海洋技术

海洋技术（共12篇）

海洋技术 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.

海洋技术 篇2

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海洋测量误差处理技术探讨 篇3

关键词：海洋测量误差；处理技术

一、从粗差定位到系统误差补偿

（一）粗差定位

人们在测量学领域，习惯以误差产生原因、特性以及大小作为依据，将其分为偶然误差、系统误差以及粗差三个部分。观测值中只存在偶然误差是经典测量平差法的前提条件，在现代测量平差中则对平差要求涉及到系统误差和粗差，从而对平差结构的可靠性进行保证[1]。在进行海洋测量的过程中，各种因素都会对其产生影响，因此与陆地测量相比，出现粗差的概率大大提升，并且由于难以重复观测海洋测量以及几何图形检核条件的缺乏，所以在海洋测量资料质量控制和检查中如何处理粗差这一问题十分重要。远小于或远大于正常值的异常数据就是粗差。

目前需要做的定位海洋测量中的异常数据，但粗差并不是完全造成异常数据的因素，所以对于异常值的真伪需要以当时的仪器状态以及海况条件为依据进行分析。在检查资料的过程中，需要做到将异常值自动查找出来，并对其位置进行准确定位。目前使用的主要有两类方法，一种是在建立在统計推值和函数基础上的比较判别法，一种是建立在经典统计理论上的误差统计检验法。但这些传统方法在实际应用中具有不稳定性。对此，需要在海洋测量数据处理领域中引入抗差估计理论，从而将海洋测量异常数据统计检验的抗差能力进行提升。

（二）系统误差补偿

在海洋测量的整个过程中，各种误差源都不可避免的会对其产生影响和干扰，这些一般表现为随机性或系统性[2]。出现系统性偏差的重要原因就是各项改正不足或过量、海况条件差异以及仪器校准误差。通常情況下，都以测区系统差来称呼检查线方向或主测线方向均呈系统变化的误差，用测线系统差来概括只在单一测线呈现系统性变化的误差。

以系统误差的变化特征为依据，可以将测线系统差和补偿测区系统误差的计算公式算出。但在公式的基础上，如果系统不具有明显的误差，也就是以处理系统误差的方法处理偶然误差，这种方法无法将矛盾消除，还会导致原始数据发生畸变，从而使得更大的误差出现。对此，需要以方差分析方法为依据，将海洋测量系统误差显著性检验标准建立起来。其原因就在于参量测量在海面上，因此可以将其作为抽样试验看待，将测线方向和测线位置当作试验条件差异看待。对此，测量中的系统误差和方差分析中的条件误差相对应，偶然误差就会变为试验误差。

二、从测线滤波到测线网平差

（一）测线滤波

在进行海洋测量的过程中，一般都需要测量船的航行路线保持直线匀速，但由于海浪、风等的影响，所以实际上测量船的航线并不是直线匀速的，测量船时刻都在以定位结果为依据对船的走向进行修正，在这一过程中，船的航线为波动变化的情况[3]。并且过去在进行海洋重力测量工作时，定位技术还不够发达，且具有较低的精准度，为了对各种干扰进行规避，就需要滤波处理定位数据，从而奖最佳的估计提供给测量船。一般情况下都是用样条函数、三角多项式、正交多项式以及一半多项式拟合航迹线，在对各种函数的长处和短处进行分析后将其适用条件指出，这些在实际应用中都对我国的磁力测量和海洋重力测量的成果进行了提升。

（二）测线网平差

在广泛应用GPS定位系统之前，海洋测量的误差大多都集中在定位因素上，尤其是在测量海洋磁力和重力的过程中。在测量重力的过程中，定位误差除了海洋重力测量的精确度处理受到E？tv？s 效应的间接影响外，还由测点位置对误差进行确定，进而造成测线交叉点与海洋重力测量的不相符，由于没有准确的定位，因此需要对不同的两个位置的自由空间重力异常值进行比较。这种交叉点与值的大小不符合情况一般由测点位置误差引起，这一点是由测量区域的重力变化梯度决定。

通过研发的新模型可以对交叉点坐标改正数使用航迹线拟合系统进行替代，对统计相关模型进行转变，转变为函数相关模型，从而将测线网平差的整体性体现出来，还能对运算过程进行简化[4]。

结语：本文就海洋测量误差处理技术进行了探讨，通过对误差出现原因的分析和误差处理方法中的不足进行分析和研究，我国一直在对海洋测量方法进行不断地创新和完善，通过对测量方法的完善，进一步推动我国海洋测量工作的发展。

参考文献

[1]向龙凤，孙超，李明杨.非均匀海洋环境噪声中的匹配场处理舰船辐射噪声级估计方法[J].声学学报，2015，06：779-788.

[2]郑一，岳军，纪乃华，施国全，韦俊霞.基于PAADCP的海流流速的误差分析及校正方法[J].海洋科学，2013，05：81-86.

[3]欧阳永忠，陆秀平，米阳，吴太旗，任来平，黄辰虎.通用走航式海洋测量作业平台的设计与实现[J].海洋测绘，2012，06：1-6.

[4]季顺迎，王安良，王宇新，李海，岳前进.渤海海冰现场监测的数字图像技术及其应用[J].海洋学报（中文版），2011，04：79-87.

海洋高新技术情报前瞻 篇4

1海洋高新技术的概念

高新技术概念源自美国,1983年美国某出版物中将 “高技术” 作为正式名词固定下来。 高新技术对人们的生活以及社会经济的发展将产生难以估量的影响。 产业调整、 技术升级、 劳动密集型转化,经济效益大幅提高,大大增强国家的经济和综合实力。 据经济学家测算: 20世纪90年代,美国、英国、日本、德国的技术进步对经济增长贡献率超过60%,法国曾超过80%。

针对国际高技术发展动向,1986年我国科学家王大珩、王淦昌等4人联名给中央写信提出:跟踪世界先进水平,发展我国高技术的建议。国务院批准了 《高技术发展计划(863计划)纲要》, 据国情选择了7个高技术领域, 1996年又将 “海洋”列为第八个高技术,海洋高技术进入新的阶段。目前我国没有高新技术的统一定义。可从 “高” “新” 两方面来理解。 “高” 是指技术水平处于世界科技发展前列, 生产潜力巨大的尖端技术,能够带动产业巨大发展,标志着一个时代的到来; “新” 是指随着社会生产力的不断进步,而不断地被取代已有的技术。高新技术是古人没有的全新技术、 具有先导作用。海洋高新技术是将高新技术应用到海洋领域,是一个国家科学技术水平的象征,代表着未来的海洋经济增长潜力。海洋高科技产业是海洋经济的先导产业,是带动海洋经济增长的主要动力,是国民经济现代化的重要标志。

2领先的海洋高新技术能从海洋中获取巨大的经济财富

2.1世界各国都重视开发海洋高新技术

自20世纪80年代以来, 《联合国海洋法公约》联合国 《21世纪日程》等一系列有关海洋的国际公约相继出台,沿海国家和地区开始大力推行海洋强国战略,美国1986年发表 《海洋科技发展规划》以便继续保持和增强在海洋科技方面的领先地位。同年英国发表 《英国海洋科技发展战略报告》,提出优先发展对海洋具有战略意义的高新技术。日本1997年制定 《海洋开发推进计划》,提出以科技加速海洋开发和提高国际竞争力战略。近年来,世界各国对海洋资源的开发与争夺空前激烈,美国制定了 《21世纪海洋蓝图和海洋行动计划》; 欧盟发表了 《海洋政策绿皮书》;澳大利亚拟定了 《21世纪海洋科学技术发展计划》;俄罗斯强调恢复海洋强国地位,依托科技打造海洋军事和航运强国; 日本将在本世纪内建造2500座 “海上城市”; 韩国出台 《韩国21世纪海洋国家战略》旨在使韩国成为超级海洋强国;印度梦想要将印度洋变成印度的内湖。

2.2海洋高新技术是打开海洋宝库的金钥匙

美国为了促进海洋高新技术发展,在密西西比河口区和夏威夷开办了两个海洋科技园[1],高新技术产业是美国的主要产业,涉及海洋诸多方面。日本近年来海洋高新技术产业发展迅速,科研经费逐步加大投入,2003年, 日本海洋科技国家级研究课题多达47项, 其海洋经济已占该国GDP的14%。 澳大利亚海洋油气业是其经济发展的重要贡献产业,年产值约为100亿澳元, 满足国家石油需求的80%,贡献税收24亿元[2]。 法国的海洋高新技术产业发达,尤其是潜水技术领先世界。挪威通过开发海洋石油, 一举摘掉了穷国的帽子,成为北欧富国之一,目前70%的国家财政来自海洋[3]。英国海洋产业的重要支柱是海洋油气业,约占英国海洋总收入的20%, 目前, 海洋油气年产量约8 000万t左右,每年提供几十万个就业机会。 韩国已形成以海运、 造船、 水产、港湾工程四大支柱产业为主的海洋经济体系。 加拿大每年海洋经济产值约186亿美元。越南2007年1月通过的 《至2020年越南海洋战略》,要在2015年人均GDP达到2200美元,以依靠海洋经济的飞速发展实现国富民强、社会公平文明的核心宗旨;发达国家依靠其在海洋高新技术中的领先地位,拥有了海洋资源开发的优先权,抢占海洋空间和资源,从海洋中获取巨大的资源和经济财富。

