无动力海面移动观测平台特点、进展与发展趋势分析_陈红霞.pdf

Vol.42，No.1Feb.2023第42卷第1期2023年2月海洋技术学报JOURNAL OF OCEAN TECHNOLOGYdoi：10.3969/j.issn.1003-2029.2023.01.004无动力海面移动观测平台特点、进展与发展趋势分析陈红霞1，2，3，林丽娜1，2，3，窦银科4，左广宇4（1.自然资源部第一海洋研究所，山东青岛266061；2.青岛海洋科学与技术试点国家实验室，山东青岛266237；3.自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室，山东青岛266061；4.太原理工大学电气与动力工程学院，山西太原030024）摘要：本文以表层漂流浮标、漂流式波浪浮标和漂流式海气界面浮标为代表介绍了无动力海面移动观测平台的观测需求、特点、最新进展和发展趋势。无动力海面移动观测平台除具备重量轻、体积小、随波性好等特点外，相比其他观测平台最大的优势在于成本低、实时性强，可有效弥补定点观测在全球大洋空间分辨率的不足。随着海洋与气象环境观测传感器的自动化、小型化和低功耗化，尤其是在可再生能源供应和卫星数据通讯技术的支撑下，这一类型平台观测能力的可拓展性非常强。除可直接开展海洋环境声学、光学和电磁学要素的观测外，还可成为海洋化学、海洋生物、海洋地质等海洋学科的专属平台，并具备海上目标探测识别能力。随着无动力海面移动平台观探测能力的不断提高、使用成本的降低和快速投放技术的发展，此类平台在海洋观探测领域尤其是深远海区域观探测快速响应方面将有非常广阔的应用前景。关键词：表层漂流浮标；漂流式波浪浮标；漂流式海气界面浮标；可再生能源供应；卫星数据通讯中图分类号：P715文献标识码：A文章编号：1003-2029（2023）01-0032-08收稿日期：2022-05-24基金项目：自然资源部第一海洋研究所基本科研业务费专项资金资助项目（GY0222Y07）作者简介：陈红霞（1975），男，博士，正高级工程师，主要从事海洋与调查技术与区域海洋动力学研究。E-mail：通讯作者：林丽娜（1987），女，博士，助理研究员，主要从事北极物理海洋学研究。E-mail：海洋观探测是认识海洋的基本手段，是海洋经济开发、环境保护和权益维护的基础；海洋观测是海洋科学的基础，是理解包括气候变化、海平面上升、海洋变暖、海啸和地震的关键。1977 年 12 月，国家海洋局提出了“查清中国海、进军三大洋、登上南极洲，为在 20 世纪实现海洋科学技术现代化而奋斗”的战略目标，由此拉开了中国海洋科学技术全面发展的大幕。经过海洋科技快速发展期（19782011 年）和海洋科技全面加速发展期（2012 年以来）的发展积累，中国海洋科学技术事业在海洋调查、海洋科学研究、海洋技术与装备3个方面均取得了重要成就1。当前我国已进入新发展阶段、新发展时期，海洋事业新的发展将以“监控中国海，深入五大洋，共治南北极”为目标2，新目标的实现离不开我国海洋观探测技术与装备，尤其是海洋观探测平台的支撑。单从开展海洋观/监测所依赖的基础平台来看，当前对海洋观测平台的划分不尽一致：有学者把其分为空天基、海基和陆基 3 种类型3，有学者把其分为天基、海基和水下 3 种类型4，还有学者把其分为空基、海基和岸基 3 种类型5。随着近年来多种类型观测平台的呈现，按照依托基地类型并结合行第1期业术语，海洋观测主要可以分为空/天基、海基和岸基 3 种类型。鉴于基于科考船的海洋调查是传统海洋观测/监测的主体，海基观测可以再分为船基观测和非船基的自主平台观测两部分；从海基观测平台能否移动又可以分为定点观测平台和移动观测平台两种5。近年来，海洋移动自主观测平台越来越趋向智能化、小型化及低成本化4。在国家前期设立的科研项目支持下，我国发展了表层漂流浮标、海气通量浮标、无人船/无人艇、剖面浮标、水下滑翔机、水下机器人等无人自主观测平台，移动式海面浮标、剖面浮标、水下滑翔机、水下机器人观测平台等已具备量产化能力，波浪能滑翔机、载人潜水器、遥控水下机器人等已投入实际应用6。易布放式移动观测平台从海面到水下、从无动力到有动力驱动，在种类上与国际上基本保持一致。无动力海面移动观测平台是易布放式移动观测平台的重要组成。