No vasto oceano, as ondas não são apenas um fenómeno natural, mas também sinais dinâmicos que contêm uma riqueza de informações. A missão do Sistema de Monitoramento de Ondas é transformar essas flutuações aparentemente caóticas em dados quantificáveis e analisáveis, fornecendo suporte de dados sólidos para pesquisa científica, engenharia, transporte marítimo e prevenção de desastres. Ele não apenas “vê” as ondas, mas também interpreta as leis científicas por trás delas.
No centro do sistema de monitoramento de ondas está uma plataforma de observação que integra uma unidade de medição inercial (IMU) MEMS de nove{0}eixos, um sistema de amostragem de alta-precisão e um algoritmo-de dinâmica oceânica autodesenvolvido. Ao calcular de forma abrangente a aceleração, a velocidade angular e o deslocamento da superfície do mar, o sistema pode calcular com precisão vários elementos das ondas. Ele pode medir parâmetros importantes, como altura da onda, período da onda, direção da onda, espectro de energia e espectro direcional, além de derivar um espectro de energia tridimensional de-frequência-direção-de frequência, ajudando os usuários a compreender de forma abrangente a distribuição espacial e as características energéticas das ondas oceânicas.
Em comparação com as bóias tradicionais que só podem fornecer dados de altura ou período de onda únicos, nosso sistema passou por uma otimização profunda no nível do algoritmo. Seu algoritmo de integração elimina erros acumulados no processo de integração de aceleração e velocidade e utiliza filtragem adaptativa para eliminar instabilidades na faixa-de baixa frequência (aproximadamente 0,04 Hz), mantendo assim alta estabilidade e repetibilidade dos dados mesmo em condições marítimas complexas envolvendo vento, ondas e ondas. Isso significa que ele pode não apenas identificar a altura média das ondas, mas também distinguir alturas significativas das ondas, alturas máximas das ondas e os períodos de diferentes grupos de ondas, tornando cada observação mais valiosa cientificamente.
Em termos de análise de direção, nosso sistema usa tecnologia inteligente de cálculo de orientação da superfície do mar para obter rastreamento de deslocamento vertical bidirecional nas direções leste-oeste e norte-sul, garantindo uma precisão do espectro direcional de ±5 graus. Isto é de grande importância para o estudo dos caminhos de propagação das ondas, processos de transferência de energia e efeitos das correntes oceânicas. Por exemplo, na seleção do local de um parque eólico ou no projeto de estruturas de engenharia marítima, a determinação precisa da direção das ondas e da distribuição de energia é crucial para avaliar o estresse estrutural e os níveis de risco.
Além disso, o sistema de monitoramento de ondas não se concentra apenas nas características das ondas superficiais, mas também pode inferir a velocidade da superfície do mar e mudanças instantâneas de aceleração a partir de dados de alta-frequência, analisando assim a estrutura do grupo de ondas e o comportamento não linear das ondas. Isso o torna altamente valioso para aplicações em-campos de ponta, como desenvolvimento de energia das ondas, pesquisa de dinâmica oceânica e simulação de estados extremos do mar.
Além de sua tecnologia, nosso sistema também é conhecido por seu baixo consumo de energia, bateria de longa duração e alta confiabilidade. O gerenciamento eficiente de energia e o design leve do microprocessador STM32 permitem que o dispositivo opere de forma estável por longos períodos sob condições de energia limitadas. Também carrega dados observacionais em tempo real através de um módulo de comunicação sem fio, construindo uma rede global de monitoramento dos oceanos. Esse recurso permite que pesquisadores e engenheiros compreendam a condição do oceano em tempo real, alcançando um verdadeiro "sensor remoto-em tempo real".