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海洋科技▏國內(nèi)外海底科學(xué)觀測網(wǎng)絡(luò)發(fā)展研究
來源:溪流海洋人生 | 作者:黃玉宇 盧軍 | 發(fā)布時間: 2019-05-09 | 6764 次瀏覽 | 分享到:
一、概述
    近年來,一場無聲的科技革命正在海洋學(xué)界掀起,世界各國在各大洋陸續(xù)建立起了海底科學(xué)觀測網(wǎng),并將其應(yīng)用于海洋環(huán)境、氣候監(jiān)測或大洋板塊運動等海底地質(zhì)信息監(jiān)測,把“實驗室”、“氣象站”建在海底,研究海洋環(huán)境的變化或海底地質(zhì)地貌等。2009年加拿大建成了世界上第一個大型深海科學(xué)網(wǎng)NEPTUNE東太平洋海洋環(huán)境監(jiān)測光纜網(wǎng)絡(luò),隨之,2015年日本又建成S-NET 網(wǎng)以全長5400公里成為全球最長的海底光纜網(wǎng),歐盟國家海底觀測網(wǎng)EMSO 計劃有14個國家50個單位參加,從地中海一直延伸到北冰洋,別具特色;然而無論是觀測網(wǎng)本身的多樣性還是科學(xué)問題的全面性,美國的大洋觀測計劃(OCEAN OBSERVATION INITIATIVE OOI)都走在最前沿。建立海底科學(xué)觀測網(wǎng)絡(luò),加快對海洋的認識、研究和開發(fā),對各國的經(jīng)濟建設(shè)具有重要的現(xiàn)實意義。本文將詳細介紹世界各國各具特色的海底觀測網(wǎng)的研究與發(fā)展情況,并在此基礎(chǔ)上針對我國經(jīng)濟發(fā)展的需求對我國開展海底觀測網(wǎng)建設(shè)提出參考性建議。
二、國外海底光纜傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況

⒈美國00I海洋觀測網(wǎng)

美國是世界上第一個利用海底光纜聯(lián)網(wǎng)進行科學(xué)觀測的國家,經(jīng)過十幾年的科學(xué)研究已形成了較為先進的海底科學(xué)觀測網(wǎng)計劃。經(jīng)過多年的努力,大洋觀測計劃(OOI)于20166月全面建成并啟用。OOI觀測網(wǎng)觀測形式多種多樣,一是通過海底光電復(fù)合纜有纜連接方式,為水下持續(xù)提供電源和傳輸數(shù)據(jù)。二是錨系連接方式,試驗平臺上由電池自主供電,利用衛(wèi)星將數(shù)據(jù)傳輸?shù)疥懙兀谌N是移動觀測方式,利用水下機器人或水下滑翔機,實現(xiàn)大范圍的時空觀測。

OOI觀測網(wǎng)包括區(qū)域網(wǎng)、近岸網(wǎng)、全球網(wǎng)。OOI中區(qū)域網(wǎng)最大,為有纜連接方式,設(shè)在東北太平洋的胡安德富卡板塊,也是“海王星”計劃中美國負責的部分。近岸網(wǎng)在東西海岸各建一個,東海岸外的先鋒陣列和西海岸外的長久陣列,主要采用錨系連接方式。全球網(wǎng)在具有全球意義的關(guān)鍵海區(qū)設(shè)置,包括阿拉斯加灣,伊爾明戈海,南大洋和阿根廷海盆四處,主要采用移動觀測方式。

⑴區(qū)域網(wǎng)

區(qū)域網(wǎng)是OOI觀測網(wǎng)最大的亮點。區(qū)域網(wǎng)采用有纜連接陣列,通過海底光纜以及水下接駁設(shè)備將各種地質(zhì)地球物理、物理海洋,化學(xué)和生物傳感器等各種傳感器連接在一起,實時觀測從海底生物圈到整個海洋水柱、地震活動與流體等信息。

岸基站位于俄勒岡太平洋海域,系統(tǒng)敷設(shè)兩條光電復(fù)合纜,纜長880 公里,通過海底光纜向水下提供10KV8KW的能量和10Gb/s的帶寬雙向通信。系統(tǒng)包括7個觀測節(jié)點,分別是PN1APN1BPN3APN3BPN5APN1CPN1,水下實時監(jiān)測信息通過海底光纜源源不斷傳回岸基。OOI區(qū)域網(wǎng)海底光纜及水下觀測節(jié)點分布基本情況如圖1所示。
                                                                                               圖1  OOI區(qū)域網(wǎng)海底纜及水下觀測節(jié)點分布圖

