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科研实业相结合 助力深海探索
2017年6月4日 12:56

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  “载人深渊器关键技术研究与试验验证”项目得到国家自然科学基金、上海市科委重大专项以及民间企业支持,整个项目由一条5000吨级的科考母船“张謇”号、一台万米级全海深载人深潜器(HOV)、一台万米级全海深无人深潜器(ARV)、三台全海深着陆器组成。2016年12月27日,由上海海洋大学深渊科学技术研究中心(深渊中心)和上海彩虹鱼海洋科技股份公司(彩虹鱼公司)组成的深渊科学考察队, 利用自主研发的三台全海深探测器(着陆器),在万米深渊成功地开展了一系列科学考察工作。这标志着中国科学家探索“人类未知的深海世界”又迈出了实质性的又一步。此次科考队在西南太平洋公海对一条7000米~万米深渊海沟进行科考作业时,利用自主研制的三台万米级着陆器,在万米深度(最深下达到10890米)成功地进行了一系列科学考察作业,获得了非常宝贵的万米深渊的生物、微生物及海水样本和影像资料。同时也验证了由我国科学家独立自主研制的三台万米级着陆器完全达到设计目标,成功通过万米海试,具备了在万米海深开展系列科考作业的能力。此次11000米级无人潜水器样机的研制成功标志着我国除载人舱以外的各项关键技术攻关均有了显著突破。据了解,“彩虹鱼”无人潜水器除了水下摄像机、水下灯和部分电缆进口外,布放与回收系统、中继站系统、光纤缆、水面控制系统实现100%国产化,潜水器本体系统国产化率达到95%。

  “黄海绿潮业务化预测预警关键技术研究与应用”项目得到国家海洋公益性行业科研专项支持,自该项目研究实施以来,上海海洋大学连续7年带领项目组最早发现黄海漂浮绿潮藻及聚集现象,并第一时间向国家海洋局报告。且连续多年同一时间采用多个船舶断面进行调查,确认黄海绿潮最早出现海域,利用船舶跟踪、GPS-卫星联动、无人机等多种跟踪技术确认绿潮向北漂移途径。项目组还因应用分子监测技术发现黄海绿潮主要优势种群的演替现象,获得2016年度国家自然科学基金资助。项目组与国家北海预报中心、东海环境监测中心、北海环境监测中心、北海计量中心、山东科技大学、中国海洋大学、中科院海洋研究所、常熟理工大学、淮海工学院等9家参与单位通力合作,构建了创建了我国黄海绿潮监测指标体系,创建了黄海绿潮发生早期预警技术,研发了黄海绿潮发展过程预测预警系统,并成功研制了黄海绿潮综合信息平台,已实现了平台业务化平稳运行。项目大部分研究成果已在国家海洋局北海分局和东海分局相关职能部门业务化应用,在我国黄海绿潮防灾减灾及应急处置工作中发挥了重要作用。国家海洋局科技司领导多次表扬项目组,并把最新研究进展报送国务院。

  “自主卫星大洋渔场信息获取与服务研究及应用”项目得到国家863计划、国家发改委卫星应用高技术产业化专项支持,针对国产海洋遥感卫星的技术特点和国家远洋渔业发展的重大战略需求,开展自主卫星海洋遥感信息获取与服务关键技术研究,主要内容包括三部分:(1)自主卫星海洋渔场环境信息获取及处理技术。通过自主卫星全球渔场信息获取技术,自主HY-1A、HY-1B和HY-2A卫星数据业务化处理技术,基于自主海洋卫星的多远卫星综合处理技术和卫星遥感大洋渔场三维环境数值预报技术的研发,建立形成面向全球大洋渔场的环境信息快速报及环境信息专题产品。(2)自主卫星业务化全球海洋渔业生产综合信息共享服务技术。主要包括全球卫星遥感大洋渔场数据库技术、基于自主卫星的海洋渔业数据传输链路技术、网络发布平台建设、船载平台建设和业务化运行机制等内容,为渔海况数据的管理与发布提供平台和通信链路,实现陆地到现场作业渔船的双向、准实时的数据通信。(3)渔情预报服务平台。主要是基于近实时卫星遥感获取的渔场环境信息,结合现场渔业生产船提供的渔获量,依靠专家系统建立高精度的渔场预报模型,实现渔场预报产品的制作,并经由发布平台在网络上发布,同时可由船载数据自动下载系统获取渔情预报信息产品。渔情信息产品覆盖北太平洋、东南太平洋、西南大西洋、中西太平洋等7个海域,涉及渔船超过600多艘。

