海洋工程技术

海洋工程技术（共12篇）

海洋工程技术 篇1

1 渔业船舶节能技术概述

我国是世界渔业大国,拥有机动渔船约50多万艘,渔业船舶能耗占渔业生产能耗的50%[1]。随着燃油价格上涨,渔船节能成为业界关注的热点之一。开展渔业船舶节能技术工程研究,对于保障渔业经济可持续发展,维护海洋渔业环境具有重要意义。

目前国内外渔船节能技术和措施主要有以下方面:

1.1 主尺度及船型参数优化

为节约能源,国外对主尺度和船型系数等渔船主要参数的选择,都广泛应用优化设计手段,并开展技术经济论证。渔船除了航行,还涉及捕捞、加工作业和冷藏保鲜。船型的优化论证比普通船舶更复杂,论证得到的最优船型不一定是最经济船型,设计者的经验至关重要。随着当今计算机技术的日新月异以及系统工程学和工程经济学的不断发展,为渔船船型参数、技术指标优化和整个船队技术经济论证的工程适用性提供了保障。

1.2 低阻力船型优化

渔船航速高,阻力耗能较大,低阻力船型优化是渔船节能技术研究的关键,主要采取以下几种船型节能优化措施。

1.2.1 设置合理的球鼻艏

球鼻艏产生的波系与船体波系形成有利干扰[2],合成波的波高降低,兴波阻力下降。渔船傅汝德数基本界于0.25~0.35,属中高速船范围,设置线型合理的球鼻艏能够大大降低渔船剩余阻力。球鼻船艏的减阻效果与航速有关,只有航速大于某一值(界限速度)时,球鼻艏才会呈现降阻效果,一般球鼻船艏的界限速度傅汝德数为(0.644~0.641)Cb(Cb为方型系数)。

国外对拖网渔船的球鼻艏有相当长的研究历史,英国船舶研究协会(BSRA)系列拖网渔船在较高的速度范围内阻力减少11%,总功率降低约13%。在节能型渔船设计过程中,应参考国内外有关球鼻艏设计资料,设计出几种剖面的做阻力仿真计算和组合船模试验,以选取收益最大的剖面形状。

1.2.2 球艉船型

球艉产生的波系与船尾波系反相等幅,可降低尾波波高,改善尾流,使伴流分布均匀,从而减少阻力并提高推进效率。通过理论和试验研究,在大多数情况下,球艉型线的推进因子较常规型线有所改善,推力减额分数下降,伴流分数增大,使船身效率提高4%~10%[3],同时球艉下螺旋桨相对旋转效率也有所上升。

1.2.3 水动力节能附体装置

水动力节能附体装置主要有前置导管(又称进流补偿导管)、适伴流导管、舵球鳍(又称导流罩推力鳍组合装置)、桨毂帽鳍、桨前扇形整流鳍、整流隔板、不对称船尾线型[4]。节能附体的功能是改善螺旋桨的进流,使桨之进流更均匀,减少或消除船尾(或桨毂帽后部)的水流分离,产生附加推力(各种导管和某些鳍),使桨的进流预旋,把螺旋桨尾流中损失的旋转能量转化为推进力。通过调查研究分析,合理设置附体装置可节能5%~8%[5]。

(1)前置导管

将导管置于螺旋桨的前方与船尾连成一体,有效地克服了导管桨的空泡剥蚀并减少船体振动。同时,螺旋桨工作时,前置导管会促使进流产生预旋,前置导管采用左右不对称的半环组合,可改善预旋程度,使螺旋桨流场更均匀,提高推进效率。经模型及实船试验证明,拖力增加6%~10%,节约燃油7%~12%。该装置结构简单、施工方便、成本低,适合旧船改装。

(2)补偿导管

从原理上分析,单桨船螺旋桨盘面上部属于高伴流场,进速很小,因而将导管偏置于桨轴上方,用以加速螺旋桨上部流速,并使周围的水流减缓,整个盘面流速趋于均匀,改进螺旋桨工作条件,提高推进效率,减小激振力和船体振动。且补偿导管本身也产生附加推力而获得节能效果,视船型和方形系数不同可达5%~11%。加装补偿导管较方便,对现有推进性能较差渔船进行安装改造,会获得较明显节能效果。

(3)舵球

舵球是附着在舵叶前端的球形附体,当舵球尺度、安装位置选择合适时,能够提高螺旋桨的效率。

1.3 提高渔船推进效率

提高推进效率,在确定航速和拖力的前提下,降低主机功率,为国内外研究最广泛、效果最佳的渔船节能技术。具体措施主要有:设计低转数大直径螺旋桨,采用导管螺旋桨,设置双速比减速齿轮箱,使用可调螺距螺旋桨及船机桨合理匹配。

1.4 中低速燃重油主推进柴油机并配置轴带发电机

中低速燃重油柴油机的耗油率低,且主机还可燃烧劣质油。同时为综合利用主机功率,齿轮箱轴带发电机,可以减少一台辅机,经济性好,成本低,具有明显的节能效果。除轴带发电机外,还可轴带制冷压缩机、动力油泵等辅助设备,综合节省燃油6%~10%。

1.5 余热利用技术

渔船主机所发出的热量仅有30%~42%的热量转化为有效功[6]。在各项热损失中,以废气排出的热量损失最大,约占25%~45%,冷却水带走的热量次之,占15%~35%。采取有效手段,设置废气锅炉、废气烘箱、尾气制氮系统、尾气制冰系统和制冷系统等装置,利用余热,以节省燃料[7]。

2 海洋渔业船舶节能实例介绍

中国舰船研究设计中心先后承接了几十型大、小渔船和渔政执法船的研制任务,积累了丰富的渔船设计经验。其中南海区渔业资源与环境科学调查船、2 500 t载机渔政船基本上代表了目前我国渔业船舶的最高水平。在船型节能设计方面,针对农业部渔业资源与环境科学调查船和国家“863”计划重点项目“远洋渔业捕捞装备”中课题“节能型大型金枪鱼围网渔船船型开发”,开展了相关理论及试验研究工作,节能效果优良。

2.1 渔业资源与环境科学调查船

该船为我国自主研发的新一代先进远洋渔业资源科学调查船,总体性能和船型节能是本船重点突破的关键技术。研究设计过程中,首先对适应节能型渔业资源调查船的船型进行了优化论证,确定本船主尺度要素及主机功率后,选择较适宜的船型,保证了船体线型达到既定的总体及性能指标。然后从快速性和节能角度出发,研究合适的中剖面形状、艏艉线型、横剖面面积分布曲线、满载水线形状、球鼻艏线型及相关附体系数,并进行了仿真计算和模型试验优化验证。该船试航航速超过设计航速0.8 kn,船型综合节能高于国际同类船舶约5%。

2.2 大型远洋金枪鱼围网渔船船型开发

金枪鱼围网渔船起源于美国,又称美式金枪鱼围网渔船,为目前世界上最大的围网渔船船型。金枪鱼围网渔船作业方式为海上围网捕捞,由于金枪鱼游速快,航速成为影响网次产量和捕捞效率的重要因素,该型船航速一般在14~18 kn,傅汝德数在0.35左右。良好的快速性能和阻力性能是金枪鱼围网渔船船型所追求的目标。

本中心于2009年承担了“节能型大型金枪鱼围网渔船船型开发”课题研究工作,在船型节能方面做过相关研究工作,重点研究了球鼻艏、不对称球艉、节能附体的线型及螺旋桨优化设计,并进行了相关试验验证工作。

(1)球鼻艏

采用适合该船型的S-V型球艏,为实现良好的消波性能,进行系列参数化球艏的降阻性能数值仿真计算和模型试验分析,优化后的球鼻艏相对伸长长度lb/L达到7.5%(lb为球鼻艏端点距艏垂线距离,L为垂线间长),静水中设计航速降阻效果达到5.0%。同时加大了船体艏部型容积,在保证良好快速性的基础上,减少纵摇和垂荡幅值,提高了耐波性和适渔性。

(2)球艉

为更好地提高推进效率,采用不对称球艉使螺旋桨的来流产生与螺旋桨旋向相反的预旋流,减少了螺旋桨艉流的旋转能量损失,从而改善了伴流,提高了推进效率[8]。除了减少旋转的能量损失外,不对称球艉还可降低船艉流动分离,进一步提高节能效果。通过设置多个不对称球艉进行水动力仿真计算,优选效果较佳的球艉线型进行模型试验验证,试验结果表明优化效果明显,收到马力降低约4.5%,推进效率提高6%。