⑵近岸網(wǎng)

近岸網(wǎng)由兩條錨系陣列組成,即東海岸外的先鋒錨系陣列和西海岸外的長久錨系陣列。

先鋒錨系陣列如圖2所示布放配備了多種觀測儀器設(shè)備和傳感器,可以穿越鋒面、垂直等深線,進行陸架-陸坡鋒面的海洋環(huán)境研究。為了實現(xiàn)陸架折坡和陸坡大范圍的觀測,先鋒系列還提供了9個移動觀測平臺,包括5個滑翔機和3AUV,作為錨系陣列的補充。


                                                                                                           圖二:近岸網(wǎng)先鋒陣列示意圖

西海岸外長久錨系陣列如圖3所示,包括兩條線,一條華盛頓洲線,一條俄勒岡洲線,俄勒岡洲線采用有纜連接和無纜連接兩種方式,有纜連接方式與區(qū)域網(wǎng)連成一體,采用光電纜連接錨系陣列,由岸基通過纜系向錨系提供3000W電源和10GB的帶寬通信能力。華盛頓洲線采用無纜方式,由電池自主供電,利用衛(wèi)星將數(shù)據(jù)傳輸?shù)疥懙亍?/span>

                                                                                                                圖三:近岸網(wǎng)長久錨系列陣列示意圖

⑶全球網(wǎng)

與近岸網(wǎng)和區(qū)域網(wǎng)不同,全球網(wǎng)布局分散,遠離陸地,不可能靠纜線連接聯(lián)成網(wǎng)路,只能是采用錨系組合并通過衛(wèi)星傳輸信息的方式無線鏈接岸基中心。全球網(wǎng)的每個觀測陣列包含一套APEX 表層錨系,1APEX剖面錨系,和2套側(cè)翼剖面錨系。當錨系的浮標位于海面以下深度,無法進行水面信號傳輸,就利用水下滑翔機,通過聲學(xué)信道連接水下滑翔機,獲取錨系獲取的水下傳感數(shù)據(jù),然后利用滑翔機通過衛(wèi)通信道實現(xiàn)與陸地的通信和數(shù)據(jù)傳輸。全球網(wǎng)錨系陣列如圖4所示。


                                                                                                            圖四:OOI全球網(wǎng)錨系列陣列示意圖

⒉加拿大海底觀測網(wǎng)

加拿大海底觀測網(wǎng)有加拿大海王星海底觀測網(wǎng)(NEPTUNE CANADA)和金星海底試驗網(wǎng)絡(luò)(VENUS)。

⑴加拿大海王星海底觀測網(wǎng)(NEPTUNE Canada

加拿大海王星海底觀測網(wǎng)(NEPTUNE Canada)是世界上第一個建成的大區(qū)域、多節(jié)點、多傳感器的海底科學(xué)觀測網(wǎng)絡(luò),于200912月正式運行,主干網(wǎng)絡(luò)為800公里長海纜的多節(jié)點環(huán)形網(wǎng),NEPTUNE Canada觀測范圍為水下172660米,整套觀測系統(tǒng)以800公里的海底光纖光電纜為主干,從溫哥華西岸出發(fā),向外延伸到大洋中脊,具有6個海底觀測節(jié)點。分別是Folger PassageClayoquot SlopeMiddle Valley EndeavourCascadia Basin Barkiey Canyon,如圖5所示。


                                                                                                         圖五:加拿大海王星海底觀測網(wǎng)布局圖

NEPTUNE Canada海底觀測網(wǎng)是利用海底光電復(fù)合纜構(gòu)建具備供電和數(shù)據(jù)傳輸、觀測和數(shù)據(jù)采集、遠程控制與數(shù)據(jù)處理分析為一體的綜合網(wǎng)絡(luò),其節(jié)點敷設(shè)布局如圖6所示。