3我国海洋高新技术发展状况

大部分海洋高新技术的发展始于20世纪50—60年代,在近10~20年间取得了重大进展。完整的科技创新链包括研究、开发和产业化三大环节,海洋科技创新包括产、学、研联合创新。目前我国把海洋高新技术定义为海洋监测和探测技术、海洋生物技术产业、海洋生态系统模拟技术、海洋深潜技术、海洋油气资源勘探开发技术、大洋矿产资源勘探开发技术、 海水淡化和利用技术、海洋化学资源提取技术、 海洋能源技术、海洋信息技术、海洋空间利用以及海洋工程技术11个方面,相关的产业划分也以此为依据。

近年来,在国家 “863” 计划、 “973” 计划、国家科技兴海战略、国家自科基金、科技攻关等计划的支持下,海洋高新技术及其产业有了突破性的进展。

3.1海洋观测能力显著增强

我国海洋观测能力显著增强,构建了我国近海 “数字海洋”基础信息框架,成功发射了海洋IB卫星,2007年发射了第二颗海洋水色卫星之后,2011年8月又成功发射了海洋动力环境卫星[4]。成功研制了世界上少数几个国家才掌握的合成孔径声纳、水下高精度定位深海实时传输潜标、小型无人驾驶海洋监测遥感飞机, 开发了船载海洋生态环境现场快速监测系统、 水下无人值守生态和动力环境工作站等。几十项技术填补了国内空白,打破了国外产品垄断, 缩短了与世界先进技术的差距。在我国南海北部湾海域成功钻探获取天然气水合物 “可燃冰” 样品,证实南海 “可燃冰” 资源远景良好。开展了我国首次大洋环球考察,共发现17处新的海底热液活动区, 占全球海底热液活动区的1/10,完成了人类由南极冰盖最高点的科考活动,建立了南极地区海拔最高的昆仑站,走向了由空中、海面、水层到海底的立体综合观测阶段。

3.2海洋高新技术研究水平稳步提高

1978年海洋产业具备一定规模;1985年产值5.26亿元,海洋油气首次列入海洋经济范畴;20世纪90年代,海洋生物医药技术取得丰硕成果,如抗血栓降血脂的藻酸双酯钠,自投放市场以来产值已达数十亿元;2001年海水淡化技术纳入海洋经济范畴,2008年海水利用实现增值8亿元,研发膜蒸馏、正渗透、膜耦合技术装备加快海水淡化产业化工程。每个海洋产业的兴起都是技术进步推动的, 截至2008年,高新技术促进海洋产业不断向广度和深度扩展,已渗透三次产业的15个类别[5]。海洋科学与技术围绕着海洋资源、海洋环境、海洋生态及气候变化等热点问题,取得了一些具有世界水平的研究成果,构建了我国近海生态系统动力学理论体系,完成了牡蛎、半滑舌鳎全基因组测序和遗传图谱绘制,发现了大洋碳储库的长期性等等, “十一五” 发表的科技论文比 “十五”增加了10.7%。

3.3海洋技术创新取得阶段性突破

我国围绕近海资源利用和深海战略性资源的储备,研发了一批重大技术装备。如:自主设计研制的 “蛟龙号”载人潜水器,成功下探水下7 000m ;油气开发专项研制的具有国际先进水平的大型地震仪2 000道主机;大洋海底固体矿产资源勘探开发关键技术与重大装备进入试制与组装阶段,3 000m深水半潜式钻井平台等大型海洋工程装备研制取得突破;水污染治理专项突破了化工、制药等行业污染物减排多项关键技术,研发了节能高效污泥脱水机等一批污水深度处理设备,推动了节能环保目标的实现;潮汐能、波浪能、海上风能发电技术开始示范运行;攻克了一批海洋药物、生物制品的关键技术,通过转基因重大专项支持,抗虫棉成功研发,市场占有率已达93%,进入世界先进行列;精细化海洋灾害预报、事故突发预报、应急警报技术得到示范应用。据统计, “十一五”共发布海洋国家、行业标准86项,专利申请比 “十五”增加了47.3%,专利授权增加了70.9%。2011年全国海洋生产总值45 570亿元,比上年增长10.4%。海洋生产总值占国内生产总值的9.7%。

4我国海洋高新技术发展面临的问题

(1)海洋科学研究有巨额的研发经费、有总数非常庞大的各类研究人员,但并没有带来满意的海洋高新技术科研成果及产业创新技术群,科研资金大部分源于政府渠道单一,限制了海洋高新技术经济的发展。

(2)海洋高新技术开发区数量少、规模小, 没有辐射扩散功能,缺乏国际竞争力,关键技术受制于人,如发达国家海底跟踪ADCP技术产品等对我国实行禁运[6]。

(3) 信息服务滞后,不能了解、把握国外最新前沿技术,海洋信息平台垄断性强,国内海洋高新技术成果,不能积极转化为公众易于理解的信息,致使产、学、研脱节、全民海洋意识淡薄。

5海洋高新技术发展的对策

(1)应重视创建海洋网络数据和观测网站, 并使网络信息服务发挥最大效应。应该重视海洋高新技术知识积累和海洋相关信息的管理和有效传播,扩大利用率以支撑海洋技术、海洋高新专题领域的竞争发展。重视海洋教育、海洋科普、海洋人文对社会海洋经济意识、海洋价值观的渗透,对高新技术及产业发展的促进和催化作用。

(2)完善我国高新技术产业政策。通过制定科技专项公关、知识产权战略、完善的产业链、立法、行政等手段进行宏观调控,以优惠政策扶持海洋高新技术及产业。我国专利技术的实施率仅为10%~15%,远低于发达国家的60%~80%[7],故海洋高技术研发时要锁定国外先进水平、 锁定市场效益看好的尖端技术, 创立品牌、扩大市场,跟踪市场、不断创新。

(3) 探索构建以市场为中心的产、学、研创新体系,重视民营资本的价值。充分利用政府资源、民营资本、市场促进产、学、研结合。 海洋经济发展的资源和条件应大量开放给普通公民和民营资本,充分利用每一个知识和个体所拥有的知识信息,有效促进海洋经济和产业结构优化升级。目前我国第一大民营船厂熔盛重工,近期宣布在新加坡的海洋工程研发中心正式成立,预示着海洋高新技术重组将以市场为导向,民营资本和公众参与的成分提高。

海洋能电站项目技术经济评价 篇5

因此，对于海洋能电站项目的技术经济评价而言，在海洋能资源和发电技术方面，无论在评价内容和数据分析处理上都有着自身的特点和角度，主要体现在对海洋能资源的调查和统计，以及海洋能发电机组的选择、特点、运行和维护水平等方面作为海洋能电站项目技术评价的重点考察部分。

(2)海洋能电站项目的社会评价也是整个项目评价的组成部分。

具有很强的清洁能源行业特点，海洋能发电几乎无氧化还原反应，不向大气排出有害气体和热，对环境影响很小，并且多是限于对局部环境的影响，不存在对全球性气候的影响，也不存在常规化石燃料能源和核能发电类似的环境污染问题，避免了很多社会问题的处理。另外，由于海洋能发电在沿岸和海上进行，所以一般不占用已开垦的土地资源、不需要迁移人口，而且还多具有综合利用效益。因此，有必要对项目所产生的环保效益进行详尽定量科学地分析，同时还要综合考察社会生活各个领域与项目之间的相互适应和影响，即需要系统地将不同层次的社会效益、环保效益都进行充分考虑。

(3)海洋能电站项目技术经济评价中所需的技术、经济方面的数据资料和信息都要通过调查取得。

评价人员对站址的资源条件、技术水平、项目概况、自然环境等方面的把握程度直接影响甚至决定其分析判断的结果，因此海洋能电站的技术经济评价要把搞好各项数据调查、收集和对资料的分析研究工作放在重要地位，予以高度重视。

(4)采用定性分析和定量分析相结合的原则，并以定量分析为主要方法。

通过效益和费用的计算判断项目在经济上是否可行，明确项目在建设和运行中的要素的数量情况，从而对这些要素进行经济分析和比较。在评价指标设置方面要做到科学地正确反映项目设计的各个方面，即包括技术、经济、社会等的主要内容，由于海洋能电站项目涉及的因素众多，一些重要的影响因素可能存在不能量化分析的问题，对此在评价中则应进行实事求是的分析、准确的描述，并科学地采用先进数学方法来将定性的问题转化为定量问题分析，帮助得出科学的评价结论。

海洋技术 篇6

摘要：本文以某海洋平台的建造过程为研究对象，在总结这艘海洋平台技术监造项目管理经验的基础上，对其加以完善，阐述了项目管理在海洋工程项目中的重要性，并重点分析了项目管理中质量控制、进度控制和费用控制在平台建造中的应用。

关键词：海洋平台制造；项目管理；技术监造

1.海洋平台建造实行项目管理的意义及内容

随着时代科技经济和社会的迅猛发展，各种钻采、动力机电、电子水下设备等等的先进专业配套设备在海洋平台上得到了广泛的应用和发展，如果在平台建造过程中不实行有效严格的项目管理，将会使得海洋平台建造质量下降、建造工期延长、建造费用增加。海洋工程是复杂的多元化的系统工程，它包含的内容极为广泛，为了节省资金和尽早收到效益，业主把工程计划安排得非常紧凑，各个分项目合同均明确规定完工交货日期，并用种种条款约束承包商，使之遵守合同日期，确保工程质量，让整个工程至于统一的调配之下。