(3)节能附体

对系列舵球、前置导管和补偿导管进行了拖模试验和自航模试验,均取得了较好的收益,其中大舵球的效益更好些。

针对船型优化结果,对螺旋桨进行了优化设计,满足了优化后的船型船、机、桨的最佳匹配,同时提高了设计航速(0.5 kn),增加了围网工况拖力,降低了水动力噪声。

3 变水层大型拖网渔船节能减排技术

变水层大型拖网渔船(2 500~4 000 t级左右)是最近国外发展的新型远洋渔业装备。变水层拖网也称中层拖网,其技术特点是网具不仅可在海水的中层(200~400 m)使用,而且可以在海底(1 000~2 000 m)拖网,专捕中上层及中下层的集群鱼类。因此,变水层拖网渔船的优势是变水层拖网能够在渔具放入海水后,通过调整网板和钢缆长度来调整网具的水层深度,网具保持正常张开并使网具对准鱼群捕捞,提高捕捞效率,比采用常规拖网作业方式增产40%以上。变水层大型拖网渔船其最大作业水深可达2 000 m。变水层大型拖网渔船通常主要捕捞中上层鱼类,鱼的捕获量较高,渔获物以鲱鱼、竹荚鱼、沙丁鱼、鳕鱼等为主。这些鱼类主要生活在远海,是世界上少数开发程度较低、保有良好经济效益的鱼类。但由于该种渔船船型复杂,设计与建造难度大,捕捞与加工设备要求高,造价昂贵,目前世界上仅有极少数先进的渔业大国能够自主研发。

“十一五”期间,工业和信息化部将变水层大型拖网渔船列入“高技术船舶科研项目”指南中,并由中国舰船研究设计中心与中国水产总公司联合研制。为提高变水层大型拖网渔船的经济性,实现节能减排目标,正在针对以下方面开展论证、研究工作。

3.1 船型技术经济论证

(1)调研掌握渔场海况、位置、资源分布、燃油价格、营运方式及船员工资等原始资料;

(2)初步确定船型方案技术指标(捕捞作业方式、渔处理及冷藏方式、舱容量、主机功率和航速等;

(3)建立合理的经济性评价指标体系;

(4)选择数学模型逐步近似优化,得到经济性最优船型方案,确定主尺度及船型系数。

3.2 线型优化

根据拖网渔船的工况特点,选择线型优化侧重点,采用计算流体力学(CFD)仿真技术及模型试验手段进行优化对比分析,提高船型节能效果。

3.3 主机选型

广泛调研船用柴油机生产厂家,选用合适的中速重油柴油机,根据捕捞工况的功率需求选择功率匹配的轴带发电机。同时,争取充分利用主机余热,提高燃油的利用率,达到节能减排的目的。

3.4 可调距螺旋桨选型

拖网渔船是多工况工作,存在自由航行和拖网2种典型工况。变水层大型拖网渔船工况比普通底拖网渔船的工况更多,按自由航行、底拖网及中上层拖网3种工况设计的航速及拖力的性能差别较大。在总体设计过程中结合船体尾部线型特点、船体阻力、网具阻力、拖网拉力及主机特性进行充分的论证和比较,分析匹配性较好的可调距导管螺旋桨技术参数,实现船、机、桨及渔具的良好匹配,最大程度利用主机功率。

3.5 船型与渔具的匹配

根据主机功率及其作业过程中的动力分布,综合分析变水层和深水拖网渔具、拖网网板及纲索的阻力分配关系,通过理论计算及模型,开展主机功率与渔具、作业方式和渔捞属具的优化研究,完成渔船—渔具的优化设计论证。同时根据研究结果为变水层大型拖网甲板机械设计布置提供技术支撑,最终实现渔具扩张性能的最大化,渔船功率消耗的最小化,达到高效捕捞与节能降耗的目的。

3.6 捕捞机械动力方式的选择

拖网渔船捕捞机械的动力方式主要有液压和电动2种方式。我国渔船捕捞机械一直延用液压驱动方式,一般为低压系统。液压驱动方式可靠性高,维修简易,但由于能量通过二次传递,效率较低,而且需要在船上配置液压站,为全船绞纲机和其他液压设备提供动力。近几年,冰岛、挪威等国家开始采用电动绞纲机,电动方式动作响应快,布置方便,功率消耗低。由于受到我国船员水平所限,技术方面不易掌握,维修服务配套不齐,采用电动方式需要进一步论证。在变水层大型拖网渔船总体设计阶段,将在能耗、总体布置、适用性和维修配套方面进行综合论证,掌握电力驱动关键技术,最终采用适合我国国情的捕捞机械设备。

4 结语

渔船节能减排刻不容缓,今后将充分利用中国舰船研究设计中心技术优势,紧跟渔船节能技术发展新趋势,在渔业船舶节能技术领域开展相关研究工作。船型优化方面,开发纵流船型,研究不对称球艉线型,争取实现数学线型;提高渔船推进效率方面,进一步研究开展节能附体的研究,形成各种形式附体节能的理论基础;总体设计方面,开展主尺度优化论证、技术经济论证、渔具与船型匹配、关键设备选型论证、余热利用技术研究,提升渔船的节能减排水平。

参考文献

[1]严谨,揣华建,李湛.海洋捕捞渔船推进系统节能的技术途径[J].广东造船,2009(6):31-32,46.

[2]章可畏.中国渔船的节能技术[J].水产学报,1994,18(2):160-167.

[3]冯恩德,席龙飞.船舶设计原理[M].大连:大连海运学院出版社,1990.

[4]崔秀芳,蔡学廉,陈成明.渔船实用节能有效方法[J].中国水产,2008(5):73-75.

[5]蔡学廉.渔船节能开发和推广要点[J].渔业现代化,2007,34(2):61-62.

[6]刘长寿.渔船节能技术的优化[J].渔业现代化,2001(4):35-37.

[7]邓礼标.新形势下渔船节能技术的推广应用[J].中国水产,2010(6):26-28.

[8]LUSZCZ J Z.Untersuchungen zum Antrieb Von Containerchiffen[J].Entwicklungen in der Schiffstechnik.Verlag T V Rhein-land GmbHStatusseinar 1984:7-41.

海洋工程技术 篇2

随国际形式的复杂化、国际交往与运输的频繁以及国内陆路交通的形势严峻，船舶与海洋工程成为捍卫疆域完整以及扩大交往密度而亟待发展的学科。该专业运用物理、数学、力学、船舶与海洋工程原理的基本理论和基本知识，掌握船舶与海洋结构物的设计方法，研究船舶轮机的工作原理；具有船体制图，应用计算机进行科研的初步能力；熟悉船舶与海洋结构物的建造法规和国内外重要船级社的规范，了解造船和海洋开发的理论前沿，新型舰船和海洋结构物的应用前景和发展动态；船舶与海洋结构物设计制造学主要从事新型船舶与海洋工程结构物，水下深潜器的设计开发，主要研究领域有：船舶与海洋工程和其它各种结构的强度、刚度、疲劳断裂、振动及结构可靠性；海洋流体力学；船舶阻力、推进、操纵性和耐波性。中国部分研究成果已达到国际水平。轮机工程主要是研究船舶机械的原理以及应用，随信息技术的不断发展，雷达、遥感技术的应用，环境保护要求的提高以及对能源的更高效利用，船舶的动力装置、船舶电器设备、轮机自动化系统等都面临着新的技术要求与挑战。个别院校在轮机工程专业里还设置了分支学科——轮机管理专业，以培训能够从事海洋船舶轮机运行管理工作，具有船舶动力装置系统国

航、维修、保养及研究。水声工程主要研究潜艇等船舶处于水下的船舶在水中的探测、定位以及对水中兵器的引导和对抗。中国正积极进行声纳在水中传输特性的研究，并在该领域取得一定的成功。

学科优势

造船与海洋工程工业是一项周期长、资金密集、科技密集、劳动密集型传统产业，对中国的综合国力发展有至关重

要的影响。随着国际形势的复杂化、国际交往运输的频繁化，船舶与海洋工程成为了捍卫疆域完整以及扩大交往密度而亟待发展的学科，它是为水上交通运输、海洋资源开发和海军部队提供各类装备和进行海洋工程设计、建造的工程技术领域。虽然中国的船舶工业通过近几年的发展取得了较大的成绩，但与世界发达国家如日本、韩国等相比，仍然有很大的距离。为了缩短船舶工业发展的差距，中央主要领导吴邦国、温家宝等对大力发展中国船舶工业做出

了重要批示，确立了中国在2015年将努力建设成为世界第一造船大国的战略目标。根据此目标，到2015年，中国造船占到国际船舶的份额将达到35%。

在这种背景下，中国船舶工业面临着前所未有的发展契机，也使拥有船舶与海洋工程专业的高校面临着巨大的挑战和千载难逢的机遇。如何适应新的形势，培养出一批德、智、体、美全面发展的具备现代船舶与海洋工程设计、建造、研究的基本理论和基础知识，并且基础扎实、专业知识面广、动手能力强、具有创新精神和实践能力的应用型、复合型人才，这是船舶与海洋工程专业目前必须面对和要解决的重要问题。

