方向性潮波流儀
S4ADWi Currnet Meter

S4ADWi
資料內處理與直接即時輸出
方向性波譜與波統計
              多參數量測系統
 
◎流速/流向
 ◎方向性波
◎鹽溫深
 ◎潮位
◎濁度
 ◎水質
◎其他
                   NEW

 波浪資料內處理
●直接輸出工程單位
●簡單整合-不需電腦
                   NEW

 遠端資料傳輸
●低價
●全球資料高速傳輸
                    NEW
 16頻道外接各式感應器


INTRODUCING S4ADWi internal processing
流 速/流 向
方 向 性 波 譜
多 參 數 監 測 資 料
ALL-iN-ONE INSTRUMENT

特性

水力與海洋監測資料
即時處理資料輸出
全球遠端資料擷取與傳輸

海洋量測-S4ADWi 方向性潮波流儀

S4ADWi乃高度成功S4A系列最新發展進化之全方位固態自承式微處理器驅動儀器，其高準確性與可靠性之資料擷取與記錄，可作為海岸、海洋與水利之應用。S4ADWi潮波流 儀是需 要 精密 、高解析度量測之海岸科學家與工程師，以及需要長期耐用解答的商業與軍事用途所選擇的工具。

S4 基本裝置利用電磁感應技術應用其表面兩對電 極探棒可 量測任何水流環境（包含低流速區域）之海流運動的大小與方向。羅盤與所有電子配件包含記憶單元、電源供應器均密封於儀器堅固的球形體內。選擇性取樣、使用者程式化、 32MB～256MB記憶容量與電導度、濁度、深度、傾斜選項感應器以及處理後方向性波資料提供 高度 彈性與擴充性的海洋資料搜集。高達十六種 額 外參數可以依使用者需要增設。

EPROM格式化微處理器可以承受極高的彈性與簡易性的應用。多工雙模組操作可容許使用者在任一模式以程式在任何突發取樣(burst sampling)、向量平均(Vector averaging)與取樣 間隔(sampling interval)的組合下，完全控制多種組合的取樣架構。資料可以透過電纜線、數據機或聲波連接即時傳輸，或儲存在自承式非揮發記憶體內以便後續利用RS-485介面連接擷取下載至電腦、終端機或其他儲存設備。



S4潮波流儀溝槽球體表面產生穩定的流體動力特性確保極佳的線性與穩定性。其密封使用簡單的球形外殼與堅固的設計使其操作簡單，所需維護極少，而其玻璃填充脂肪質環氧 樹 脂外殼與鈦金屬錨錠組件提供甚至在極端條件下之長期操作壽命與極長期的耐用性。

S4ADWi方向性波浪儀為S4A的架構提供決定所有方向性波譜以及流速、流向、潮位量測特性的資料。S4ADWi利用分析時間系列高解析度質點運動(Vn / Ve Velocity)與 衰減校正壓力資料來量測方向性波。一般而言，此原始資料(raw data)可用S4應用軟體從 S4ADWi儀器下載，然後用Wave for Windows方向性波處理軟體轉換為頻率域（Frequency　Domain）利用傳立葉轉換技術(FFT)，該軟體提供詳細的波浪分析包含方向性波譜與其在觀測頻寬(observed frequency bands)之能量密度(energy density).。

上述成果已證明非常適用於自記式（非即時， non-real-time）S4ADW儀器之應用，但下載大量後處理所需的原始資料（每18分鐘2Hz突發取樣2048個資料）超越了無線遙測連線(聲波數據機、地面無線電、電話線或衛星)包含較長的傳輸時間與共衍生較高的空中時間(air-time)成本，除外亦包含了複雜的錯誤檢查(error-checking)與增加資料漏失或損壞的可能性。

