《系列海洋监测浮标研制及在国家海洋环境监测中的应用》

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该项目属于海洋监测技术领域。海洋监测浮标是一种锚定于海上的长期、连续、全天候、自动化海洋观测装备,主要用于海洋业务化环境观测与预报,以及台风、海啸、风暴潮、水体富营养化、赤潮等自然灾害的实时监测,和战场环境的保障,是构成海洋环境立体监测网的重中之重装备。

立项之初,我国仅有几套试验浮标,观测参数少、测量精度低、运行可靠性差,当时海洋浮标已成为我国立体监测网建设卡脖子的核心装备。该项目在国家863计划、国家自然科学基金重点项目的持续支持下,瞄准浮标“少、低、差”的状况,开展十余年的攻关,其成果的主要创新如下:

一、突破了浮标用传感器研制的关键技术。针对海洋环境监测精细化的新需求,发明臭氧消解光度法、四面体三维风场声学测量法、数字加速度计式波向测量等新技术,研制了高湿、高盐、高池度等复杂环境动力与生态参数稳定、精准测量的浮标用系列新型传感器,极大提升浮标的综合观测能力,使浮标用传感器国产化率从10%提高到70%,扭转了浮标用传感器依靠进口的局面。

二、创新开发了浮标研制的系列关键技术。针对浮标的可靠性和环境适应性等难题,提出了复杂系统理论的浮标设计理念,开发了新型双机并行控制、深水系留水动力建模与计算仿真、浮标分体模块力学连接等新方法,突破大风大浪海况下抗恶劣海洋环境、高可靠性、深海系留、拼装式浮标等技术瓶颈,浮标平均故障率显著降低,在位可靠运行时间提髙了三倍。

三、构建了我国海洋监测浮标技术体系,研制了12种规格系列浮标产品,形成了我国浮标的系列标准,全面支撑国家浮标网建设。瞄准国家军民两用从近海向大洋和极区等极端环境监测的重大需求,研发10m、6m、3m、2.4m、1.5m,0.9m等不同规格系列浮标,功能由常规业务化浮标拓展到专用浮标,从动力环境拓展到生态等综合环境,观测参数由原来不到10种扩展到现在超过20种,并制定系列浮标的行业标准,引领我国海洋浮标技术的发展。

项目研制系列浮标200余套,占我国海洋业务浮标网的90%以上,覆盖从渤海至南沙所有海域,以及印度洋和北极海域,支撑着我国“海洋资料浮标网”和“海洋气象网”的业务运行,在国家海洋与气象环境预报、防灾减灾、海洋维权、科学考察、资源开发等军民两用保障中发挥不可替代的重要作用,社会经济效益显著。同时该成果已在俄罗斯、乌克兰产生重大影响,第一完成人被授予国际人类自然生态与安全科学院院士称号、“金色弗尔图娜”荣誉证书。

项目已获发明专利20项,行业标准2项,论文37篇,专著2部,获国家自主创新产品证书,省部级一等奖2项,第一完成人获山东省科学技术最高奖。

经海洋相关领域11位院士综合评审,一致认为,该项目取得的成果推动了海洋环境监测装备的进步及业务化应用,引领了我国海洋浮标技术的发展,总体技术水平国内领先,国际先进,其中大型浮标在极端海况下(风速超过70m/s)的稳定性和可靠性处于国际领先水平。

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