学习形势

船舶与海洋工程专业是培养从事船舶、水下运载器及各类海洋结构设计、研究、生产制造、检验及海洋开发技术经济分析的高级工程技术人才的学科。这个专业的学生主要学习物理、数学、力学、船舶及海洋工程

原理的基本理论和基本知识；掌握船舶与海洋结构物的设计方法；具有船体制图，应用计算机进行科研的初步能力；熟悉船舶与海洋结构物的建造法规和国内外重要船级社的规范；了解造船和海洋开发的理论前沿，新型舰船和海洋结构物的应用前景和发展动态；掌握文献检索、资料查询的基本方法。其基础课包括自然辨证法、科学社会主义理论、外语、高等工程数学、计算机图形处理及软件工程基础、企业管理等；技术基础课包括海洋结构物原理及设计、船舶原理与设计、船舶与海洋结构物强度、流体力学、海洋防腐技术、船舶与海洋结构物在波浪中的运动理论、决策理论与方法、结构可靠性原理；专业课包括工程技术经济论证方法、企业信息管理、船舶科学与工程进展、海洋系统工程、海洋工程水池试验技术、结构优化设计、船舶与海洋结构物现代建造方法、浮式系统等。

大学四年后学生须掌握船舶与海洋工程领域的坚实基础理论和宽广的专业知识，以及解决工程问题的现代化实验研究方法和技术手段，并且具有独立从事新产品开发设计能力、生产工艺设计及实施能力、工程管理的能力。

业务培养要求

本专业学生主要学习物理、数学、力学、船舶及海洋工程原理的基本理论和基本知识；掌握船舶与海洋结构物的设计方法；具有船体制图，应用计算机 进行科研的初步能力；熟悉船舶与海洋结构物的建造法规和国内外重要船级社的规范；了解造船和海洋开发的理论前沿，新型舰船和海洋结构物的应用前景和发展动态；掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有一定的科学研究和实际工作能力。

主干学科

数学、力学、船舶与海洋工程

主要课程

理论力学、材料力学、流体力学、结构力学、船舶原理（静力学、船舶阻力、船舶推进、船舶操纵等）、船体制图、船舶材料与焊接、船舶英语、船舶结构与强度、船体振动

等

主要实践性教学环节

包括金工实习(3周)、船厂实习(3周)、上舰实习(2 周)等，一般总共安排8周。

主要专业实验

船模阻力实验、螺旋桨试验、船模自航试验及结构实验应力分析等

修业年限

四年

授予学位

工学学士

相近专业

轮机工程

毕业生应获得以下几方面的知识和能力

1．掌握船舶动力装置、电器、液压、气动和机电一体化等方面的基础知识；

2．掌握轮机工况检测、轮机系统的保养和维修等基本技术；

3．具有操纵船舶动力装置，覆行船舶监修、监造职责的初步能力；

4．熟悉有关海船运输安全方面的公约和法律法规；

5．了解海洋运输船舶的发展动态；

6．掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有初步的科学研究和实际工作能

力。

开设院校

大连海事大学 武汉理工大学 哈尔滨工业大学 哈尔滨工程大学 天津大学 大连理工大学 上海交通大学 华中科技大学 华南理工大学 河海大学 中国石油大学（华东）上海海事大学 中国海洋大学 厦门集美大学

广东海洋大学 江苏科技大学 重庆交通大学 大连海洋大学 山东交通学院 浙江海洋学院 青岛科技大学

华中科技大学文华学院 青岛远洋船员学院 武汉船舶职业技术学院 渤海船舶职业技术学院

就业趋势

船舶与海洋工程专业学生毕业后可签约到船舶与海洋工程设计研究单位、海事局、国内外船级社、船舶公司、船厂、海洋石油单位、高等院校、船舶运输管理、船舶贸易与经营、海关、海上保险和海事仲裁等部门，从事船舶与海洋结构物设计、研究、制造、检验、使用和管理等工作，也可到相近行业和信息产业有关单位就业。此外，还可争取留学资格到美国、加拿大、英国、挪威、德国、日本等国留学深造。当然，也可以报考相关专业的研究生进一步深造。据各高校有关就业部门统计，船舶与海洋工程专业学生就业形势不错。现在很多学生喜欢选择金融、工商管理、市场营销、信息技术等专业，所以高校中就读传统的船舶与海洋工程专业者已经远不如以前众多，而且该专业人才退休、老化普遍存在。再加上目前开设相关专业的学校已经不多，物以稀为贵，所以船舶与海洋工程这个专业的毕业生出去后容易受到用人单位的欢迎。像重庆交通学院还是西南地区惟一开设船舶与海洋工程专业的高

物联网技术助力海洋牧场发展 篇3

关键词：海洋牧场；发展现状；突发事件；物联网

随着社会经济和人口的发展，人类对海洋索取性开发的后果已经开始显现，水域环境污染和资源过度捕捞导致水生生物资源衰退、水域生态环境恶化，甚至有些水域出现生态荒漠化趋势。生物资源人工增殖和合理利用、水域生态环境保护已经成为一项重要而紧迫的任务。

随着陆地资源的枯竭和匮乏，人类把目光投向了广阔的海洋。1971年，日本在海洋开发审议会上第一次提出了“海洋牧场”的概念。海洋牧场是仿照陆地模式，在划定的海域范围内，通过人工建设围栏、投放礁石、增殖放流等方式，合理利用自然条件下的海洋生态环境，结合人工统一管理，对经济鱼类、甲壳类、软体类、藻类等海洋经济生物进行半人工半自然放养，以期获得长期环境收益和经济收益的目的。

目前网络技术的发展突飞猛进，作为互联网应用的延伸和扩展，融合了传感技术、射频扫描、智能芯片嵌入技术的“物联网”（The Internet of things）已经成为新一代的信息网络平台，处于物联网内部的节点与节点之间“物物相连”，任何节点之间都能实现信息共享和交换[1]。

海洋是动态的系统，水域环境的质量直接决定了海洋牧场的经济收益，掌握水域生态环境实时状况是建设和管理好海洋牧场的关键问题。以物联网技术为基础，构建全方位的监测体系，实时掌握环境变化情况，为海洋生物营造一个适合生长与繁殖的生态环境。结合人工增殖放流吸引外来生物，形成半人工半天然的生物积聚区，保持水产资源的稳定和持续增长。

1 我国建立海洋牧场的优势及发展现状

目前在山东烟台、青岛、河北秦皇岛和大连獐子岛已经实施了人工投礁和增殖放流。我国福建莆田南日岛海域最大的海洋牧场生态养殖基地正在建设当中，结合当地海上风电资源，开辟一条能源利用和海洋牧场建设和谐统一的发展道路。

我国海洋资源丰富，2012年海洋总产值达到50 087亿元，已占国内生产总值的十分之一，且呈现出不断上升的趋势，海洋渔业继续保持稳定增长态势，2012年实现增加值3 652亿元，比上年增长6.4%；海洋生物制药方面也有较大增长。

2 海洋牧场面临的问题

海洋是循环的动态系统，海洋牧场在生产过程会面临诸如海洋灾害、海洋突发环境事件等问题。《中国海洋灾害公报》数据显示，我国海域水体污染、溢油、赤潮、海冰等环境灾害严重，2011年渤海湾蓬莱19-3油田发生溢油事故，烟台扇贝几近绝产。水体污染，不仅威胁海洋生物的生存，影响养殖业的经济效益，对以海洋水体为基础的沿海旅游业也造成了严重损失。

海洋环境灾害和突发污染事件，对海洋牧场造成严重危害。实时掌握海洋牧场相关区域水体、大气、底质等环境参数，建立海洋牧场区域环境监测与预警系统，及时发现异常变化并采取措施，最大限度降低灾害的影响，是保障海洋牧场安全的重要手段之一。

3 物联网技术助力海洋牧场发展

目前，通迅技术已经突破地域和空间的限制，从陆地到海洋，信息采集设备可以遍布世界的各个角落，足不出户就可以实时掌握海洋环境的状况。

通过物联网数据传输平台，以应用传感技术、射频扫描技术进行全自动环境信息数据采集和发送的终端为节点，如：浮标、自动检测系统、空间遥感系统等，节点之间实现数据的共享和交换，具有不受环境条件限制，高精度、不间断作工作的优势[2]。

“传感器”作为物联网重要组成部分，部署于海洋牧场区域形成节点网络，收集区域内大气、水体、底质等环境载体相关参数数据，通过网络汇集，形成区域环境实时状况信息，对不同环境参数设置预警阈值，使得管理单元能够准确、及时掌握牧场区域环境质量状况。

入海河口、陆源排污口、油田工作区等区域对海洋牧场环境具有较高威胁，是需要不间断监测的区域，浮标、视频采集设备、自动监测站等信息采集装置将采集的数据通过卫星，地面基站等媒介传输给信息中心加以处理。

