量接口連接示意圖；

圖8為銥星發(fā)送和耦合感應(yīng)連接示意圖。

附圖說(shuō)明：1. 浮標(biāo)體；2. 氣象觀測(cè)系統(tǒng)；3. 波浪觀測(cè)裝置；4. 數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)；5. 溫鹽深記錄儀；6. 聲學(xué)多普勒海流剖面儀；7.溫鹽深鏈；8. 錨繩；9.玻璃浮球；10. 聲學(xué)釋放器；11. 錨鏈；12. 重塊；13. 凈輻射傳感器；14. 雨量計(jì)；15. 溫濕度傳感器；16. 大氣壓傳感器；17. 能見(jiàn)度傳感器；18. 綜合氣象傳感器；19. 風(fēng)速傳感器；20. 電子羅盤；21. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)；22. 太陽(yáng)能電板；23. 浮標(biāo)倉(cāng)蓋；24. 追蹤系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。

實(shí)施例

如圖1所示，一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括浮標(biāo)體1，浮標(biāo)體上帶氣象觀測(cè)系統(tǒng)2，浮標(biāo)體內(nèi)帶波浪觀測(cè)系統(tǒng)3和數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)4、浮標(biāo)體尾管部分安裝溫鹽深記錄儀5和聲學(xué)多普勒海流剖面儀6，浮標(biāo)體海面以下連接有溫鹽深鏈7，所述錨碇裝置包括錨繩8、玻璃浮球9和聲學(xué)釋放器10，沉于海床上的錨鏈11和2個(gè)2噸重塊12。各傳感器在浮標(biāo)體1上的位置詳見(jiàn)圖2。

優(yōu)選地，氣象觀測(cè)系統(tǒng)2包括第一氣象站和第二氣象站；第一氣象站包括凈輻射傳感器、二氧化碳傳感器、溫濕度傳感器、大氣壓力傳感器、能見(jiàn)度傳感器、風(fēng)速儀；第二氣象站為美國(guó)AirMar公司AIRMAR 200WX超聲波氣象站。

優(yōu)選地，數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)4包括數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊、無(wú)線傳輸模塊和GPS接收機(jī)；所述數(shù)據(jù)采集器用于采集氣象觀測(cè)裝置、波浪觀測(cè)裝置、溫鹽深記錄儀、海流剖面儀和溫鹽深鏈的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊用于存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)；所述無(wú)線傳輸模塊用于將所述數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸傳輸至遠(yuǎn)程的監(jiān)控終端；所述GPS接收機(jī)用于定位。

本實(shí)施例中浮標(biāo)系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)有：（1）氣象數(shù)據(jù)2套，1套采用美國(guó)AirMar公司AIRMAR 200WX超聲波氣象站，含風(fēng)速、風(fēng)向、大氣溫濕度、壓力、電子羅盤、GPS等參數(shù)；另外1套由自主集成，除第1套氣象站外，另含雨量、能見(jiàn)度、輻射通量、CO₂分壓值等；（2）波浪數(shù)據(jù)；（3）海流，海洋垂直剖面溫度和鹽度。

本實(shí)施例提供的臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)反映臺(tái)風(fēng)期間的氣壓、溫濕度、能見(jiàn)度、風(fēng)速、風(fēng)向、輻射通量、海洋上層海流、溫度、鹽度極值，并由此研究極端天氣情況下的上層海洋響應(yīng)，還可以和衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)相互印證，相互補(bǔ)充，獲得精確的海洋內(nèi)部的水文變化特征。