从项目管理的角度来看，海洋工程的特点是：海洋工程有明确的目标，具有明确的起点和终点，具有一次性，同时海洋工程必须有明确的进度、费用安排，并且常常突破多个企业，多个部门的职能界限，这些特点决定了海洋工程必须实行工程项目管理，同时也使得人们对复杂的海洋工程实施管理成为可能，从而达到控制工程质量、进度、费用的目的。

海洋工程项目管理的最终目的是使投资（费用）、进度、质量三大目标得到有效的控制、保证，提高海洋工程的建造质量、节约投资、保证施工进度。一个海洋工程项目能否在预定的时间内，在预算的投资内按规范要求建成投入使用，关系到业主（船东）投资效益的发挥，因此，对海洋工程项目的进度、费用和质量进行有效的控制，使其顺利达到预定的目标，才能提高海洋工程建造的综合效益。

2.海洋平台建造项目质量控制

2.1质量基本范围

海洋工程质量控制是船东（业主）驻厂监造组督促造船厂以及施工承包单位按船舶规范和合同规定的质量标准进行船舶建造，对质量形成的因素进行检测、检验、纠正措施的监造管理过程，由于自升式海洋平台和海洋工程的特殊性，质量控制是海洋工程项目管理中最为突出和困难的一个环节。在实施项目管理质量控制之前，我们要明确质量控制的范围，站在不同的立场，控制的范围也就不同，其制造企业的控制范围如下表所示。

2.2质量主要质量控制点

由于海洋平台设备多、结构复杂，为了更好地控制平台建造质量，对整个平台按专业和设备分类制定出质量控制点，按专业可以分为四个控制点，分别为：

（1）各阶段钢结构主要的质量控制点

（2）机械设备主要的质量控制点

（3）海洋平台电气设备主要的质量控制点

（4）海洋平台生活模块主要的质量控制点，

按设备的使用用途可分为以下几个检验节点：生活模块结构检验节点、管线系统检验节点、通风系统检验节点、油漆检验节点、安全、救生、消防检查节点和内装检验节点。

3.进度控制

3.1进度控制基本原则

项目进度计划的控制是项目成功的保证，应做到严格要求、层层落实，适时调整，由于项目计划是根据预测对未来做出的安排，因此在计划的执行过程中往往出现或大或小的偏差，这就要求项目经理和其他管理人员消除与计划不符的偏差或对计划做出适当的调整，以保证预定目标的实现。通常情况下，预制场地有多个项目同时作业，每个项目有独立的项目组，每个项目组编制独立的项目计划，由于计划在编制时，没有考虑多个项目同时交叉作业的实际情况，人力、场地、设备和机械等生产资源经常满足不了生产需要或者出现生产资源需求高峰和低谷相差很大，资源浪费严重。

3.2海洋工程项目管理进度控制

由于海洋工程建设工期和投资相互影响，相互制约，因而不能进行单一控制，如果控制管理得当，那么，既可缩短工期，又可降低工程投资，使企业法人和承包商均可获益，因此，双方都应重视监控施工计划及工程控制预算的编制和执行，以求优质、按期、高效地完成工程建设任务，工程进度与投资监控的主要内容是：

1.确定控制标准，绘制控制曲线；

2.进行施工监测，收集信息，绘制实际积累曲线；

3.通过实际与计划对比，查找偏离计划的原因，并预测其对工程总工期的影响；

4.总结

在船厂中标获得合同后，监造项目组督促船厂尽快确定项目总进度目标和分项专业进度目标，在明确各项工作的顺序关系和具体工作量后，应采用横道图法和网络图法确定工程进度的关键线路。

在具体控制施工进度时，需要注意如下几点：

（1）根据项目施工计划，做好月、周、日的工程进度管理，使实际工程进度和计划要求一致因此，每周跟船厂船检召开节点会议，及时解决施工中遇到的问题，牢牢地抓住生产进度，使生产有计划有步骤地进行。

（2）因海洋工程设备复杂，并且专业性强，部分设备由船东负责定货，因此，为了避免因船东订购设备未到货而影响施工进度，因根据总体施工进度安排提前制定设备到厂时间表，同时提前督促船厂采购未到设备。

（3）对直接影响工期的关键工作进行分析研究，做好充分准备以便保证重点，并统筹安排其他方面的工作，尽量使工期优化，在平台进行桩腿海上吊装时，因台风影响上海过来的浮吊推迟巧天到船厂，为了不影响施工进度，在浮吊未来之前，安排平台其它不受影响的工作。

参考文献：

[1]金朝光，林焰，纪卓尚.船舶建造的现代工程分解结构.[J].中国造船，2002，4（1）：45-47.

[2]陈宏宇.船舶建造计划制定方法研究[D].大连海事大学，2010.

海洋地震资料噪音压制技术 篇7

FOCUS系统中有许多去噪模块。笔者在长期利用该系统处理系统处理海洋地震资料过程中, 经过深入实践, 摸索总结出了覆盖全面的海上资料噪音衰减方法。

1 海洋资料噪音类型及特点

根据干扰波来源及特点, 海洋地震勘探中的噪音可分为相干噪音 (规则) 和随机噪音 (不规则) 两种, 不同的作业区域产生的噪音有所差别。具体而言主要有以下几种:

1.1 海底面波

在浅海区域内, 当海底介质密度较低时, 地震记录上常能观测到海底面波。其特点是频率低, 能量强, 视速度低, 频散严重, 它对有效信号产生严重干扰。如图1中的A。

1.2 侧反射及绕射

海上作业过程中, 如果测线附近有海底潜山、沉船、平台等物体时, 其表面形成很好的波阻抗界面, 地震波传播到这些物体上时, 就会形成侧反射或绕射。它以不同的视速度在整张记录上出现。随着距离的远近, 其干扰强度不同, 方向各异, 当测线与障碍物垂直时, 侧反射的时距曲线是直线, 不垂直时, 侧反射的时距曲线是双曲线。图1中的B为两组不同源产生的侧反射干扰。

1.3 外界干扰源产生的干扰波

这类干扰波是指在工区或工区附近存在着的干扰源产生的干扰波, 有的干扰源固定, 有的不固定, 有的干扰周期性较好, 而有的属于间歇性干扰。这类干扰波时距曲线多为为双曲线, 类似侧反射干扰。干扰波与地震震源无关, 在记录上一般从浅到深都存在。如果干扰能量很强, 可将有效波全部掩盖。不同的干扰源频率各异, 且各自固定。如图2中所示的邻队干扰, 钻井干扰等。

1.4 与电缆有关的干扰波

拖缆作业过程中, 电缆因工作异常产生系列干扰。例如挂杂物产生的干扰波。这类干扰波同相轴以挂上杂物的道为顶点, 向两侧呈雁翅状展开, 多呈线性, 在多张记录上连续出现, 单张记录上从浅到深基本存在, 但不一定连续出现。干扰波同相轴极小点所在的道次不变, 形状不变。图3所示的为电缆挂渔网产生的干扰记录。另外与电缆有关的干扰还有很多, 诸如因航向改变产生的修舵噪音、电缆道不工作引起的坏道、电缆平衡异常产生的噪音道、个别尖脉冲产生的野值等。这些噪音的产生没有预测性, 随机性强。

1.5 与海水、海底有关的干扰波

这类干扰主要有两种:1) 交混回响与呜震。海水表面和海底是两个反射系数比较大的界面, 在夹着水层的这两个界面之间会形成多次反射。当海底起伏不平时, 由于地震波的散射和水层内多次波互相干涉, 会造成一种严重的干扰, 称为交混回响。如果海底平坦, 反射系数比较稳定, 则进入水层的能量产生多次反射造成水层共振现象, 称为鸣震。2) 涌浪噪音 (如图4) 。受到天气影响, 常产生涌浪噪音。这种噪音在方向上垂直记录, 频率较低, 随机性较强, 风浪较大时, 几乎可以完全淹没有效信号。

2 FOCUS系统的去噪技术

这里主要针对上述海洋资料中存在的噪音, 分析噪音在共炮点域、共CDP道集域、共偏移距等多域及叠前、叠后等情况下特点, 兼用合理的分时分频去噪思路衰减。

2.1 一维低频滤波

利用频率上的差异压制原始记录上能量较强频率较低或者较高的干扰。比如用一

维滤波压制在野外记录上由于采集系统低截频放开产生的严重低频干扰 (3Hz以下) 。如图5所示。同时在处理中应注意时变及空变协调搭配, 避免一个参数用到底, 保持整个资料频率自然过渡及背景统一。

2.2 线性噪音压制

FOCUS系统中, 压制线性噪音的模块很多, 不同的模块原理不尽相同, 计算时效也有差别, 但是结果都是一致的。利用这些模块, 我们可以衰减诸如低频面波、涌浪噪音、超音速飞机等线性噪音。这些模块多从干扰波的视速度、倾角以及频率差异出发, 实现噪音的压制。

面波压制:采用低频矩阵滤波技术滤掉面波干扰。具体做法是给出面波所在频率范围, 给出面波视速度, 该方法将根据这些参数对符合条件的面波在F-X域进行压制。如图6所示。

挂异物噪音压制:挂异物噪音在地震记录上表现为以挂上杂物的道为顶点, 向两侧呈雁翅状展开, 多呈线性, 表现为低频。多张记录上经常连续出现, 单张记录上从浅到深都有存在。我们根据其视速度范围分两个方向进行衰减。若噪音斜率与有效波接近, 衰减起来相对困难, 衰减程度较弱, 由于该干扰频率较低且范围固定可采取分时分频处理, 使压制尽可能不伤及有效。图7为电缆挂渔网噪音的衰减。

