中国海域面积分布广,海洋资源丰富,对海洋进行实时、全方位监测能够让人类在保护海洋环境的同时合理地开发和利用海洋资源,具有重要意义。目前大部分海洋监测浮标体积重量大,布放困难、通信费用高昂、精细化程度低。为了便捷、低成本、精准精细采集海洋表层流以及水质参数,本论文基于Lo Ra无线通信机制和北斗定位技术,设计并研发了可抛弃式表层流监测微型浮标及养殖海域水质监测小型浮标,实现海洋表层流水动力、水质参数实时监测与管理。本文设计的可抛弃式表层流监测微型浮标,采用北斗定位技术采集浮标的位置数据,利用Lo Ra机制无线传输技术解决浮标海上通信成本高、功耗大的问题,通过大量布放于监测海域,让其随潮流漂流,周期性地将浮标位置数据上传至服务器,实现对海洋表面流流向、流速的实时监测;为了让浮标更加精准地反应表面流水动力学参数,本文设计了一种带减摇鳍和舵叶的微型浮标结构,并对舵叶尺寸进行优化,通过ANSYS Workbench流固耦合仿真和水槽实验证明该结构具有较好的稳定性,测流误差相对平稳;本文设计并研发了一种绑定于渔排上的养殖海域水质监测小型浮标,浮标采用低功耗远距离的Lo Ra通信方式,搭载便携式数字传感器实现PH值、溶氧量、水温、流速等多种水质参数监测,通过太阳能板对浮标系统进行供电,实现对养殖海域水质参数的实时采集,浮标体积重量小,结构简单、成本低廉,适合大量布放;本文通过海上实验对可抛弃式表层流监测微型浮标和养殖海域水质监测浮标的实际应用性能进行测试,通过实验平台以可视化形式显示表层流和水质参数监测数据。针对海洋表层流和养殖水环境监测,论文应用北斗定位和Lo Ra机制无线传输技术,实现数据采集和传输,以及设计的带减摇鳍和舵叶微型浮标结构具有创新性。通过大量实验和应用表明,两种浮标的投放和使用对泥沙沉积追踪、海漂垃圾溯源、赤潮跟踪、精细化养殖等具有重要实际应用价值,有利于我国海洋可持续发展。