海气界面多平台探测关键技术及装备

机载蓝绿激光海洋探测和传输系统关键技术及应用项目简介海洋垂直剖面测量是海洋观测的前沿技术，机载蓝绿激光雷达是目前可以实现海洋航空立体遥感的唯一手段。

项目组历经十多年持续攻关，发明了提升蓝绿激光海洋穿透深度、抑制背景干扰和海面扰动等核心技术，解决了机载蓝绿激光海洋剖面遥感和跨介质高速光通信技术在真实海况下的应用瓶颈问题，研制出我国唯一的机载蓝绿激光高分辨海洋探测系统和机载蓝绿激光跨介质高速通信系统，打破国外技术封锁，填补国内空白，在我国南海岛礁测绘、海洋环境监测和跨介质信息传输等领域获得重要应用，发挥了不可替代的作用。

本项目的主要技术发明和核心关键技术如下：发明点1：发明了瞬时光信号动态范围的非线性压缩技术。

设计出特种光学空间频率滤波器，信号动态范围压缩超20分贝，确保50分贝动态范围下信号的无失真探测，并应用到机载激光探测系统中，经多海域下飞行验证，0.2~50米深度范围的水深测量精度均优于±0.2米，达到国际领先水平。

发明点2：发明了光子数可分辨的微弱信号探测技术。

通过回波信号的多级光子甄别，实现光子数可分辨的光子计数探测，并结合激光编码调制与光子计数相关技术，使得测量系统兼容单光子量级和多光子数的信号范围。

经不同海域大量飞行验证，空中与水下平台间的跨介质蓝绿激光通信系统实现从浅海到120米以深的可靠通信，最大通信深度达到国际领先水平。

发明点3：发明了多孔径视场拼接和最大比分集的自适应阵列接收技术。

利用窄视场的多孔径拼接，实现等效口径下的总接收视场提升至60度，解决了海-气界面动态变化下的蓝绿激光通信对准难题；经不同海况下的验证，空中与水下平台间的跨介质蓝绿激光通信系统可在5级海况以下实现高信号稳定和低误码率。

发明点4：发明了匹配海水最佳透过率和太阳暗线的蓝绿脉冲激光源技术。

利用高效非线性频率变换技术，发明了与太阳夫琅禾费Mg和H-β暗线匹配的蓝绿脉冲激光源，暗线波长的太阳背景辐射可降低两个量级，且处于海洋最佳透过波段，显著提高了激光探测和通信信号接收的信噪比，扩展机载蓝绿激光海洋探测和传输系统的有效工作时段。