2.3 双曲线噪音压制

海上勘探过程中, 时距曲线为双曲线的干扰十分常见, 例如侧反射, 侧绕射,

大船噪音等。这些干扰往往干扰范围较广, 频带较宽, 和有效信号重叠部分较多, 角度各异。这种干扰处理起来比较困难。在FOCUS系统中, 我们通过建立这类双曲线噪音的速度库, 将数据进行动校正, 把干扰尽量校平, 然后采用交互滤波, 将干扰滤掉, 然后将数据反动校, 达到衰减目的。方法可多次操作。同时, 可辅以LIFT处理思路, 分时分频、分区域多次操作, 尽可能在保留有效成分的情况下压制噪音。如图8所示, 左为单炮记录衰减情况, 右为衰减前后叠加效果。

2.4 随机噪音压制

这类干扰诸如坏道、噪音道、野值、坏炮、气枪自激等。FOCUS系统中有很强大的功能模块衰减此类干扰, 且方法简单。衰减方法遵循:多道识别, 单道去噪的思想。在不同频带内自动识别地震记录中存在的强能量干扰, 确定出噪音出现的空间位置, 根据定义的门槛值和衰减系数, 采用时、空变的方法予以压制。同时, 利用好FOCUS良好的交互界面, 对这类噪音的交互压制也有较好的效果 (如图9) 。

2.5 LIFT去噪技术

一般的去噪方法往往会在提高资料信噪比的同时也损害了有效信号, 不能保存原始记录中有效信号的原貌。LIFT (linear interference filter technoque) 去噪技术在该方面有了较大改善。其原理是:首先从原始数据中求取模型道, 并从原始数据将其减掉, 将噪声数据分离出来, 然后对分离出来的含有高百分比的噪声和低百分比的有效信号进行去噪处理, 得到剩余数据, 最后将剩余数据与信号模型道重构, 以此达到衰减目的。分析表明, LIFT去噪技术在提高地震数据的信噪比、保幅方面有很好的效果。同时, 从理论上讲, 这种分离去噪可以无限次循环, 直到满意。

图10为应用LIFT去噪技术对地震记录的直达波和折射波进行衰减的过程, 结果显示, 压制效果良好。

3 结论与讨论

F O C U S系统中, 对干扰波的衰减方法和模块还有很多, 比如FK域交互衰减面波、F K域衰减多次波、高精度拉东域去多次、S R M E技术等。这些方法与上述方法有相同之处也有各自特点。

(1) 去噪工作细致而复杂, 有时要得到一个满意的结果需要做出大量实验, 实际运用中, 我们应仔细判别噪音产生原因, 分析不同域中的表现形式, 这样可以减少走弯路。同时, 实际应用中多种方法联合使用, 以提高去噪效果。

(2) 任何去噪类技术对有效信号都存在着不同程度的损害, 所以噪音衰减过程中, 我们应该对衰减效果有一个尺度。

参考文献

[1]陆基孟, 地震勘探原理[M], 东营:石油大学出版社, 2002

海洋技术 篇8

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。

浅析我国海洋地质分析测试技术 篇9

1完善我国海洋地质分析测试技术的重要性

首先, 从资源的需求上来说, 我国是一个人口大国, 各方面资源需求量大甚至是供不应求, 资源使用上越来越紧缺, 而海洋正好拥有大量丰富的资源, 比如:生物资源、矿产资源、 空间资源等, 这些正是人们生存所需要的, 对海洋地质分析测试技术的研究有利于获取海洋资源, 满足人们的生活所需, 解决我国对资源紧缺的现实问题。其次, 从目前形势上看, 各国海洋争端加剧, 海洋是一个国家疆域的边界, 对海洋地质分析测试技术的研究有利于保护我国的海上主权, 维护我国的领海完整, 使我国资源能为我国人民享有, 不至于被其他国家霸占。如果放弃对海上资源的有效利用与探索, 其他国家未尝不会趁机而入, 使我国的海洋权益遭受损害, 因此, 发展海洋地质分析测试技术是非常必要的。

2我国海洋地质分析测试技术发展现状

随着各国对海洋意识的增强, 我国也在时代潮流中建立了一套自己的海洋地质分析测试技术措施。目前我国已经建立起了一套以大型分析器为主导的全方位快速高效的海洋分析测试系统, 离子色谱快速测定孔隙水中阴阳离子的方法、 异常识别测试技术以及应用测试技术都是我国创造的在世界范围内数一数二的海洋地质分析测试技术, 同时, 声纳技术、 船载技术也在我国得到了很好的应用, 我国在这方面可以说是在全世界处于领先水平。除此之外, 我国在其他海洋保护与探索技术中也取得了可喜的成就, 带着这些成就, 我国的海洋学家仍然在努力奋斗, 改善我国的海洋地质分析测试技术, 以达到世界先进水平, 以改变探测中的技术不足, 使我国的海洋地质分析测试技术更上一层楼, 从而为我国海洋资源的探测以及海洋权益的保护提供基础。

3已存海洋地质分析测试技术研究

在现存的海洋地质分析测试技术中有很多技术手段和方式, 他们各自有着各自的特点, 为人类认识了解海洋提供了便利。

3.1快速高效的海洋沉积物分析测试技术

海洋沉积物是指由于海洋中各种物质进行了沉积作用后遗留下来的物质的总称, 而所谓的海洋沉积物测试技术则是指通过对海洋中沉积物的元素组成构造等的分析了解海洋中的化学成分, 从而了解海洋的发展演化历程, 最终了解海洋的演变史。海洋沉积物分析测试技术对海洋资源的获取以及海洋环境的保护都起着重要作用, 为人类认识海洋提供了大量信息, 是现代海洋地质分析测试技术中比较先进的一种技术, 它也在很多年前就被我国沿用, 只是随着时代的进步和社会的发展, 传统的手工海洋沉积物分析测试技术已经被淘汰了, 我们更需要的是自动化的海洋沉积物分析测试技术。

3.2大洋结核和富钴结壳快速分析测试技术

说到金属结核恐怕很多人会不理解, 其实它还有一个名字叫锰结核, 这种矿产主要由包围核心的铁、锰氢氧化物壳层组成的, 是一种核形石。同样的, 富钴结壳也是一种海洋矿产, 它又名钴结壳、铁锰结壳。这两种矿物质都分布于深海, 一般情况下很难探测发现, 更不用说是采掘使用了。对于多金属结核和富钴结壳这两种资源的使用将会大大改善我国资源紧缺的问题, 对我国的经济可持续发展具有重要意义。而目前, 对于这两种资源的获取与探测, 我国主要运用的是多波束回升测深仪以及深海潜海工具, 例如深海潜海船、潜海车之类的, 主要特点在于可以深入海底, 进入深海层。除此之外, 目前各个国家依然在紧锣密鼓地研制当中, 相信不久以后新的深海探测仪器就会问世。

3.3天然气水合物分析测试技术

天然气水合物分析测试技术主要是根据天然气在温度压力下容易分解的原理实施的一项技术, 这种技术可以探测出天然气是否存在, 同时还可以分析出分解出的水合物的构成、 结构等。天然气水合物分析测试技术的主要手段有:流体地球化学方法、多氯联苯的标准陈述方法, 这些方法都能通过一系列的分析探测中测出天然气的分布方向以及天然气的组成、结构等, 也是海洋地质分析测试技术中最重要的技术之一。

3.4有机污染物分析测试技术

有机污染物分析测试技术针对的主要是海洋污染。随着我国经济和工业的不断发展, 海洋污染也越来越严重, 海洋污染治理显得越来越迫切。海洋中的污染物大多为有机物, 例如: 油类、农药化合物等。有机物污染分析测试技术主要是对海洋中的污染物进行测试和定位, 搜索出海洋污染物的存在位置以及污染物种类等。有机物污染分析测试技术的应用对于减少海洋污染以及海洋污染治理具有重要意义。

3.5海洋标准物质的研制

与其他海洋地质分析测试技术不同, 海洋标准物质的研制是一种标准而非一种技术手段, 它是海洋地质勘探和矿产开采所必须依赖的一种化学计量单位, 它主要的作用是检测勘探物质的质量, 校准测量仪器, 它更多的是担任一个监督的角色, 对海洋地质勘探和矿物探测提供质量上的保证以及标准上的对比。海洋标准物质的研制对于提高我国海洋探测与实践质量具有重要指导作用。

3.6船载与原位化学探测技术

船载主要是指针对海洋探测的需要而设置的船, 这种船可以深入海洋深处, 与其他船的不同之处在于抗压能力很强, 可以承受海洋的巨大压力且可以潜入深海中执行任务。原位化学探测技术主要针对的是海洋的五个主要探测项目而设计的, 这五个项目是五项营养盐, 即:无机磷、可溶性硅酸盐、硝酸盐、 氨氮等, 还有溶解氧含量、让氧化碳分压。船载与原位化学探测技术还表现在用船作观测平台然后对海洋资源进行深度探测上。船载与原位化学探测技术是海洋地质分析测试技术中的重要组成部分, 对我国的海洋探测具有重要作用。

4结束语

我国在海洋地质分析测试技术中有很大的进步, 基本能与世界其它国家平齐, 但是与美国等发达国家相比仍然有很大的进步空间。本文主要讲述了完善我国海洋地质分析测试技术的重要性、我国海洋地质分析测试技术发展现状、已存海洋地质分析测试技术研究三个大的方面, 同时从不同的技术手段入手分析了各自的优缺点, 以此希望我国能在这方面不断进步。

参考文献

[1]陈道华, 习少波, 长欣.我国海洋地质分析测试技术[J].岩矿测试, 2013, (12) :102-105.