环境突发事件发生突然，发展迅速，破坏力和破坏范围巨大。2010年发生在墨西哥湾的漏油事件使该海域沿岸生态环境遭受“灭顶之灾”，经济损失和环境损失无法估量。将监测装置部署在高危区域，能够在最短时间内发出警告，为减少损失、快速判断事件类型和采取适当措施提供帮助。

海洋环境质量直接关系到海洋牧场的经济和生态效益，将物联网技术引入海洋牧场建设和管理过程中，构建以空间卫星遥感观测、水面传感观测、水体断层分段观测“三位一体”的立体监测网络，全面监控“海洋牧场”区域以内及周边海域的环境状况，及时准确地为保护海洋牧场环境应对突发环境事件提供数据支持，对保护海洋牧场生物资源和可持续发展具有重要意义。

参考文献：

[1] 么强，赵海涛，李雪梅.物联网在海洋渔业中的应用[J].河北渔业，2011 （1）：54-55

[2] 么强，李雪梅，闫铮. 运用海洋调查和物联网技术建立渤海突发环境事件预警体系初探[J].河北渔业，2013（5）：60-61

海洋工程技术 篇4

公司现有员工80多人, 其中教授级高工5名, 高级工程师17名, 是一支具有多年实际项目经验和跨国工作经历的高学历高素质队伍, 博士、硕士生比例高达70%。总裁白勇博士是中组部国家“千人计划”引进人才, 浙江大学教授、博士生导师, 哈尔滨工程大学客座教授。

公司在过去4年内为世界上主要的石油公司、钻井承包公司、工程承包公司、装备公司和工程服务公司提供设计咨询服务, 主要客户包括中国海洋石油总公司、马来西亚国家石油公司、迪拜国家石油公司、伊朗国家石油公司、JP KENNY公司和壳牌公司等。

1. 海洋钻井平台及装备设计与制造

2. 水下生产系统设计与制造:

3. 复合管生产

海洋工程装备总装建造技术研究 篇5

(2013-08-27)

【摘要】我国海工企业的海工装备总装建造提供了指导和技术支持

近期，由上海船舶工艺研究所牵头，中远船务工程集团有限公司、烟台中集来福士海洋工程有限公司、海洋石油工程（青岛）有限公司、上海外高桥造船有限公司等5家单位参研，由工业和信息化部批准立项的高技术船舶科研项目“海洋工程装备总装建造技术研究”通过了中船集团公司组织的项目预验收。

据了解，该项目研究涉及“优化总体技术、提升设计水平、攻克建造技术和夯实技础” 四个方面，包含8个研究子专题。船舶工艺所一方面投入大量研发资源，开展“典型海洋工程装备总装建造技术总体技术研究”、“海洋工程装备总装建造虚拟仿真技术研究”、“海工建造规范/标准体系研究”等子专题研究；另一方面，该所负责项目抓总，组织并参与其他专题内容研究，不断创新此类跨行业跨集团的综合性科研项目的管理方式，充分发挥了参研单位的技术优势。

该项目在研制过程中，成功申请各类专利（发明专利、实用新型专利）20项，另有22项专利正在申请，在国内外各级期刊、各类会议中发表论文40余篇。

通过项目研究，形成了包括8份研究报告、8份指导性文件、5套应用软件、1份技术约定、1份技术方案，以及项目总报告、项目工作总结在内的总共25份适用性极强的研究成果。突破了海洋工程装备总装建造模式、生产设计虚拟评估技术，主体结构的建造精度控制技术，关键部位、重要结构制造工艺技术，大型总段整体提升、移运、安装技术，典型海工装备模块建造技术等6项关键技术。项目包含的“缩短典型海工产品的建造周期20%”、“研究载体典型总段的管子和铁舾件预舾装率达到50%”、“海洋工程装备虚拟仿真数据转换软件平台形成船舶与海工装备虚拟仿真数据统一模型，且虚拟仿真系统对基于CATIA设计系统的数据的可重用率达到95%”等9项技术指标全部达标，对我国海工企业的海工装备总装建造提供了指导和技术支持。

关于海洋测绘信息处理技术的探讨 篇6

【关键词】海洋测绘；信息处理；技术探讨

海洋测绘随着时代发展而发展，不再局限于既往单纯的航海图编制和水深测量，还包括测量海岸地形、地质、扫海、水文水深、重力磁力、工程，以及航海图、航海书表、专题图的编制等。而鉴于这些新技术的出现，促进着海洋测绘的全面发展，也使得测绘信息越来越丰富，提高了海洋测绘信息处理技术的水平，推动着其方法理论的发展与充实。

一、海洋测绘基本特征

第一，陆地上点三维坐标的测量即高程，是采取不同仪器装置和方法分别测量。而海洋测量中的垂直坐标即船体下深度，则需要与船体平面位置一同测定。第二，海洋中不易建立控制点，需尽可能选择海岛，或在海底建立控制点，其相隔距离较大。因此，海洋测量与陆地测量的测量作用距离相比明显更长，一般5km～30km为普通陆地测量作用距离，最长不超过50km；但普通海洋测量则为50km～500km，甚至还有超过1000km的距离。第三，海面测站点相比陆地测站点，无固定性易改变，属于持续运动状态，故而，测量策略普遍为不间断观测，需随时将观测结果装换成点位，但陆地测量则无需如此。鉴于海洋测量持续运动的特性，所以，比较起陆地观测而言其观测精度性较低。第四，由于不同的作用距离，海洋测量和陆地测量期间选择的传播信号具有差异性。通常海洋测量普遍应用的是低频电磁波信号，其传播速度无法单纯地做匀速处理，但在海水中必须选择声波做为信号源，为此，海水的盐度、深度及温度均会影响声速。第五，陆地测量主要为高程，即测量位置大于大地水准面的距离；海洋测量却是海底位置深度，即小于大地水准面的距离。但海水面受到温度、潮汐以及海流的束缚，因此将影响到所测水深。要提高探深精度，有必要深入研究这些因素，并积极纠正水深观测结果。

二、测绘信息处理技术

（一）海洋测绘信息网络保障体系

所谓海洋测绘信息网络保障体系，主要指以网络上的专业海洋测绘数据库，该系统通过用户操作界面的设置，提供给不同用户更便捷的海洋信息查询服务。海洋测绘信息网络保障体系由前台管理和后台管理组成，而前者包括海洋整体信息发布及测绘信息WebGIS和在线视频会议三个子系统；后者则包括监管用户及数据、管理系统等。其中所谓海洋测绘信息查询，指的是网络上对关键海域测绘数据的定位显示和及时查询，涵盖信息浏览、四周信息及最近等查询和定位。

例如，查询定位地点名时，若该区域存在于系统中，用户只需输入需要查询的准确地点、模糊字段及区域名，系统便会针对信息进行及时定位，直至定位到所需地点名；查询周边信息时，用户只需根据距离构建相应的缓冲区，随后逐渐将查询内容缩小到设定的缓冲区内，即可方便快捷地查询信息满足需求；查询附近信息时，根据用户输入地名构建相应缓冲区，系统便会自动将用户所查询信息缩小到缓冲区内，提供给用户最值得参考的搜索标准，进而实现对相关信息的查询；还有输出地图报表，主要指系统根据用户实施查询过程给出的数据种类和实际位置等查询条件，即普通思想，自行输出符合标准的地图数据，并以报表形式呈现出来，以供用户参考。

（二）海洋测绘信息偏差处理技术

针对改正声速方面，我国近几年也积累了大量近海海水盐度及温度的相关资料，且有学者通过水文统计法取证了关于中国近海海域改正回声测深声速数。而在改正潮汐方面，有学者提出以信号处理为理论基础的时差解算法，在部分潮汐改正中起到了巨大的作用。就归算基准面方面，潮差比计算法及潮位拟合法的提出，也达到了传递深度基准和平均海面的目的。另外，对于误差的处理，在定位粗差问题上，有学者提出在海洋测绘数据处理技术中引入抗差估计理论，以促进海洋测绘统计检验异常数据抗差能力的提升。

从解决系统误差补偿问题来说，我国在初期研究便提出采取方差分析法，建立显著性的海洋测绘系统误差检验标准，并针对其特征规律，分别导出计算补偿侧线系统差及测区系统误差的具体公式；在第二研究阶段，则以几何场角度为出发点，提出先采取滤波处理定位数据，为测量船位提供最佳估计，然后再提出整体的侧线平差模型，该模型集参量观测噪声及直接或间接位置观测误差影响为一体；最后第三研究阶段，则基于物理场基础之上，提出具有更广泛意义补偿系统差的方法，通过假定系统误差模型的建立，构建自检校平差补偿模型，其涉及海洋测绘物理场与几何场及表征的误差影响。同时，为适应工程化应用需求，根据补偿验后误差理论，自检校平差补偿模型解算方法必须分作两个步骤。

对于海洋测绘明显的实时性、动态性特征，在处理其数据的过程中，还应增加改正多项环境效应的处理。而改正各项环境不足或过多，则会导致系统性偏差现象，也就是说目前海洋测绘信息处理工作中最亟待解决的问题，就是深入地研究各项测绘环境效应。通常需要加强的测绘环境改正研究主要涉及：改正水深测量波束角效应及波浪、多波束测深的声速剖面、机载激光测深及磁力测量的波浪与川磁等。

结束语

综上所述，随着近年来信息技术的进步发展，数字化海洋测绘体系不断的完善，以及更深层次的宣传使用，有效实现了我国普通测绘的数字化、信息化发展，可以说信息化测绘使其转变过程中最关键的环节，发挥着无法预料的巨大推动作用，同时相关网络系统的建设使用，促进着测绘工作服务能力的提高，而海洋测绘信息误差的处理技术的应用，最大程度地保障了海洋测绘数据的准确性，为我国海洋测绘工作持续发展奠定了坚定的基础。

参考文献

[1]马云.关于信息化海洋测绘问题的探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（20）：5620-5620.