                                                                                                           圖六:NEPTUNE 節(jié)點鋪設(shè)布局圖

該系統(tǒng)主要由3個部分組成:岸基監(jiān)控中心,海底光纜傳輸網(wǎng)絡(luò)和海底觀測傳感儀器。NEPTUNE網(wǎng)絡(luò)包含一百多個水下監(jiān)測設(shè)備,采用直流恒壓供電方式,能量輸送達到了60kW,信息傳輸達到10Gb/s。岸基監(jiān)控中心是海底光纜網(wǎng)絡(luò)的運行監(jiān)控中心、電能傳輸管理中心和海洋環(huán)境科研數(shù)據(jù)分析中心。水下接駁節(jié)點是海底光纜傳輸網(wǎng)絡(luò)的水下傳輸及控制節(jié)點,其主要功能是實現(xiàn)信息和電能的中繼、傳輸、分配及控制。它不僅將從海岸基站監(jiān)控中心傳輸來的DC 10 kV高壓直流電能轉(zhuǎn)換為各種低壓直流電能,提供給不同的海底觀測傳感器使用,同時將各觀測傳感器采集到的原始數(shù)據(jù)信息(海水溫度、壓力等),通過骨干光纖網(wǎng)傳送到岸基監(jiān)控中心。

⑵金星海底試驗網(wǎng)絡(luò)(VENUS

金星海底試驗網(wǎng)絡(luò)(VENUS)是一個近岸尺度的小型觀測系統(tǒng)的海底觀測網(wǎng)。第一條4公里長的單節(jié)點網(wǎng)于2006年完成,科學(xué)節(jié)點布放在山尼治灣內(nèi)100米水深的區(qū)域,光電纜登陸點位于加拿大漁業(yè)和海洋研究所。在佐治灣海峽布設(shè)了第二條40公里長纜雙節(jié)點網(wǎng),2個科學(xué)節(jié)點從弗雷澤三角洲延伸到穿過佐治亞海峽,用于研究300米水深內(nèi)的海洋與生物作用。NEPTUNE CanadaVENUS兩個網(wǎng)絡(luò)是維多利亞大學(xué)的姊妹項目,它們擁有很多相同的設(shè)計理念,很多NEPTUNE Canada的實現(xiàn)都是在VENUS上進行的。

⒊日本的海底觀測網(wǎng)

日本是最早利用海底光纜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)監(jiān)視地震和海嘯等的國家,作為一個地震多發(fā)的國家,地震和海嘯的預(yù)警和研究是日本建設(shè)海底光纜網(wǎng)絡(luò)的首要目的。早在2003年日本就提出了宏偉的ARENA計劃,計劃在日本沿海岸線建設(shè)3千多公里長距離的海底光纜網(wǎng)絡(luò),每個節(jié)點呈樹狀連接各種傳感器,但鑒于經(jīng)費原因,取代實施的是DONET計劃。

DONET網(wǎng)絡(luò)

DONET網(wǎng)絡(luò)堪稱是世界上最精密的地震海嘯海底光網(wǎng)絡(luò)。DONET網(wǎng)絡(luò)的主要特色是監(jiān)測儀器的密集分布,DONET觀測網(wǎng)集中在紀伊半島以南的海域,總共有5個觀測節(jié)點,20個觀測站,海底光纜總長300公里,2011年建設(shè)完畢,布網(wǎng)工作共用時17個月,出動了個航次,動用87ROV的下潛。

2011年日本東北9級地震,DONET網(wǎng)在800公里外,依然接收到了80MM幅度的海嘯記錄。2015年,日本建成DONET2觀測網(wǎng),DONET2觀測網(wǎng)位于DONET網(wǎng)的西邊,規(guī)模比DONET網(wǎng)稍大一點,海底光纜總長450公里,總共有7個觀測節(jié)點,29個觀測站。兩個DONET網(wǎng)的建成,為日本來自南邊海域的地震和海嘯提供了海底預(yù)警裝置。日本南海岸外的DONETDONET2海底觀測網(wǎng)如圖7所示。


                                                                                            圖七:日本南海岸外的DONET和DONET2海底觀測網(wǎng)

S-NET網(wǎng)

2011年發(fā)生在日本東北方向而非南邊方向的大地震促使日本決心在東海岸建設(shè)長距離的S-NET網(wǎng),S-NET海底光纜網(wǎng)于2015年建成,是迄今為止全球規(guī)模最大的海底光纜網(wǎng)絡(luò)。

纜線總長5700公里,S-NET網(wǎng)沿日本海溝布設(shè),北起北海道,南抵東京灣東的房島半島,覆蓋從海岸到海溝的共計25萬平方公里的廣大海域,建設(shè)規(guī)模遠遠超過了當初的ANENA 計劃。