[2]金海华.关于 (海洋) 地质样品的测试分析[J].科学与财富, 2016, (04) :100-103.

[3]周华.海洋地质学成就与发展前景[J].2008-2009地质学学科发展报告, 2009, (08) :23-25.

我国海洋调查装备技术的发展 篇10

随着科学技术的进步,海洋已经成为人类活动的重要空间。海洋作为地球上最大的资源宝库,蕴藏着丰富的资源,其中油气资源、矿产资源、生物资源、化学资源、空间资源和可再生资源等为人类社会的发展提供无穷的动力。开发和利用海洋资源离不开对海洋的内在规律进行全面调查,然而由于海水的隔离,人类对海洋的调查、开发和利用均受到极大限制。为突破这种限制,各种海洋调查装备应运而生并迅速发展。

海洋调查是指用各种仪器装备直接或间接对海洋的物理学、化学、生物学、地质学、地形地貌学、气象学和其他海洋状况进行研究的手段,是针对海洋某一特定海区的水文、气象、物理、化学、生物、底质和地形地貌的分布情况和变化规律进行的科学调查。海洋调查装备一般包括水文气象设备、海洋化学与生物采样设备、导航定位设备、海洋地质采样设备、地形地貌地球物理调查设备以及浮标潜标、拖曳体、水下机器人(ROV)、有人/无人潜器(AUV)等设备,各种调查任务要按照调查项目的具体需求来配置相对应的调查装备[1]。

世界海洋调查装备技术随着现代化高新技术的发展而不断更新换代,大致可分为3个阶段:第一阶段为20世纪70年代以前,主要以机械式装备为主,这类装备普遍体积较大、操作使用比较复杂、作业时需要大量人力物力、测量精度和稳定性较差,如颠倒采水器、闭端颠倒温度表、手摇绞车等;第二阶段为20世纪70年代至今,随着电子计算机技术、声学技术和传感器技术的快速发展,逐渐形成以电子计算机和自动化为主的装备,此类装备已经实现小型化和模块化、外业操作使用较为简单、能够自动测量和采集数据、人工大为减少、精度和稳定性较高,目前已得到普及应用,如温盐深仪(CTD)、多普勒流速仪(ADCP)、多波束、侧扫声呐、浅地层剖面仪等;第三阶段为从现在开始到未来,随着网络技术、通信技术和遥感技术的快速发展和广泛应用,今后海洋调查装备将主要在第二阶段的基础上,逐步发展成为以远程监控、实时传输为主的智能化网络化装备。

2 我国海洋调查装备技术的发展历程

在20世纪50年代初期,我国还没有专门从事海洋调查装备研制工作的人员和单位,当时只是根据海洋调查和观测的需要,由一些单位临时制造海洋装备供本单位使用,并无生产能力。这一时期国内所需要的海洋调查装备绝大部分依靠进口。

为满足我国第一次大规模海洋综合调查的急需,国家科委海洋综合调查办公室专门组织力量,开展一些基本海洋调查装备的研制生产工作。这一时期主要是仿制国外某些常规产品,研制生产的装备是纯机械式,如颠倒采水器、闭端颠倒温度表、厄克曼海流计、海水透明度盘、手摇绞车、生物网具、采泥器、重力垂直取样管、表面流浮筒、表面水银温度表和氯度滴定管等。

为落实海洋科学发展规划提出的任务,我国于1965—1966年和1971—1976年分别进行2次联合研制海洋装备的工作(当时称为全国海洋装备会战),研制成功50多种产品,有些装备达到国外同期同类产品的水平,有些装备填补我国海洋装备的空白。这一时期结束我国海洋装备纯机械式的局面,为电子装备的研制开了好头,对改变我国海洋装备长期落后面貌和提高海洋调查水平,推动我国海洋电子温、盐、深综合测量仪和声学测流仪的发展,促进新技术在海洋装备中的应用都起到一定作用。到20世纪70年代末,我国研制生产的海洋装备项目已达百余种,不但有水文气象测量仪器、理化测量仪器、生物调查仪器,而且成功研制利用声学原理的地形地貌调查仪器,航空红外测温仪和航空照相机也已开始在海上实验;测量技术也取得明显进展,一些调查装备中已采用声学、电子、遥测和遥控技术。但是从总体情况看,当时我国海洋调查装备绝大多数仍是常规机械式的,且深海调查装备仍处于空白;此外受国内工业水平限制,装备所用元器件质量不过关、非商品化,导致新研制的装备无法生产和扩大应用。

在20世纪70年代末到80年代中期,随着我国工业水平的迅速提高,海洋装备技术发展步伐加快。这一时期研制生产的海洋调查装备品种明显增加,测量精度、灵敏度、稳定性和可靠性也有较大提高;装备所采用的技术取得很大进展,不再立足于分离元件,而是越来越多采用集成电路,装备结构日益标准化,并且计算机的使用大大提高装备自动化水平。

从20世纪80年代中期到90年代,科技攻关使海洋调查装备的研制生产迈上新的台阶。这一时期研制生产的海洋调查装备普遍采用微机或单板机进行数据采集、运算、记录和传输,采用可靠性高的电子元器件以及适用于海洋环境的新材料和新三防工艺;海洋调查装备从单要素专项测量向多要素综合测量系统发展,并开始向深海发展[2]。

在进入21世纪的10余年里,我国不但研制出一批技术先进的传感器、仪器和测量系统,而且有些装备已形成系列产品,有些装备技术指标达到国外同期同类产品水平,有些地质仪器和水文仪器被用于大洋考察和其他国际联合调查。近年来,在国家“863”计划、海洋公益性行业科研专项等的支持下,我国已经成功研制多款海洋调查和取样装备,包括自动气象站、高精度温盐深仪(CTD)、海流剖面仪(ADCP)、磁力仪等;深海取样装备包括深海电视抓斗、多管取样器等;海洋观测平台也呈现多样化,包括被动观测平台如浮标、潜标等,自主观测平台如6 000米级“潜龙一号”AUV(无缆水下机器人)、4 500米级“海马号”ROV(有缆水下机器人)、水下滑翔机等,拖曳观测平台如6 000米级深海声学拖体、超宽频海底剖面仪、拖曳式多参数剖面测量系统等;在载人潜水器方面,“蛟龙”号深潜器实现我国载人潜水器零的突破,于2012年7月圆满完成7 000米级海试,目前已处于实际应用阶段;300吨级深海空间站“龙宫”也已进行水下试验。这些装备的研制和应用使我国海洋调查观测和环境监测传感器技术得到很大发展。

虽然我国已研制出一批技术水平接近或具有国际先进水平的海洋调查装备,但从总体来看我国海洋调查观测高新技术开发起步晚、进展比较慢,国外已经开发应用的某些高新技术在我国尚处于空白状态,尤其是水声技术和传感器技术等核心技术。目前我国海洋调查中使用的大多数声学装备仍以进口仪器为主,常用的重、磁、电、震、声等核心传感器仪器装备几乎全部依赖进口,这不仅是制约我国海洋调查观测技术发展的瓶颈,也是提高海洋调查成本使其难以产业化的重要障碍[3]。

3 影响我国海洋调查装备技术发展的主要因素

3.1 资金因素

资金投入是直接影响海洋调查装备技术发展的重要因素。凡是海洋经济发达的国家在加快海洋经济发展的同时都加大海洋开发与科研经费的投入,凡是对海洋开发与科研经费投入强度大、增长幅度快的国家也都是海洋科技水平高、实力强的国家。现阶段我国海洋调查装备市场几乎全部依靠政府财政投入培育,政府投入颇多也取得一些成绩,相关产业已经跨越从无到有的阶段,但仍处于萌芽之中。由于国产装备多数是高校、研究院所的科研样机,还没有到量产阶段,加上市场具有不确定性,国内很少有大型企业或实力较强的民营企业投入资金,造成我国海洋调查装备自主创新进展缓慢。应着力吸引更多民营企业参与,有助于我国海洋调查装备形成完整的产业体系;确定企业在海洋调查装备产业中的主体作用,鼓励国产装备的优先使用,预留国产装备较长的研发周期并给予优惠税收政策;开展国家层面的产业发展顶层设计,制定长期、稳定、适当的产业倾斜政策,积极应用财政、金融、税收手段对企业加以扶持引导,鼓励社会多种融资渠道筹措资金。

3.2 技术因素

由于我国科学技术和工业现代化起步较晚、基础较弱,我国海洋调查装备技术总体落后于国际先进水平,大部分装备停留在工程样机阶段,没有实现产品化产业化,而欧美、日本等发达海洋强国的这一产业已经相当成熟。相关技术未能有效转化为生产力的原因,一方面是研发力量大多集中在高校及科研院所,相对封闭,不利于技术研发与市场机制的有效结合;另一方面由于海洋调查装备的研发生产具有投资周期长、风险高、需求量小的特点,在国家未明确相关产业激励政策前,企业参与动力不足。对于具有较强公益属性、技术创新难度较大、具有前瞻性和探索性特点以及对国家安全具有重大影响的技术和装备,国家应加大投入力度,组织相关科研力量专门进行技术研发和攻关;对于市场潜力较大、产业化前景较好的技术和装备,应积极引导企业进行技术承接和成果转化,让企业成为产业化的主体。

