走航式海洋观测平台设计及其初步应用*

缺乏现场海洋观测数据是限制我们进一步认识海洋的瓶颈之一。文章设计了具备远程遥测功能的全自动海洋监测平台, 该平台无人值守、采用走航观测方式自动获取长时间序列海洋监测数据。此研究还对该平台进行了近海和远洋走航共两次验证测试。结果表明, 该平台稳定可靠、兼容性好, 走航数据符合所监测水域的水体特征, 可用于探讨相关参数的变化特征, 揭示事件和过程的机制机理。如果将该平台搭载于轮渡、渔船等非科考船, 则可以在现有海洋技术条件下, 高效地获取更大的空间和时间尺度的实时大数据, 为解决海洋观测数据缺乏的问题, 提供一种技术手段。     

走航式海洋观测平台设计及其初步应用

缺乏现场海洋观测数据是限制我们进一步认识海洋的瓶颈之一。文章设计了具备远程遥测功能的全自动海洋监测平台,该平台无人值守、采用走航观测方式自动获取长时间序列海洋监测数据。此研究还对该平台进行了近海和远洋走航共两次验证测试。结果表明,该平台稳定可靠、兼容性好,走航数据符合所监测水域的水体特征,可用于探讨相关参数的变化特征,揭示事件和过程的机制机理。如果将该平台搭载于轮渡、渔船等非科考船,则可以在现有海洋技术条件下,高效地获取更大的空间和时间尺度的实时大数据,为解决海洋观测数据缺乏的问题,提供一种技术手段。     

海洋大气环境多参数走航观测系统的集成和应用

海洋大气环境是陆源污染物进入海洋的主要通道,也是陆海相互作用的主要桥梁.海洋大气环境调查研究及其技术发展已成为全球变化研究的重要内容.文中介绍海洋大气环境多参数走航观测系统的集成技术,并在我国近海海洋环境综合调查与评估的台湾海峡和南海现场调查中应用.该系统的集成技术可以适应海区大气环境多种参数走航观测量的需要,自动化程度高,精度高,为研究海洋大气环境中主要有害物质的状态、来源、迁移变化和人海通量提供现场走航直测数据.     

自升式平台拖航工况桩腿设计标准研究

本文对自升式钻井平台拖航工况桩腿的外力、内力和应力设计标准进行了综合分析。分别按照美国船检局、英国劳氏船级社、挪威船级社和我国船检局的近海移动式钻井平台入级和建造规范对我国建造的自升式平台桩腿结构进行分析计算。将所得的结果列表并绘出曲线,进行了综合分析。其结论为应用近海移动式钻井平台入级与建造规范和对这种自升式平台设计提供适当的依据.     

基于物联网的近海岸水质监测平台方案设计

近年来,海洋生态环境保护逐渐受到社会的重视,海洋环境监测活动与研究开展得越来越频繁。其中,水质监测是重点研究的内容之一,而水质在线监测方式可解决传统人工定点釆样监测时效性不足的问题。本文基于物联网（Internet of Things, IoT）技术,设计了一种实用的近海岸水质在线监测方案。该方案整合了具有通信距离远、抗干扰能力强的LoRa（Long Range Radio）无线通信技术、传感器技术、Web技术以及微信小程序技术,可实现近海岸水质监测数据的实时采集、处理、传输、存储、共享、展示、管理和控制,满足近海岸水质监测、渔业养殖监测和海洋牧场监测等多种近海固定点监测应用的需求。此外,本文还对设计的方案进行了原型系统实现与系统测试,结果表明设计方案可支持以无线方式对近海岸区域水质的智能化和长期性远程监测,有效改善了现有近海在线系统存在的监测距离较近、成本高、布设不够灵活和抗干扰性较差等不足。     

通用走航式海洋测量作业平台的设计与实现

扼要回顾了我国走航式海洋测量作业平台的研制历程,提出了通用走航式海洋测量作业平台研制的总体目标、设计原则、功能需求,介绍了该平台软件硬件研制实现及其主要性能、功能技术指标,以及平台的应用情况,最后对平台的未来发展进行了展望。     

海床基自动监测平台技术的研究应用

介绍了海床基自动监测技术国内外进展，就海床基自动监测平台系统的关键技术进行了论述。海床基自动监测平台系统是携带众多海洋环境观测传感器在海底工作的、自容式综合测量装置。它可布设于河口、港湾或者近海海底，对悬浮泥沙参数、海洋动力参数、温、盐和水质进行长期、同步、自动测量；系统回收后，通过系统软件建立各种海洋动力条件下特别是大风浪条件下悬浮泥沙的运移规律；建立温、盐、水位、流速剖面和通量、水质的时空变化规律。将多个站点的监测数据进行综合处理建立起海洋水体交换生态环境的时空联系，为科学地管理、治理和利用海洋自然环境造福人们提供决策依据。     