優(yōu)選地，數(shù)據(jù)采集器采用美國(guó)Campbell公司的CR1000數(shù)據(jù)采集器。該數(shù)據(jù)采集器主要特點(diǎn)，是能在惡劣環(huán)境、電池供電環(huán)境下進(jìn)行精確測(cè)量，如主電源斷電后，電池支持的SRAM內(nèi)存和時(shí)鐘，可以確保數(shù)據(jù)、程序和準(zhǔn)確時(shí)間等信息不會(huì)丟失，充分保證浮標(biāo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)可持續(xù)性和存儲(chǔ)安全。如圖3所示，本實(shí)用新型浮標(biāo)體內(nèi)數(shù)據(jù)采集及處理模塊CR1000通過(guò)輸入供電單元（圖4）供電后，定時(shí)輸電給各個(gè)數(shù)字量傳感器和耦合感應(yīng)傳感器，并以一定的周期掃描各個(gè)端口。如果檢測(cè)到數(shù)字端口的緩存區(qū)上有數(shù)據(jù)，CR1000就會(huì)判斷該數(shù)據(jù)是否是完整正確的數(shù)據(jù)，并將正確的原始數(shù)據(jù)保存到存儲(chǔ)卡內(nèi)，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)加密處理。而對(duì)于模擬量數(shù)據(jù)，CR1000的模擬量檢測(cè)端口SE口會(huì)定期檢測(cè)儀器輸出的模擬信號(hào)，然后按照公式將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成直觀的數(shù)據(jù)。最后CR1000會(huì)按照最初設(shè)定的時(shí)間間隔，定期將已經(jīng)處理加密后的數(shù)據(jù)通過(guò)銥星或其他無(wú)線設(shè)備發(fā)送到遠(yuǎn)程的監(jiān)控終端，遠(yuǎn)程的監(jiān)控終端最后解密數(shù)據(jù)并以圖表方式顯示出來(lái)。

本實(shí)施例采集的觀測(cè)數(shù)據(jù)大都是十進(jìn)制格式，為了減少衛(wèi)星發(fā)送的字節(jié)量，節(jié)約數(shù)據(jù)傳輸成本，將數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制，再發(fā)送至陸地接收站。比如溫度是25.7 ℃,如果直接將這個(gè)十進(jìn)制的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送的話，就消耗了4個(gè)字節(jié)，但是如果將25.7乘10，再轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制發(fā)送，只需消耗兩個(gè)字節(jié)。采用高壓縮數(shù)據(jù)格式，統(tǒng)計(jì)了各傳感器隔間每小時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，一組氣象數(shù)據(jù)為30字節(jié)，一組波浪數(shù)據(jù)為13字節(jié)，一組海流剖面數(shù)據(jù)是315字節(jié)，一組數(shù)據(jù)溫鹽深記錄儀數(shù)據(jù)是13字節(jié)，一組溫鹽深鏈數(shù)據(jù)是130字節(jié)（假設(shè)加載10個(gè)溫鹽深記錄儀）。如果觀測(cè)間隔加密，傳輸間隔加密，則相應(yīng)總數(shù)據(jù)量增加。

本實(shí)施例中系統(tǒng)連接的傳感器達(dá)儀器達(dá)30多個(gè)，需較多數(shù)據(jù)端口，要求供電端口也相應(yīng)增加。CR1000標(biāo)配16個(gè)模擬輸入通道，可以實(shí)現(xiàn)16個(gè)單端測(cè)量端口或8個(gè)差分測(cè)量端口；8個(gè)數(shù)字端口，可以實(shí)現(xiàn)8個(gè)I/O測(cè)量端口或4個(gè)RS232通訊串口；可控開(kāi)關(guān)輸出電源端口１個(gè)，不可控輸出電源２個(gè)。因此本實(shí)用新型系統(tǒng)需要通過(guò)擴(kuò)展增加數(shù)字端口，如圖5所示，通過(guò)CR1000的SDM擴(kuò)展模塊通信端口連接到一個(gè)數(shù)字口擴(kuò)展模塊SDMSI04。而SDMSI04有４個(gè)RS232通信協(xié)議端口，因此這相當(dāng)于擴(kuò)展了4個(gè)RS232通信協(xié)議端口．通過(guò)SDM擴(kuò)展模塊通信端口可以同時(shí)擴(kuò)展最多14個(gè)數(shù)字口擴(kuò)展模塊SDMSI04，相當(dāng)于擴(kuò)展了56個(gè)RS232通信協(xié)議端口。