3.3 政策和规划管理因素

国家海洋科技政策和实施政策的规划管理是发展海洋科技的重要准则和保证。从20世纪50年代以来,我国海洋调查观测技术的发展过程就是实施国家海洋科技政策和发展规划的过程。1956年国家制定“十二年科学技术远景规划”,其中包括“十二年海洋科学发展规划”,促成第一次全国海洋普查工作,揭开我国海洋科学技术大发展的序幕,从而启动我国海洋调查观测仪器装备的研制生产工作,填补国内海洋调查观测技术研究的空白;“1963—1972年我国海洋科学发展规划”推动开展2次全国海洋装备会战;为加快海洋仪器装备发展步伐,国家海洋局于1979年制定“海洋仪器装备十年发展规划”,使我国海洋仪器装备的研制生产作为专项正式纳入国家规划,并向规范化、标准化和系列化工作方向发展,在管理方面逐步建立健全有关规章制度。

改革开放以来,在每一个五年计划中,国家科技攻关计划都依据有关政策列入海洋科学技术发展的内容项目,科技攻关使我国海洋仪器装备的研制生产迈上新的台阶。尤其是《全国海洋经济发展“十二五”规划》指出未来海洋经济发展目标,在大力培育壮大的海洋新兴产业中,海洋装备制造业被放在首位;在我国政府实施制造强国战略第一个十年行动纲领《中国制造2025》中提出着力扶持海洋装备制造业并力推关键设备国产化,这对国内相关装备制造商来说是一大利好。在保障措施方面,加强海洋经济规划指导和政策扶持;在财政政策方面,探索通过相关措施加大支持力度;在投融资政策方面,鼓励和引导民间资本参与海洋产业发展,尽快形成多元化投融资机制,扩大直接融资比重;鼓励金融机构加大信贷支持力度,发挥信贷资源优化配置对海洋产业投资结构的引导和调整作用,支持有实力、有潜力且符合条件的涉海企业上市融资。

4 海洋调查装备技术的发展趋势

海洋调查事业的发展依赖于海洋调查装备技术的发展,高新技术的不断出现使海洋调查装备向无人遥感化、立体观测化和网络智能化方向高速发展。

4.1 无人遥感化

随着无人遥感技术取得较大进展,其在海洋调查中的应用前景日趋广阔。卫星、无人机、无人船艇、无人潜器等装备的应用会越来越多。

卫星可以经济、方便地对大面积海域实现实时、同步、连续监测,可全天时、全天候收集海况资料,同时还可以提供海上目标、海岸带调查、海洋污染的实时同步海洋要素,为海洋环境监测、海洋权益维护以及海岸带资源调查、综合利用和管理提供服务。

无人机是利用无线电遥控设备和自备程序控制和操纵的不载人飞机,分为无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器等,可实现高分辨率数据的采集,在弥补卫星遥感经常因云层遮挡获取不到数据的弊端的同时,解决卫星遥感重访周期过长、应急不及时等问题。无人机用途广泛、成本低、效率高、生存能力强、机动性能好、使用方便,在海洋调查监测领域有极其重要的作用和广阔的应用前景。

无人船艇是一种无人操作的水面船艇,主要用于执行不适合有人船只执行的任务,可以配备先进的控制系统、传感器系统、通信系统和导航定位系统,可以执行多种任务,如对岛礁和近岸浅水域水下地形地貌进行测量、水文探测和自主航道测量、导航和工程勘察等。

无人潜器是新一代无人无缆水下机器人,具有活动范围大、机动性好、安全、智能化等优点,逐渐成为完成各种水下任务的重要工具。由于无缆水下机器人具有活动范围不受电缆限制、隐蔽性好等优点,适用于复杂多变和恶劣的水下环境作业,在民用领域可用于水下考察与勘探、铺设管线、海底考察、数据收集、钻井支援、海底施工、水下设备维护与维修等,在军用领域可用于侦察、布雷、扫雷、援潜和救生等,应用前景广阔。

4.2 立体观测化

从海洋调查观测的发展趋势看,国际大型海洋科学研究都是跨学科的综合海洋学计划,观测研究采用由多种平台组成的立体观测系统,力求采集海洋资料更加全面,因此未来世界海洋调查工作势必经常利用立体观测系统。我国是海洋大国,必须利用现代化的立体观测系统,提高海洋环境资源调查水平和应用效益,加快我国海洋科技现代化步伐。目前我国已初步形成涵盖岸基海洋观测系统、离岸海洋观测系统以及大洋和极地观测系统的海洋观测网基本框架,在海洋防灾减灾、科学研究等领域发挥重要作用。但由于起步较晚、投入不足,在海洋调查观测网的空间布局、观测手段、基础设施、技术保障、运行机制等方面,目前我国与发达国家相比尚存较大差距,还不能完全满足海洋事业快速发展的需求。

海洋调查观测技术目前已进入从海底到外太空的全方位立体综合观测系统时期,进行全天候同步观测,这种技术将是今后获取海洋与大气信息的基本常规技术。海洋立体观测系统由多种平台组成,包括卫星、飞机(含有人机、无人机)、调查观测船、浮标潜标、水下潜器(含水下机器人、有人/无人潜器等)和海床基观测站等。多平台协同立体化作业将是今后海洋调查的趋势,覆盖范围由近岸向近海和中远海拓展、由水面向水下和海底延伸,实现岸基观测、离岸观测、大洋和极地观测的有机结合,形成海洋环境立体调查观测能力。应加快建立与完善海洋立体调查观测综合保障体系和数据资源共享机制,进一步提升海洋立体观测系统运行管理与服务水平,以满足海洋调查、海洋防灾减灾、海洋经济发展、海洋权益维护等方面的需求[4]。

4.3 网络智能化

随着传感器技术、通信技术、计算机技术和网络技术的飞速发展,网络智能化、物联网、云计算和大数据等高新技术将在海洋调查中发挥越来越重要的作用。这些网络智能化技术可以将调查船上各种调查装备采集到的数据集成在一个平台并处理,可以将这些数据通过无线通信技术高速实时传输到飞机、其他船舶和地面接收站从而实现数据实时共享,还可以与浮标、卫星、飞机和水下装备实时互动、完成数据交换、进行远程监控,将立体调查观测系统整合成一个整体。我国海洋调查网络智能化的关键技术是远程无线监控技术,尤其是发展具有中国自主知识产权的移动卫星通信系统和水声通信系统。

另外,随着海洋立体调查观测系统的不断发展,各种装备和传感器获取的数据将会快速增长,传统的处理手段难以满足大数据处理的功能和性能要求,不具备进一步挖掘利用大数据的能力。因此,需要通过建设海洋系统的云计算大数据平台,将海量数据变成可实时分析应用的“活数据”,使之服务于国民经济和社会民生。云计算是大数据时代的基础,可使大数据处理更方便、更快速、更省时省力,不仅提高资源利用率,还使很多科研单位不需要购买昂贵的超级计算机,大大降低使用成本、建设周期,也可避免重复的高投入和后期的维护成本。

参考文献

[1]艾万铸,李桂香.海洋科学与技术[M].北京:海洋出版社,2000.

[2]陈伯镛.21世纪的中国海洋经济与技术研究报告[R].天津:国家海洋信息中心,1996.

[3]许文明,李璞.走向海洋世纪:海洋科学技术[M].珠海:珠海出版社,2002.

海洋技术 篇11

摘要：《机电控制技术》是机械设计制造及其自动化专业的必修课，各学校在教学内容上各有特色，针对我校的海洋特色，对该课程在我校的教学进行了研究，增加涉海方面的知识点，体现该课程的海洋特色，改革教学模式及内容，培养学生的设计、实践能力，增强学生的学习兴趣。

关键词：教学研究、教学与科研、海洋特色、机电控制技术

【中图分类号】TH-39

引言

《机电控制技术》是机械专业的一门必修课程，是非电专业普及电控知识的必要课程，，是机械、电工电子等专业知识有机结合的综合性应用技术，主要通过远程控制、自动控制、信息处理三个方面的应用技术来体现[ ]，虽然在教学内容、教学形式上，不同学校有着不同的做法，但其教学目的是培养学生在机电控制方面的基本知识的同时，具备相关学科的专业知识，因此不同类型、不同专业门类的学校的教学重点有所侧重，高职及应用类院校的教学内容及教学形式主要体现在加强学生的对于机电控制的实际操作能力上，李金热[ ]论述了机电控制技术的教授内容，为适应高职院校培养实际操作技术人才的要求，增加了

