In de uitgestrekte oceaan zijn golven niet alleen een natuurlijk fenomeen, maar ook dynamische signalen die een schat aan informatie bevatten. De missie van het Wave Monitoring System is om deze ogenschijnlijk chaotische fluctuaties om te zetten in kwantificeerbare en analyseerbare gegevens, en daarmee solide gegevensondersteuning te bieden voor wetenschappelijk onderzoek, techniek, scheepvaart en rampenpreventie. Het ‘ziet’ niet alleen de golven, maar interpreteert ook de wetenschappelijke wetten erachter.
De kern van het Wave Monitoring System is een observatieplatform dat een MEMS-traagheidsmeeteenheid (IMU) met negen- assen, een uiterst- nauwkeurig bemonsteringssysteem en een zelf-zelf ontwikkeld algoritme voor de oceaandynamiek integreert. Door de versnelling, hoeksnelheid en verplaatsing van het zeeoppervlak uitgebreid te berekenen, kan het systeem meerdere elementen van de golven nauwkeurig berekenen. Het kan belangrijke parameters meten, zoals golfhoogte, golfperiode, golfrichting, energiespectrum en richtingsspectrum, en verder een drie-dimensionaal frequentie-richting-energiespectrum afleiden, waardoor gebruikers de ruimtelijke distributie en energiekarakteristieken van oceaangolven volledig kunnen begrijpen.
Vergeleken met traditionele boeien die slechts enkele golfhoogte- of periodegegevens kunnen leveren, heeft ons systeem een diepgaande optimalisatie op algoritmeniveau ondergaan. Het integratiealgoritme elimineert geaccumuleerde fouten in het versnellings- en snelheidsintegratieproces en maakt gebruik van adaptieve filtering om instabiliteiten in het lage frequentiebereik (ongeveer 0,04 Hz) te elimineren, waardoor een hoge gegevensstabiliteit en herhaalbaarheid behouden blijft, zelfs in complexe zeeomstandigheden met wind, golven en deining. Dit betekent dat het niet alleen de gemiddelde golfhoogte kan identificeren, maar ook significante golfhoogten, maximale golfhoogten en de perioden van verschillende golfgroepen kan onderscheiden, waardoor elke waarneming wetenschappelijk waardevoller wordt.
Op het gebied van richtingsanalyse maakt ons systeem gebruik van intelligente technologie voor het berekenen van de oriëntatie van het zeeoppervlak om bidirectionele verticale verplaatsingstracking in zowel oost-west- als noord-zuid-richting te bereiken, waardoor een directionele spectrumnauwkeurigheid van ±5 graden wordt gegarandeerd. Dit is van groot belang voor het bestuderen van golfvoortplantingspaden, energieoverdrachtsprocessen en oceaanstromingseffecten. Bij de locatiekeuze van windparken of het ontwerp van waterbouwkundige constructies is het nauwkeurig bepalen van de golfrichting en de energieverdeling bijvoorbeeld van cruciaal belang voor het beoordelen van structurele spanningen en risiconiveaus.
Bovendien richt het Wave Monitoring System zich niet alleen op de kenmerken van oppervlaktegolven, maar kan het ook de oppervlaktesnelheid van het zeewater en ogenblikkelijke versnellingsveranderingen afleiden uit hoog-frequentiegegevens, waardoor de golfgroepstructuur en het niet-lineaire golfgedrag worden geanalyseerd. Dit maakt het zeer waardevol voor toepassingen op baanbrekende-gebieden zoals de ontwikkeling van golfenergie, onderzoek naar oceaandynamica en simulatie van extreme zeetoestanden.
Naast de technologie staat ons systeem ook bekend om zijn lage energieverbruik, lange batterijduur en hoge betrouwbaarheid. Dankzij het efficiënte energiebeheer en het lichtgewicht ontwerp van de STM32-microprocessor kan het apparaat gedurende langere perioden stabiel werken onder beperkte energieomstandigheden. Het uploadt ook waarnemingsgegevens in realtime via een draadloze communicatiemodule, waardoor een wereldwijd oceaanmonitoringsnetwerk wordt opgebouwd. Dankzij deze mogelijkheid kunnen onderzoekers en ingenieurs de toestand van de oceaan in realtime in kaart brengen, waardoor echte 'remote real-time-detectie' ontstaat.