Trong đại dương bao la, sóng không chỉ là hiện tượng tự nhiên mà còn là những tín hiệu động chứa đựng vô số thông tin. Nhiệm vụ của Hệ thống giám sát sóng là biến những biến động có vẻ hỗn loạn này thành dữ liệu có thể định lượng và phân tích, cung cấp hỗ trợ dữ liệu vững chắc cho nghiên cứu khoa học, kỹ thuật, vận chuyển và phòng chống thiên tai. Nó không chỉ “nhìn thấy” các con sóng mà còn diễn giải các quy luật khoa học đằng sau chúng.
Cốt lõi của Hệ thống giám sát sóng là một nền tảng quan sát tích hợp đơn vị đo quán tính MEMS (IMU) chín{0}}trục, hệ thống lấy mẫu có độ chính xác-cao và thuật toán động lực học đại dương-tự phát triển. Bằng cách tính toán toàn diện gia tốc mặt nước biển, vận tốc góc và độ dịch chuyển, hệ thống có thể tính toán chính xác nhiều yếu tố của sóng. Nó có thể đo các thông số chính như chiều cao sóng, chu kỳ sóng, hướng sóng, phổ năng lượng và phổ định hướng, đồng thời rút ra phổ năng lượng ba chiều-tần số{6}}hướng{7}}, giúp người dùng hiểu một cách toàn diện về sự phân bố không gian và đặc điểm năng lượng của sóng biển.
So với các phao truyền thống chỉ có thể cung cấp dữ liệu về chiều cao hoặc chu kỳ sóng đơn, hệ thống của chúng tôi đã trải qua quá trình tối ưu hóa sâu ở cấp độ thuật toán. Thuật toán tích hợp của nó giúp loại bỏ các lỗi tích lũy trong quá trình tích hợp gia tốc và vận tốc, đồng thời sử dụng tính năng lọc thích ứng để loại bỏ sự mất ổn định trong dải tần-thấp (khoảng 0,04 Hz), do đó duy trì độ ổn định và khả năng lặp lại của dữ liệu cao ngay cả trong điều kiện biển phức tạp liên quan đến gió, sóng và nước dâng. Điều này có nghĩa là nó không chỉ có thể xác định chiều cao sóng trung bình mà còn có thể phân biệt chiều cao sóng đáng kể, chiều cao sóng cực đại và chu kỳ của các nhóm sóng khác nhau, khiến mỗi quan sát có giá trị khoa học hơn.
Về mặt phân tích hướng, hệ thống của chúng tôi sử dụng công nghệ tính toán định hướng mặt biển thông minh để đạt được khả năng theo dõi dịch chuyển dọc hai chiều theo cả hướng đông{0}}tây và bắc{1}}nam, đảm bảo độ chính xác phổ định hướng là ±5 độ . Điều này có ý nghĩa rất lớn trong việc nghiên cứu đường truyền sóng, quá trình truyền năng lượng và ảnh hưởng của dòng hải lưu. Ví dụ, trong việc lựa chọn địa điểm trang trại gió hoặc thiết kế kết cấu kỹ thuật hàng hải, việc xác định chính xác hướng sóng và phân bổ năng lượng là rất quan trọng để đánh giá ứng suất kết cấu và mức độ rủi ro.
Hơn nữa, Hệ thống giám sát sóng không chỉ tập trung vào đặc điểm sóng bề mặt mà còn có thể suy ra những thay đổi về vận tốc bề mặt nước biển và gia tốc tức thời từ dữ liệu tần số cao, từ đó phân tích cấu trúc nhóm sóng và hành vi sóng phi tuyến. Điều này làm cho nó có giá trị cao đối với các ứng dụng trong-các lĩnh vực tiên tiến như phát triển năng lượng sóng, nghiên cứu động lực học đại dương và mô phỏng trạng thái biển cực đoan.
Ngoài công nghệ, hệ thống của chúng tôi còn nổi tiếng với mức tiêu thụ điện năng thấp, tuổi thọ pin dài và độ tin cậy cao. Khả năng quản lý năng lượng hiệu quả và thiết kế gọn nhẹ của bộ vi xử lý STM32 cho phép thiết bị hoạt động ổn định trong thời gian dài trong điều kiện năng lượng hạn chế. Nó cũng tải lên dữ liệu quan sát trong thời gian thực thông qua mô-đun liên lạc không dây, xây dựng mạng lưới giám sát đại dương toàn cầu. Khả năng này cho phép các nhà nghiên cứu và kỹ sư nắm bắt được tình trạng của đại dương trong thời gian thực, đạt được "cảm nhận thời gian thực-từ xa" thực sự.