了典型过程控制的案例及变频调速的内容，许焰[ ]等提出了机电控制技术实训分级式教学方法，针对学生专业知识的掌握程度，通过分级教学的方法，使学生能一定程度上加深对所学机、电、液方面专业课程的理解，增强综合运用机、电、液控制专业知识的能力，培养和提高学生的动手能力、分析能力、解决实际机电设备故障问题的能力。济南大学的王娜在《机电传动与控制》课堂讲授理论的基础上，加强实践教学，提高了实验的比例，增加了综合性、创新性实验项目；突出工程应用，增加后续实践环节——机电工程实践，使教学内容跟实际应用贴合得更紧密、更实用。研究型大学在教学内容和教学形式上则注重机电控制技术理论在设计和开发中的应用，在培养目标上主要是培养具有一定专业知识的设计和开发人员，随着教育部卓越工程师计划的实施，在教学形式上则注重实践和理论的相互作用，为克服以往重理论轻实践的现象，各高校纷纷加强了实践课程的教学任务，上海交通大学由王显正教授主持编写了《机电控制技术》校编教材，其中实验的学时数占总学时数的20%，东南大学以《机床电气》课程为基础，结合课程内在联系和机械工程专业发展的特点，形成了完整的《机电控制技术》课程新体系，理清了课程教学思路，培养学生机电系统实践能力和创新意识。在教学形式上，发挥研究型大学的优势，将教学与科研的结合，使得《机电控制技术》具有一定的领域性，张洋[ ]等将PLC技术的应用到矿山机械中，周瑛男[ ]论述了机电控制系统在液压系统中的应用，体现了先进的机、电、液一体化技术。

21世纪是海洋的世纪，人类对海洋资源的开发需要大量的仪器、装备，这些仪器、装备的开发离不开机电控制技术，中国海洋大学作为研究和利用海洋资源的高校，肩负着海洋资源开发和利用人才的培养重任，为保质保量的完成使命，我们一直在吸收和借鉴兄弟院校的经验，进行着《机电控制技术》的课程改革，通过教学内容、和教学方式改革使得这一课程基本具备了海洋特色，培养出了一定实践基础，具有创新设计能力的涉及海洋机电装备方面的高级人才。由于教学中采用的事例来自科研，使得我校的《机电控制技术》授课内容，在满足普遍的教学内容的基础上，还具有一定的海洋特色，下面我们重点介绍一下教学与科研结合的具体过程。

教学结合科研，实践验证理论

作为一所985高校，中国海大的科研项目主要涉及海洋专业，从海洋勘探到海洋资源的利用技术，形成了海洋装备与仪器、海洋平台、水下机器人及探测等各个方向的研究团队，这些项目的研究都涉及到机电控制技术，将这些项目中的机电控制技术作为教学案例应用于本科教学中，使得教师的授课变得接地气，避免了夸夸其谈式得授课方式，学生对理论知识的学习不再那么费劲，同时激发了学生学习的兴趣，逃课睡觉的明显减少，保证了教学秩序和教学质量。例如在讲授PLC顺序功能图的内容时，老师讲授之前通过视频播放海带夹苗机工作过程，提出顺序控制所要完成的工作，把顺序功能图演示给学生，给学生留下了一种悬念，然后再讲授实现顺序控制的理论基础，把学生的各种悬念都解开后，这一课的内容就基本讲完，趁着学生高涨的兴趣还没有落下来，马上安排实践课程，让学生在实验室亲自动手编写程序、输入PLC进行调试。通过这种教学使得教学变得容易，老师和同学之间形成了互动，这一互动不仅在课堂上，而且课堂下大家的话题也都顺序控制的实现上。

将科研项目作为事例引入到本科教学中，老师讲的轻松，学生学得轻松。克服了老师满堂灌，学生左耳听、右耳出，缺课、睡课的现象。同时学生在实验中了解老师的科研内容，及做科研的方法，学生在掌握所学课程的知识的同时，也学会了做事的方法，对培养卓越工程师有着重要的意义。

教学服务科研，培育卓越人才

本专业的培养目标明确提出培养具有综合知识的涉海高级人才，同时为地方经济服务的要求，随着卓越工程师计划的实施，对于人才的培养又提出了更高的要求，仅仅讲授传统机电控制技术是不够的，还要增加学生创新设计的培养，在完成基本的教学计划之后，对参与卓越工程师计划的学生，要求他们参加到老师的科研项目中去，完成一些涉及机电控制技术方面课题，通过这些课题的设计，一方面学生将所学理论知识应用到设计中，另一方面，学生在设计中学会了创新的方法，这对于培养卓越工程师人才意义重大。同时学生参与到研究课题中丰富了研究方案，优化了研究内容，分担了老师的部分劳动，达到了双赢的效果。

海洋环境观测用绞车的设计和制作过程中，在分解了各部分的任务后，有5名同学参与到机电控制系统的设计和制作，从单纯的继电器、接触器等纯硬件的控制系统到基于PLC的控制系统，他们提出了几种方案，在老师的指导下，考虑系统的使用的海洋环境，最终确定了最優的方案，对于最优方案又设计了几种实现方式，基于实现形式的简单化和清晰化最终确定了这一方案的实现形式；学生积极参与到制作工程中，将系统的制作、方案的确定和实行形式的设计相比较，加深了学生对这一知识点的运用和掌握的程度，对创新型人才的培养意义重大。

针对海洋特色，改革教学内容

在教学中采用科研事例，使得我校的机电控制技术的课程具有一定的海洋特色，这一特色不仅引用科研事例，还要增加机电控制技术在海洋环境中的应用要求的内容，而这些内容的讲授又服务与科研，体现了本课程的海洋特色。

海洋的环境的特殊要求，使得机电控制技术的应用和其他领域有所不同，主要体现在防腐蚀、密封、冷却上，因此在该课程的内容上增加了关于防腐蚀方法的内容，密封舱的结构设计方面的注意事项等类容，冷却方式的介绍等内容。可以内容放在绪论后，机电控制技术的基本知识讲解前。

教学内容的改革伴随着教学内容实现形式的改革，改革后，机电控制技术的教学形式主要是课堂教学、实验、教学实践相结合的方式，同时参与到科研中，加强实践创新的培养力度。

结论

将科研事例应用到教学中，用自己的实践去教授学生，老师感觉底气十足，激发了老师上课的激情。学生感觉学有所用，培育了他们学习的兴趣，逃课睡课的现象大为减少。从学习及应用情况看，几年本科毕业设计有20%的学生涉及机电控制技术方面的内容，通过率100%，而之前几乎没有学生敢做这方面的课题。这说明本次教学改革取得了很大的成绩。

致谢

本课题的研究得到了中国海洋大学专业综合改革2013ZD03项目及中国海洋大学专业综合改革项目的资助。

参考文献

1 、李定华 机电控制技术应用问题分析 科技与企业 .2012.19.095 319

2 、 、张洋房亮 矿山机电控制技术中PLC技术的应用分析 应用科技20l4年第8期 283

3 、周瑛男 机电控制在液压冲击器中的应用 机械工业标准化与质量2013.6 46-50

基金项目：中国海洋大学本科生教学改革重点项目资助（2013ZD03），中国海洋大学专业综合改革项目资助

海洋环境影响评价技术研究初探 篇12

1 海洋环境敏感区的划分

环境敏感区 (environmental sensitive area) 建设起源于1987—1988年的英国, 是英国自然保护区8种类型之一, 由农业部负责管理, 农村委员会、自然保护委员会、英国遗产委员会和北爱尔兰环境局参与规划。环境敏感区需具备下列条件:对整个国家具有环境意义;具有特定方式的农业开发;改变其农牧耕作方式已经或将对环境造成危害;是维持区域经济持续稳定发展的必要条件[5]。

目前, 国内外关于环境敏感区开展的研究较多。Ndubisi等[6]认为环境敏感区是指那些对本地生境或区域环境的生物多样性、土壤、水体或其他自然资源的长期维持具有重要作用的景观要素或区域, 包括野生生物栖息地、悬崖、坡地、湿地以及重要的农业用地。Frederick Steiner等[7]将环境敏感区划分为生态脆弱区、感知和文化脆弱区、自然资源脆弱区和自然灾害脆弱区4类, 认为开展环境敏感区的保护工作将有助于保持区域生物多样性。李团胜等 [8]认为环境敏感区是对人类具有特殊价值或可能发生天然灾害的地区, 这些地区往往极易因人类的不当开发活动而导致环境负效果, 属于脆弱地区;他们依据环境敏感区的资源特征与功能差异, 将其分为生态敏感区、文化敏感区、资源生产敏感区和天然灾害敏感区。张伯宇[9]认为环境敏感区是高环境敏感度的地区, 其环境品质或资源亟须受到重视与适当的护育;他依据环境敏感区的特性和功能属性, 将其分为灾害敏感区、生态敏感区、景观敏感区和生产性资源敏感区4类。而《建设项目环境影响评价分类管理名录》所称环境敏感区, 则是指依法设立的各级各类自然、文化保护地, 以及对建设项目的某类污染因子或者生态影响因子特别敏感的区域。

目前, 对海洋环境敏感区的定义还比较模糊, 没有统一的划分标准。关于海洋环境敏感区的研究工作开展较少, 广度和深度不够, 现有的研究成果大多集中在对海洋生态环境敏感区的研究, 海洋水文动力环境敏感区、海洋水质环境敏感区等的研究报道尚不多见。因此, 对海洋环境敏感区的研究就显得尤为重要, 有利于填补这方面的空白。笔者选取海洋水文动力、水质和生态等环境要素, 对其环境敏感区类型展开研究。

1.1 海洋水文动力环境敏感区

海洋水文动力环境敏感区、亚敏感区、非敏感区, 一般可以根据所在海域的地理位置、自然环境特征, 或者海湾开敞度、海岸线类型等进行划分。

海洋水文动力环境敏感区, 可依据以下原则划分:① 开敞度很小, 或感潮时间长的海湾;② 多年平均流量小的河口;③ 多年平均流量较大, 且以径流作用为主的河口;④ 海岸线形状受海水冲刷影响极易改变的海域。

