越来越多样的海洋移动观测平台~让海洋变透明

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移动观测平台

Mobile observation platform

移动观测平台历史背景

1870s · 挑战者号

1872年12月7日至1876年5月26日，英国2300吨排水量的“挑战者”号海洋科考船三年半时间的海上考察活动，开启了近代海洋科学研究历史。

1930s · 费恩斯-1号

上世纪30年代，在瑞士出现了世界上第一台名为“费恩斯-1”号潜水器，由皮卡尔教授发明，开创了潜水器技术的历史。

1940s · 自动化时代

上世纪40年代冯诺曼发明了计算机技术，把海洋科学观测带入了自动化时代，其中水声技术的发展和潜水器的出现，是自动化海洋科学观测发展的重要标志，这也是移动观测平台的开端。

1950s · 自主式潜水器

真正意义上的自主式潜水器的研制始于19世纪50年代，民用上早前主要用于海上石油与天然气的开发等，军用方面主要用于打捞实验丢失的海底武器（如鱼雷）。除了AUV之外，水下滑翔机也是智能化的重要产物，俨然成为海洋科学研究、海洋军事应用等领域中不可或缺的重要角色。

移动观测平台类型及特点

穿浪型双体无人船

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简 介：双体船，是指在两个分离的水下船体上部用加强构架连接成一个整体的“船舶”。具有稳定性好、安全舒适和操纵灵活等优点，常用作中、小型客船和渡船，但结构复杂，摇摆周期短，中间体结构较弱，不宜远洋航行。常见的穿浪船型有双体穿浪船和单体穿浪船，双体穿浪船已得到较广泛的应用。

海底观测网水下接驳盒系统

简 介：海底观测网络水下接驳技术是海洋科学与技术领域的前沿课题。将多个海底观测设备在水下连接，实现对各种海底观测设备所需电能和信息集中控制和管理的技术，称为水下接驳技术。

漂浮式水产养殖自动增氧

生态浮岛

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简 介：生态浮岛利用水生植物、动物、昆虫以及微生物在自然水环境中的吸收、摄食、消化、分解等一系列生物、化学功能，实现富营养水体的生态治理。

航空海洋探测

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简 介：采用固定翼飞机和无人机为传感器载体，具有机动灵活、探测项目多、接近海面、分辨率高、不受轨道限制、易于海空配合而且投资少等特点，是海洋环境监测的重要遥感平台，通过搭载的微波和光学遥测设备，能够实时获取大气海洋环境资料。

海洋测量船（海洋调查船）

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简 介：一种能够完成海洋环境要素探测、海洋各学科调查和特定海洋参数测量的舰船。

海漂流浮标

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简 介：浮标监测分布面广、测量周期长，已经成为海洋和水文监测的主要手段。浮标集计算机、通信、能源、传感器测量等技术于一身，成为科技含量较高的科技综合体。产品特点包括：

▲ 双向卫星通信，可调整浮标参数，适用性更强

▲ 高精度定深控制，保证浮标在浅海区域漂行安全

▲ 海况及触底感知，更好的环境适应性

▲ 数据安全控制，防止浮标被打捞，保障数据安全

▲ 可搭载多种传感器适应多种应用

无人潜航器

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简 介：无人潜航器与载人潜水器相比，具有造价低和安全等特点，能长时间在压力很大的海底工作，可用于海洋调查、海底矿藏开发、水下工程施工、海上救助打捞、清理航道、水产养殖以及军事和国防施工等领域。无人潜航器通常由潜水器、收放系统和水面控制装置组成，根据控制方式的不同，无人潜航器可分为遥控式、自主监控式和智能式等。

ROV（遥控无人潜水器）

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简 介：ROV，即遥控无人潜水器(Remote Operated Vehicle)，无人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle，UUV)的一种，系统组成一般包括：动力推进器、遥控电子通讯装置、黑白或彩色摄像头、摄像俯仰云台、用户外围传感器接口、实时在线显示单元、导航定位装置、自动舵手导航单元、辅助照明灯和凯夫拉零浮力拖缆等单元部件。功能多种多样，不同类型的ROV用于执行不同的任务，被广泛应用于军队、海岸警卫、海事、海关、核电、水电、海洋石油、渔业、海上救助、管线探测和海洋科学研究等各个领域。

09 AUV（无缆水下机器人）

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简 介：水下工程设备，水下机器人的一种。习惯称为自主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV)。、水下机器人主要分为两大类：一类是有缆水下机器人，习惯称为遥控潜器(Remote Operated Vehicle，简称ROV)；另一类是无缆水下机器人，习惯称为自主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV)。自主式水下机器人是新一代水下机器人，具有活动范围大、机动性好、安全、智能化等优点，成为完成各种水下任务的重要工具。例如，在民用领域，可用于铺设管线、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；在军用领域则可用于侦察、布雷、扫雷、援潜和救生等。

水下滑翔机

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简 介：水下滑翔机是一种新型的水下机器人。由于其利用净浮力和姿态角调整获得推进力，能源消耗极小，只在调整净浮力和姿态角时消耗少量能源，并且具有效率高、续航力大（可达上千公里）的特点。虽然水下滑翔机的航行速度较慢，但其制造成本和维护费用低、可重复使用、并可大量投放等特点，满足了长时间、大范围海洋探索的需要。

波浪能滑翔器

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简 介：波浪滑翔器的研究始于2005 年，当时它被开发用于监听和记录鲸鱼的声音。波浪滑翔器“Wave Glider”向人们展示了其在极端环境中的生存能力。波浪滑翔器在飓风风眼实验中不但能成功地生存了下来，并且精确地测得了飓风相关的气象数据。

在国内，国家高技术研究发展计划（863计划）海洋技术领域2014年备选项目征集指南对波浪滑翔器的立项加快了我国波浪滑翔器技术的研发进程。中国海洋大学孙秀军等人研究团队对“黑珍珠”和“海哨兵”波浪滑翔器进行了系列化的型号拓展，以满足不同的应用需求。

半潜式航行器

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简 介：半潜式航行器主要是指航行主体在水下、通气桅管浮在水面，使用柴电混合的形式推进。与上文中提到的无人水下航行器相比较，这一类航行器具备动力大、速度快、搭载能力更强等优势，但同时也存在系统更为复杂、体积较大等缺陷。在国际上，美国对于半潜式航行器的研发和应用都处于领先地位，而我国研制的半潜式航行器已经通过了湖试验证。

移动观测平台的发展趋势

主要发展趋势

（1）设备性能更高。

（2）通用化、模块化、标准化、体系化。

（3）能源供应能力不断提升。

（4）对新型材料的应用。

观测平台发展体现出智能化与信息化的趋势，这与"智慧海洋"的应用需求密切相关。

随着智能控制和人工智能的发展，海洋环境监测仪器装备也必将向智能化方向发展，实现自主的数据采集、跟踪和控制、修复故障、融合监测数据等功能。新技术的突破必将导致海洋环境监测从海、陆、空、天、时五维度上实现多尺度、全天候、连续监测及数据高效利用，其仪器装备将向网络化、智能化方向发展。