基于无动力海面移动观测平台，目前可以开展气温、湿度、海平面气压、风速风向、辐射、海面流速、海面水温、海面盐度、海况（波浪）、水声、上层海洋海流剖面，以及水下温度和盐度等基本海洋/气候变量的综合、快速响应观测7。这些基本变量对于准确估计和预测海气界面物理和生物地球化学过程至关重要8-11，且基于这一平台开展的表面通量观测可以直接地反映上层海洋热含量或盐含量变化，并可以更直接地评估表面强迫对上层海洋的影响12。作为未来深远海区域观探测关键部分，无动力海面移动观测平台以低成本优势有效弥补了定点观测在全球大洋空间分辨率的不足，成为全球表层漂移器阵列7和美国国防部高级研究计划局 2017 年公布的“海基物联网”的重要组成，随着长期自主观测仪器技术的发展，可进一步提升全球海洋观测系统、全球气候观测系统和全球对地观测系统的能力。评估表明，通过在 OceanSITES 观测网络中新增 5001 000 个以漂流浮标为主的无动力海面移动观测平台，可以满足 3 h、25 km 的全球开阔海域海气通量高精度观测12。无动力海面移动观测平台是对平台载体、传感器集成、材料选型、结构设计、能源供应、定位通讯、快速布放等技术的综合应用。本文在总结表层漂流浮标、漂流式波浪浮标、漂流式海气界面浮标等 3 种无动力海面移动观测平台特点与最新进展的基础上，针对目前国内在无动力海面移动观测平台研发方面存在的短板，围绕现场观测实际需求，给出了未来发展趋势的相关分析和建议。1无动力海面移动观测平台特点与进展无动力海面移动观测平台没有任何动力驱动，浮在海面上随波逐流，通过配置观探测传感器、卫星定位模块、数据采集处理模块、数据通讯模块、电力供应和控制模块，可以在各种复杂的海洋环境中提供长期、连续、实时、可靠的海洋观测数据，是海洋观测技术中最可靠、最有效、最重要的手段之一13，并在全球各海域得以广泛应用14-16。当下技术成熟度较高的主要是海洋表层漂流浮标、漂流式波浪浮标和漂流式海气界面浮标。表 13 种类型无动力海面移动观测平台特点对照表观测平台名称重点测量要素是否已具备标准是否需要平衡杆是否需要内置数据处理模块是否可机载空投海洋表层漂流浮标表层海流是否否是漂流式波浪浮标海面波浪否否是是漂流式海气界面浮标海-气通量要素否是是否1.1海洋表层漂流浮标海洋表层漂流浮标是一种小型海洋浮标，具有卫星定位与数据传输的功能，可用于追踪海洋洋流运动，并提供海洋表层的海洋环境数据，可扩展搭载温度、盐度、气压、风速风向乃至波浪等传感器。该浮标主要用于对表层海流进行大尺度测量与描绘，属一次性使用仪器，其体积小，便于投放，按照不同的使用目的可连续在海上工作几个月到两年17。因 Argos 系统业务化运行早，工作模块具有覆盖范围广、体积小、耗电少等特点，国内外早期的漂流浮标广泛采用的是 Argos 系统进行卫星定位与通讯18，所以也习惯于被称为 Argos 漂流浮标。随着国内外其他定位与实时通信卫星系统的业务化运陈红霞，等：无动力海面移动观测平台特点、进展与发展趋势分析33海洋技术学报第42卷行，鉴于 Argos 系统定位精度低，目前在定位上可以 采 用 包 括 全 球 定 位 系 统（Global PositioningSystem，GPS）、北斗、全球卫星导航系统（GlobalNavigation Satellite System，GLONASS）、伽利略卫星导航系统在内的高精度全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）；在通讯系统的选择上可以独立于定位系统，在近海可以采用 4G/5G 多卡聚合路由数据传输，在远海可采用铱星、Argos、天通等实时卫星数据传输19。在观测能力方面，随着环境观测传感器的自动化、小型化和低功耗化，表层漂流浮标具备的海表要素观测能力越来越强；在多源电力供应方面，随着长周期的观测需求及物理电池技术的成熟，目前已有太阳能漂流浮标；在快速投放方面，随着标体自身防撞击能力的提高和传感器内置防护，已经成功开展过漂流浮标采用旋翼飞机空中投放试验。海洋表层漂流浮标目前已经具有行业标准20，且目前国内外同类产品已经较为丰富。图 1 给出的是作者团队自行研发并在全球各类型海域成功应用，最长观测周期达一年以上的海洋表层漂流浮标。鉴于当前表层漂流浮标自身尺寸较小，其载荷整体上还是有限的；对于平台姿态有较高要求的观探测要素，在恶劣海况下也难以获得较为满意的数据；其随流性强这一优势在矢量要素观测时会影响到相应数据的质量；目前可供采购的浮标单价较高也制约着大量投放使用。