S-NET網(wǎng)由六大部分組成,由南向北為:房總系統(tǒng)(S1)、次城福島系統(tǒng)(S2)、宮城系統(tǒng)(S3)、巖手青森系統(tǒng)(S4)、圳路青森系統(tǒng)(S5),沿日本海溝向布設(shè)的海溝軸外側(cè)系統(tǒng)(S6)。每個系統(tǒng)包括800公里長的纜線和25個觀測站,除海溝軸外側(cè)系統(tǒng)(S6)長達1600 公里;觀測站之間南北向相距50公里,東西相距30公里,做到每個地震源區(qū)有一個觀測站。S-NET 網(wǎng)示意圖見圖8


                                                                                                              圖八:日本 S-NET網(wǎng)組成示意圖

S-NET網(wǎng)在每距離50公里海域布放一個觀測站點,在該站點上,聯(lián)結(jié)與觀測對應(yīng)的海底地震儀、海嘯測量儀、磁力儀、地球測量傳感器等各種儀器,用以收集各種探測器和傳感器接收的海洋信息,水下儀器最大作業(yè)水深為6000米。

由于日本經(jīng)常遭受地震災(zāi)害,要求水下光纜網(wǎng)絡(luò)具備較高的可靠性,即使地震造成某段海纜鏈路的故障,也不影響信息的傳輸。S-NET 網(wǎng)每個觀測系統(tǒng)的纜線有兩個登陸站,可以從兩個方向為光電纜提供高壓電源和數(shù)據(jù)信息,其目的是保證纜線發(fā)生故障時,觀測系統(tǒng)仍能繼續(xù)運行。S-NET網(wǎng)最大的貢獻是在供電系統(tǒng)技術(shù)上,提出了恒流分支組網(wǎng)技術(shù)的實現(xiàn)方案,并設(shè)計了可以將一路恒流轉(zhuǎn)為兩路電流值相等的恒流的設(shè)備。與NEPTUNE相比,S-NET網(wǎng)采用抗故障能力更強的恒流遠程供電技術(shù),NEPTUNE技術(shù)本質(zhì)還是在傳統(tǒng)海底遠程中繼器供電技術(shù)上的改動,而日本則將恒流供電技術(shù)大規(guī)模的應(yīng)用到了水下信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中,提出了許多創(chuàng)新性的成果和結(jié)論。

⒋歐洲海底觀測網(wǎng)

歐洲的海底觀測從20世紀90年代開始在歐洲共同體框架下推進,主要有ES0NET計劃即歐洲海洋觀測網(wǎng),ES0NET計劃于2004年由歐洲14個國家共同制定,在大西洋與地中海精選海區(qū)設(shè)站建網(wǎng),進行長期的科學(xué)觀測,針對從北冰洋到黑海不同海域的科學(xué)問題,承擔一系列的科學(xué)研究項目。ES0NET計劃歷經(jīng)四年的準備,海底觀測主基站已拓展到15個,包括11個深海主基站和4個淺水試驗基站,廣泛分布于從北冰洋和大西洋到黑海并穿越地中海的海域。每個主基站都有不同的觀測方向,見表1
                                                                                                               表一   歐洲海洋觀測網(wǎng)組成表

值得一提的是北冰洋FRAM纜系系統(tǒng),為了更好地了解大洋環(huán)流對北極海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響,德國極地所聯(lián)合其它一些機構(gòu)在北冰洋思瓦爾德群島觀測網(wǎng)的基礎(chǔ)上,進一步完善北冰洋極地觀測網(wǎng)絡(luò),2013年開始實施覆蓋整個弗拉姆海峽的FRAM纜系觀測系統(tǒng),FRAM敷設(shè)纜長190公里,采用20KV4AMP的供電,末端與HAUSGARTEN主基站相連,聯(lián)結(jié)各種傳感器,進行多科學(xué)觀測。相比較其它觀測網(wǎng),FRAM系統(tǒng)各種設(shè)施包括浮標、海纜、儀器都得在北極嚴酷的條件下正常工作,良好解決極地極低溫下的工作技術(shù)問題,才能獲取北極地區(qū)海冰各層的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)組成如圖9所示。

                                                                                                     圖九:歐洲北冰洋FRAM纜系觀測系統(tǒng)組成

三、國內(nèi)海底科學(xué)觀測網(wǎng)情況

我國在海底觀測網(wǎng)方面起步較晚,國內(nèi)主要有浙江大學(xué)、同濟大學(xué)、國家海洋局等國內(nèi)科研機構(gòu)做了大量研究工作,就相關(guān)技術(shù)逐步開展了積極探索,在接駁盒技術(shù)、供電技術(shù)、海底觀測組網(wǎng)技術(shù)等方面取得了一定的成果。