S4ADWi方向性潮波流儀利用其內部儀器對方向性波浪資料的即時處理解決了上述問題，而成為提供處理後方向性波與海洋資料即時傳輸系統(real-time system)被選擇的儀器，利用其內部處理器分析質點運動與FFT處理，S4ADWi潮波流儀即可與現有即時遠端 遙 測系統(real- time remote telemetry system)簡單整合(simple integration)，而不需要特別的軟體來處理資料的後續處理與分析。
S4ADWi方向性潮波流儀的標準特性如下：
• 
16頻道－更多監測額外參數的感應器可選項。
• 
輸出 ASCII工程單位－不需要轉換。
• 
簡單系統整合－無介面、無軟體。
• 
RS－485輸出－增加網路(network)的擴充性與能力以便更長電纜線的操作。
• 
內部波浪處理－減少資料傳送，減低空中傳輸時間與成本。
• 
不需要下載與繁複的後續處理(post-processing)。
• 
完全自動深度 衰減 校正與高頻率切斷（ cut-off）功能以確保資料品質。
• 
可利用 InterOcean的遠方終端單元RTU(Remote Terminal Unit)連接多組遠端S4ADWi潮波流儀至單一個基地站。
• 
原始突發取樣資料(2或5Hz Vn / Ve /壓力)可由內部處理“disabled”取得－此時系統作用為標準S4ADWi潮波流儀。
 

S4ADWi潮波流儀直接可得的資料如下：

(1) 處理後波浪統計資料 (Processed Wave Statistics)：
潮位(MWD)、平均波長(Hav)、有義波高(Hs)、最大波高(Hmax)、1/10波高(H 1/10 )、最高波能量週期(Tp)、零點跨越週期(Tz)、有義波浪週期(Ts)、頂點跨越週期(Tc)、最大波高週期(Tmax)、波向(DIR)、標準差(STD)與波譜頻寬(EPS)。

(2) 方向性波譜 (Directional Wave Spectra , 15-band)：
波譜能量密度報告（15個週期間隔）：30+,28-30,26-28,24-26,22-24,20-22,18-20,16-18,14-16,12-14,10-12,8-10,6-8,4-6,2-4。本報告包含每一個波浪樣本在每一個週期間隔的能量與方向。

(3) 方向性波譜 (Directional Wave Spectra ,256-band)：
波譜能量密度報告（256個頻率間隔）：本報告包含每一個波浪樣本在每一個頻率間隔之256個平滑化波譜能量分量（能量與方向），每一個頻率之頻寬(bandwidth)為0.0039Hz。本報告內容記錄在內部記憶體內，可由S4ADWi潮波流儀下載，但不能以“即時”(real – time)的方式輸出。

(4) 水質資料 (Water Quality Data）：
流速與流向(Vn, Ve )、潮位（水深）與15個選項參數包含：傾斜、水溫、電導度、濁度、光照度(PAR)、螢光度、葉綠素含量、溶氧(DO)、PH與其他物理、生物化學或氣象參數。

S4ADWi潮波流儀之操作：

使用者依下列參數以程式設定 S4ADWi潮波流儀。
• 
所需處理 FFT取樣大小(512, 1024,2048,4096或8192)
• 
波浪取樣間隔（每 10分鐘、15分鐘、20分鐘、30分鐘、1小時、2小時、…24小時）
• 
取得海流資料時間（ 1分鐘平均、2分鐘平均、3分鐘平均、4分鐘平均、5分鐘平均）
• 
取得海流資料取樣間隔（每 5分鐘、10分鐘、15分鐘、20分鐘、30分鐘、1小時、2小時…24小時）

一個程式矩陣(Programming matrix)可以展示所有程式的可能性。

對已經非常熟悉標準 S4A或 S4ADW潮波流儀操作的使用者應該注意到上述S4ADWi潮波流儀內部處理模式可以由使用者設定為 ” enabled ” 或 ” disabled ” 。當波浪資料內部處理設定為 ” disabled” 時 ，則 S4ADWi潮波流儀的操作即轉為與S4A模式相容而可以記錄與下載原始突發資料(2或5Hz Vn / Ve/壓力)，並可用Wave for Windows軟體做後續處理(post processing)。

             即時方向性波與多參數資料      S4ADWi
應    用

水力與海洋監測
水質監測
港灣監測
海岸變遷研究
長期海洋觀測
整合型海氣象觀測系統
操船研討系統
SBMs離岸平台
浚渫與沈泥運輸
軍事特別運用




監   測        參     數

流速/流向
潮位(深度)
方向性波統計資料



其      他    監    測    參    數 

電導度、溫度、鹽度、密度、聲速、傾角、濁度、 光強度、酸鹼值、氧化還原電位、溶氧、先散播UV-B、海洋顏色、葉綠素、螢光度與其他生物/物理/化學感應器

遠端傳輸單元
( Remote Telemetry Unit RTU)