另外，由于臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備的采樣時(shí)間不同，因此各個(gè)設(shè)備的供電時(shí)間要求也不一致，從而需要給每個(gè)儀器配個(gè)單獨(dú)的可控開(kāi)關(guān)電源端口，需要擴(kuò)展電源輸出口。如圖6，輸出電源端口擴(kuò)展連接框圖所示，通過(guò)CR1000的SDM擴(kuò)展模塊通信端口連接到一個(gè)輸出電源擴(kuò)展模塊SDMCD8S，就可以增加8個(gè)可編程控制的開(kāi)關(guān)電源端口，而且每一個(gè)電源端口都有過(guò)流，短路保護(hù)功能。

由于CR1000的不可控輸出電源端口是沒(méi)有過(guò)流，短路保護(hù)功能，因此需要增加可自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，如圖7所示，系統(tǒng)內(nèi)部增加了５個(gè)可自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，分別對(duì)應(yīng)５個(gè)傳感器。

為了能夠及時(shí)查看系統(tǒng)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提供了無(wú)線傳輸方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。如圖8所示，本實(shí)施例提供了銥星無(wú)線傳輸方式，將數(shù)據(jù)定期發(fā)送至監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。不過(guò)，該方式并不唯一，也可以根據(jù)具體情況，將無(wú)線傳輸方式改為GPRS或者北斗衛(wèi)星。

優(yōu)選地，溫鹽深鏈8為感應(yīng)耦合數(shù)據(jù)傳輸溫鹽深鏈，且溫鹽深鏈8包括鋼纜和10個(gè)溫鹽深傳感器，所述溫鹽深傳感器均勻分布于鋼纜上。由于臺(tái)風(fēng)期間海洋環(huán)境較惡劣，傳感器電纜越多，系統(tǒng)安全性越差，因此我們采用了耦合感應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸方式來(lái)獲取上層海洋10個(gè)溫鹽深傳感器（CTD）的數(shù)據(jù)，如圖8所示，系統(tǒng)內(nèi)的耦合感應(yīng)控制模塊IMM只需要控制一個(gè)感應(yīng)探頭ICC，來(lái)獲取固定在包塑鋼纜上的10個(gè)耦合感應(yīng)式的CTD傳感器。

優(yōu)選地，由于浮標(biāo)系統(tǒng)需要長(zhǎng)期工作，為了持續(xù)保證系統(tǒng)的供電，本實(shí)施例采用了太陽(yáng)能充電方式，通過(guò)太陽(yáng)能充電控制模塊Phocos的CML15來(lái)控制太陽(yáng)能板對(duì)蓄電池的充電以及蓄電池對(duì)外放電。

一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括上述的臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和臺(tái)風(fēng)預(yù)警系統(tǒng)，所述臺(tái)風(fēng)預(yù)警系統(tǒng)用于接收臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳輸?shù)膶?shí)測(cè)數(shù)據(jù)和臺(tái)風(fēng)路徑信息，并根據(jù)所接收的位置信息計(jì)算出臺(tái)風(fēng)中心離浮浮標(biāo)系統(tǒng)的距離及臺(tái)風(fēng)期間上層海洋的響應(yīng)與反饋強(qiáng)度信息；當(dāng)臺(tái)風(fēng)中心離浮標(biāo)系統(tǒng)的距離小于預(yù)設(shè)值，則臺(tái)風(fēng)預(yù)警系統(tǒng)遠(yuǎn)程的監(jiān)控終端自動(dòng)報(bào)警，并對(duì)浮標(biāo)體周圍海上平臺(tái)和移動(dòng)船只進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)。