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  “海洋环境信息协同并算关键技术及重大工程应用”项目得到国家自然科学基金、国家海洋局专项支持,本项目围绕多粒度海洋数据空间构建、海量环境信息深度挖掘、海洋环境态势与监测研发了面向海洋环境的大数据协同并算平台。创新点包括:(1)设计了混合云安全存储模型,解决了环氧环境数据量“大”、使用频率“不一致”、信息“不安全”等问题;设计了多尺度海洋数据的质量检验体系,构建了以OCEAN-Artifact为主体的多粒度协同数据空间。(2)提出了基于多模型协同的海洋信息快速提取与规律挖掘技术,实现了海洋信息挖掘、预测预报以及智能服务(3)构建了多平台支撑、多终端应用及多学科知识交叉的智能服务体系;从空间域和时间域上构建了全要素的信息时空表达及展示渲染,实现了大范围海洋事件的反演再现。项目成果成功用于上海临港新城海洋突发环境事件预警及风险防控、渤海海洋环境信息管理示范应用、洋山港建设、“数字海洋”上海示范区建设等重大工程,并在东海、北海、南海等海域业务化环境监测、预测预报中发挥了重大作用。提高了我国海洋灾害防灾减灾能力,提升了我国近海环境治理和管控能力。该项技术填补了我国在海洋环境快速预警预报技术上的空白,并在海洋重大工程业务化应用中取得了显著的效果,为信息技术在海洋环境学科中的应用及学科建设奠定了重要基础。

  “人工鱼礁生态增殖及海域生态调控技术”项目得到国家863计划支持,针对我国近海渔业资源衰退、栖息地生态破坏严重等问题,项目组通过联合攻关,研发形成了适合我国近海海况条件和渔业资源结构特征的人工鱼礁建设相关技术系列、并进行了示范推广应用,为养护增殖近海渔业资源、修复改善栖息地生态起到了重要的技术支撑作用。本项目的关键技术和发明点包括发明了人工鱼礁结构优化技术、人工鱼礁生境营造技术、人工鱼礁生态调控技术以及创立了人工鱼礁工程建设新技术。项目成果以技术合作、技术服务、专利让渡等形式,在嵊泗县海盛养殖投资有限公司、獐子岛集团股份有限公司、山东高绿水产有限公司、深圳市渔业服务与水产技术推广总站等各地企业或地方政府主导实施的30多个人工鱼礁和海洋牧场建设项目中,通过规划布局、礁址选择,礁体设计,礁群配置,定位投放,跟踪评价等环节得到了广泛应用,不完全统计已投入礁体105万空方、形成礁区面积近2.7万公顷,应用推广率约占同期全国人工鱼礁建设项目的80%以上。近3年新增产值约15.8亿元,新增利润约4.2亿元,新增税收4亿元,创汇737万美元;累计实现生态服务价值约37.5亿元。推广应用区人工鱼礁建设所产生的生态、经济和社会效益,有利地推进和保障了农业部渔业局和沿海各省人工鱼礁、增殖放流等专项的实施,显著带动了当地休闲渔业发展、增加了渔民收入、促进了渔区社会稳定,加快了我国近海渔业向海洋牧场发展、进行产业结构调整的步伐。