S4ADWi方向性潮波儀的遠端傳輸單元提供簡單無線通訊方法；以行動電話、衛星或無線電以實時(real time)傳輸資料。RTU包含兩個主要部份－InterOcean序列介面單元(Serial Interface Unit, SUI)與一個通訊終端機(terminal)一體成形置放於一個小型保護箱。
每一個RTU可架構成下列遠端通訊模式，包含：

‧UHF 窄頻無線電(450-470 MHz)
‧寬頻無線電(900MHz、2.4GHz及5.8GHz)
‧GSM Cellular網路(900、1800、1900MHz)
‧Iridium衛星
‧CDMA Cellular
‧其他模式

S4ADWi遠端傳輸單元(RTU)提供無線通訊系統下列優點：
‧完全雙向通訊
‧資料緩衝(data buffering)
‧多感應器網路之獨特身份證証
‧電力供應系統調節與絕緣




其他選項產品

●栓繫錨錠系統：各式底錠架，磚頭提腳與觀測樁安裝硬體、遠端聲波呼叫系統、佈放與回收捲揚系統。
● 遠端浮標：1.2米、2.5米或3米直徑，長期監測
● 軟體：整合實時資料顯示、控制資料擷取；其他顯示單元輸出或其他設備；線性原廠技術支援與協助。
●延長電纜線與接頭：多芯雙層加勁鎧裝電纜；或Kevlar加勁聚乙烯疲覆。
● 支援：備品、現場服務、保固、工程協助、系統整合與原廠支援。
    S4ADWi
 

流速(Current Speed)

型式：
範圍：
解析度：




準確度：
雜訊：



垂直響應：
取樣頻率：
取樣個數：
 電磁式、二軸向
0~350cm/sec (標準)
0.2cm/sec (0~350 cm/sec)
0-50、0-100、0-600、0-750cm/sec
0.03cm/sec (0-50cm/sec)
0.06cm/sec (0-100cm/sec)
0.35cm/sec (0-600或0-750cm/sec)
2%讀值 ±1cm/sec
小於平均一分鐘 (或以上)的解析度
0.5cm/sec.rms 10秒平均
0.25cm/sec.rms 2秒平均
0.75cm/sec.rms 突發取樣(0.5秒 )
True Cosine response (附傾斜內部修正)
1Hz、2Hz
1024點、2048點
流向(Current Direction)
型式：
範圍：
解析度：
準確度：
傾斜度：
 滴流式羅盤 (Flux-Gate Compass)
0~360度
0.5度
± 2度
± 25度
波浪感應器(Wave Sensor)   機械特性(Mechanical)
型式 ：


積分(Inteqrator)：
輸出：

範圍：

取樣頻率：
取樣個數：
 X、Y、Z三軸向高精度加速度計，具波向量測功能，可表面跟隨(surface-following)資料浮球的運動，以量測並處理方向性的統計資料。
得到水位時序列變化之基本資料。
有義波高 (Hs)、最大波高(Hmax)、波週期(T)、最高週期(Tp)與波向。
最大波高：25公尺
波週期：最少4秒至最大30秒
2Hz以上
1024點以上
尺寸：
重量：

栓繫錨錠方式：

材料：
佈設深度：
溫度：
 球型，25cm直徑
空氣中11公斤
水中： 1.5公斤
in-line,樁上支撐架，載台或海底裝置，
鈦合金6AL4V
球體：玻璃填充脂肪環氧樹脂
1000公尺（最大）
儲存： -40~+50 o C
操作： -5~+40 o C
深度(潮位)   連接電纜線附水下接頭
範圍：
解析度：
準確度：
 0-70m
4mm
0.1%F.S.
傾角
範圍：
解析度：
準確度：
 ±45度
0.06度
±0.25度
中央處理裝置
型式：
 高執行能力 32Bit CMOS微處理器
記憶體
型式：
容量：

PCMCIA Series Π、Flash EEPROM記憶卡
2MB（標準）

計時裝置(Timekeeping)
型式：
電源：
準確度：
 不受溫度影響之石英振盪器 (Quartz Oscillator)
不受溫度影響 non-restricted鋰電池(5年)
± 12mm/year
電源供應(Power Supply)
型式：
使用壽命：
 內部電池6只 ” D ” 鹼性電池。鋰電池(選項)
鹼性電池：440小時含取樣時間
鋰電池：1600小時含取樣時間

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