国家海底观测网十米浮标平台系统研究与应用①李 清1,陆 海2,韩 睿1,王建军2(1.上海外高桥造船海洋工程有限公司,上海 201306;2.同济大学国家海底科学观测系统项目办公室,上海 201306)摘要 国家海底科学观测网是经国家发改委批准的重大科技基础设施建设项目,旨在全方位㊁多领域㊁立体观测海洋㊂与业务化运行的浮标网不同,海底科学观测网对浮标平台的数据采集和控制系统㊁水声通信㊁系统的防护和国产仪器实验平台等方面提出了新的更高的要求㊂针对这些科学目标的工程实现,探讨对现有浮标的改进和功能增删以满足整个海底观测网的需求㊂关键词 国家海底科学观测网;海洋资料浮标;数据采集和控制系统;水声通信中图分类号:P 714 文献标志码:A 文章编号:20957297(2023)011907d o i :10.12087/oe e t .2095-7297.2023.02.19D e s i g n o f C h i n a N a t i o n a l S c i e n t i f i c S e a f l o o r O b s e r v a t o r y B u o y Pl a t f o r m L I Q i n g 1,L U H a i 2,H A N R u i 1,WA N G J i a n ju n 2(1.S h a n g h a i W a i g a o q i a o S h i p b u i l d i n g &O f f s h o r e C o .,L t d .,S h a n gh a i 201306,C h i n a ;2.P r o j e c t M a n a g e m e n t O f f i c e o f C h i n a N a t i o n a l S c i e n t i f i c S e a fl o o r O b s e r v a t o r y ,T o n g j i U n i v e r s i t y ,S h a n gh a i 201306,C h i n a )A b s t r a c t C h i n a N a t i o n a l S c i e n t i f i c S e a f l o o r O b s e r v a t o r y (C N S S O )i s a m a j o r s c i e n c e a n d t e c h n o l o g yi n f r a s t r u c t u r e p r o j e c t a p p r o v e d b y t h e N a t i o n a l D e v e l o pm e n t a n d R e f o r m C o m m i s s i o n (N D R C ),w h i c h a i m s t o o b s e r v e t h e o c e a n f r o m v a r i o u s a s p e c t s a n d f i e l d s .U n l i k e t h e b u o y n e t w o r k o p e r a t e d b y t h e g o v e r n m e n t ,C N S S O r e qu i r e s s m a r t d a t a a c q u i s i t i o n a n d c o n t r o l s y s t e m ,u n d e r w a t e r a c o u s t i c c o m m u n i c a t i o n ,s ys t e m p r o t e c t i o n a n d d o m e s t i c i n s t r u m e n t e x p e r i m e n t p l a t f o r m.I n r e s p o n s e t o t h e r e a l i z a t i o n o f t h e s e s c i e n t i f i c g o a l s ,i m pr o v e m e n t s n e e d s t o b e m a d e f o r t h e b u o y p l a t f o r m t o m e e t t h e r e qu i r e m e n t o f C N S S O .K e y wo r d s C N S S O ;b u o y ;d a t a a c q u i s i t i o n a n d c o n t r o l s y s t e m ;u n d e r w a t e r a c o u s t i c c o m m u n i c a t i o n 0 引 言长期以来,人们对于海洋观测的认识局限于岸边和表层,对于海洋内部的认识比较少㊂而随着科学研究的需要和工程技术的进步,众多国家开始建立第三代海洋观测平台海底科学观测网㊂相比于调查船测量和卫星遥感,海底科学观测网可以深入海洋内部,提供定点㊁长期㊁连续的观测数据,有助于更加深入理解海洋随时间的变化[1]㊂在海底科学观测网中,浮标观测平台能够获取海气界面的科学数据,包括大气数据和近海面水体参数,是观测网系统的重要组成部分㊂本文将从浮标平台的发展现状㊁海底观测网的功能需求分析㊁平台设计探讨㊁柴发太阳能混合能源系统4个部分来阐述㊂1 浮标观测平台的发展现状根据功能的不同,浮标观测平台可以包括浮标①基金项目:同济大学国家海底科学观测系统㊂作者简介:李清(1980 ),男,大学本科,高级工程师,主要从事船舶与海洋工程装备制造生产管理方面的研究㊂E -m a i l:l i q i n g@c h i n a s w s .c o m ㊂第10卷 第2期2023年6月海洋工程装备与技术O C E A N E N G I N E E R I N G E Q U I P M E N T A N D T E C H N O L O G YV o l .10,N o .2J u n .,2023㊃120㊃海洋工程装备与技术第10卷体㊁锚系㊁传感器系统㊁数据采集和控制系统㊁能源管理系统和通信系统㊂1.1浮标体浮标体是整个平台的载体,可以为系统提供足够的浮力,与锚系共同确保整个平台在海洋环境中的稳定工作㊂按照结构类型划分,浮标体可以分为圆盘型㊁船型和柱型等结构㊂其中,应用最广泛的㊁历史最悠久的是圆盘型浮标㊂圆盘型浮标通常按照直径分为大型㊁中型和小型3种类型㊂国外的浮标平台使用源于20世纪60年代,当时多采用12m 直径和10m直径的大型浮标[2]㊂随着材料技术的进步,美国的国家数据浮标中心(N a t i o n a l D a t a B u o y C e n t e r,N D B C)逐渐发展出了直径3m的标准浮标,成为美国浮标观测网的主力浮标[3]㊂我国的海洋浮标研制起步较晚,现在也进入了业务化运行阶段㊂我国已经初步建立了包含约130个浮标的近海浮标观测网,包括10m大型浮标㊁6m中型浮标和3m小型浮标,主要型号是10m大型浮标[4]㊂究其原因,我国近海渔业活动频繁,采用大型浮标可以降低丢失和损坏的风险,能够提高浮标系统的稳定性㊂而国外的海况比较良好,渔业活动较国内稀少,因此,采用易于运输和维护的3m小型浮标,只有在比较恶劣的海况才使用大型浮标㊂1.2锚系锚系通常由锚和系缆组成,能够为整个浮标系统提供足够的系泊力,与浮标体共同保证系统的稳定运行㊂根据系留方式的不同,锚系可以分为单点系留和多点系留㊂其中,单点系留又可以分为全锚链式系留㊁拉紧式系留㊁半拉紧式系留㊁倒S型系留和弹性系留系统[5]㊂锚的类型有有杆锚㊁无杆锚㊁大抓力锚和特种锚㊂系缆的材料类型有锚链㊁钢丝绳㊁化纤缆绳和弹性系缆原件㊂弹性系留是比较新的系留方式,可以降低海流导致的系缆运动,改善浮标的随波状态,提高浮标的数据质量[6]㊂1.3数据采集和控制系统数据采集和控制系统是整个浮标系统的控制中心和数据处理中心,能够完成对传感器的数据采集㊁远程控制和电源管理㊂数据采集系统结构可以分为采集电路㊁控制芯片㊁存储设备和相应软件等㊂当前,我国浮标平台普遍采用的数据采集和控制系统主要支持海洋气象㊁物理海洋和少量海洋传感器的采集和控制,满足国家海洋局㊁气象局等单位的业务化运行需要㊂对于这些业务化运行的浮标平台,增减传感器数量和种类都需要重新设计,增加了工作量㊂国外的发展趋势是,研制可以应用浮标㊁潜标和水下滑翔机等多种平台的低功耗的智能型数据采集和控制系统[7],其关键是模块化设计和标准化设计㊂国内的各个机构,包括中国海洋大学㊁山仪所㊁中船重工七一五所等都设计了自身的基于C