⒈小衢山海底觀測試驗網(wǎng)

2009年,同濟大學(xué)在東海小衢山建立了海底觀測試驗站,該系統(tǒng)主要由1.1 千米長的主干光電纜,一個海底接駁裝置和套觀測設(shè)備組成,包括溫鹽深CTD、多普勒流速剖面儀ADCP和濁度儀。

ZERO系統(tǒng)是國內(nèi)首個基于海底觀測網(wǎng)絡(luò)的深海觀測系統(tǒng),2011 月在NEPTUNE 的子實驗系統(tǒng)MARS上已經(jīng)驗證通過。ZERO是一個單節(jié)點的實驗系統(tǒng),其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖10所示。Z岸基與主節(jié)點,主節(jié)點與次級接駁盒之間是通過光電復(fù)合纜連接,次級接駁盒與各類傳感器則是通過普通同軸電纜連接與供電,可以看出拓展范圍比較短,只有十幾米。其二期工程也已提上議程,將實現(xiàn)多節(jié)點的水下聯(lián)網(wǎng)。


                                                                                                                圖十:ZERO系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

⒉東海海底觀測網(wǎng)

2011年,同濟大學(xué)東海海底觀測網(wǎng)項目被列為上海市“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃,在小衢山試驗站的基礎(chǔ)上,在舟山東部的長江口區(qū)域布設(shè)觀測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖11所示。


                                                                                                            圖十一:東海海底觀測網(wǎng)示意圖

觀測系統(tǒng)為環(huán)形布設(shè),總長750千米長,主要應(yīng)用于科學(xué)研究,以多普勒聲學(xué)海流儀、濁度儀等形成觀測點,通過光纖網(wǎng)絡(luò)向各個觀測點供應(yīng)能量、收集信息,實時監(jiān)控海洋信息,記錄地震和海嘯等數(shù)據(jù),監(jiān)控泥沙的走向等。

⒊南海海底觀測網(wǎng)

20135月,中國科學(xué)院支持建設(shè)的三亞海底觀測示范系統(tǒng)建成運行,該系統(tǒng)由岸基站、2千米長光電纜、1個主接駁盒和1個次接駁盒、3套觀測設(shè)備(包括視頻觀測、海底照明、多普勒流速剖面儀ADCP、多功能水質(zhì)儀等)、1個聲學(xué)網(wǎng)關(guān)節(jié)點與個距離500 米到800米不等的溫深觀測節(jié)點構(gòu)成,并具有擴展功能。岸基站提供10千伏高壓直流電,接駁盒布放在20米水深的海底,是我國相對具備較為完整功能的海底觀測示范系統(tǒng)。系統(tǒng)在高壓直流輸配電技術(shù)、遠程直流高壓供電技術(shù)、水下可插拔連接器應(yīng)用技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸與信息融合技術(shù)、低功耗高性能水聲通信節(jié)點、穩(wěn)健網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、水聲通信網(wǎng)與主干網(wǎng)協(xié)同機制等核心技術(shù)方面取得了突破,對加快建設(shè)我國長期海底觀測系統(tǒng)、全面提升我國海洋觀測能力和設(shè)備研發(fā)水平具有重要意義。

2012年,科技部建設(shè)我國首個“南海海底觀測網(wǎng)試驗系統(tǒng)”,系統(tǒng)布設(shè)位置為海南陵水附近海域,主要用于對南海海底的監(jiān)控和探測。目前該海底觀測網(wǎng)已經(jīng)完成100千米左右的建設(shè),最大水深1700米。


四、海底觀測網(wǎng)總體結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)


當前國內(nèi)外海底觀測網(wǎng)主要由海底主基站(主接駁盒)、光電復(fù)合纜、各種觀測儀器與觀測儀器適配器(即次接駁盒)、岸基遠程控制中心組成。其主要基礎(chǔ)設(shè)施按功能可劃分為電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng),具有供電、通信、監(jiān)視與授時四大功能。總體物理結(jié)構(gòu)如圖12所示。

                                                                                                                   圖十二:海底觀測網(wǎng)總體物理結(jié)構(gòu)

海底觀測網(wǎng)主要需解決的關(guān)鍵技術(shù)包括:

⑴海底遠程電能供給技術(shù)