随着观测需求不断增加，目前漂流浮标在尺寸上有增大的趋势。1.2漂流式波浪浮标波浪观测对于海洋工程和科学应用至关重要，在海洋动力要素现场测量中最为困难，且测量偏差高度依赖于仪器类型、配置和采样方法8。与专注于大洋环流跟踪的表层漂流浮标不同，漂流式波浪浮标设计的目标定位为全球大洋的原位波浪观测，有效弥补现有锚系的不足。已有研究表明，低成本的GPS 表层浮标可对波浪进行可靠测量，以漂流浮标为平台的 GNSS 数据可用于反演计算波浪信息22-23。2003 年，F魻BELBERG S24曾通过在自由漂流的浮标上仅加装加速度计开展波浪观测，当时采用这一方式的主要目的在于降低波浪观测的成本。2017 年，CENTURIONI L 等25基于GPS 技术发展了成本低、精确高、可实时返回定向波谱的波浪方向谱漂流浮标。当前这一测波方式已经广泛应用到包括高纬度海域在内的全球海区，并可开展波浪方向谱观测26。漂流式波浪浮标采用高精度惯性导航模块作为测量元件，同时高频获取三轴加速度、角速度、欧拉角数据、地磁数据，或者基于 GNSS 系统和相应精密定位技术高频获取三方向位移数据，通过内置数据处理器对测量数据进行波浪的高度、周期、方向等信息的采集和解算。漂流式波浪浮标除了重量轻、体积小、随波性好外，主要优势在于成本低、实时性强，适合多方式投放，能够实现对海浪的长期、大范围、高分辨率观测27。漂流式波浪浮标可将测得的数据酌情选用卫星传输或者 4G/5G 传输至地面数据综合处理系统终端。与业界认可度较高的弹性系留方式的波浪骑士浮标相比，漂流式波浪浮标（直径 0.4 m）比起其最小尺寸的 MKIII 型浮标（直径 0.7 m）都要小得多，并且没有浮体底部弹性系留缆绳的羁绊，具备比系留方式更好的随波性和静态负荷小等优点，系统的测量数据更接近真实值，在对小周期和小波高的波浪观测上更具优势。与波浪方向谱漂流浮标能够在位持续观测 1 年相比较25，国内现有漂流式波浪浮标的薄弱环节主要在波向准确度、生存周期和浮标平台运行的稳定性上。由于观测过程中受风场、流场等多种因素的影响，与波高、波周期相比，波向的准确度相对较低。此外，根据某平台近期在西北太平洋的实践性验证结果来看，尽管平台最大生存周期在 8 个月以上，但平均生存周期仅有 108 d27。图 1海洋表层漂流浮标34第1期图 3国家海洋技术中心与中国海洋大学研制的漂流式海气界面浮标以中国海洋大学与青岛海研电子有限公司研发的漂流式波浪浮标为例（图 2），该浮标采用高精度惯性导航模块作为测量元件，同时高频获取三轴加速度、角加速度、欧拉角和地磁数据，能够实现对海浪的长期、大范围、高精度观测应用27。国内的多数漂流式波浪浮标没有配置浮标姿态稳定杆，这可能会影响到高海况下浮标标体自身的稳定性，从而影响到测波的有效数据比例和最终的反演计算结果。2018 年 9 月起，重力加速度式的测波浮标已经可以在国家海洋行业法定计量检定机构鉴定校准。为了确保观测结果的可靠性，漂流式波浪浮标投入使用前送国家法定计量检定机构开展鉴定校准是非常必要的。在实验室校准基础上，还需进行不同时空尺度的海上比测，保证观测数据的准确和标准化，这对于后期研究应用也至关重要21。1.3漂流式海气界面浮标现阶段海气界面观测的主要平台是大型锚碇浮标，可定点连续获取海气界面的气象水文参数，但大型锚碇浮标高昂的造价和维护成本又限制了其全球大规模应用。国家海洋技术中心王斌与中国海洋大学陈朝晖联合提出了“漂流式海气界面浮标（Dri-fting Air-sea Interface Buoy，DrIB）”的概念，目标是实现海气界面综合要素的全球尺度观测，为多尺度海气相互作用和全球气候变化研究提供新型观测手段和数据支撑，有效弥补现有各类锚系、机动、遥感等观测手段的不足。目前，已经在南海北部海域、西太平洋、赤道太平洋、黑潮延伸体区、日本海和南大洋等全球高中低纬度海域开展了业务化应用工作（图 3），并将观测数据与黑潮延伸题观测系统获得的数据进行了比较，在比测应用中获得重大突破8。漂流式海气界面浮标是一种体积小、质量轻、易布放、抛弃式的小型海气界面观测系统，通过海气界面关键环境参数的高频次采集，可满足海气界面物质和能通量的观测需求，为多尺度海气相互作用研究提供新型观测手段。