A N总线的数据采集和控制系统[8㊁9],具有较好的扩展性㊂1.4电源管理系统电源管理系统是数据采集控制系统㊁通信系统和传感器系统的能量来源,能够实现电源的补充和管理㊂通常,浮标平台采用太阳能和蓄电池结合的方式实现能量的采集和存储㊂在阳光充足的时候,太阳能电池板可以将光能转化成电能,除了供应传感器消耗之外,将多余的电能储存在蓄电池中㊂在没有阳光的时候,蓄电池中的能量可以满足整个系统的运行㊂其中,电源管理模块可以监测并显示电池的电压㊁电流和温度等要素,防止蓄电池过充㊁过放和过热等[10],最终,实现系统的长期平稳运行㊂1.5通信系统通信系统是浮标平台和岸基站之间的联系通道,可以实现数据和控制指令的双向传输㊂浮标上常用的通信方式有V H F㊁C D M A㊁G P R S㊁北斗卫星和海事卫星等多种方式㊂在近海和湖泊中,手机信号比较强,采用C D M A或者G P R S信号通信具有速度快㊁费用低和稳定的特点㊂在离岸较远的区域,通信基站较少,卫星通信成为唯一的方式㊂为了避免数据的泄露和高昂的流量费,国内的浮标平台普遍采用北斗卫星通信,其在寻址方式㊁信道畅通率㊁用户容量㊁通信实时性和价格方面都优于国际海事卫星通信,但是一次只能传递78个字节,每次通信需要分成多个数据包才能完成[11]㊂1.6传感器系统传感器系统是整个浮标系统的工作部分,可以实现对多种海洋环境参数的测量㊂根据观测的科学目标的不同,搭载的传感器包括气象传感器㊁物理海洋传感器㊁海洋化学传感器和海洋生物传感器等㊂目前,国内浮标观测网搭载的传感器一般采用国外的产品,价格昂贵,维护比较麻烦㊂而国产传第2期李清,等:国家海底观测网十米浮标平台系统研究与应用㊃121㊃感器的问题在于,没有相应的产品,产品精度不能达到使用要求,或者没有在浮标上的使用经验㊂这些问题限制了国产传感器的研发和使用,导致与国外传感器产品差距越来越大,最终国内传感器产业萎缩甚至消失㊂2海底科学观测网浮标平台功能性分析在东海海域,海底科学观测网需要从海面到海底,全方位立体协同观测,从而深入理解人类活动影响下的长江口东海的物质交换及其生态环境效应,研究东海低氧区的形成机制㊁生物地球化学过程及对生态环境的影响,探索长江冲淡水与西太平洋边界海流的相互作用㊂因此,海底观测网的浮标平台提出了新的更高的要求㊂2.1搭载的传感器数量多㊁学科全㊁控制要求高业务化运行的浮标平台一般搭载海洋气象传感器㊁海洋物理传感器和少量海洋化学传感器,主要测量指定海域的气象特征㊁温度盐度深度和流速等水文特征㊂而海底科学观测网的目标在于对东海的全方位观测,不局限于气象和水文特征㊂因此,海底观测网的浮标平台除了搭载常见的海洋气象传感器(风速㊁风向㊁气压㊁气温㊁湿度等)㊁物理海洋传感器(流速㊁流向㊁水温㊁波浪等)外,还要搭载众多的海洋化学传感器,比如用于测量p H值㊁溶解氧㊁水气C O2㊁硝酸盐㊁甲烷等的传感器㊂另外,浮标平台还要搭载激光粒度仪㊁光合辐射仪㊁三波长荧光计㊁光量子效率仪和浮游生物成像和分类系统,来观察水体中的浊度㊁光合作用㊁叶绿素㊁有机质和生物丰富度㊂如此多的传感器,对浮标系统的测量项目㊁传输方式及接口㊁防护等级㊁供电及功耗㊁体积与安装㊁连续工作时间与维护周期等方面,提出了较高的要求㊂浮标平台上传感器的稳定协调工作是海底观测网长期稳定运行的重要保证㊂2.2观测网防护要求除了需要搭载传感器实现海气界面的观测之外,浮标平台还要承担守护海底缆系的作用㊂东海地区繁忙的渔业活动对于海底的缆系具有较大的威胁,需要浮标平台提供一定的示警和防护作用,来提醒渔民注意指定海域底部的缆系,从而提高整个海底科学观测网的稳定性㊂2.3水声通信要求为了实现海底科学观测网的全方位观测,除了浮标平台,还需要潜标㊁四脚架㊁观测塔等平台同时工作㊂而这些平台的能量和数据是通过海底的光电复合缆传输的㊂浮标和部分无缆的潜标必须使用无线通信,才能接入海底科学观测网㊂无线电波和激光等信息载体在水下衰减剧烈,无法实现水下信息的传输,因此声波成为水下通信的唯一载体㊂在海底观测网中,水声通信系统共有3个主要作用:将无缆区域的浮标和潜标纳入实时海底观测网,将有缆区域的无缆浮标纳入海底观测网㊁海底电缆通信故障时的数据出水应急通道㊂借助水声通信,将浮标㊁潜标㊁四脚架等平台真正整合为一个有机整体,从而更好地实现数据的实时传输㊂2.4仪器国产化要求和国外传感器相比,国产的传感器优势在于价格便宜㊁维护方便以及可以提供必要的技术支持,打破国外的技术封锁㊂缺点在于测量精度不够㊁稳定性不够和没有使用经验不足等㊂另外,某些保密性的数据也只能通过国产的仪器采集和处理㊂在海底科学观测网中,为了降低后期的运行维护成本,保证声学数据的保密性,需要传感器的国产化㊂3浮标平台设计探讨3.1智能型数据采集和控制系统设计针对当前浮标数据采集和控制系统主要支持海洋气象㊁物理海洋和少量海洋化学传感器的现状,研制模块化程度高㊁扩展能力强㊁人机交互良好㊁具备辅助预警决策功能的智能型控制系统㊂该数据采集系统主要包括主控芯片㊁C A N总线控制模块㊁分布式数据采集预处理模块和预警辅助决策模块等㊂图1所示为数据采集和控制系统结构框图㊂为了保证传感器数量的迅速扩展,采用C A N总线和分布式预处理模块结合的方法㊂分布式预处理模块包括数据采集电路㊁数据处理和控制芯片以及相应的硬件模块化设计㊂当需要增加或者改变传感器时,只需要将传感器装在预处理模块上,再将预处理模块与C A N总线相连,从而实现传感器的迅速扩展㊂另一方面,还要开发易于操作的人机界面,使得科学家在岸上能够实时监测设备的健康状况,提前发现可能出现的设备故障,发出预警,并通㊃122㊃海洋工程装备与技术第10卷图1浮标数据采集和控制系统F i g.1B u o y d a t a a c q u i s i t i o n a n d c o n t r o l s y s t e m过交互式远程控制系统对设备进行控制,从而保障海底观测网的稳定工作㊂3.2水声通信数据链为了实现潜标和浮标平台之间的水声通信,需要在浮标和海床基上加装水声通信机㊂浮标上的水声通信机基阵采用柔性线阵列,在柔性保护管内部安装发射换能器和接受水听器,外部安装透声保护罩㊂基阵主要由8个接受水听器和1个发射换能器组成,阵元间距为200m m,整体长度为2m左右㊂基阵下端配重,保证基阵在一定流速范围内可以保持基阵垂直㊂在浮标系统中,金属锚链的振动声㊁连接头旋转的声音㊁海浪冲击标体的声音等都会影响水声通信的效果㊂为了减弱这些噪声的影响,通信机基阵需要伸出浮标底部一定距离,其下端应伸出浮标地面5m左右㊂3.3浮标平台防护措施为了保证浮标平台的安全和整个海底观测网的长期运行,需要在浮标上增加安全防护装置㊂首先是报警系统,具体包括人员闯入报警㊁事故报警和故障报警等㊂这些报警系统需要加装相应的传感器,例如舱开门㊁舱进水㊁浮标移位㊁浮标倾斜等传感器㊂其次,在浮标上要加装A I S防撞系统,实时监测浮标周围12海里海域内的过往船只,对驶入2k m范围内的船只进行识别跟踪,并利用海事和渔政系统对其发出警告㊂为了避免某些没有加装A I S 系统或者A I S系统关闭的船只,可以采用V H