波浪能滑翔器走航式波浪要素测量试验分析

海洋中的海水波动作为海洋中一种重要的运动形式,关乎海洋工程建设、航海安全以及海洋能的利用等,因此波浪要素的测量成为海洋科学研究的重要对象之一。针对传统手段在波浪要素定点测量上存在的测点单一、操作复杂、成本较高等问题,提出一种使用无人自主移动平台波浪能滑翔器挂载测波传感器进行走航式波浪要素测量的方案,并与SBF7-1型测波浮标在同一海域进行比测试验。经过试验数据的对比分析,验证了波浪能滑翔器走航式波浪要素测量方案的可行性及存在的不足,为后期优化波浪能滑翔器走航式波浪要素测量方案,实现波浪要素的精准测量奠定了基础。     

MVP在综合调测中对多波束声速改正的应用

走航式温盐深剖面系统(Moving Vessel Profiler,MVP)在走航情况下,快速获取每一海水深度层的温度、盐度和电导率等数据,在现代远洋综合调测中发挥越来越重要作用。文中主要分析了MVP采集的声速剖面数据,提供给多波束测深系统进行声速改正的应用。经分析论证,此改正方式可行,不仅满足多波束测深数据的精度,而且能最大限度的实现数据共享,节约了时间成本和经济成本。     

基于LabVIEW队列状态机的岸基海洋水质集成在线监测系统控制方法研究

随着经济社会的发展,海洋环境监测受到越来越多的关注。针对当前海洋环境监测中,采用海洋水质集成在线监测系统,开展现场自动化监测的实际需求,以国家海洋技术中心自主研发的四参数水质仪、浊度传感器和营养盐自动分析仪为基础,开发岸基海洋水质集成在线监测系统。按照海洋水质集成在线监测系统的总体工作顺序,将工作流程划分为多个状态进行管理。应用LabVIEW编程语言,采用队列状态机,对各状态进行合理安排,最终实现了岸基海洋水质集成在线监测系统工作流程的有序调度以及可靠控制。     

一种智能水下机器人进行大范围海洋环境监测的方案与实验

采用智能水下机器人进行海洋环境的立体监测具有监测范围广，自主性强的特点。本文在探讨世界各国采用智能水下机器人进行海洋环境监测的情况的基础上，介绍了自主研发的智能水下机器人海洋大范围环境数据的自主采集系统，其主要优点是：相对于其他机器人，可实现“大范围” 海洋环境数据的采集；相对于固定式浮标，可实现海洋环境数据的“自主”采集。并给出了自主采集流程和软件分层递阶体系结构。在真实海域中，采用智能水下机器人，进行了国内首次大范围环境数据采集实航实验。实验结果表明采用智能水下机器人进行海洋环境的立体监测是切实可行的。     

海底表层底质探测系统在沿岸测量中的应用

介绍了海底表层底质探测系统的工作原理及该系统在沿岸测量中的应用。该系统实现了水深测量和底质探测的一体化,特别在底质探测方面由人工采样判断跨越到走航式自动化判断,提高了外业工作效率,具有重要的应用价值。     

近海污染物总量控制水质监测体系构建方法——以莱州湾为例

水质监测是总量控制实施的重要环节,当前水质监测体系已不能满足总量控制效果评估的需求。为此,本文建立了近海污染物总量控制水质监测站位布设的聚类抽点检验方法,主要分为源强海域水质响应分析、陆海混合区分析、水质浓度分布聚类分析、初始站位设置、抽点检验分析等5个步骤,并给出了监测项目和频次的建议。以莱州湾为例进行了评价,结果表明,利用本文方法得到的2套优化监测站位,不仅可以对排污口进行有效监控,而且水质平面分布可以准确表征水质分布规律,无论是模拟结果还是监测结果,相似度和相关性均超过90%(P0.01),相对标准偏差均小于10%,本文所建方法有助于中国近海污染物总量控制环境监测体系的建设。     

无人船系统应用于水库水样离岸采集——以棘洪滩水库为例

水库水质监测是水库水质评价的重要依据,通常需要现场采水样后带回实验室进行检测与分析。然而一些特殊情况下,例如库区无船、情况复杂等,只能获得沿岸水样,导致水质监测结果无法代表水库整体水质质量。本文针对水库的水样离岸采集,基于自研发的无人船系统,设计集成了采水泵,并利用无人船位点跟踪技术,实现了远距离定点遥控采水样功能。在青岛棘洪滩水库,利用该系统,设置了两个采样点(离岸50 m和离岸1300 m),并成功获取了水样。在实验室内,利用分光光度计、离子色谱仪、电感耦合等离子体质谱仪等设备,完成了所采集水样的水质分析。实验结果表明,无人船应用于水库水样离岸采集具有可行性、实用性。     

