海王星海底长期观测系统的技术分析

美国和加拿大为建立全球最大海洋观测网而联合开展的海王星计划被誉为人类的水下“哈勃”。文中首先介绍了海王星计划的由来与背景,然后分析了其基础架构及实现的关键技术,并对我国海底观测技术的发展提出了建议。     

印度洋中央海盆的海底热流与构造

本文对印度洋中央海盆的构造格架和地球物理场的特征进行了研究。对作者在《ＭＣＴИСЛａＢ，ＫａЛДЪШ院士》号科学考察船第２０航次中所取得的该海盆热流正常分布特征的热流数据以及文献资料中的热流数据进行了分析，并指出构造形变带的地热特点。在已完成的模拟基础上所得出的结论是，当印度－澳大利亚板块与欧亚板块碰撞之后，在印度－澳大利亚板块不断增强挤压的情况下，受地悫强烈构造活动性制久的蛇纹岩的侵入上升，或许     

海底观测系统关键技术研究

为实现海底观测系统长期连续观测,设计一套基于水下接驳技术的的海底观测系统水槽工程样机,通过分析海底观测系统的体系结构,结合在研项目的技术经验,详细论述的开发过程中涉及到的海底观测系统关键技术如电能传输与转换技术、信息传输与管理技术、机电集成封装技术、状态监测与控制技术、防护结构的三防设计等关键技术,通过水槽试验,验证了海底观测系统工程样机可以在水槽环境下吃寻正常工作,并得到了具有指导意义的结论,为实现海况的海底观测网络的连续观测提供了技术支撑。     

海底电缆观测系统的研究现状与发展趋势

随着世界各国对海洋研究和开发的高度关注,海底电缆观测系统越来越为人们所重视。首先简要介绍了海底电缆观测系统的定义及其发展史,并与其它海洋观测系统进行了对比,然后对各国海底电缆观测系统的发展现状进行了概述,指出了海底电缆观测系统的关键技术,最后讨论了海底电缆观测系统的发展趋势并给出相关建议。     

海底有缆在线观测系统研究与应用综述

获取高质量海洋观测数据是维护国家安全和权益、保障人类生存与可持续发展、应对全球气候变化、开发利用海洋资源、防灾减灾等的重要基础。随着海底观测技术的发展,海底有缆观测已成为地球观测的第三个平台。通过借鉴国内外海底观测网的成熟技术,设计研发单节点海底有缆在线观测系统,主要包含海底观测、电力信息传输和陆上人机交互信息管理等三个子系统,具有高度可扩展性,可根据监测需求集成安装常用的各类海洋观测仪器和水下高清摄像头,从而实现海洋环境和水下生物资源的原位、长期、连续、稳定的在线观测。研发的海底有缆在线观测系统构造简单、扩展性强、经济成本低,已广泛应用于山东省海洋牧场观测网的海洋生态环境和渔业资源、辽东湾的冬季海冰、海洋牧场与海上风电的融合效应、河流入海口水质、海上溢油等不同领域的业务化监测中,为我国海洋生态环境保护与修复、海洋资源开发利用、海洋防灾减灾等提供了高质量的科学数据支撑。海底有缆在线观测系统是业务化海洋在线观测技术领域里的创新研究,具有重要科学意义和广泛应用前景。     

深海底世界观测的重要手段—深拖系统

深拖系统是中国大洋协会于１９９５年初首次从美国ＳＩＭＲＡＤ公司引进的。该系统具有旁侧声纳、浅层剖面、深海电视和深海照相四种功能，可在大洋地质调查中用于微地形地貌测量、沉积剖面测量、对海底目标进行实时录像和拍照。该系统的引进主要用于大洋锰结核调查，同时也可服务于海底电缆、管道工程的路线勘测和各种目标的寻找。本文详细介绍了该系统的组成、功能及简单的工作原理，并给出了海底的部分结果。     

南海西沙海槽地区的海底热流测量

为了解南海西沙海槽区的地热特征,利用Ewing型地热探针在该区开展了地热测量,并利用TK04热导率仪测量了相关站位表层沉积物样品的热导率,获得了7个站位的热流数据。结果表明,研究区7个站位的热导率变化范围为0.88~1.06 W/m.K,平均为0.96 W/m.K,地温梯度变化范围为85~120℃/km,热流值变化范围为83~112 mW/m2,平均达到95 mW/m2。分析表明测量结果与20世纪80年代中美合作在西沙海槽的地热测量结果一致性较好,说明研究区仍具有高热流特征,推测高热流特征可能与本区高热背景、莫霍面埋深较浅、断裂发育、晚期岩浆活动和基底起伏等有关。     