目前已有产品取得国家发明专利28-29，国外也有漂流式海气界面二氧化碳浮标成功试验应用的先例30。此外，海气界面浮标已经实现了小型化薄膜太阳能和波浪能发电的研发与集成应用，可进行持续供电，大幅度减少了电池的容量，可实现长时间稳定运行。与大型锚碇浮标平台相比，该观测系统是一种高效费比的新型低成本观测手段，同时也是全球海洋立体观测网中海气界面观测的关键技术31。海气界面浮标平台整体尺寸较小且随波随流性较好，在流速较大的海区将导致观测平台自身的平移、海况恶劣时导致传感器的不规则摆动，这些不仅会叠加到矢量观探测要素的结果中，也会影响到标量探测要素的观测稳定性，同时带来有效观测数据比例的降低，因此观测期间数据的自校正及后期数据处理和质量评估非常重要。如果现场采集到的数据充分且同步，可以通过后期数据处理将叠加的因素去除。虽然目前漂流式海气界面浮标生存周期已突破15 个月，但生存周期不稳定仍是漂流式海气界面浮标的薄弱环节。通过优化浮标的形状、降低平台的重心、调整浮标尺寸等技术方法可以在一定程度上提高平台的稳定性和生存能力，进而使该平台在一定海况条件下满足海气通量观测要求，通过恶劣海图 2漂流式波浪浮标标体27陈红霞，等：无动力海面移动观测平台特点、进展与发展趋势分析35海洋技术学报第42卷况的生存考验。此外，还可以通过适当的电力供应、储备和耗电控制等技术的综合利用，使平台通过长期恶劣海况和低温环境的考验，实现长周期原位观测。基于漂流式浮标进行海气界面通量观测作为一种新型的技术方法，观测数据的质量仅通过研发机构（第一方）或者使用方（第二方）开展试验验证还不够，最好将相应的观测系统送国家法定计量检定机构开展后校或通过开展独立的第三方测试进行数据质量检验。此外，目前浮标的制作尚未达到工业标准化生产，推动装备的定标和定型是保证浮标观测质量的关键。2无动力海面移动观测平台发展趋势总的来说，目前国内在无动力海面移动观测平台方面，存在“短、慢、盲、乱”4 个方面的短板。“短”指的是生命周期短，满足不了长期观测需求；“慢”指的是在投放上以考察船为主，可空投的观测平台少，任务响应慢、投放速度慢；“盲”则指的是已有的观测平台重在环境感知，但探测和识别能力弱，满足不了安全预警的需求；“乱”是指平台的设计、生产和使用标准化程度低，在计量工作方面不够规范。针对以上短板，无动力海面移动观测平台有以下 4 个方面的发展趋势。2.1多种可再生能源互补供电海面上充分的环境能自然条件和现有的环境能利用技术使得海面平台采用多种可再生能源作为能量补充成为可能。在海面上，既具备水下所不具备的太阳能和风能，同时还具备远比水下水动力环境更强的波浪能和海流能。目前太阳能电池板和风机在海面的应用越来越广且相应技术不断成熟，波浪能和海流能利用技术也在不断发展。随着这些物理电池的小型化和模块化发展，可以适当调整浮标平台尺寸或者结构，直接将这些物理电池安装在平台上。这些物理电池和化学电池一并构成基于风-光-浪-流与蓄电池结合的海面平台多能互补供电系统，可为平台观探测提供充分、持久的电力供应。除了化学电池提供蓄电、物理电池提供充电这一功能互补外，太阳能、风能与波浪能在不同光照和海况条件下也可形成充电互补。尤其是作为海洋能中最主要能源之一的波浪能，具备质量好、分布广、转换装置相对简单等优势32，目前已有多款波能发电装置在海洋浮标上长期稳定工作的先例33-34。因此，通过平台对多种可再生能源的高效利用，辅以长期电力控制运行技术，可以解决海面平台生命周期“短”的问题。2.2机载空投与多平台快速布放传统的海面浮标多采用科考船吊机或者缆车进行布放，这直接限制了布放的时间和海域，同时也给科考作业带来较大的负担。鉴于船基布放不能满足快速和应急投放需求，以机载空投为主的多平台快速投放已成为无动力海面移动观测平台布放的重要发展方向之一。一方面通过研制和配置与海面浮标船载布放相配套的快速投放装置，使平台的船载快速布放成为可能。除了依托各型科考船布放外，随着部分表层浮标的小型化和鲁棒性提高，采用旋翼飞机空中悬停投放及采用其他平台快速布放均成为可能。其他可采用的平台包括但不限于：志愿者船、作业艇、橡皮艇、冰站、人工岛、海上平台等。另一方面通过提升海面浮标的抗冲击能力、发展安全空投技术等，研制可以空投的海面浮标不仅使固定翼飞机快速投放成为可能，也可支持旋翼飞机高空悬停投放和快速机动投放。因此，机载空投与多平台快速布放的技术和设备将解决可空投观测平台少、响应和投放速度“慢”的问题。