[2]苗庆忠.海洋测绘信息处理新技术[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（20）：5621-5622.

海洋工程避台风方案 篇7

热带气旋简介

热带气旋 (Tropical Cyclone) 是发生在热带或副热带洋面上的低压涡旋, 是一种强大而深厚的热带天气系统。在北半球热带气旋中的气流绕中心呈逆时针方向旋转, 在南半球则相反。

根据《热带气旋等级》 (GB/T19201-2006) , 热带气旋分为6个等级。

海洋工程应急管理现状

目前海洋工程多为船队作业, 现场施工人员往往多达数百人。通常是由项目经理负责牵头, 组织项目HSE经理、各专业经理、主作业船船长和拖轮船长编制《项目HSE计划》和《项目应急预案》, 按照项目管理文件进行四级审批, 并报甲方批准后下发各单位执行。

《项目HSE计划》和《项目应急预案》, 明确了工程项目在HSE管理和应急管理方面的职责和权限、项目HSE管理策略、风险控制策略和应急响应程序等。项目组应根据制定的《项目应急预案》, 做好项目应急准备和响应工作, 并应通过功能演习、桌面演习、专项演习和综合演习, 评估应急系统, 不断完善应急措施。同时, 项目组还应结合作业海域特点, 提前做好防台、避台的各项准备工作。

避台警戒圈的设定

避台时, 项目组应依照台风强度、影响范围、台风移动速度、移动方向、工程船撤离收尾时间、起锚时间和拖航到避台锚地时间, 综合计算工程船撤离的时间点。

避台时间计算

现场应急领导小组应结合当时的天气、海况和具体作业特点, 选取适当的时间计算方式。

如专业气象预报中有10级 (蒲氏风力) 大风圈半径, 则时间以10级风力大风圈外沿到达作业点时间计算。

如专业气象预报中没有10级 (蒲氏风力) 大风圈半径, 则时间以台风中心到达作业点时间计算。

应急响应动态

按照台风移动速度15节 (约为27.78km/h) 计算, 可将避台警戒圈分为绿色警戒圈、黄色警戒圈、橙色警戒圈和红色警戒圈4种。

绿色警戒圈, 即预计台风将在未来60h到达作业点, 其警戒圈半径为900海里 (约为1 666.8km) 。其相应应急响应动态为:应急小组召开会议, 部署应急安排, 密切跟踪台风动态;对船舶设备/舱室进行全面检查并系固甲板载货;在保证安全的前提下, 可以进行一般作业, 如条件允许撤离参观人员。

黄色警戒圈, 即预计台风将在未来54h到达作业点, 其警戒圈半径为810海里 (约为1 500.1km) 。其相应应急响应动态为:应急小组部署撤离安排, 密切跟踪台风动态;停止一切施工作业, 开始撤离作业, 如条件允许撤离施工人员。

橙色警戒圈, 即预计台风将在未来36h到达作业点, 其警戒圈半径为540海里 (约为1 000km) 。其相应应急响应动态为:应急小组跟踪撤离工作进展情况, 密切跟踪台风动态;船舶应正在起锚或起锚完毕, 起锚完毕后拖带至避风锚地。

红色警戒圈, 即预计台风将在未来24h到达作业点, 其警戒圈半径为360海里 (约为666.7km) 。其相应应急响应动态为:应急小组密切跟踪台风动态, 如台风转向, 应采取适当的拖航航向;船舶应已到达或接近避风锚地。

撤离综合分析示例

在工程船舶开始海上就位作业前, 应保证未来72h的好天气 (风力小于蒲氏6级) 。假设按照一艘拖轮为工程船舶抛8个工作锚计算, 抛锚就位时间大约是12h, 在未来的60h内, 导管架/组块则基本安装就位, 并正常进行海底管道铺设作业。

工程船舶撤离时间

如在施工过程中遇到台风, 则在不同作业状态下的撤离收尾时间和起锚时间如下。

导管架/组块安装作业, 撤离收尾时间约4h, 起锚时间约12h。

海管铺设作业, 撤离收尾时间约6〜8h, 起锚时间约12h。

综合分析

假设台风的移动方向是某船作业点, 移动速度为15节, 撤离时间为54h, 则撤离警戒圈半径=撤离时间×台风移动速度, 约为810海里。

以某船铺管作业为例, 撤离时间点为台风到达作业地点前54h, 撤离收尾时间约8h, 起锚时间 (一艘拖轮起锚) 约12h, 拖航速度5节 (约为9.3km/h) , 航程约80海里 (约为148.2km) , 拖航时间约为16h。船舶拖航时, 作业点与台风距离=810- (8+12) ×15=510海里 (约为944.5km) , 即台风又行进了20h。16h后, 船舶到达计划锚地时, 台风距离作业点为510-16×15=270海里 (约为500km) , 船舶距离作业点即航程为80海里, 因此, 此时船舶与台风距离为270+80=350海里 (约为648.2km) 。

锚地选择方案

项目组应根据不同的作业海域, 在可行的前提下, 选择不受台风影响的避风锚地;如果不能避免, 则尽量选择受台风影响最小的地点避风。

如在拖航过程中遭遇了台风追尾的紧迫局面, 应根据台风预测, 采用改变航向的办法, 避开台风。如遭遇台风, 应根据台风危险半圆和可航半圆的航法, 调整航行, 迅速离开台风影响范围。

某海洋工程地基处理技术研究 篇8

工程位于海南省西部某地, 原场地为滨海地带, 陆域采用开山上石同填形成, 为了适应港口仓储建设的需要, 要对新填上进行强夯处理, 地基处理的总面积约3×104m2, 根据钻探资料, 该区上层自上而下分别描述如下。

(1) 素填上, 主要成分为块石、碎石及砂砾, 较松散, 厚度为3.5~5 m; (2) 中粗砂, 稍密, 厚度约为5 m; (3) 粘上, 灰褐色, 可塑, 含有机质及少量贝壳碎屑, 为海相成因, 厚度为12.5 m; (4) 粘上, 黄褐色, 硬塑, 为陆相冲洪积形成的老粘上, 该层未穿透。

需处理的上层为素填上及中粗砂层, 总厚度约8.5~10 m。采用3000 kJ能量进行强夯处理根据公式H=a (Mh/10) 0.5算其有效加固深度为8.6 m (a取0.5) 。

2 强夯地基处理方案设计

强夯采用两遍点夯, 一遍满夯。

点夯单击夯击能为3000 kJ, 夯锤底面直径2~2.4 m, 锤重200 kN、夯点正方形布置, 夯点间距为6 m×6 m。第2遍夯点选在上1遍己夯点间隙。

强夯击数及收锤标准:每个夯点夯击数大于10击, 最后2击的平均夯沉量不大于50 mm每遍夯击间隔时间为1~2 d。

满夯:满夯能量为1000 kJ, 夯锤底直径2~2.4 m, 要求锤印彼此搭接, 且搭接部分不应小于锤底面积的1/3~1/5。

3 试夯及监测

强夯的目的是通过强夯试验来确定强夯最佳施工参数, 并根据试夯的结果确定施工方案进行大面积的施工、试夯监测项目主要包括:孔隙水压力观测、地下水位观测、夯坑及其周边地表变形观测、每遍点夯及兴夯前后的地表高程测量等监测项目。试夯后还需通过载荷板试验、标准贯入等效果检验来计算经强夯加固后地基上的承载力和密实程度。整个流程如图1所示。

试夯区面积为30 m×30 m, 在试夯区边线以外10 m处埋设水位观测孔1个, 孔深10 m, 地下水位的监测与孔隙水压力观测同步进行。并埋设孔隙水压力观测点1个, 孔隙水压力仪器采用钢弦孔隙水压力计。孔隙水压力和水位观测孔每天观测1次。