一種上述的臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警方法，包括以下步驟：

S1：獲取實(shí)時(shí)海洋表面的氣象、波浪數(shù)據(jù)以及上層海洋的海流、溫鹽剖面數(shù)據(jù)；

S2：根據(jù)臺(tái)風(fēng)中心移動(dòng)位置與浮標(biāo)系統(tǒng)的位置，計(jì)算臺(tái)風(fēng)中心與浮標(biāo)系統(tǒng)的距離,預(yù)測(cè)海洋表面的波浪高度、上層海洋的海流強(qiáng)度以及上層海洋的溫度和鹽度響應(yīng)強(qiáng)度；

S3：當(dāng)臺(tái)風(fēng)中心與監(jiān)測(cè)位置之間的距離小于預(yù)設(shè)值時(shí)，對(duì)監(jiān)測(cè)位置周圍的海上平臺(tái)和移動(dòng)船進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)。

進(jìn)一步地，步驟S2中預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)中心離監(jiān)測(cè)位置的距離的方法具體為：

假設(shè)中央氣象臺(tái)(www.nmc.cn)臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)系統(tǒng)顯示臺(tái)風(fēng)中心位置為（long1,lat1），浮標(biāo)位置為（long2,lat2），隔間每小時(shí)計(jì)算兩位置的距離（km），當(dāng)距離小于200 km時(shí)，陸地遠(yuǎn)程監(jiān)控終端發(fā)指令到浮標(biāo)倉(cāng)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)，浮標(biāo)觀測(cè)進(jìn)行加密，氣象、波浪數(shù)據(jù)采樣和傳輸間隔由1小時(shí)變成加密成20分鐘；溫鹽深記錄儀、聲學(xué)多普勒海流剖面儀和溫鹽深鏈的數(shù)據(jù)采樣和傳輸間隔由1小時(shí)變成加密成3分鐘，以捕捉臺(tái)風(fēng)上層海洋響應(yīng)的微結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述對(duì)監(jiān)測(cè)位置周圍的海上平臺(tái)和移動(dòng)船進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)具體為：對(duì)監(jiān)測(cè)位置周圍的海上平臺(tái)和移動(dòng)船進(jìn)行24小時(shí)和48小時(shí)預(yù)報(bào)。

本系統(tǒng)的具體工作方式如下：（1）將臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑與浮標(biāo)體之間的一定距離設(shè)定為一個(gè)閾值，如以浮標(biāo)體的布放位置中心200海里劃圈，如臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑經(jīng)過(guò)浮標(biāo)預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，則浮標(biāo)系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警預(yù)報(bào)，對(duì)浮標(biāo)周圍海上平臺(tái)和移動(dòng)船只進(jìn)行24小時(shí)和48小時(shí)預(yù)報(bào)；（2）臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑在浮標(biāo)預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，浮標(biāo)系統(tǒng)觀測(cè)頻率進(jìn)行加密，尤其是海流和溫鹽的數(shù)據(jù)，由非臺(tái)風(fēng)期間10分鐘觀測(cè)1次變成2分鐘觀測(cè)1次，獲取高精度的海流、溫度、鹽度數(shù)據(jù)；銥星傳輸數(shù)據(jù)的頻率由非臺(tái)風(fēng)期間的間隔每小時(shí)，變成臺(tái)風(fēng)期間，氣象、波浪數(shù)據(jù)間隔20分鐘，海流剖面、溫鹽剖面間隔3分鐘；（3）臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑在浮標(biāo)預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，用軟件直接讀取顯示多個(gè)參數(shù)，如最低氣壓，最低氣溫，最大風(fēng)速，最大波高，最大流速及海水溫度、鹽度異常；（4）臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑在浮標(biāo)預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，一般幾天至十幾天的臺(tái)風(fēng)周期內(nèi)，用軟件自帶公式計(jì)算臺(tái)風(fēng)期間海流的最大影響深度，海洋上層對(duì)臺(tái)風(fēng)的響應(yīng)和反饋。其中，上述的臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑可通過(guò)鏈接到網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)時(shí)臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)網(wǎng)站獲得，如中央氣象臺(tái)網(wǎng)站。