波浪动力滑翔机海洋环境监测系统

波浪动力滑翔机将海洋波浪起伏转化为前向推进运动,同时,利用太阳能系统为电气设备提供驱动电源,可以实现长时间、远距离的走航测量,具有定点虚拟锚泊和路径自动跟踪的功能。首先分析了波浪动力滑翔机在海洋环境监测中的必要性以及当前国外技术发展现状;随后,从波浪动力滑翔机工作过程解析入手,分析了其结构组成和运动机理,给出了成功设计的关键和要领,并近似确定了第三代波浪动力滑翔机的基本物理参数;最后,总结了第二代波浪动力滑翔机的性能指标,以及其在海洋环境监测中的广泛应用。     

波浪滑翔机推进装置翼片的启动阶段水动力学分析

波浪滑翔机直接利用波浪能实现大范围长距离的机动运动观测,在海洋环境观测中可以发挥重要的作用。本文对波浪滑翔机推进装置在启动阶段的翼片的水动力学行为进行了研究。以波浪滑翔机水下推进装置的翼片为研究对象,运用雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS),对给定垂荡和摆动运动的翼片水动力学进行了水动力分析和仿真,模拟了单个翼片、纵向阵列多翼片的运动状况,得到推进装置翼片附近的压力分布和整体推进动力,分析翼片间距变化在启动阶段对推进力的影响作用。通过该研究工作为深入理解波浪滑翔机推进装置工作状态提供了理论依据。     

基于水下滑翔机平台的湍流观测方法研究

海洋微结构湍流作为常见的海洋运动,对海洋中溶解质扩散、能量转移有显著作用,对海水运动及其温盐特性等有重要影响。作为低能耗、无动力的海洋观测平台,水下滑翔机具有噪声低、航时长,易回收等优点,使得长期不间断低成本观测湍流成为了可能。在本文中,从湍流观测原理的维度出发,研究分析滑翔机运动特性对湍流数据的影响;通过解析滑翔机在垂直面内运动方程,获得适合湍流观测的滑翔机运动参数;利用傅里叶变换从时域与频域分析了滑翔机的振动特性;最后通过海试,验证了基于水下滑翔机的湍流观测平台长时间不间断观测海洋湍流的能力。     

海洋叶绿素a浓度动态可视化研究

为了实现叶绿素a浓度数据的三维动态可视化效果,针对海洋环境数据多维、多时间及多格式等特点,在全面分析NetCDF(network Common Data Form)数据模型的格式、存储的基础上,结合GPU(Graphics Processing Unit)与osgEarth三维地球虚拟场景,提出一套海洋环境中叶绿素a浓度的动态可视化方法。实验表明,该方法具有一定的可行性和高效性,为海洋环境数据的动态可视化与分析提供了强有力的可视化平台。     

波浪能直接驱动机动浮标的推进机构设计

移动观测平台是海洋环境立体观测系统的重要组成部分。遥控水下机器人(ROV)、自治水下机器人(AUV)等移动平台由于需要支持船只和能源供给的限制,影响了它们长时间和大范围使用。本文利用波浪垂荡运动设计一种新型波浪能驱动的机动浮标,该系统由水上浮体和水下推进机构两部分组成,利用波浪垂荡运动,推动水下推进机构叶片的摆动,引起水下推进机构在水平方向向前的升力,使水下推进机构以及水上浮体实现无外在能源供给的自主运动。本文设计制造了波浪驱动机动浮标的实验样机,并进行了海试。实验表明,在中等海况条件下可以实现机动浮标的无动力前进。该设计为海洋环境调查、海洋生态监测和溢油跟踪等提供了一种有效的移动监测平台。     

中国-东盟海洋环境大数据服务平台设计与实现

中国-东盟海洋环境大数据信息服务平台是中国-东盟海上合作中心重要的组成部分,利用大数据、云计算、MPP并行数据库等先进技术,开展数据整合处理、数据管理、数据存储云平台等技术研究,建成内容全面、体系完整的中国-东盟海洋环境大数据信息服务平台,基于互联网面向东盟地区提供海洋资料的服务共享。该平台实现了数据服务、产品服务、大数据可视化、大数据技术研究、新闻动态等门户系统功能,以及综合信息发布、系统管理等平台管理功能。     

海上固定平台测波雷达比测试验研究

南海深水油气开发将成为我国海洋石油工业新的战略区域,掌握该区域的海洋动力环境对于海洋油气资源的开发具有重要意义.由于波浪浮标的安全性较差,容易丢失,利用浮标技术获取长时间序列的波浪参数非常困难.为验证海上固定平台测波雷达的观测性能,对安装于我国南海番禺30-1（简称PY30-1）油田的遥感实验设备及布放在该区域的波浪骑士测波浮标的比测试验进行了介绍,对所获得的波浪数据进行了分析,并得出结论.     