在试夯区内选择3个夯点作单点试夯, 每个试夯点位置附近埋设3组孔压, 每组设7个测头。在地面以下4.5 m左右往下每隔2 m埋设1个孔压传感器, 共21个。单点夯开始, 3组孔压、地下水位同步观测。并进行夯沉量、夯坑及其周边地表变形观测。根据孔隙水压力监测确定强夯的夯击击数、有效加固深度等。

3.1 孔隙水压力监测方法与要求

为防止强夯时剪切波对孔隙水压力测头的破坏, 须对孔隙水压力仪地面以下的电缆加装钢制护管。孔隙水压力仪的埋设在强夯前采用钻孔方法进行埋设。埋设完成等孔压值稳定后, 方可作为初始读数、观测时随强夯每一击进行同步观测, 求出距夯坑不同距离、不同埋设深度上体的孔隙水压力, 并绘制孔压增量与距离关系曲线图、孔压增量与深度关系曲线图、孔压与夯击击数及消散过程曲线等相关图表。

遍夯间歇时间按孔隙水压力消散80%所需时间确定。强夯处理的主要上层是表层的开山上石和下部的中粗砂, 上颗粒间空隙较多, 渗透性很好, 孔隙水压力消散速度较快、经观测, 一遍夯间歇时间为3小时40分钟, 两遍夯间歇时间为7 h, 大面积施工遍夯间歇时间按7 h考虑。

3.2 地下水位监测方法与要求

随同孔隙水压力观测同步进行, 掌握地下水的变化情况, 确定静水压力。

3.3 强夯前后地面高程测量和夯坑及其周边地表变形监测

为了判定夯实效果, 在试夯时选择具有代表性的夯坑作为观测点。沿夯坑2个垂直方向分别设置8个观测桩, 设置间距为距夯坑印边1 m, 2 m, 3 m, 4 m, 5 m, 6 m, 8 m, 10 m。每个夯坑周边共计16个观测桩。每夯击一次观测夯沉量和每个观测桩的沉降和降起情况, 绘制夯坑周边地表沉降、降起曲线。各夯点每击夯沉量如表1所示。强夯后夯坑周边变形以降起为主, 降起量较小, 基木无沉降、从表1可看出, 单击夯坑总夯沉量为1.35~1.46 m, 点击击数为10~11击时满足设计提出的标准:最后2击平均夯沉量≤50 mm。

为了确定地面沉降量, 在每遍夯前、夯后均对试验区进行地面高程测量, 按4 m×4 m的方格网进行、结果见表2, 从表2可看出, 地表平均总沉降量为62 cm。

3.4 标贯孔

在强夯前、后各进行1个标贯孔, 每1 m做1个标贯测试, 绘制地基处理前、后标准贯入击数对比曲线, 分析确定各层地基上加固后的地基承载力。

夯后标贯值明显提高, 在影响深度范囚内夯前的标贯击数平均值为:N=13;夯后的标贯击数平均值为:N=28。平均增长约2.0倍。

3.5 载荷板试验

强夯完成并碾压整平后, 进行载荷板试验, 载荷板面积为1.5 m×1.5 m, 最大荷载加至使用要求的3倍, 每级加荷后按间隔10、10、10、15、15 min, 以后每隔半小时读1次沉降。载荷试验技术要求按照《港口工程地质勘察规范》JTJ240-97进行。此地基经处理后的容许承载力达250 kPa。

4 强夯质量保证措施

(1) 严格控制夯点测放位置, 允许偏差为±5 cm; (2) 严格控制夯锤就位, 允许偏差为±15 cm; (3) 严格控制场地整平高差≤±10 cm; (4) 严格控制夯坑回填石料粒径≤30 cm, 夯坑回填石料粒径较大时容易导致翻锤; (5) 严格控制夯击能, 强夯前需要校核落距; (6) 下雨天不宜进行强夯, 采取抽排水等措施将夯坑内或场地积水及时排除, 地下水位较高影响施工时, 采取井点降水等措施降低地下水位; (7) 夯锤起吊不平时, 应采取措施纠正, 当坑底倾斜度≥30°时应整平再夯。

5 结语

在素填上形成的新填上区采用强夯处理地基是简单、有效的施工方法、可根据填上厚度选择合适的夯击能量。从孔隙水压力观测资料以及标准贯入对比曲线上反映出, 在此类上层中, 以300 kJ夯击能进行强夯施工时, 其影响深度约为9.5 m, 有效加固深度约为8.0 m。木工程土质条件比较好, 孔隙水压力消散较快, 大面积施工可分区穿插进行, 大面积强夯作业可不考虑遍夯间歇时间。

参考文献

[1]张营营, 温国利.强夯法在地基处理中的应用[J].科技资讯, 2010 (1) :28-30.

[2]卜明慧, 胡未.在地基处理中强夯法的有效影响深度研究[J].科技创新导报, 2010 (3) :139-140.

[3]刘维民, 赵文英.强夯法在湿陷性黄土地基处理中的应用研究[J].科技资讯, 2010 (3) :99.

[4]张义丹.强夯法在港口地基处理中的应用[J].科技资讯, 2010 (4) :204.

[5]刘淦.浅谈软土地基的加固方法[J].科技创新导报, 2010 (1) :6-7.

海洋监测在线监测技术研究 篇9

大海虽然为我们提供了丰富的食物和矿产,但是环境污染以及风暴潮等海洋环境的变化正在影响着海洋生物的栖息和繁衍,甚至危机着人们的生命。我国拥有18000多公里的海岸线以及300万平方公里的管辖海域,采用高新技术对海洋进行全方位检测迫在眉睫。为此,我国政府把“海洋监测技术”列入国家863计划“九五”研究计划中,此技术作为国家863计划的一个主题,对推动我国海洋检测高技术的发展具有重大意义,“九五”期间投入1.2亿元海洋检测高技术研究经费,“十五”期间投入2.4亿元,“十一五”期间为了加强海洋监测高技术研究,更加大了投入。

2 与国外监测技术差距

目前,在海洋仪器中,主要以国外仪表为主,比如应用最广泛的美国的声学海流剖面仪(ADCP)、挪威的安德拉海流计、HYDOLAB公司的Mini Sonde型多参数水质监测仪和美国SEABIRD温盐深测量系统等,他们在国际市场上有很高的占有率,都是集技术、生产、商贸为一体的产品。而国内的海洋仪器基本是研究所的产品,仅有山东省科学院海洋仪器仪表研究所立足于海洋仪器行业。研究所由于生产能力不足、企业技术素质和开发产品的能力不高,因此在现有体制下很难互补,这是海洋仪器行业存在的通病。由于海洋仪器基本属于科学仪器范畴,技术复杂、市场面窄以及批量小,加上国内元器件市场混乱,导致了国内海洋仪器缺乏竞争力。如果不从体制上进行解决,很难扭转我国目前海洋仪器仪表行业日渐衰退和产品没有竞争力的局面。

3 国内外海洋监测技术

3.1 海洋监测参数

随着海洋环境检测技术的不断创新,目前监测的物质和参数主要有:

第一,水文气象参数:风速、流速、气温、波浪、流向、水温等;

第二,物化指标参数:p H值、有机物、溶剂氧、盐度等;

第三,营养物质和毒性参数:各种营养盐、重金属、核辐射等。

海洋环境污染监测技术包括物理、化学以及生物监测技术等。长期以来在监测各种有毒有害物质时主要通过现场取样分析或取样进行实验室化学分析方法,因此缺乏实时性。面对海洋污染现状的复杂性,为了研究他们之间的函数关系以准确掌握海洋污染物的分布情况,探索海水的细微结构和海洋污染程度,要求对海洋水质污染的重要参数进行现场综合的自动、长期和连续的监测。因此,此技术的研究和应用得到了各国的重视。

3.2 海洋监测传感器的技术状况

采用海洋生态环境监测常规指标从目前国际来看,在线监测海流、溶解氧传感器以及盐度等的技术十分成熟,可靠性和精度都已经达到了相当高的水平。但是,在营养盐和重金属等毒性指标方面的化学分析技术和生物传感器技术还不过关。国内外的传感器都向着智能化、模块化以及网络化、小型化、自动化以及多功能化发展。化学和生物传感器是正在发展的载体平台自动取样分析技术的关键。

根据国际海洋环境检测技术的发展动态,结合我国现状,目前我们的总体目标具体表现为:第一,在物理、化学传感器研究方面向模块化、智能化、网络化发展,向小型化和多功能化发展;提高分析和测量的精度;环境生态自动连续监测系统的研究;与国际接轨共同开发新的分析原理和方法。第二,发展现场、连续、自动监测系统;信息采集、传输、存储和处理的模块化和集成技术;自动浮标站的研制等。

