海洋牧场是一项在近些年发展起来的,针对海洋经济发展的可持续化生产模式,加快了海洋牧场向环保、高效、生态化的发展。为了有效的利用和管理海洋资源,准确的监测海洋环境、合理的开发海洋资源,面向海洋牧场的智能浮标显得尤为重要。海洋浮标具有小型化,成本低,对水文信息的干扰较小的优点,但海洋浮标除了需要设计应具有的功能之外,也需要考虑浮标体积与自身能耗的因素,这些因素限制着浮标自身的功能与发展,也直接影响着浮标的信息采集与通信性能。本文通过浮力调节模块实现浮标的上浮与下潜控制,为设计一款低功耗且小型化的海洋浮标,通过利用浮标控制系统的低功耗管理,并将浮标采集到的海洋参数,经通信模块发送信息给卫星,再将信息传递给地面中心站,完成整个海洋参数的采集与传递过程。论文提出了基于高压液压泵的浮力驱动控制技术,及基于油囊式浮力调节的浮力驱动控制技术,针对浮力驱动控制效率的研究、降功耗和提高调节精度为目标的压力舱特性参数优化方法、实现浮力调节装置特性参数的优化配置,基于4000米海深的浮标浮力调节模块所采用的油气囊浮力调节方式,重点解决浮力调节装置低功耗小型化的关键技术。实现海洋浮标在大调解能力下的小型化。论文设计了浮标电源的低功耗管理系统,提出了一种基于浮标运动学模型的低能耗水深控制方法。根据悬停深度的海水密度、温度和浮力的平衡,可以计算浮标在该深度悬停时外部油囊的体积。在此基础上求解出最优的能量消耗运动策略。通过论文中提出的深度控制算法与双闭环模糊PID和RBF-PID三种算法相对比,本算法的能耗远远小于其它方法。同时,在半实物的仿真系统上做了测试,证明了此方法的可行性。论文中面向海洋牧场智能浮标采用北斗卫星通信系统,可以使得面向海洋牧场的智能浮标进行准确定位、准确授时、并进行可靠的半双工通信等工作。使得浮标即使处于环境恶劣的海洋环境下,在进行对星通信的过程中,也能保持传输信号的稳定性,解决数据传输的过程中产生的数据丢失的现象,进而设计出了在海洋环境恶劣条件下的通信协议,提高了浮标在海面对星通信的稳定性。设计一款面向海洋牧场的4000米深海智能浮标,为我国建设海洋牧场、海洋资源利用向深远海发展提供了第一手资料与宝贵经验。