F电台对其广播,使其远离浮标㊂最后,为了激发渔民的主动保护意识,除了每年对渔民进行宣传之外,还可以借助观测数据开发相应的数据产品以服务渔民,保障渔民的生命财产安全㊂例如,可以在渔船靠近时,向渔民的手机发送该海域的天气状况及预测,帮助渔民了解海上天气状况,减少损失㊂3.4仪器实验平台建设为了提高仪器的国产化水平,促进海洋传感器的发展,需要在浮标平台上搭建传感器的实验平台㊂在海底科学观测网中,每一个锚定点附近会有一个实验标和两个警戒标,在观测海底的同时,起到保护海底电缆的作用㊂而在每个浮标上会开6~ 8个仪器安装井,在保证海底观测网的长期稳定运行的基础上,可以将部分安装井作为国产传感器的实验平台,以验证㊁完善其使用性能㊂还可以同时搭载国外同种传感器产品,提供数据比对,以明确改进方向和验证数据的准确性㊂4柴发太阳能混合能源系统传统太阳能发电系统的发电功率与太阳能板的数量成正比,通常仅能支持低频率的数据采集㊂太阳能发电的效率受天气影响较大,无法满足浮标平台在连续阴雨天㊁台风等极端天气的用电需求㊂为了实现多种传感器全天候的高频连续观测㊁高带宽数据的实时传输,浮标平台采用柴油发电机和太第2期李清,等:国家海底观测网十米浮标平台系统研究与应用㊃123 ㊃阳能板混合发电,经蓄电池存储转换后供所有仪器设备用电㊂4.1 柴油发电机的布置柴油发电机在各类大小船舶中应用非常成熟,工作期间的振动㊁噪声和散热大,通常布置在独立的机舱中㊂在浮标平台上,柴油发电机布置在能源室深处远离浮标中心的方向,能够降低对浮标小平台仪器㊁仪器室数采设备的影响㊂油柜布置在发电机外侧,配置油位计,如图2所示㊂柴油发电机周围应预留设备维护空间,满足定期保养和检修需求㊂图2 柴油发电机的布置F i g .2 A r r a n g e m e n t o f d i e s e l ge n e r a t o r s 4.2 柴油发电机的冷却系统船用柴油发电机通常采用海水直接冷却的方式㊂海水经过滤后进入发电机冷却水管,具有冷却效率高的优点;缺点是冷却水管内部易发生腐蚀或堵塞㊂浮标平台以无人值守的方式长期工作在东海近岸含沙量高的海水中,需要采用间接海水冷却的方式㊂在冷却水管路中充满淡水,以内循环的方式冷却发电机㊂一部分冷却水管穿过舱壁后进入冷却水舱,由海水对冷却水管进行降温冷却㊂经验证,间接海水冷却的方式完全能够满足发电机的使用工况㊂4.3 柴油发电机的通风系统柴油发电机工作期间消耗新鲜空气,因此需要配置通风系统㊂新风从桅筒侧面的烟雾处理器进入结构风道㊁风机,一路直接送至能源室柴油发电机进风口附近,另外一路经电动风闸送至仪器室㊂发电机产生的废气经排烟管从桅筒背面一侧排至舱外,不影响舱内设备运行和人员工作㊂当人员需要进舱作业时,开启风机和仪器室的电动风闸,能够为仪器室快速注入新鲜空气,减少海上作业等待时间㊂4.4 柴油发电机油箱设计柴油发电机(以下简称柴发)选用K O H L E R13.5E F K O Z D ,可输出110~220V /50H z 共计7种电压,输出功率13.5k W ㊂油柜采用独立箱柜设计,按照系统的设备及柴发的设计工况,即75%负荷每日工作一小时,油耗为2.92L /h ,1500L 容积,可为柴发提供超过250天的续航,见表1㊂由于浮标平台为无人值守设计,需要设计远程读取液位数据,因此,在油柜顶部设计有浮球式磁性液位计;在侧面设计有翻转式磁性液位计,用物理显示的方式显示液位,保证了柴油液位监控的准确可靠,如图3所示㊂表1 柴油发电机油耗说明T a b .1 D i e s e l g e n e r a t o r f u e l c o n s u m p t i o n d e s c r i pt i o n 油耗60H z 50H z柴油,L /h (g ph ),%(载量)100%4.57(1.21)3.90(1.03)75%3.55(0.94)2.92(0.77)50%2.50(0.66)2.02(0.53)25%1.57(0.42)1.19(0.31)注:60H z 模式下16E K O Z D 油耗,50H z 模式下13.5E F K O Z D 油耗㊂㊃124㊃海洋工程装备与技术第10卷图3 柴油发电机示意图F i g .3 S c h e m a t i c d i a g r a m o f d i e s e l ge n e r a t o r s 4.5 水循环改进及设计柴油发电机原设计采用船用柴油机,其冷却水系统为开式二级循环冷却系统,即通过泵和管路抽取外部环境水,用环境水和发电机内部的缸套水进行热交换,是为一级循环;缸套水通过闭式循环管路再冷却柴油机气缸等部件,从而带走发电机运行产生的热量,是为二级循环㊂使用后的环境水通过排气管和高温气体一起排出㊂但是,该冷却水方式适合低盐水环境的内河环境使用,对于无人值守的海上浮标平台显然不适用㊂因此,需要将原有的开式二级循环系统改造为闭式三级循环冷却系统㊂在标体外围的浮力舱内单独划分出一个海水冷却水舱,使舱内有和吃水高度一致的海水,舱底布置耐腐蚀材质制成的热交换盘管,用来实现低温淡水与海水的热交换,是为一级循环;低温淡水部分设置有除气水箱,用于去除系统循环中产生的气体,气体通过水箱顶部的管路进入位于高位的膨胀水箱,再通过膨胀水箱上的透气管排出系统㊂膨胀水箱有两个功能:二级循环系统补水;承担系统运行时冷却水热膨胀释放㊂二级循环冷却水通过发电机内部的泵及热交换器和发电机内的三级循环系统进行热交换㊂通过改造,冷却水循环系统可大大提高冷却水系统的可靠性,从而满足浮标平台无人值守的要求,如图4所示㊂图4 水循环系统示意图F i g .4 D i a g r a m o f t h e w a t e r c i r c u l a t i o n s ys t e m 4.6 通风及排烟设计为满足浮标舱内设备散热及发电机运行对于新鲜空气的需求,浮标系统内还设计布置了通风系统㊂通风系统分为两路:日常设备运行通风及发电机送风㊂两路通风系统通过计算机控制风闸,考虑到海上环境对于设备的影响,进风口设计有盐雾过滤器㊂当日常设备运行时,风闸间歇性打开,通风第2期李清,等:国家海底观测网十米浮标平台系统研究与应用㊃125㊃系统可以带走设备运行时产生的热量,为系统可靠性提供保障㊂当柴发启动运行时,设备运行的风管分闸关闭,所有空气全部用于柴发送风㊂根据柴油机的运行需求,此时柴发的需求风量需要达到10000L/h㊂5结语本文首先介绍了浮标平台的结构组成以及国内外的进展;然后,提出了海底科学观测网对于浮标平台的功能性需求,包括对浮标数据采集和控制系统的要求㊁对水声通信的要求,和对海底电缆的防护要求和仪器国产化的要求;最后,针对海底观测网的这些需求,提出了一些建设的意见㊂总之,浮标平台未来将向智能化㊁系统化㊁网络化发展,这需要广大科技工作者的共同努力㊂参考文献[1]汪品先.从海洋内部研究海洋[J].地球科学进展,2013,28(5):517520.[2]M c c a l l J,K e r u t E,H a a s G,e t a l.E v o l u t i o n o f B u o yE l e c t r o n i c s a n d T e l e m e t r y[C].O c e a n s.I E E E,1978:19.[3]T a f t B,B u r d e t t e M,R i l e y R,e t a l.D e v e l o p m e n t o f a n N D B CS t a n d a r d B u o y[C].I E E E,2010:110.[4]王波,李民,刘世萱,等.海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势[J].仪器仪表学报,2014,(11):24012414. 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深水海洋天然气开发技术的关键装备与材料研发深水海洋天然气是一种富含天然气的海底沉积物，其中蕴含着丰富的能源资源。