  “基于北斗/GPS/AIS的远海渔船安全驾驶实时监控系统”项目得到上海市教委、上海市科委支持,该项目包括船载安全监控系统和数据中心端系统监控平台构成。电子海图显示与信息系统为可视化信息平台,借助北斗/GPS/AIS等多种通讯链路及时获取船舶的动态信息,并实时地将各个作业区和驾驶台视频信息、渔船当前状态、周围渔船状态、驾驶室人员数量等进行动态获取和展示,同时通过驾驶台人员预警、船舶接近距离预警、天气预警、安全驾驶区域预警等方式协助船舶安全驾驶。同时,将渔船监控数据通过北斗卫星与中心同步,使企业或者渔业行政管理人员通过网络更全面、直观、实时地掌握船舶动态,有针对性地对海上船舶进行指导和控制; 使企业船舶运输管理组织合理化、调度手段现代化、决策指挥科学化,极大地提高船舶运输效率和船舶航行安全。该装备与系统广泛适用于具有一定数量船舶的企业、渔业行政管理部门、钻井平台等。本系统提供船与船之间、船与管理中心、船与手机之间信息服务、监控服务以及预警机制。

  “全球-FVCOM模拟网络可视系统”项目得到国家973计划、国家自然科学基金、国家海洋局支持,上海海洋大学中美极地海洋研究创新基地成功地安装了多尺度非结构全球海洋模型系统(简称: Global-FVCOM),并已在中心超算系统上完成了对1978至2016的全球海洋环流、水位、南北两极海冰、海温和盐度场的反演模拟。模拟过程包括了卫星高度计和海温,全球实测温盐和Argo飘流计资料的四维同化。驱动力包括:海表大气压力、风应力、净热通量/太阳短波辐射垂直射透函数、降水与蒸发、潮汐和河流通量等。模型的最高水平分辨率为2.5公里,是目前世界上分辨率最高的全球模型系统。垂直方向分为45层,并引入了Hybrid地形坐标系统。积分时间步长为300秒。以60节点(60×12 processors)为计,一年的模拟可在24小时内完成。对此结果有兴趣者,可直接连接Global-FVCOM网络可视糸统。具体网址为:http://202.121.64.88:8000/fvcomwms/,可浏览各年的曰平均流。通过网络可视糸统,可选择浏览全球各海域和各深层的要素。近40年全球海洋模拟场为海洋生态和渔业研究提供了物理环境场。这一成果将促进我们对全球气候变化对海洋生态和渔业资源影响的研究。

  “海域使用论证资质”项目得到国家海洋局的大力支持,上海海洋大学于2012年5已取得海域使用论证资质乙级,目前,中心具有海域使用论证岗位资质人员18人,专业人员涉及学科领域包括海洋科学(物理海洋、海洋生物、卫星海洋学等)、环境科学与工程(含环境化学)、渔业科学(含捕捞学、渔业资源)、海洋与渔业管理(含海洋法学、经济管理)、测绘工程、地质、海洋工程等。至今承担的海域使用论证项目有:《福建省霞浦县三沙人工鱼礁工程海域使用论证》(2012)、《福建省霞浦县笔架山岛人工鱼礁工程海域使用论证》(2013-2014)、《霞浦县溪南东安(关门)二级渔港项目海域使用论证》(2014-今)、《霞浦县溪南仙东二级渔港项目海域使用论证》(2014-今)、《霞浦县沙江竹江二级渔港项目海域使用论证》(2014-今)、《霞浦县盐田浒屿澳二级渔港项目海域使用论证》(2014-今)、《中电投滨海北区H2#400MW海上风电场项目海域使用论证》(2015-2016)。

  “多能互补海洋能集成发电关键技术与创新应用”项目得到国家海洋局海洋可再生能源专项支持,该项目利用海洋自身的可再生能源实现稳定的能源供应是解决我国沿海经济发展和海岛维权供电“瓶颈”问题的最直接和可行方案。创新了获能理论和研究方法、工程开发和技术体系、应用与推广模式,解决了“海洋能资源基础信息评估查询管理-波浪能、风能和潮流能集成转换机理-直驱海洋发电设备拓扑结构机理及系统优化-整机关键零部件的材料机理和制备-多能集成电能后处理和电源管理控制-产品定型”等关键共性理论和工程技术问题,构建了符合我国海洋能资源特点的开发和推广应用体系。该项目成果获国际发明金奖,研究成果应用于全国41家涉海单位,2014-2016年新增产值18.5亿元,新增利润3.9亿元,创外汇640万美元;产生间接效益4.1亿元;在3家企业形成规模化生产能力,在上海海洋大学形成了一支创新和业务化运行团队,取得了巨大的社会和环境效益。

   编辑:唐风立