“海鳐”波浪滑翔器在水下定位与通信中的应用

“海鳐”波浪滑翔器是我国自主研制的第 1 代波浪滑翔器产品,性能优异,可靠性高,已完成包括海洋环境观测、水下目标探测、跨域通信及信息传递等应用研究。在国家重点研发计划“无人无缆潜水器组网作业技术与应用示范”等领域项目的支持下,“海鳐”波浪滑翔器平台技术成熟度及应用研究上均得到进一步提升,为在我国在军事、海洋环境监测及海洋资源开发利用等领域的应用推广奠定了坚实的基础。介绍了“海鳐”波浪滑翔器在水下声学定位与跨域组网通信中的最新应用进展,总结了应用中的主要技术问题, 对波浪滑翔器装备未来的发展给出了新的研究方向。     

水下滑翔机的海洋应用

<正>水下滑翔机是一种依靠浮力驱动、以锯齿形轨迹航行的新型水下移动观测平台,具有制造成本与使用费用低、续航能力强、自主可控等特点,已经逐渐成为一种有效的海洋观测平台[1]。水下滑翔机是一种新型的海洋环境观测平台,近年来在国内外受到了极大的关注。1995年以来,美国先后研制出Slocum[2]、Seaglider[3]和Spray[4]等多种水下滑翔机,并于2003年前后逐步实现产品化。     

基于模型驱动的海洋环境数据平台研究与应用

设计了基于模型驱动架构的海洋环境数据平台,论述了其数据模型设计和功能设计,开发了基于Web Services平台原型系统。该平台以数据对象模型为核心,实现了海洋环境数据与用户业务逻辑的松散耦合,解决了传统数据库设计模式在面对具有时空动态变化特性的海洋环境数据存储与管理时出现的效率低、扩展性和通用性不足等问题,提高了海洋数据管理效率和共享服务能力。     

大数据理念在海洋环境观测数据共享中的应用研究

随着海洋观测技术、科学调查手段、信息技术等的发展,海洋观测数据量日益庞大、观测要素的种类日益繁多,而我国海洋观测平台的条块管理模式造成了观测数据的分布式和区域化,使得资料共享成为近海研究的大障碍,影响了对数据价值的挖掘。文章介绍了近年来蓬勃发展的大数据的概念及其核心价值,并分析了当前海洋环境观测数据共享的需求。在此基础上,提出了一种基于大数据理念的海洋环境观测数据共享平台框架及相应的共享技术方案,并重点探讨了分布式的数据存储结构,以及从数据级和应用级两个层次进行信息共享的机制,数据更新和维护策略等。     

海洋环境数据三维可视化系统设计与实现

针对目前海洋环境数据可视化技术存在的问题,结合海洋环境要素特点和我国对海洋环境信息化建设的实际需求,设计并开发了海洋环境数据三维可视化系统,重点从海洋环境数据组织和管理、海洋环境数据可视化表达、海洋环境数据查询分析、三维场景交互与视图控制四个方面入手,实现海洋多源信息的集成与可视化共享,为智慧海洋管理提供深入的信息集成、分析与可视化服务。     

动力定位钻井平台井口作业指南的分析与计算

动力定位钻井平台已逐步被广泛应用于深水和超深水油气资源的勘探开发。由于面临复杂的海洋环境和作业环境,钻井平台可能会出现动力定位失效移位的紧急情况。文章在分析井口作业指南发展历史的基础上,基于国际上对井口作业指南的要求,研究钻井平台动力定位失效移位模式并对其进行分析,建立钻井平台井口作业指南红色界限值的计算方法,并自主开发相应计算软件;该软件可对钻井平台红色界限值、黄色界限值和警告界限值进行全面计算,完善井口作业指南,保证深水动力定位钻井平台的作业安全。     

无动力海面移动观测平台特点、进展与发展趋势分析

本文以表层漂流浮标、漂流式波浪浮标和漂流式海气界面浮标为代表介绍了无动力海面移动观测平台的观测需求、特点、最新进展和发展趋势。无动力海面移动观测平台除具备重量轻、体积小、随波性好等特点外,相比其他观测平台最大的优势在于成本低、实时性强,可有效弥补定点观测在全球大洋空间分辨率的不足。随着海洋与气象环境观测传感器的自动化、小型化和低功耗化,尤其是在可再生能源供应和卫星数据通讯技术的支撑下,这一类型平台观测能力的可拓展性非常强。除可直接开展海洋环境声学、光学和电磁学要素的观测外,还可成为海洋化学、海洋生物、海洋地质等海洋学科的专属平台,并具备海上目标探测识别能力。随着无动力海面移动平台观探测能力的不断提高、使用成本的降低和快速投放技术的发展,此类平台在海洋观探测领域尤其是深远海区域观探测快速响应方面将有非常广阔的应用前景。     