3.3 近海环境自动监测技术

近岸海域是污染和生态环境监测的重点,适合发展各种小型轻便的传感器集成平台技术,适宜在海湾、河口及浅海增养殖区的使用,形成了多种便携式水质监测仪器。目前,生物学研究、污染和生态环境检测、卫星遥感定标以及真实性检验研究等应用的传感器或仪器是发展的重点。目前,微电极和阵列电极在实验室已取得一定的研究成果,测量痕量物质的微电极已有样品,p H和溶解氧电化学传感器的性能也得到了显著改善,总体上,生物传感器还处于实验室研究阶段。模拟动物味觉和嗅觉系统由多传感器阵列组成的电子舌和电子鼻的研究也有所进展。

3.4 海洋遥感技术

在海洋和近海环境的观测和检测中,海洋监测结合传统常规的手段取得了过去常规手段无法取代的重大成果。虽然此技术能够利用海洋水色遥感探测与海洋水色环境有关的参数,但是需要借助卫星等通讯设备,不仅造价高,并且建设周期很长。遥感飞机作为监测海洋环境的遥感平台,具有全球、连续、大尺度以及费用低和实施是环境影响小等特点,此技术对于周期短和尺度小的海洋环境变化具有独特的优势,不仅在海洋环境遥感检测方面起到了巨大的作用,更为广大海洋遥感作者和管理决策部门提供了大量的科研数据和决策依据。

3.5 痕量物质测量和分析仪器

随着海洋污染物的种类越来越多,为了分析和测定重金属、有机污染物以及放射性物质等痕量物质,将大量的海水样品带回实验室进行分析测量是常规的办法。取样分析方法和微电极测量方法都在国外得到了发展,美国在便携式分析方面发展了用微电机测量Cd、Pb、Cu、Zn等重金属的方法,采用阵列微电极技术测量多种重金属成分。

3.6 营养盐现场自动分析仪

亚硝酸盐、磷酸盐以及硅酸盐等营养盐虽然是海洋生物生存的基本营养物质,但是富营养会又可能引发赤潮以及生物的病害。因此,生态环境和污染环境的必测项目就是营养盐。目前的方法,微机控制的全自动测量并使其微型化的方法代替了原来的人工操作的实验室分析方法,即在现场建立一个全自动的微型营养盐分析实验室,一般采用实验室的化学分析流程。

3.7 多参数水质监测仪

海洋监测设备多讲究小型化、多功能化和多参数化,小型多参数海洋环境浮标监测核心是水质传感器。该水质传感器选用美国YSI公司的6600V2型多参数水质监测仪,水质传感器的外观如右图所示。

4 结论

海洋监测作为一门技术含量高且作为一个独立的专业,刚步入社会时,总会遇到各种困难,如:技术人才不足、技术集成环境差、市场容量有限以及外国技术市场垄断等,而民族海洋检测技术作为一个海洋大国,必须发展自己独立的海洋经济、海洋管理以及海洋服务和海洋军事。我国的海洋监测与国外相比,还有很多的差距,主要体现在监测能力、监测设备和监测技术方面,想要在海洋监测中立足,必须要有自己的新技术,目前最欠缺的技术就是重金属污染物、有机污染物、石油类污染物和营养特征污染物的在线实时监测技术,如果在这些方面有所突破,必然会给海洋监测带来很大的技术变革。

参考文献

[1]张云海.海洋强国的召唤.水雷兵器技术与发展学术研讨会,2006,9.

[2]赵进平,朱光文.海洋监测仪器设备成果标准化.北京:海洋出版社,2004.

现代海洋工程的展望 篇10

关键词：海洋,工程,展望

地球表面70%为海水覆盖, 海洋的经济潜力无限广阔。

海洋上涡动的巨大洋流是影响世界气候模式的主要因素, 研究世界气候的运作模式可以提前预告气候灾难, 从而可以节省数百亿美元的资金。海洋气候及洋流的变化对全球性气候变化具有极大影响。洋流的循环能改变地球热量和导致季节风的变化。海洋气象学家称, 只有真正了解和掌握了海洋的变化, 人类才可能使天气预报达到100%的准确。

海洋蕴藏着镍、铁、锰、铜和钴等具有商业开采价值的丰富矿产资源。海洋中还沉睡着诸如石油、贵金属等无数的天然资源。海洋也是最大的渔场, 有朝一日营养丰富的鱼类将成为人类的主食。制药和生物技术公司还在分析深海细菌、鱼类及海洋植物, 希望找到一种能为制药业创造奇迹的物质, 使海洋成为一个巨大的医药“宝库”。

对海底的考察, 还能解开地球气候演变之迷。海底沉积了大量远古时代的生物, 由于受到海水的保护而使它们免遭破坏。对这些古生物的研究, 能了解过去年代里地球气候变化以及大气中二氧化碳的浓度, 由此能推定未来的气候变化趋势。

环境科学家认为, 人类赖以生存的三大要素是粮食、能源和保护、改善环境。而这些都能够通过海洋的开发和利用得到解决。海洋中蕴藏着无数可利用的生物和植物, 目前人类活动的主要区域集中在水深500米以上的海域表面, 表面资源由于过度开发面临枯竭, 而海洋的中层循环和深层循环很少得到开发利用。

所谓现代海洋工程, 主要是指海洋环境检测和预报技术, 海洋工程结构及施工技术, 海底结构及新材料的研究, 以及声学定位、遥控等技术的应用。海洋开发可以分为海岸、海上、海中、海底四部分。一系列新的概念也将由此应运而生, 诸如海上农场、海上牧场、海上航空港、海上俱乐部、海上高速公路、海上发电站、海上油库、海上城市、水下工业城、人工岛等, 随着新技术革命的兴起, 它们都将成为现实。通过计算机技术、激光技术、新材料技术、生物工程、遥感技术等的广泛应用, 海洋将在21世纪得到更快开发。海洋工程将紧紧围绕着海洋资源的开发和利用, 逐步形成一股强大的发展势头。

1 海洋运输

海洋运输的技术经济特点是劳动生产率高, 特别适用于大宗货物的运输。海洋运输以船舶的集装箱运输为主。由于世界海运进入专业化运输阶段, 石油和集装箱的专业化运输导致船舶和装卸机构向专业化、大型化、自动化发展;船舶通信及无线电导航技术向全天候、全球高精度卫星通信导航体系发展;新技术的使用使通信和导航设备趋向小型化、数字化、多功能和自动化。整个海运系统的高效率、自动化, 体现了现代化海运业与高新技术的同步发展。预计由于商品的流通有增无减, 海洋运输业将以跃进的姿态迅速增长, 从而带动世界经济的发展。

2 海洋平台

为解决世界性能源危机, 使得海洋石油业得以迅速发展, 采油平台如雨后春笋般地矗立在辽阔的海域上。海洋石油的开采成功, 只是解决能源开采过程中的第一步, 预计海洋平台的开发将向近海和深海开采、存放、输送等方面发展, 海洋石油开采将会大幅度的发展。

3 海上城市

向海上移民将成为缓解大城市拥挤状况的一种有效途径。海上城市大多是填筑式人工岛, 虽然建筑用途可以不同, 规模可大可小, 但城市的功能却应有俱有, 充分体现出海洋工程技术的发展水平。预计海上城市将完善实验室研究的规模, 为以后的实用化提供可行性方案。

4 水下工业城

人类不仅能在海上建城市, 而且还能向海中、海底延伸, 特别是海底隧道的建成与使用, 为建立无人自动化生产工厂创造了条件, 将使机器人生产线日夜连续不断地工作成为现实。这种适应特种需要的加工企业将成为水下工业城的雏形。

5 人工岛

现代的人工岛主要是为了兴建深水港、航空港、大型核电站、水产加工企业、造纸企业等。一般来说, 人工岛与陆地的交通是采用海底隧道或海上栈桥相连接的方式。可通过公路或铁路进行运输, 也可以采用皮带运输机、管道或缆车等设备进行运输。预计将先在浅海区建筑海堤, 营造渔场。

6 海上航空港

海上航空港的建造将采取填海式、浮体式、围海式和栈桥式等方式。它能改变通常航空港的某些限制与不利之处, 可24小时连续运转, 为高速飞机的起飞、降落提供充分条件。世界各国的沿海城市在规划和建设航空港时, 不少已把航空港选在海边。

7 海底隧道

世界上不少国家在大陆与大陆间、岛与岛间的联通上采取海底隧道的办法, 以解决汽车和铁路运输。海底隧道的实施将采用许多最新技术, 不但要解决电缆、通风管道、通讯线路等问题, 而且还要解决防地震、岩层破碎等技术难题。

8 海底光缆

由于光导纤维造价低, 通信容量大, 以及不受电磁干扰、耐高温、易变曲、体积小、重量轻等一系列优点, 因此, 标志着环球通信网络的海底光纤将成为21世纪的基本通信方式之一。它具有维护费用低、使用寿命长的特点, 耐用通信质量高于卫星。预计海底光缆的沟通将全面辅开, 并成为沟通各大洲通讯的主要方式。