然而，深水海底环境的恶劣条件和较高的技术门槛，使得深水海洋天然气的开发变得极具挑战性。

为了有效开发利用这一资源，关键装备和材料的研发显得尤为重要。

深水海洋天然气开发所需关键装备包括海底生产系统、钻井设备、沉积物采样设备、海底管道和连接器等。

这些装备需要在深水环境下具备较高的耐压、耐腐蚀、耐磨损和可靠性等特点。

因此，研发高性能耐候钢、耐蚀合金、高强度材料和先进的密封技术是十分关键的。

首先，高性能耐候钢是深水海洋天然气开发的重要材料之一。

海底冷却剂和高盐度水会导致设备腐蚀，因此研发出能够在海洋环境中长期抵御腐蚀的材料十分必要。

高性能耐候钢具有较高的抗腐蚀性能和机械强度，能够满足深水环境下的要求。

其次，耐蚀合金也是深水开发装备研发中不可或缺的一部分。

这些合金具有良好的耐蚀性能和高温强度，能够在酸性、高温等恶劣环境下保持稳定。

在深水海洋天然气开发中，耐蚀合金可以用于制造管道、阀门和海底生产系统等关键设备，以延长设备的使用寿命和减少维护成本。

此外，高强度材料的研发对于深水海洋天然气开发技术的成功也具有重要意义。

由于海底环境中水压较高，深水装备必须具备足够的强度和刚度，以应对复杂的海洋动力环境。

因此，研发出高强度材料，如高强度钢、复合材料和纳米材料等，能够提升装备的承载能力和抗疲劳性能，确保深水海洋天然气开发的安全和稳定。

除了关键装备的研发外，先进的密封技术也对深水海洋天然气开发至关重要。

在深水海洋天然气开发中，各种密封件和连接器的可靠性直接影响着设备的运行效率和安全性能。

研发出高可靠性的密封技术，如金属密封、防渗漏涂层和高压阀门等，可以减少失效率和泄漏风险，保障设备的正常运行。

总之，深水海洋天然气开发技术的关键装备和材料研发对于有效开发利用深水天然气资源具有重要意义。

高性能耐候钢、耐蚀合金、高强度材料和先进的密封技术等的研发，能够满足深水环境下的特殊需求，保证设备的安全可靠性和长期稳定运行。

海洋技术专项申报指南本专项立足宁波海洋渔业和港口产业优势，注重海洋生态坏境建设，重点提升海洋科技研发与产业化水平，形成海洋环境监测与治理技术、海洋工程防灾减灾技术、港航渔业信息技术、涉海工程装备关键技术与配套设备、海水综合利用技术等各类海洋产业全面协调发展的新格局，在创新海洋产业绿色发展模式上形成示范，加快培育世界级海洋产业集群。

（一）产业链关键核心技术攻关项目1、海洋新材料长期原位立体测试与评价系统及产业化应用研究内容：针对新型海洋材料在海洋中的应变与腐蚀状态，开展海洋新材料在海洋立体环境中的原位测试与评价系统研究，研制长时间序列海洋剖面立体原位海洋新材料实验室试验平台和海上试验平台，建立海洋新材料性能评价体系；在复杂多场耦合的海洋腐蚀环境下，建立海洋功能新材料浮标海床基测试系统，在海气交换界面、海水梯度剖面、海底底质扩散界面等原位点在线测量典型海洋环境影响因子参数，同步采集海洋新材料耐久性指标信号；建立海洋材料水下不同梯度条件下数据解析模型及快速评价方法，揭示力学-电化学耦合环境多因素交互作用机制和损伤机理，实现长时序海洋原位背景条件下的新材料应变与腐蚀实时测试和有效评价。

考核指标：系统负载能力≥200W，原位测试新材料种类≥6种；建立2-3种海洋材料和涂层的腐蚀损伤数据库，数据量≥5000条；抗风浪等级≥8级，最大设计工作水深≥200米，无光照运行时间≥30天，连续原位测试时间不小于90天；建立海洋材料力学-电化学耦合损伤评价规范1项，项目执行期内测试系统形成的相关产品产业化累计销售收入1500万元以上。

有关说明：要求企业牵头，鼓励与高校、科研院所等联合申报。

财政补助原则上不超过500万元，且不超过项目研发总投入的20%。

2. 高性能船舶LNG潜液泵关键技术研发研究内容：探明LNG潜液泵过流部件的匹配耦合关系及能量损失机理，提出高效LNG潜液泵关键参数设计与能量损失控制方法；明确潜液泵低温气蚀机理及热效应对汽蚀性能的影响，突破LNG潜液泵高抗气蚀部件设计技术；研究潜液泵水力振动与噪音等稳定性，建立LNG潜液泵高稳定性结构优化方法；研发LNG潜液泵超低温材料变形控制与密封技术，揭示高低压气体流动对密封的影响规律，提高其密封特性与警报性能。

附件6“海洋环境安全保障”重点专项2018年度项目申报指南为贯彻落实国家海洋强国战略部署，按照《关于深化中央财政科技计划（专项、基金等）管理改革的方案》（国发〔2014〕64号）要求，科技部会同国家海洋局、交通运输部、教育部、中国科学院等部门，共同编制了国家重点研发计划“海洋环境安全保障”重点专项实施方案。

本专项紧紧围绕提升我国海洋环境安全保障能力的需求，（1）重点发展海洋监测高新技术装备并实现产业化，培育一批海洋高新技术产业创新基地，仪器装备自给能力提升到50%以上；（2）重点发展全球10千米分辨率（海上丝绸之路海域4千米分辨率）海洋环境预报模式，提供多用户预报产品并实现业务化运行；（3）重点构建国家海洋环境安全平台技术体系，实现平台业务试运行，支撑风暴潮、浒苔、溢油等重大海洋灾害与突发环境事件的应对。

本专项执行期从2016年至2020年，2016-2017年重点围绕海洋环境立体观测/监测的新技术研究与系统集成及核心装备国产化、海洋环境变化预测预报技术、海洋环境灾害及突发环境事件预警和应急处置技术、国家海洋环境安全保障平台研发与应用—1—示范四个重点任务启动了44个项目。

2018年拟支持21个项目，同一指南方向下，如未明确支持项目数，原则上只支持1项，仅在申报项目评审结果相近，技术路线明显不同，可同时支持2项，并建立动态调整机制，根据中期评估结果，再择优继续支持。

国拨经费概算约3.7亿元，其中典型应用示范类项目所用经费不超过30%。

本专项以项目为单元组织申报，项目执行期3年。

对于典型应用示范类项目，要充分发挥地方和市场作用，强化产学研用紧密结合；对于企业牵头的应用示范类任务，其他经费（包括地方财政经费、单位出资及社会渠道资金等）与中央财政经费比例不低于1:1。

除有特殊要求外，所有项目均应整体申报，须覆盖相应指南研究方向的全部考核指标。

每个项目下设课题数不超过6个，项目单位总数不超过10家。

本专项2018年项目申报指南如下。

海洋工程装备的关键技术
张超
【期刊名称】《机械制造与自动化》
【年(卷),期】2011(040)005
【摘要】在“十二五”规划中海洋工程装备列为国家重点发展的产业之一.要振兴海洋工程装备产业,主要从三个方面实现关键技术的突破,一是海洋钻井平台技术；二是海洋钻井船、工程作业船及辅助船的技术；三是关键系统和配套设备技术.【总页数】2页(P13,28)
【作者】张超
【作者单位】上海工程技术大学机械工程学院,上海201620
【正文语种】中文
【中图分类】TH6
【相关文献】
1.关于海洋工程装备关键技术的研究 [J], 谢芳
2.海洋工程装备关键技术和支撑技术分析 [J], 杨晓波
3.海洋工程装备关键技术和支撑技术分析 [J], 吴平平; 陈峰
4.海洋工程装备关键技术和支撑技术分析 [J], 杨晓波
5.极地海洋工程装备的应用现状及关键技术分析 [J], 师桂杰;冯加果;康美泽;张正艺;刘圆
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30 信息化测绘 近年来，随着我国海洋强国战略的实施，我国海洋测绘工作发展迅速，取得了优异成绩。

