W rozległym oceanie fale są nie tylko zjawiskiem naturalnym, ale także dynamicznymi sygnałami zawierającymi bogactwo informacji. Misją systemu monitorowania fal jest przekształcanie tych pozornie chaotycznych fluktuacji w wymierne i możliwe do analizy dane, zapewniając solidne wsparcie danych dla badań naukowych, inżynierii, żeglugi i zapobiegania katastrofom. Nie tylko „widzi” fale, ale także interpretuje stojące za nimi prawa naukowe.
Sercem systemu monitorowania fal jest platforma obserwacyjna integrująca dziewięcioosiową inercyjną jednostkę pomiarową MEMS (IMU),-precyzyjny system próbkowania oraz-opracowany samodzielnie algorytm dynamiki oceanu. Kompleksowo obliczając przyspieszenie powierzchni morza, prędkość kątową i przemieszczenie, system może dokładnie obliczyć wiele elementów fal. Może mierzyć kluczowe parametry, takie jak wysokość fali, okres fali, kierunek fali, widmo energii i widmo kierunkowe, a następnie uzyskiwać trójwymiarowe-częstotliwościowe-kierunkowe-widmo energii, pomagając użytkownikom w kompleksowym zrozumieniu rozkładu przestrzennego i charakterystyki energetycznej fal oceanicznych.
W porównaniu z tradycyjnymi bojami, które mogą dostarczać tylko dane o wysokości pojedynczej fali lub okresie, nasz system przeszedł głęboką optymalizację na poziomie algorytmu. Algorytm integracji eliminuje skumulowane błędy w procesie całkowania przyspieszenia i prędkości oraz wykorzystuje filtrowanie adaptacyjne w celu wyeliminowania niestabilności w zakresie niskich-częstotliwości (około 0,04 Hz), utrzymując w ten sposób wysoką stabilność i powtarzalność danych nawet w złożonych warunkach morskich obejmujących wiatr, fale i fale. Oznacza to, że może nie tylko zidentyfikować średnią wysokość fal, ale także rozróżnić znaczące wysokości fal, maksymalne wysokości fal i okresy różnych grup fal, dzięki czemu każda obserwacja jest bardziej wartościowa naukowo.
Jeśli chodzi o analizę kierunku, nasz system wykorzystuje inteligentną technologię obliczania orientacji powierzchni morza, aby uzyskać dwukierunkowe śledzenie przemieszczeń pionowych zarówno w kierunku wschód-zachód, jak i północ-południe, zapewniając dokładność widma kierunkowego wynoszącą ±5 stopni. Ma to ogromne znaczenie w badaniu ścieżek propagacji fal, procesów przenoszenia energii i skutków prądów oceanicznych. Na przykład przy wyborze lokalizacji farmy wiatrowej lub projektowaniu konstrukcji inżynierii morskiej dokładne określenie kierunku fal i rozkładu energii ma kluczowe znaczenie dla oceny naprężeń konstrukcyjnych i poziomów ryzyka.
Co więcej, system monitorowania fal nie tylko skupia się na charakterystyce fal powierzchniowych, ale może także wywnioskować zmiany prędkości na powierzchni morza i chwilowe zmiany przyspieszenia na podstawie danych o-wysokiej częstotliwości, analizując w ten sposób strukturę grupy fal i nieliniowe zachowanie fal. Dzięki temu jest on niezwykle cenny w zastosowaniach w-nowoczesnych dziedzinach, takich jak rozwój energii fal, badania dynamiki oceanów i symulacje ekstremalnych stanów morza.
Oprócz technologii nasz system słynie również z niskiego zużycia energii, długiego czasu pracy baterii i wysokiej niezawodności. Efektywne zarządzanie energią i lekka konstrukcja mikroprocesora STM32 umożliwiają stabilną pracę urządzenia przez dłuższy czas w warunkach ograniczonego zużycia energii. Przesyła także dane obserwacyjne w czasie rzeczywistym za pośrednictwem modułu komunikacji bezprzewodowej, tworząc globalną sieć monitorowania oceanów. Ta funkcja umożliwia badaczom i inżynierom wgląd w stan oceanu w czasie rzeczywistym, co pozwala na osiągnięcie prawdziwego „zdalnego wykrywania-w czasie rzeczywistym”.