9 海底倾废

海底倾废就是选择适宜的海洋空间存放或利用海洋本身的自净能力处理废弃物。21世纪将在核垃圾的处理上有所突破, 主要是将核垃圾在投入海底前, 先进行适当的玻璃状物质的结合处理, 使其形成一种特殊的垃圾。

1 0 贮藏基地

海底温度低, 并且又恒温、高压、黑暗, 非常易贮存物质。海底仓库将贮藏石油、煤、农产品、淡水、沙砾等。预计在海底贮藏方面将进行广泛的实验, 并为今后的可行性研究创造一定的条件。

海洋生物候选药物成药性评价技术 篇11

关键词：海洋生物 候选药物 制备 药效学 安全性 药代动力学 成药性

Abstract：In this project，ten drug candidates derived from marine organisms are selected for drugability evaluation.Firstly，large scale manufacture of each compound was processed.The compounds were prepared by column chromatography and total synthesis.The standard methods using HPLC analysis for quality control were established.Dolabrane-type diterpene tagalsin C （TC） was found to have cytotoxicities to a panel of human malignant cell lines by inducing apoptotic cell death and to inhibit tumor growth in vivo in five mouse tumour models without obvious toxicity to the animals.TC induced apoptosis，resulted in the blocking DNA synthesis and inducing DNA fragments caused by the activation of caspase pathway to down-regulate PARP.The macrolactone bryostatin 19 exhibited promising inhibition against acute leukemia and hepatoma either in vitro or in vivo.It is associated with the proapoptotic protein PUMA and the anti-apoptotic protein Bcl-XL.Alkaloid HDN-1 could inhibit the growth of leukemia cell line HL-60，and induces the HL-60 cell differentiation to mature cells，while it inhibited the tumor growth of human hepatic cancers and mice lewis lung carcinoma，especially on HL-60 cells with and without ATRA by targeting to the C terminal of HSP90.Norditerpenoid（wbg）showed significant activity against both non-small-cell lung cancer and small-cell lung cancer.Ophiobolin analogue HDZ-137 can reverse the multidrug resistance of adrimycin on breast cancer at low dose through inhibition on expression of genes related with drug resistance.Alkaloid WHJ-64 is a selective CDK4 inhibitor to inhibit pancreatic carcinoma in vivo.Benzoic macrolactone GSW-1 showed antidiabetic effects and lowering the blood glucose level in db/db mice through ameliorating the expression of obesity-related pro-inflammatory cytokines.The analgesic effects of peptides Eb1.6 and analgesitide in vitro and in vivo were tested and were confirmed，while their acting mechanisms were investigated.The thrombolytic effects of an alkaloid FGFC1 revealed it to be a promising candidate for drugability.All candidates were evaluated for their safeties including acute toxicity and genotoxicity，indicating that all candidates are lower toxic within the effective does.In addition，the pharmacokinetic experiments in vitro and in vivo were investigated，which provided additional data to support the drugability of the candidates.

Key Words：Marine organisms；Drug candidates；Manufacture；Pharmacological effects；Safety；Pharmacokinetic；Drugability

海洋工程技术 篇12

按观测手段的不同,海洋观测可分为天基、 岸基和海基观测。 天基观测主要指基于卫星、 飞机、无人机、飞艇等空间载体进行海洋环境监测,如海洋水色卫星、机载激光探测等;岸基观测主要指基于岸站、岛屿等进行海洋环境监测,如雷达监测系统、台站水文气象观测等; 海基观测根据水体整个立体空间又分为海表面、 水下和海底三个部分,海表面观测主要指基于海表面平台载体进行海洋环境及大气环境监测, 如船载测量系统、锚系浮标测量系统、表面漂流浮标测量系统等,水下观测主要指基于水下载体进行海洋环境监测,如水下滑翔机测量系统、自治水下机器人等,海底观测主要指布放在海底的各式测量系统,如海床基、潜标测量系统、海底爬行器等。

1海洋观测技术装备是海洋经济发展的基础支撑

海洋资源蕴藏丰富,要提高海洋开发能力、让海洋经济成为新的增长点,离不开海洋技术的发展。无论是海底的油气、 天然气水合物、 固体矿产资源,还是海洋渔业、药物资源、水资源(海水淡化,潮汐、潮流、波浪等可再生能源)的开发利用,均需要各种相关海洋新技术的支撑。而在众多海洋工程技术装备中,如油气开发装备、海水淡化装备、海洋可再生能源利用装备等,海洋观测/监测技术装备是其他海洋工程技术装备实施的环境保障前提,只有通过观测/监测手段更好地认知海洋环境,才可能使先进的海洋工程技术装备有的放矢,不断扩大海洋资源开发利用的规模,提高海洋科技对经济增长的贡献率,促进海洋经济的可持续发展。

2海洋观测技术装备是海洋环境保护的手段支撑

“保护海洋生态环境,坚持开发和保护并重、污染防治和生态修复并举,科学合理开发利用海洋资源,维护海洋自然再生产能力”[2]的实现,离不开海洋技术的支撑。近些年随着我国沿海工业的迅速发展,海洋排放物对生态系统的污染情况仍呈上升趋势,海上石油作业平台溢油事故和船油污染事件的发生对邻近海域的生态影响是长期的。面对海洋生态环境不断恶化的趋势,基于生态系统的海洋综合管理对海洋环境监测与保护工作提出了更高的要求,加强对海洋污染物、海上溢油的监测和对海洋环境的维护,是保护洁净的海洋环境、保证安全的海洋食品、促进可持续的海洋资源开发和利用的有效途径,而海洋观测/监测技术装备则是实现这一有效途径的关键技术手段。

3海洋观测技术装备是海洋权益维护的信息支撑

维护国家海洋权益, 提升海洋维权能力, 离不开海洋观测技术装备的信息支撑。我国海洋维权依然面临严峻形势,全海域维权巡航制度的有力执行离不开海洋维权装备的技术支撑。 海洋环境是海洋维权平台和装备使用的特定环境,对其效能的发挥具有重要影响,无论是空中直升机、无人机、飞艇,还是海面舰船、雷达、导弹,还是水下潜艇、鱼雷、水雷,都面临着海洋的风场、浪场、流场、磁场、压力场、 温度、盐度、深度、密度、腐蚀度和海面大气水气等环境参数的影响[3]。因此,大力发展海洋观测技术装备、及时准确获取海洋环境信息是海洋维权能力提升的必要支撑手段。

4海洋观测技术装备是海洋灾害预警的重要支撑

海洋防灾减灾的前提是海洋预报,海洋预报的基础是海洋观测,海洋观测技术装备是海洋灾害预报警报的重要技术手段。我国三大海区包括风暴潮、赤潮、海浪、海啸、海冰等在内的海洋灾害发生频率高、破坏性大。据国家海洋局发布的中国海洋灾害公报(2005—2012年)统计,自2005—2012年,海洋灾害造成的直接经济损失达1 295.58亿元人民币, 死亡(含失踪)人数达1 551人;特别是2005年一年的海洋经济损失就达332.4亿元,占同期海洋经济总产值的2%,占全国各类自然灾害总损失的16%。因此,为减少海洋灾害所造成的经济损失,保护人民群众的生命财产安全,提高海洋灾害预报预警能力必须加强海洋环境监测/观测能力建设,大力发展海洋环境监测/观测技术装备。

5海洋观测技术装备是海洋科技创新的关键支撑

“建设海洋强国必须大力发展海洋高新技术”[2]是对海洋科技创新在海洋强国战略实施中地位与作用的有力诠释, “着力推动海洋科技向创新引领型转变”[2]是对海洋科技发展之路的明确要求。海洋资源开发利用、 海洋环境保护、 海洋权益维护均须相关海洋技术的支撑,但目前我国海洋科技自主创新引领力度仍不强,特别是深海技术装备仍远落后于美国、英国、法国、德国、加拿大、日本等国,要改变这种局面必须夯实科技创新根基。事实告诉我们,无论是资源勘探技术、海洋工程技术还是维权装备技术均离不开海洋环境观测/监测这一关键性和基础性技术,因此要走海洋科技创新之路必须夯实海洋观测技术基础科学、发展海洋观测技术装备产业。

6结论

万丈高楼平地起,一力全承靠地基。海洋观测技术科学是我国海洋经济发展、海洋环境保护、海洋权益维护、海洋灾害预警和海洋科技创新的基础支撑学科,为保证海洋强国战略的实施,应以国家战略规划为指导、以国家总体需求为目标、 以国家重大专项工程为带动、 以市场活动为导向,加强海洋观测技术装备产业发展战略与规划研究。

摘要：海洋观测技术科学是海洋科学的一门基础交叉学科。海洋观测技术装备包括海洋观测平台装备及传感器设备,是我国海洋经济发展、海洋环境保护、海洋权益维护、海洋灾害预警、海洋科技创新等各项工作的必要支撑手段,在海洋强国建设进程中具有重要的战略地位。