但仍存在诸多短板，制约我国海洋测绘事业发展。

自然资源部第一海洋研究所结合多年来开展的海洋测绘工作，对我国海洋测绘工作的现状进行简要分析，并就自然资源部“两统一”职责下，开展我国海洋测绘工作提出建议。

我国海洋测绘事业快速发展、成果丰硕我国海洋测绘历史悠久、力量庞大，其中海军拥有最专业、最完善的海洋测绘队伍，一直承担我国海洋测绘的主要工作，测绘的大量航海图（简称海图），为我国交通、海洋管理、海洋资源开发、海洋科研以及国防安全等发挥了重要作用。

自然资源部海洋、地调和测绘等部门也负责组织或作为主要牵头部门承担大量重大专项和工程任务，在我国先后开展了第一次海岛海岸带调查、全球变化与海气相互作用专项等项目，取得了大量海洋测绘成果。

这些成果包括海岛和海岸带地形图、高精度高分辨率专属经济区和大陆架海底地形图、首次构建了我国近岸海域高精度无缝垂直基准面和陆海基准转换模型等，摸清了我国海岛海岸带和管辖海域家底，为我国周边海域、大洋海底地形地貌特征提供了宝贵资料，为沿海省市工程建设、海域综合管理、海域划界、国际海底地名命名等提供了保障，也通过数据共享拓展了军方数据来源，促进了海洋测绘工作的军民融合发展。

目前，我国正在开展的军民融合“空间基准”工程、“海丝路”专项等任务，将调查测量区域从我国南海经验交流践行自然资源管理“两统一”职责推进海洋测绘工作向西太平洋、东印度洋和更广的海域扩展。

海洋测绘是海洋一所的特色和优势学科，自1958年建所就成立了海洋测绘团队。

1994年，该所又成立了海洋测绘工程技术研究中心，成为最早将海洋测绘专业作为独立学科并设置专门科研部门的地方单位之一，也是首批获得国家海洋测绘甲级资质的单位之一。

成立以来，技术研究中心开展了大量海洋测绘工作，首次完成了长城站锚地测绘，完成了南沙永暑礁和美济礁、图们江通海航道及入海口临近海域测绘工作，填补了我国海洋测绘空白。

第3"卷第1期2021年02月Vol.3"No.1Feb.,2021中国海洋平台CHINA OFFSHORE PLATFORM文章编号：1001-4500(2021)01-0078-06DOI：10.12226/j.issn.1001-4500.2021.01.20200614海洋环境监测立体感知体系化娜丽r陈小刚r陈萍2,宋文恩2,何琬2(1.深圳市源清环境技术服务有限公司，广东深圳518071；2.深圳市深港产学研环保工程技术股份有限公司，广东深圳518071)摘要：为应对大数据时代海洋信息化建设在海洋环境监测、海洋信息获取等方面的需求，分析总结海洋环境智能化监测与利用过程中存在的问题，并在此基础上开展海洋环境监测立体感知体系架构设计及关键技术研究，实现对多种海洋要素的立体、实时、原位在线监测，为实现智慧化的海洋开发与利用提供数据支撑，具有重要的战略和经济意义。

关键词：海洋环境；智能化监测；立体感知体系；架构设计中图分类号：P715文献标志码：AStereoscopic Perception System for Marine Environment MonitoringHUA Nali1,CHEN Xiaogang,CHEN Ping?,SONG Wenen2,HE Wan2(1.Shenzhen Yuanqing Environmental Technology Services Co.,Ltd.,Shenzhen518071,Guangdong,China； 2.IER Environmental Protection Engineering Technology Co.,Ltd.,Shenzhen518071Guangdong China)Abstract>In orderto meet the needs for marine informatization construction in marineenvironment monitoring and marine information acquisition in the era of big data theproblemsintheprocessofinte l igent monitoringand utilization ofthe marine environment are analyzed and summarized.On this basis the architectureand key technologies of stereoscopic perception system for marineenvironment monitoring are discussedindetail.Theresearchcouldrealizethestereoscopic real-timeandin-situonlinemonitoringofvarious marineelements andprovidedatasupportfortherealizationofinte l igentoceandevelopmentandutilization whichisofimportantstrategicandeconomicsignificance.Key words:marine environment；intelligent monitoring；stereoscopic perception system；architecture design0引言自有历史记载以来，海洋就在人类社会演变的进程中发挥着至关重要的作用，海洋强国的理念一直主导着世界的发展。

国内外海洋试验场现状分析海上试验场是海洋观测、监测和调查仪器设备研发、海洋科学研究、实现科技兴海，促进高新科技成果转化及海洋可再生能源开发的重要试验平台。

国际海洋科技发达国家在国防工业、科学研究和技术开发中，对海上试验场的建设投入了大量研究和建设。

目前，国外海上试验场多数是海军装备研发测试、船舶与海洋装备试验、海洋科学基础问题研究等多功能一体化的综合性试验场，而国内海上试验场建设起步较晚，虽然取得了一定成果，但与国外相比仍存在一定差距。

一、国外试验场（一）挪威特隆赫姆峡湾试脸场挪威特隆赫姆峡湾试验场由挪威科技大学自主海洋运行科技中心和挪威政府合作建立，于2016年底正式开放，主要用于海上机器人测试（图3-2）,由于峡湾试验海域开阔且交通量相对较少，可以减少测试事故。

该试验场为西北东南走向，长约14km,宽约Iknb水深近400m,设有静态试验场、航行试验场、陆上试验站三部分。

岸态试验场主要用于对处于系泊状态的海上机器人进行单机设备的测试任务；航行试验场的功能较为丰富，用于对以各种速度和深度航行的海上机器人（USV/AUV/UUV）进行相应的测试工作；陆上试验站配有雷达、通信设施及各种分析设备，负贲对测试任务的指挥、实施及处理等工作。

使用该试验场的科研机构和企业包括KongsbergSeatex.SINTEFOcean.MaritimeRobotics和Ro11s-RoyceMaritime等，测试从海上机器人（USV/AUV/UUV）的导航和防碰系统到运行安全和风险管理项目的所有内容。