2.3学科多元与探测识别无动力海面移动浮标作为观测平台，其自身是没有排他性的。随着其他要素、其他学科观探测设备/传感器小型化、自动化和低功耗化的发展，尤其是在可再生能源供应和卫星数据通讯技术的支撑下，使得观测平台开展其他海洋学科（海洋化学、海洋生物、海洋地质学等）要素的长期监测和对海面目标的探测识别成为可能。在海洋学的范畴之内，除了物理海洋和海洋气象要素观测外，同时还可以直接开展海洋环境的声学、光学和电磁学要素的观测。海洋声、光、电磁36第1期参考文献：1陈连增，雷波.中国海洋科学技术发展 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Science，2019，6：25-47.陈红霞，等：无动力海面移动观测平台特点、进展与发展趋势分析学要素等多物理场观测也是海上目标探测识别的基础，因此在保持浮标低成本易布放的本质优势基础上，开展声、光、电磁学传感单元小型化嵌入式设计，设计搭载小型水听器、电磁传感器、船舶自动识别系统等传感设备的不同类型浮标，发展基于目标多物理特征的海上目标识别技术，形成水面和水下目标的识别能力，可解决当前探测和识别能力“盲”的问题。综上所述，随着原位观测技术的发展，在无动力海面移动观测平台上，可以实现涵盖所有涉海学科的现场观测和对海上目标的探测识别。2.4观测系统标准体系化随着无动力海面移动平台观探测能力的不断提高、自身成本和机会成本的降低，可以预见此类平台的大范围使用将成为趋势。由于海洋装备标准方面未得到足够重视，致使我国海洋环境监测核心技术落后，远不能满足我国的重大业务需求35。在我国现行的国家标准和行业标准中，仅有表层漂流浮标和锚碇监测浮标的行业标准，缺少其他类型的无动力海面移动平台的设计、生产和使用标准。且在有关的作业标准中也没有涉及这类平台的内容。这不仅严重制约了此类平台的推广使用，也直接影响采用此类平台开展观探测的数据质量。以其他已具备相对完备标准体系的观测系统为参照，针对各类型移动浮标全生命周期内影响到计量活动质量的关键过程，厘清需要执行的标准、新建相应的标准，构成观测系统的技术标准体系，是解决此类平台在计量工作规范性方面“乱”的重要遵循，也是酌情与国际标准对接的基础。标准体系的内容涵盖但不限于平台的设计、生产制造、检验检测、计量检定、作业实施、数据采集和信息分类编码等要求。3结论与展望随着近年来我国海洋观测技术和仪器装备的发展，海洋观测平台技术也不断取得突破。从海面到水下、从无动力到有动力驱动，各种类型的易布放式移动观测平台在种类上与国际上基本保持一致，在以海洋表层漂流浮标、漂流式波浪浮标和漂流式海气界面浮标为代表的无动力海面移动观测平台的研制和应用方面进展显著，尤其是漂流式海气界面浮标是我国自主创新研发，首次在国际上提出的高效费比的新型低成本观测手段。无动力海面移动观测平台在“短、慢、盲、乱”4 个方面的短板制约了其进一步的发展和广泛应用。随着多种可再生能源互补供电、机载空投与多平台快速布放、学科多元与探测识别、观测系统标准体系化等技术的发展与应用，该平台在海洋观探测领域尤其是深远海区域观探测快速响应方面将有非常广阔的应用前景，并可有效助力海洋环境和海上目标观探测向实时立体、快捷机动、网络智能方向发展。37海洋技术学报第42卷9SMIT P B，HOUGHTON I A，JORDANOVA K，et al.Assimilation of significant wave height from distributed ocean wave sensorsJ.Ocean Modelling，2021，159（3）：101738.10曹晓钟，李肖霞，雷勇，等.国产海洋气象漂流观测仪在台风观测中的应用分析J.气象，2019，45（10）：1457-1463.11王芮芮，孙忠斌.海洋亚中尺度非地转运动的季节变化及对地转能量串级的影响研究J.中国海洋大学学报（自然科学版），2022，52（7）：14-21.12PENHOAT Y D，REVERDIN G，CANIAUXA G.A Lagrangian investigation of vertical turbulent heat fluxes in the upper oceanduring Tropical Ocean-Global Atmosphere/Coupled Ocean-Atmosphere Response Experiment（TOGA-COARE）J.Journal of Geo-physical Research Oceans，2002，107（C5）：1-14.13王波，李民，刘世萱，等.