海洋水文动力环境亚敏感区可依据以下原则划分:① 开敞度一般, 或感潮时间较长的海湾;② 多年平均流量一般, 且以潮汐作用为主的河口;③ 多年平均流量较大, 径流作用和潮汐作用交替作用的河口;④ 海岸线形状受海水冲刷影响易改变的海域。

海洋水文动力环境非敏感区可依据以下原则划分:① 开敞度较大, 或感潮时间短的海湾;② 多年平均流量大, 且以潮汐作用为主的河口;③ 海岸线形状受海水冲刷影响不易改变的海域;④ 远离大陆, 面积广阔的海域。

根据上述原则划分的适用海域见表1。其中, 《中国海湾引论》根据开敞度将中国海湾分为4个类型:开敞型海湾, 开敞度大于0.2;半开敞型海湾, 开敞度为0.1～0.2;半封闭型海湾, 开敞度为0.1～0.01;封闭型海湾, 开敞度小于0.01[10]。《环境影响评价技术导则 地面水环境》 (HJ/T 2.3-1993) 规定河流与河口, 根据建设项目排污口附近河段的多年平均流量或平水期平均流量划分为:大河不小于150 m3/s;中河15～150 m3/s;小河小于15 m3/s。笔者参考以上概念作为海域的划分指标。

1.2 海洋水质环境敏感区

依据所处海域的海洋功能区划和保护目标, 划分海洋水质环境敏感区、亚敏感区和非敏感区。

海洋水质环境敏感区可依据以下原则划分:① 开发利用和养护渔业资源, 发展渔业生产的区域;② 以保护海洋自然环境和自然资源, 使之免遭破坏为目的, 在海域、岛域、海岸带、海湾和河口对选择对象划出界线加以特殊保护和管理的区域;③ 以珍稀濒危物种种群及自然生境作为主要保护对象的区域。

海洋水质环境亚敏感区可依据以下原则划分:① 以人工培育和饲养具有经济价值生物物种为主要目的的生物资源开发利用的区域;② 具有一定质和量的自然景观区, 以及具有运动和娱乐价值的区域;③ 开发利用海水资源或直接利用地下卤水的区域;④ 具有一定质和量的自然景观区、人文景观区或两种景观结合的区域。

海洋水质环境非敏感区可依据以下原则划分:① 可供船舶安全航行、停靠、进行装卸作业和避风的区域;② 现已建设或规划近期内建设海上工程的区域。

根据上述原则划分的适用海域见表2。

1.3 海洋生态环境敏感区

海洋生物与生态环境敏感区可依据以下原则划分:

(1) 具有特殊地理条件、生态系统、生物与非生物资源及海洋开发利用特殊需要, 采取有效的保护措施和科学的开发方式进行特殊管理的区域;

(2) 抗干扰和生态恢复能力较弱的生态系统、生物资源的区域;

(3) 开发利用和养护渔业资源, 发展渔业生产的区域。

海洋生物与生态环境亚敏感区可依据以下原则划分:

(1) 具有一定质和量的自然景观区, 以及具有运动和娱乐价值的区域;

(2) 开发利用海水资源或直接利用地下卤水的区域;

(3) 易受自然灾害侵袭, 需要采取防治措施的区域;

(4) 在某个时期内禁止任何捕捞作业或禁止部分渔具作业, 以利于生物资源恢复, 使资源处于良好状态的区域。

海洋生物与生态环境非敏感区可依据以下原则划分:① 利用海水做冷却水、冲刷库场等的海域;② 可供船舶安全航行、停靠、进行装卸作业和避风的区域。

根据上述原则划分的适用海域见表3。

2 海洋环境影响评价工作等级的划分

建设项目的环境影响评价工作等级是指需要编制环境影响评价报告书和各专题工作深度的划分, 各单项环境影响评价划分为3个工作等级, 1级评价最详细, 2级次之, 3级最简略。其中环境影响评价工作等级的划分应根据建设项目的工程特点、建设项目所在地区的环境特征及国家或地方政府所颁布的相关法规。

为客观评价建设项目对海洋环境的影响, 可以对评价工作划分为3个等级, 然后根据等级来确定环境影响评价工作的范围、内容和程度。笔者着重探讨海洋环境中的水文动力、水质、生物与生态等主要环境要素的评价工作等级划分方法。首先, 关于单项海洋环境影响评价等级, 一般依据工程类型、工程规模、工程所在海域的环境特征和生态环境类型判定。然而生态环境敏感区类型与生态环境要素有关, 与水文动力、水质和沉积物等其他环境要素并无直接联系。因此, 工程所在海域的环境特征至关重要, 建议针对不同的海洋环境要素敏感区类型划分各单项评价内容的工作等级。

2.1 海洋水文动力环境评价工作等级的判据

海洋水文动力环境影响评价等级依据以下因素划分为三级:工程所在海域的水文动力环境敏感区类型、工程类型和工程规模。以围海、填海 (海湾改造) 等工程为例, 其海洋水文动力环境影响评价等级判据见表4。① 海洋水文动力环境较敏感的区域, 建设项目的环境影响就比较明显, 其评价等级相对较高;有的水文动力环境敏感区甚至不允许进行海洋开发建设。例如, 海湾的水文动力环境敏感程度由大到小依次是湾口、海湾中间、湾顶, 建设项目在海湾湾口对水文动力环境影响就大于在海湾湾顶, 评价等级就相对较高。② 不同的工程类型对海洋水文动力环境的影响也不一样。例如, 围海填海工程可能会改变区域的潮流运动特性, 引起泥沙冲淤, 对防洪和航运造成影响;有的围海填海海岸工程会改变海岸的结构, 减少海湾的纳潮量, 影响潮差、水流和海浪。火力发电厂工程会干扰水体流场, 取、排水口对局部流态产生影响, 对海域悬沙分布及海床演变过程也有一定程度的影响。港口建设工程的围填海和航道疏浚, 会影响海域的局部流态和泥沙冲淤。③ 如果在相同的海域建设同一类型的工程, 规模不同对海洋水文动力环境影响也不一样, 工程规模较大对海域流场等的影响较大, 对海洋水文动力环境的影响较大。

2.2 海洋水质环境评价工作等级的判据

在海洋建设项目环境影响评价工作中, 参照《环境影响评价技术导则 地面水环境》 (HJ/T 2.3-1993) , 建议海洋水质环境的影响评价等级依据以下因素划分为三级:建设项目的污水排放量, 污水水质的复杂程度 (复杂:污染物类型数不小于3, 或者只含有两类污染物, 但需预测其浓度的水质参数数目不小于10;中等:污染物类型数=2, 且需预测其浓度的水质参数数目小于10;或者只含有一类污染物, 但需预测其浓度的水质参数数目不小于7;简单:污染物类型数=1, 需预测浓度的水质参数数目小于7) , 各种受纳污水的水域 (即项目所在海域) 的规模以及对它的水质要求 (即海洋水质环境敏感区类型) 。参照《环境影响评价技术导则 地面水环境》 (HJ/T 2.3-1993) , 以建设项目污水排放量5 000～20 000 m3/d为例, 评价等级判据见表5。① 水质环境功能目标较高、水质环境较敏感的区域, 建设项目的环境影响就比较明显, 其评价等级相对较高。有的水质环境敏感区甚至不允许进行海洋开发建设。② 建设项目的污水排放量和污水水质的复杂程度, 取决于建设项目的工程类型和工程规模。③ 项目所在海域的规模也是确定海洋水质环境影响评价等级的重要依据, 受纳污水的水域规模大, 海水的流动性大, 污染物就比较容易被稀释, 污染程度相对较小。例如, 大河河口的排污能力就大于小河河口。

2.3 海洋生态环境评价工作等级的判据

海洋生态环境影响评价等级依据以下因素划分为三级:工程所在海域的生态环境敏感区类型、工程类型和工程规模。以围海、填海 (海湾改造) 等工程为例, 其海洋生态环境影响评价等级判据见表6。① 海洋生态环境功能目标较高、生态环境较敏感的区域, 建设项目的环境影响就比较明显, 其评价等级相对较高;有的生态环境敏感区甚至不允许进行海洋开发建设。例如, 海洋自然保护区、珍稀濒危物种及其生境等严禁海洋开发建设。② 不同的工程类型, 排放的污染物不一样, 对海洋生态环境的影响也不一样。③ 如果在相同的海域建设同一类型的工程, 规模不同, 污染物的排放量不同, 对海洋生态环境影响也不一样。

3 结束语

目前, 中国的环境影响评价已经取得巨大成绩, 在项目建设、区域规划中起着举足轻重的作用, 成为环境保护的重要手段。经过20多年来的研究发展, 地面水环境、大气环境、声环境和非污染生态影响等方面都有了较为成熟的技术导则。对于建设项目的海洋环境影响评价, 迄今尚缺乏系统性和可操作性的评价技术。笔者仅在实际工作的基础上, 尝试开展海洋环境敏感区类型的划分, 以及海洋环境影响评价工作等级的判定方法研究, 是对传统海洋环境影响评价技术的探索和创新。我国海洋环境影响评价工作发展时间并不长, 评价技术存在着一些问题是不可避免的, 但若能在长期的发展过程中逐步得到解决, 可以进一步改善海洋环境影响评价工作对环境保护的指导作用。

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