图2T挪威特隆赫姆峡湾试验场（二）芬兰杰克蒙瑞智能船测试区芬兰杰克玻瑞（Jaakonmeri）智能船是全球首个与无人驾驶航运项目相关的测试区域，目前已正式运营。

该测试区是全球首个国际性测试区，为全球测试无人驾驶的海上运输、船舶或者相关的技术提供服务，服务的测试对象包括：载人智能船、无人船（USV）、无人潜航器（AUV/UUV）等。

海洋科学装备一、海气界面观测装备海水与大气的交界面即为海气界面，海洋与大气在此区域发生能量交换和物质迁移。

海气界面观测为基础研究提供支撑，如海气多尺度相互作用、跨圈层气–流–固耦合机制等。

（一）海洋遥感卫星美国1978年发射了世界首颗专用海洋卫星，搭载主动式和被动式微波传感器、雷达高度仪、微波测风散度计、合成孔径雷达等探测设备，波高测量精度约为2～20cm；后续发射了海洋水色专用监测卫星、海面风速测量卫星、海面风场测量卫星，建成了第三代“白云”电子侦察型海洋监视卫星系统。

欧洲重点发展综合观测卫星系统，由多颗海洋遥感卫星构成；2010年发射的“冷卫星–2”观测卫星携带合成孔径干涉雷达高度计，测量对极地冰盖的表面高度变化率、海洋浮冰厚度和面积等。

1967—1989年，苏联发射了32颗实用型海洋监测卫星，建成了“宇宙”卫星系统，由电子型海洋监视卫星、核动力雷达海洋监视卫星构成。

日本2012年发射的“水珠”号卫星配备了微波辐射计，空间分辨率较高，可对全球降水量、水蒸气量、海洋风速、温度等参数进行测量；后续发射了多颗海洋监测专用卫星，构建了全球海洋24h监测体制。

（二）海洋科考船美国拥有世界上数量最多、设备最先进的海洋科考船队，含全球级科考船16艘、大洋级科考船23艘、地区级科考船6艘、当地级科考船6艘；例如，“斯库里奥克号”极地科考船配备了艏侧推器，静水最大航速为26.3km/h，破冰等级为PC5，自持力为45d。

欧洲拥有数量庞大、设备先进的科考船队，如英国拥有大洋级科考船3艘，法国拥有大洋级科考船4艘，德国拥有全球级新型综合科考船。

英国“RSS大卫·阿滕伯勒爵士号”极地科考船，破冰等级为PC4，静水最大航速为31.9km/h，自持力为60d；配置专业科考仪器和设备，对大气、海洋、海底圈层进行科考研究。

此外，日本“Kaimei 号”海洋科考船续航能力为 1.67×104km，航速约为22.22km/h，配备动力定位系统、3000m长4缆三维地震测量系统、12000m长温盐深剖面仪装置，3000米级无人缆控深潜器（ROV）海底资源取样装置等，可执行海底资源分布、生成环境调查，大气及海洋环境变化调查等科考研究。

2023年8月时政热点专题渤海首个千亿方大气田I期项目海上平台建造完工2023年8月9日，随着3座井口平台通过验收，中国渤海首个千亿方大气田渤中196凝析气田I期开发项目的海上开采平台在海油工程天津智能化制造基地建造完工，为年内顺利投产提供了关键装备保障。

中国海油天津分公司工程建设中心项目负责人万文涛表示，为有效提高气田采收效率，I期开发项目采用高压循环注气开发方案，注气压力达53兆帕，创国内海上平台之最，并搭载多个天然气及凝析油处理工艺装置，其中包含两套由中国海油自主设计、建造的天然气深度脱水装置。

据I期开发项目的总包项目经理鞠文杰介绍，团队通过联合技术攻关，在国内首次自主完成了海上循环注气开发方案系统设计和最高压力海上注气压缩机设计、制造及调试，还自主开发焊接工艺并成功实现多型号焊材国产化应用。

渤中196凝析气田位于渤海中部海域，是中国东部第一个大型、整装、高产、特高含凝析油的千亿级立方米凝析气田。

目前，该气田已探明天然气地质储量超2000亿立方米、凝析油地质储量超2亿立方米。

I期开发项目于2022年3月在天津和青岛同步开工建设，计划于今年年内投产，投产后将为京津冀及环渤海地区提供稳定可靠的清洁能源。

可结合中国的海洋资源、开发与保护等考察。

中国的海洋资源1、中国海域自北向南跨越温带、亚热带、热带。

大黄鱼、小黄鱼、带鱼和乌贼是我国著名的四大海产。

2、黄渤海渔场、舟山渔场、南海沿岸渔场和北部湾渔场是我国的四大渔场，其中舟山渔场最大。

3、长芦盐场、布袋盐场、淮北盐场、莺歌海盐场是我国的四大盐场。

我国海盐总产量的85%集中在北方地区，长芦盐场是我国海盐产量最大的盐场。

莺歌海盐场是我国纬度最低的盐场。

4、海洋资源的保护包括海洋污染和海洋生态破坏两方面。

我国海洋污染物主要来自陆地工业和城市排放，海洋污染物质主要有：石油、农药、有机物质、放射性物质、固体废弃物和受到污染的河流。

海洋生态破坏主要有围海造陆、港口建设、过度捕捞、旅游开发。

海洋平台控制系统概况及应用石长印（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）摘要DCS为分散控制系统的英文（TOTAL DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM）简称。

指的是控制危险分散、管理和显示集中。

集散型控制系统是当前过程控制系统的核心。

从早期的PLC控制到传统的DCS系统，再到现在的结合现场总线技术的新型DCS，过程控制系统经历了翻天覆地变化，集散型控制系统也经过了从低级到逐步完善，再到技术成熟的过程。

本论文针对控制系统发展做了概略性描述，结合已做平台和目前部分控制系统厂家控制系统特色和功能做一下比较和论述。

关键字：集散型控制系统（DCS）、PLC、现场总线、过程控制系统、FPSO、FCS。

一、前言海上平台油气生产设施的控制系统包括过程控制系统（PCS），紧急关断系统（ESD）和火气系统（F&G）。

正常情况下，这三部分的控制系统相对独立，采用独立冗余的控制器、冗余控制网络和冗余卡件完成各自相应功能，对于ESD系统至少满足SIL3的等级要求。

系统间通过以太网(Ethernet)集中显示报警，实现整个生产设施的生产控制和安全保护功能。

可以说控制系统是海上油气生产系统实现自动化生产的基础，是油气生产系统的大脑，是油气生产系统正常运行的保证。

控制系统合理选型也是自动化领域的重点、难点，选用的控制系统是否合理直接关系到海上设施生产安全和人的生命安全。

二、控制系统的发展概况在海上油气生产的项目中，自动化控制起着非常重要的作用，尤其是现代新型的大中型综合平台中生产连续性强、生产过程控制相对复杂，只有通过具有高性能的自动化控制系统实时监控设备的运行状况，才能有效保证整个系统的安全、高效运转。