天然气水合物赋存区近海底环境原位观测系统集成与实现

天然气水合物资源将是21世纪最具潜力的洁净能源之一。对天然气水合物的勘探和试开采,必须对天然气水合物海底环境变化规律和试开采的环境效应先行研究。介绍了一种适用天然气水合物赋存地区而研发的海底环境原位观测系统,并对该观测系统的设计原则、系统组成及工作原理、系统的集成与实现等方面进行了详细阐述。该系统的应用将为天然气水合物海底环境变化规律研究和试开采环境效应研究提供可靠的原始数据,这是进行海底长时间原位观测的良好解决方案。     

Design of Low-Power Data Logger of Deep Sea for Long-Term Field Observation

This paper describes the implementation of a data logger for the real-time in-situ monitoring of hydrothermal systems.A compact mechanical structure ensures the security and reliability of data logger when used under deep sea.The data logger is a battery powered instrument,which can connect chemical sensors ( pH electrode,H2S electrode,H2 electrode) and temperature sensors.In order to achieve major energy savings,dynamic power management is implemented in hardware design and software design.The working current of the data logger in idle mode and active mode is 15 μA and 1.44 mA respectively,which greatly extends the working time of battery.The data logger has been successfully tested in the first Sino-American Cooperative Deep Submergence Project from August 13 to September 3,2005.     

海底表层沉积物力学特性分析测量系统设计与实现

针对海底水雷埋设、监听器布设、观测网建设及海底作业等任务对海底沉积物力学特性参数的需求,结合现有科考船的实际装备要求,通过对剪切强度和贯入阻力参数测量技术的研究,设计研制了船载海底表层沉积物力学特性分析测量系统,实现了海底表层沉积物剪切强度和贯入阻力特性参数现场分析测量,解决了因样品多次移动或长期保存致使力学特性变化而导致测试结果失真的问题。详细论述了海底表层沉积物力学特性分析测量系统的组成、方案设计及功能。     

适用于海洋动态观测设备嵌入式系统的低功耗管理预测模型

能耗是制约海洋设备在水下工作时长的关键因素。为进一步降低海洋动态观测设备嵌入式系统的动态功耗, 本文针对前人提出的用于预测空闲时间的指数平滑算法所存在的权重系数基于凑数法确定、算法难以适应大波动等问题, 设计了一种新的权重系数, 并构建了一种自适应的低功耗管理预测模型。当模型检测到预测的空闲时间超过工作和休眠状态切换的时间阈值后, 中央处理器关停系统的部分外设, 使系统进入低功耗休眠状态。仿真和单片机实验均表明,本文提出的低功耗管理预测模型能够有效地提高对处理器工作的空闲时间预测的准确性, 且面对突发状况具有良好的自适应性, 可显著降低嵌入式系统的功耗, 有效延长设备的工作时间。     

海洋环境综合监测信息系统的设计与实现

针对海洋观测预报与防灾减灾工作对海洋水文气象观测数据智能化管理的业务需求,提出了数据分级管理的技术方案。采用基于面向对象的软件工程思想和基于WPF框架的软件开发技术,实现了海洋水文气象管理信息系统的模块化设计与智能化开发。该系统可实现数据实时获取、比对分析、记录查询、业务应用等。     

海洋监测即时信息服务的设计与实现

提出了海洋监测即时服务的框架,并对该框架下的海洋监测即时服务应用系统的设计概要、系统组成和功能做了介绍。依据该框架研发即时服务应用系统在多个台站和终端用户得到应用,系统运行良好,为海洋监测信息的即时服务提供了保障。     

面向海洋观测与模式数据的客户端软件设计与实现

针对面向海洋观测与模式数据的客户端软件开发工作量大和通用性低的问题,结合传感器观测数据和模式数据的特点,提出了面向海洋观测与模式数据的客户端软件设计模型,通过原型系统验证了模型设计的有效性。该设计模型对于海洋观测与模式数据客户端软件的高效率开发具有重要作用。     

测深仪显控电路的设计

显控电路在现代精密测深仪中担当着重要角色,它是与测深仪的用户直接发生联系的部分。显控电路是否完善友好直接影响用户的第一印象。以HY1620双频测深仪为例,介绍显控电路的软、硬件设计。     

用于测量海水温度和压力光纤传感器

文章从理论上分析了布里渊散射光的频移和强度与海水温度和应力的关系,针对分布式布里渊散射光纤传感器测量海水温度和压力的测量原理进行了论述,对该测量系统的构成以及测量的实现进行了探讨。     

XCTD剖面仪数据传输电路的设计与实现

针对XCTD(投弃式温盐深)剖面仪数据传输速率低、可靠性差的缺点,提出基于曼彻斯特编码的基带传输技术。在系统结构设计的基础上,着重讨论了基于FPGA的曼彻斯特编码器、位定时提取电路和自动增益控制电路的设计。通过测试表明,编码后的系统不仅可以使用基带信号直接传输,而且能够满足系统的通信速率要求。