海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势J.仪器仪表学报，2014，35（11）：2401-2414.14孙湘平.西北太平洋副热带逆流、北赤道流、北赤道逆流几个特征的比较J.海洋科学进展，2000，18（1）：1-12.15于龙，熊学军，郭延良，等.根据漂流浮标资料对黑潮 15 m 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wavebuoyEB/OL.（2009-09-18）2022-06-25.https:/www.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2%3A235800&dswid=-9628.25CENTURIONI L，BRAASCH L，LAURO E D，et al.A new strategic wave measurement station off Naples port main breakwaterJ.Coastal Engineering Proceedings，2017，1（35）：36.26MARTIN J D，BIDLOT J R.Wave buoy measurements at the Antarctic sea ice edge compared with an enhanced ECMWF WAM：Progress towards global waves-in-ice modellingJ.Ocean Modelling，2013，70：166-173.27任国庆，马昕，程天宜，等.漂流式波浪浮标及其在西北太平洋的观测应用J.海洋技术学报，2021，40（4）：37-44.28 王斌，李永军，党超群，等.一种投弃式海气通量浮标：CN206760080UP/OL.2017-12-152021-12-29.http:/www.zhang- M，WURL O.Air-Sea CO2flux measurements from an autonomous drifting buoy in July-August 2016 in the Jade BayM/OL.Carl-von-Ossietzky University of Oldenburg，Germany，PANGAEA，20172022-06-30.https:/doi.org/10.1594/PANGAEA.873428.31吴立新，陈朝晖，林霄沛，等.“透明海洋”立体观测网构建J.科学通报，2020，65（25）：2654-2661.32李全林.新能源与可再生能源M.南京：东南大学出版社，2008.33张亚群，盛松伟，游亚戈，等.波浪能发电技术应用发展现状及方向J.新能源进展，2019，7（4）：374-378.34邱永琪，刘全良.摆式波浪能发电装置在小型渔业浮标上的应用J.农村经济与科技，2021，32（1）：50-51.35漆随平，厉运周.海洋环境监测技术及仪器装备的发展现状与趋势J.山东科学，2019，32（5）：21-30.38第1期Characteristics,Progress and Development Trend Analysis of Unmotivated SeaSurface Drifting Observation PlatformCHEN Hongxia1，2，3,LIN Lina1，2，3,DOU Yinke4,ZUO Guangyu4（1.First Institute of Oceanography,Ministry of Natural Resources,Qingdao 266061,China;2.Pilot National Laboratory for MarineScience and Technology,Qingdao 266237,China;3.Key Laboratory of Marine Science and