韩国海岸港口工程概况

简要介绍了韩国海岸和海洋环境、港口发展、海岸和港口工程的有关机构和团体，并综述其近年来海岸动力方面研究的课题和成果。内容包括海洋动力因素、海岸波浪观测和设计波浪的确定、波浪的传播变形、不规则波理论、非线性波和波浪破碎、波浪与建筑物相互作用、泥沙运动、海岸演变和环境影响分析等方面。     

基于深度学习的随船波浪测量技术研究

深海极端波浪环境为浮式海洋平台作业时最为关键的海洋动力环境之一。在其作用下,深海浮式平台的运动、气隙以及结构响应等均为近年来的研究热点。然而,在深海环境中,入射波浪环境往往通过X波段雷达进行测量,仅能获得波浪的短时统计值,极大限制了实海域浮动平台动力响应的研究。目前,尚无成熟的方法能够对海洋浮式平台所处海域的入射波时序进行实时测量。针对深远海半潜式平台的波浪时序随船测量问题,结合平台气隙响应与运动响应数据建立基于深层神经网络的波浪非线性解耦模型,准确估计辐射、绕射波浪以及其非线性成分对时序波浪场的影响。研究显示,基于深度神经网络的波浪时序测量技术可以实现从气隙响应到入射波信息的反推,利用该方法计算得到的波浪时序具有较高的精度。     

海洋水文气象数据管理系统的模块化设计与实现

文章针对我国目前海洋环境预报工作对海洋水文气象观测数据智能化管理的需求,提出了数据多重存储和分级管理相结合的技术方案。采用了基于面向对象的软件工程技术和基于结构化查询语言的数据库技术,实现了海洋水文气象数据管理系统的模块化设计与开发,该系统可整合现有的观测数据,实现海洋观测数据的智能化管理。     

海翼水下滑翔机测流应用

水下滑翔机其通过集成生物、化学、物理传感器可以测量如温度、盐度、溶解氧等多种海洋基础水文要素,其利用卫星定位系统获得实际出水速度和理论出水模型获得理论出水速度之差可以计算深度平均流,。本文利用海翼水下滑翔机获得温盐场及卫星定位数据评估深度平均流,结果显示利用温盐场获得深度平均地转流与水下滑翔机获得深度平均流相关系数0.95,表明其流场的一致性,同时根据船载观测ADCP误差分析法估算深度平均流误差约为0.036 m/s。借助深度平均流可以估算绝对地转流,包括正压地转流和斜压地转流。在零动力面的假设下,我们选取了海翼号水下滑翔机在南海的一组实验对流量误差进行了评估。该实验为2019年1月3日-2月16日海翼号水下滑翔机自南向北穿越西沙群岛附近一个中尺度涡观测。观测结果表明,该中尺度涡为冷涡流核,在涡心以南,绝对地转流为东向流,最大流速约为0.48 m/s;涡心以北,绝对地转流为西向流,最大流速约为0.47 m/s,稍弱于南侧。受不均匀时空观测计划影响,本文未对流量做出估计。     

PEIOS系统远程用户信息集成若干问题的探讨

PEIOS系统是珠江口海域立体监测技术示范系统，其总体是研制一个以水质监测为核心，以珠江口水域为监测范围的河口区近海洋环境监测东范系统，该系统接收多种来源的远距离观测数据（卫星，岸基雷达，自动气象站，自动水质测试仪等），并具有数据实时更新的能力，它的远程用户模块可通过可电话拨号连接主数据库，进行相关的空间信息查询与分析，是相对独立的功能模块，同时，该模块还具有集成本地（用户端）数据的功能，作者提基于优秀地理信息系统平台的技术解决方案，并在AutodeskWorld2.0平台上成功开发了远程用户模块，实现了多源数据在远程用户端的GIS集成。     

海洋环境观测信息分类编码研究

从海洋环境观测信息分类编码对海洋环境观测信息化建设的重要性,以及海洋环境观测信息多渠道、多层次、多时效、多格式的特点出发,结合海洋环境观测数据管理工作现状,研究了海洋环境观测信息的分类与编码的原则和方法,通过对海洋环境观测数据业务链以及应用需求的分析,确定了海洋环境观测信息基本框架和分类对应的类型编码,以期为海洋数据管理的创新与发展提供参考。