在九十年代以前，海油总的项目中控制系统多采用继电器逻辑控制和现场气动调节回路的控制方式。

从九十年代初期开始，PLC技术开始应用在平台的控制系统中。

此时，PLC主要用于逻辑控制和关断控制，过程控制回路依然以气动回路为主。

海上多波勘探装备关键技术的突破
韩晓泉;何国信
【期刊名称】《石油机械》
【年(卷),期】2000(028)C00
【摘要】海上多波勘探仪器能称涨底电缆采集系统，是利用置于海底的四分量检波器接收的地震信号，经过数字包转换成高精度的２４位数字信号，通过海底数传电缆传输到海面仪器船记录。

综述了海上地震数据采集单元、海底数传电缆及海底卤分量检波器的功能原理和特性及在关键技术上的突破。

展示了国产海上多波勘探器具有优势及推广前景。

【总页数】3页(P112-113,142)
【作者】韩晓泉;何国信
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】P631.46
【相关文献】
1.海上多波勘探装备关键技术的突破 [J], 韩晓泉;何国信
2.北部湾盆地海上勘探井钻井提效关键技术 [J], 林四元;陈浩东;郑浩鹏;徐一龙;吴江;徐超
3.方位电磁波在海上油气勘探开发的应用及展望 [J], 苑仁国;林昕;刘卓;陈玉山;陈波;谭伟雄
4.海上石油地震勘探采集装备研制获重大突破 [J],
5.洋山深水港区工程海上勘探关键技术实施 [J], 胡建平;冯蓓蕾
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题目：海洋探测技术及应用作者：***单位：北京桔灯地球物理勘探有限公司时间：2013年8月海洋探测技术及应用能源是当今世界经济发展的必需品，而陆地能源在一直的消耗下逐渐枯竭，人们开始将眼睛转向了海洋能源，科学研究表明，海底油气储量约占全球已探明资源量的三分之一，海洋能源的探测技术称为海洋能源利用的瓶颈，本文在其他学者的研究的基础上阐述了主要的海洋物探技术海洋重磁测量技术和海底声学探测技术，以及海洋探测技术在资源探测和海洋安全方面的应用。

20世纪末，科学家在海底发现了另一个大洋世界———“黑色大洋”，富含矿物质的流体在其中流动着，驱动着矿物质的传递和界面交换，形成各类大洋矿产，并维持着由极端条件生物所组成的深部生物圈。

黑色大洋的发现，拓展了人类对地球形成与演化和地球生命起源的认识领域。

从此，人们不断的加快了对海洋的探测，各种海洋探测技术相应的产生。

海洋物探技术的发展不仅具有显著的科学研究意义，在海洋能源的开采利用和海洋军事和安全中都要很重要的意义和位置。

1.海洋定位技术高精度的定位技术的是海洋探测技术的基础，海洋定位包括海面船只和探测系统的定位和海下探测系统的定位，海下探测系统的高精度定位尤其重要。

水面定位技术由于卫星导航定位系统的发展已经比较成熟，目前的卫星导航定位系统有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo系统和中国的北斗系统，其中GPS的技术最成熟，精度最高。

水下定位主要测定水下探测系统相对水面母船的位置，如侧扫声纳系统、海底照相系统、海底摄像系统等拖体系统，水下机器人，海底箱式取样器、多管取样器、电视抓斗、潜钻、热液保真采样器，及海底土工原位测试仪等等。

测定水下探测系统相对水面母船的位置，结合水面船只的全球定位数据，就可将水下探测系统的准确位置归算到大地坐标系上。

水下定位系统主要有超短基线定位系统、短基线定位系统、长基线定位系统，及超短基线定位系统与长基线定位系统组合系统，短基线定位系统目前已很少使用。

一、项目名称：海气界面多平台探测关键技术及装备二、项目简介海气界面层内海洋、气象要素变化极为复杂，海气界面的温度、盐度影响着海洋牧场渔业活动，恶劣海况、低能见度等危险天气严重影响着战略通道航行安全，海洋表面大气波导制约着岛礁安全预警平台的效能发挥，海气界面环境的探测直接关系到国家海洋经济发展、海洋战略利益拓展和国防安全。

项目针对海气界面环境立体观测体系建设中面临的天基全域探测、船基走航探测、岸基定点探测技术难题，突破多项关键技术，研制系列装备，技术创新为：1、星载直接相关型全极化微波辐射海面全域探测技术。

针对国内星载海面盐度探测装备空白，L波段盐度探测天线尺寸大，难以星载工程化应用，发明了L波段综合孔径辐射测量技术。

发明了星载高精度直接全极化微波辐射接收方法。

实现了海面风场全极化弱亮温信息的高灵敏度接收，亮温接收灵敏度优于0.25K；发明了相关型全极化微波辐射定标技术，全极化微波辐射计相位定标精度优于0.5°，幅度定标精度优于0.5dB。

2、船基双极化全固态毫米波航线剖面探测技术。

针对基于微波回波信号测波定标困难、波浪参数反演精度低的难题，发明了毫米波干涉模式下的浪高直接测量技术和浪向反演技术,发明了Ka频段双极化全固态毫米波云雾探测和能见度反演技术。

实现了能见度单点静态探测向水平、垂直和斜视全方位动态监测的转变，信号检测能力提高10dB以上。

3、岸基连续波和亚毫米波定点廓线连续探测技术。

针对常规探空气球获取海气界面温湿风廓线存在低空盲区大、时间不连续等问题，发明了调频连续波相控阵超低空风廓线探测技术，将低空风廓线最低有效探测高度由100m降低到10m；针对风廓线回波信号弱、不易提取、易受有源电磁干扰等问题，发明了风廓线弱回波信号提取和抗有源干扰方法，干扰抑制30dB以上，有用信号功率增加13dB以上，研制了岸基亚毫米波大气温湿廓线探测装备，海气界面温湿廓线连续探测时间分辨率达毫秒级。

我国深水油气开发关键技术装备研制获重要突破
佚名
【期刊名称】《河南科技》
【年(卷),期】2022(41)10
【摘要】2022年5月11日,我国首套国产化深水水下采油树在海南莺歌海海域完成海底安装,该设备是中国海油牵头实施的水下油气生产系统工程化示范项目的重要部分,标志着我国深水油气开发关键技术装备研制迈出关键一步。

此次中国海油实施的500 m级水下油气生产系统工程化示范应用项目,标志着我国具备了成套装备的设计建造和应用能力。

水下生产系统是开发深水油气田的关键装备,包括水下井口、水下采油树、水下控制系统、水下管汇等设备。

【总页数】1页(P2-2)
【正文语种】中文
【中图分类】F42
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1.我国研制开发焦炉气制合成天然气关键技术获重大突破
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5.863计划海洋技术领域深水油气勘探开发装备研制取得重要进展
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