Numerical Modeling,Ministry ofNatural Resources,Qingdao 266061,China;4.College of Electrical and Power Engineering,Taiyuan University ofTechnology,Taiyuan 030024,China）Abstract：Taking surface drifting buoy,drifting wave buoy and drifting air sea interface buoy as representatives,this paper introduces theobservation demand,characteristics,latest progress and development trend of unpowered sea surface drifting observation platform.Inaddition to the characteristics of light weight,small volume and good wave-following,the unmotivated sea surface mobile observationplatform has the greatest advantages of low cost,high precision and strong real-time compared with the other observation platforms.Alongwith the automation,miniaturization and low-power consumption of marine and meteorological environment sensors,especially under thesupport of renewable energy supply and satellite data communication technology,the scalability of the observation capabilities of this typeof platform is very strong.Aside from direct observation of acoustic,optical,and electromagnetic elements of the marine environment,it canalso be an exclusive or a comprehensive observation platform for marine disciplines such as marine chemistry,marine biology,and marinegeology,and can have the ability to detect and recognize marine targets.With the improvement of unmotivated sea surface drifting platformobservation and detection capabilities,the reduction of operating costs and the development of rapid deployment technologies,suchplatforms will have very broad application prospects in the field of ocean observation and detection,especially in the rapid response of deepocean area observation detection.Key words：surface drifting buoy;drifting wave buoy;drifting air-sea interface buoy;renewable energy supply;satellite data communica-tion陈红霞，等：无动力海面移动观测平台特点、进展与发展趋势分析39