海洋走航式放射性探测仪的研制与试验

日本核事件以来,海洋放射性污染严重,引起国际社会的关注,海洋放射性探测成为海洋环境污染监测的重要内容。新研制的海洋走航式放射性探测仪能够实时、快速地获得海洋放射性污染程度、扩散范围等现场数据,也可以用于大范围海洋放射背景场的调查研究。仪器软件以Windows为平台,采用人机交互式界面设计。仪器的稳定性良好,分辨率满足野外测量要求,进一步改进并充分试验后,可用于海洋环境放射性实时监测。     

在半潜式平台上收集海洋水文气象资料

在环境恶劣的海区,利用半潜式钻探平台作为监测平台来收集近海油汽开发所需的海洋水文气象资料,是一种廉价而实用的方法。“白令海多陆架区战略试验井计划”便是其中最好的一个例子。该项计划由阿拉斯加ARCO油气公司负责,由EG＆G公司提供完整的海洋水文气象监测系统,利用Sedco708号半潜式平台作为监测平台。测量仪器装在Sedco708平台和两条锚链系统上。气象仪器包括气压传感器和气温传感器。测得     

我国沿海地区海洋经济社会发展的近海水质影响研究

为促进我国沿海地区海洋经济社会和海洋生态环境协调可持续发展,文章采用成熟的海洋经济社会系统评价指标体系,综合运用环境库兹涅茨曲线、耦合协调度模型和逐步回归法,测算2006-2016年我国沿海地区海洋经济社会发展指数,分析海洋经济社会系统与近海水质间的拟合关系、弹性、耦合度和耦合协调度,并从系统、状态和指标3个层面解析影响近海水质的海洋经济社会因素。研究结果表明：2013年以前海洋经济社会发展与近海水质基本呈反向变化关系;近海水质的海洋经济社会系统弹性自2014年开始转为正值,但二者的耦合度和耦合协调度均较低;海洋社会发展对近海水质存在明显负向影响,海洋第三产业发展、海洋科技成果转化和海洋自然保护区建设有利于近海水质改善。建议严控陆源排污入海,提高海洋科技成果转化效率,优化海洋产业结构,持续加强海洋自然保护区建设,提升近海水质。     

我国海岸带及近海卫星遥感应用信息系统构建和运行的基础研究

我国海岸带和近海的高度开发极大地促进了沿海经济的发展,也引发出一系列的资源和生态环境问题.研究和发展适用于我国海岸带及近海卫星遥感综合应用技术系统,旨在实现宏观、动态、同步监测区域资源开发和保护,以及为生态环境问题提供全新的技术支撑和协调解决整体技术方案,对此着重阐述了面向海岸带及近海卫星遥感应用技术系统的构建.本技术系统主要包括海岸带科学数据平台和信息提取模块、针对海洋过程的应用模块、我国海岸带及近海生态环境集成用户平台等,其目的是推进我国海洋遥感由研究阶段转向应用阶段,并为实现数字海洋提供技术基础.     

近海海洋信息实时采集传输系统设计与实现

近海海洋环境是最易受污染的区域，实时对海洋信息进行监测对近海养殖业、渔业有重要的作用。传统信息采集方法效率低下、传输距离近、能耗高、数据采集不准确，针对上述问题，设计了一种实时海洋信息采集传输系统，采集终端能够自动采集近海海洋环境的温度、溶解氧、pH值并通过无线网络将信息传给岸基协调器，岸基协调器可通过提出的二次卡尔曼滤波方法对信息进行滤波处理并由4G网络将信息上传至云平台。实验结果表明：系统能够对近海海洋环境进行信息实时采集，采集数据误差小，具有较高的一致性，功耗低，用户可随时随地查看信息。     

面向海水淡化的原海水水质监测与悬浮物浓度研究

针对海水淡化预处理系统中关于原海水水质要素动态监测较少的现状,本文提出并设计实现了基于海面多要素浮标的原海水水质同步监测系统,该系统利用海洋物联网技术将数据传输至云平台,并建立B/S架构综合信息分析系统,实现原海水溢油、浊度、PH等参数的实时采集、分析与预警。根据2022年5月青岛胶州湾定点观测试验数据,研究建立了区域悬浮物浓度检索模型,并进一步探讨近岸水体中悬浮物浓度的日变化特征。结果表明：浮标系统运行稳定,所采集的海洋环境信息准确有效;水体内悬浮物浓度日变化的平均范围在2.94～8.54 mg/L,呈现双峰结构。