海底觀測網(wǎng)電能是從岸基站通過海底電纜輸送到海底的,根據(jù)科學(xué)觀測要求,海底電纜長達數(shù)千公里,海底主基站可達數(shù)十個以上,掛接用電觀測平臺可達數(shù)百個,電網(wǎng)拓撲為較為復(fù)雜的網(wǎng)形結(jié)構(gòu),因此電能供給技術(shù)是海底觀測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必須重點突破的關(guān)鍵技術(shù)。海底遠程電能供給主要需解決的技術(shù)包含海底負高壓直流輸配電技術(shù)、海底高壓高頻直流變換技術(shù)、海底遠程電力監(jiān)控與故障隔離技術(shù)。

⑵海底接駁盒技術(shù)

海底接駁技術(shù)是海底觀測網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的重中之重,主要解決海底電能與信號傳輸、分配與管理等重大技術(shù)問題。海底接駁盒是對電能和數(shù)據(jù)信號進行集中轉(zhuǎn)換和處理的中間環(huán)節(jié),是海底觀測網(wǎng)絡(luò)中的重要單元,主要包括三大功能模塊需研制;一是電能轉(zhuǎn)換、分配模塊;二是信號處理、存貯和通信模塊;三是觀測設(shè)備插座模塊。接駁盒一般由高壓轉(zhuǎn)中壓電源腔、中壓轉(zhuǎn)低壓電源腔、控制腔以及光電分離腔組成。

⑶海底遠距離信息傳輸技術(shù)

陸地光纜傳輸技術(shù)比較成熟,可是在海底利用海底通信傳輸設(shè)備,將信息經(jīng)“次接駁盒-主接駁盒-主干光纜分支器”三級架構(gòu)實現(xiàn)從水下到岸基的傳輸,由于海底環(huán)境的特殊性,需要研究水下傳輸結(jié)構(gòu)與相關(guān)設(shè)備。其中由于水下中繼器的體積與可靠性限制,系統(tǒng)通常只容納16對光纖,采用密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù),可使海纜通信系統(tǒng)的通信容量提高到數(shù)十Tb/s,若采用光分插復(fù)用分支器,可使海底主基站共享同一光纖對的容量,從而克服光纖對數(shù)對海底主基站個數(shù)的限制。目前海底中繼器和分支器多采用兩端恒流供電方式,從海纜中直接串聯(lián)取電,而海洋觀測網(wǎng)絡(luò)海底負荷多且功耗大,多采用恒壓供電方式,因此中繼器與分支器的供電取電也是一項需研究的問題。

⑷海底原位科學(xué)實驗技術(shù)

觀測儀器是觀測海洋現(xiàn)象和測量海洋要素的基本工具,海底長期原位觀測是未來海洋科技觀測的發(fā)展方向。近幾年,隨著復(fù)雜科學(xué)儀器的研究,總體趨勢是將試驗室直接布置在海底,建立滿足特定科學(xué)需求的原位試驗室。原位試驗室的特點是科學(xué)功能強大、智能化程度高、可靈活的操作和配備,將大大促進對海洋復(fù)雜運行機理的探索。原位試驗室通常對供電功率和通信帶寬有較高的要求,可充分發(fā)揮觀測網(wǎng)持續(xù)充裕供電和高速傳輸?shù)膬?yōu)勢。


五、思考建議


目前國內(nèi)科研單位已基本突破了纜系海底科學(xué)觀測網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),成功研制了大部分核心組網(wǎng)裝備的試驗樣機,但離長期高可靠性的實際工程化應(yīng)用尚有不少距離。因此針對觀測網(wǎng)這一創(chuàng)新性的科學(xué)工具,目前尚有不少方面需要深入研究,為將來的大規(guī)模建設(shè)做好充分準備。海底觀測網(wǎng)絡(luò)工程龐大、投入高,建設(shè)中也應(yīng)考慮軍民結(jié)合,軍隊和國民經(jīng)濟相關(guān)部門、科研院所、高校等通力合作,共同攻關(guān),充分發(fā)揮海底觀測網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)效益。

【作者簡介】文章作者/黃玉宇 盧軍,分別來自華中科技大學(xué)附屬中學(xué)和烽火科技集團烽火學(xué)院。黃玉宇,華中科技大學(xué)附屬中學(xué),學(xué)生;盧軍,烽火科技集團烽火學(xué)院,院長,教授級高工。文章來自《信息通信》(2018年第12期),參考文獻略,用于學(xué)習與交流,版權(quán)歸作者及出版社共同擁有,轉(zhuǎn)載備注由“溪流之海洋人生”微信公眾平臺整理。












大V圖1  OOI區(qū)域網(wǎng)海底纜及水下觀測節(jié)點分布圖