创新浮标“智”绘海洋新蓝图

在海洋探索与开发的征程中，海上检测浮标作为获取海洋数据的关键设备，其性能优劣至关重要。近日，燕山大学车辆与能源学院本科生团队李耀正等人成功研发出一款新型海上检测浮标产品。该浮标凭借一系列创新设计，在能源利用、数据监测、智能控制等方面实现重大突破，为海洋建设注入强劲动力，在多个应用场景中展现出广阔的应用前景。

一、多能互补“新引擎”，驱动海洋监测新变革

传统海上浮标能源来源单一，严重限制了其在海洋中的持续作业能力。燕大本科生团队研发的新型海上检测浮标创新性地采用“波浪能-风能-太阳能”三位一体的多能耦合技术，为浮标打造了一台永不疲倦的“能源新引擎”。

装置顶部的无动力风帽宛如精巧的“风力捕手”，独特的结构使其能够敏锐地捕捉海平面上各个方向的横向风。它不仅通过连杆带动下部透平加速旋转，还在旋转时利用离心作用产生负压区，进一步加速气室内的气体流动，大幅提升风能利用效率。与此同时，自清洁式光伏板就像高效的“光能收集站”，实时感知表面污染程度并自动清洁，确保太阳能的高效转化。而在装置气室内，单向整流透平与单向阀紧密配合，如同默契的“能量转化搭档”，将波浪起伏产生的气流巧妙转化为单向流动，推动透平稳定发电。

图一 透平、无动力风帽装置结构示意图

二、智能 “慧眼” 识海洋，精准监测助力决策

海洋环境复杂多变，对海上检测浮标数据监测的准确性和及时性提出了极高要求。新型海上检测浮标配备了先进的智能检测系统，犹如为浮标装上了一双智能 “慧眼”，能够精准洞察海洋的每一处变化。

该系统由4G模块、多参数环境监测模块及多自由度运动控制模块协同构成。多参数环境监测模块如同敏锐的 “感知触角”，搭载多种高精度传感器，能够实时、全面地采集海洋环境中的温度、盐度、流速、气象等各类数据。4G模块则像畅通无阻的“数据高速公路”，确保采集到的数据快速、准确地传输回岸基环境评估软件。一旦监测模块检测到浪高突变、设备结构应力超限等异常情况，智能检测系统会立即触发三级报警机制，迅速通知相关人员采取措施。

三、核心设计 “巧构思”，解锁海洋建设新可能

新型海上检测浮标的卓越性能，离不开其创新的核心设计。改进型振荡水柱（OWC）透平系统与无动力风帽的耦合设计堪称一绝，两者相互协作，风帽产生的加速气流与波浪能压缩空气相互增强，形成强大的协同放大效应，如同紧密配合的“黄金搭档”，使透平发电效率提升20%以上，成功攻克了单一能源依赖的行业难题。

止回阀的设计同样精妙，在透平与气室连接处，止回阀就像忠诚的 “单向卫士”，有效防止气流回流，实现气流的定向控制，大大降低了机械能损耗，提升了能源利用效率。此外，底部搭载的微型螺旋桨与高精度姿态传感器、GPS 定位系统协同工作，让浮标具备智能自驱动态调整能力。微型螺旋桨如同灵活的“水下推进器”，根据传感器和定位系统反馈的信息，实时调整装置的位置和倾斜角度，确保浮标在3-5级海况下依然能稳定悬浮并正常工作。

图二 止回阀不同流动方向时流速云图

四、多元应用“展身手”，助力海洋建设谱新篇

这款新型海上检测浮标在众多海洋应用场景中展现出独特价值。在海洋生态保护方面，它就像不知疲倦的“海洋生态守护者”，通过实时监测海洋生物的栖息环境，如水温、盐度、溶解氧等关键指标，及时发现环境变化并发出预警，为保护海洋生物多样性和生态平衡提供有力支持。

在海上风电领域，浮标化身风电场的“安全护航员”，对风电场周边的气象和海洋环境进行24小时精准监测。提前预测极端天气，为风电机组的安全稳定运行提供重要数据支持，避免风电机组遭受损坏，保障海上风电的高效生产。

在海洋渔业中，新型浮标成为渔民的“智慧捕鱼助手”。通过监测海洋温度、洋流变化以及浮游生物分布等数据，帮助渔民准确寻找鱼群位置，提高捕鱼效率，同时避免过度捕捞，促进渔业资源的可持续发展。

图三 装置立体结构示意图

新型海上检测浮标凭借创新的能源系统、智能的数据监测、独特的核心设计以及广泛的应用场景，为海洋建设提供了强有力的技术支撑。它就像一把万能钥匙，开启了海洋监测与开发的全新大门，引领行业朝着更高效、更智能的方向迈进。随着技术的不断迭代升级，这款浮标将深度融入海洋产业的各个环节，为蓝色经济的繁荣注入源源不断的活力。

项目负责人李耀正表示：“装置的的每处焊缝都烙刻着燕大人的创新基因。当看到我们的定位算法被写入到导航系统时，那份‘将理想写在万顷碧波上’的自豪，胜过一切荣誉。”（作者：李耀正、马诗雨）