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1700450087 广西
X55 应用技术 海洋服务 公布年份:2017
成果简介:项目来源:该课题“北部湾海洋污染监测预警及应急技术研究”(课题编号:桂科攻0992027-1)来源于广西科学研究与技术开发计划项目“广西北部湾经济区污染监测预警及防灾应急技术系统研究”。对广西北部湾沿海地区的典型海洋生态环境进行调查,获取其本底数据;建立海洋环境数据库系统;收集北部湾潮流、潮汐、流场、风场等海水动力数据,结合相关本底数据;基于海洋流体动力学基本原理和有限差分技术、粒子扩散概念、物质输运扩散方程,建立二维潮流数值模型、北部湾溢油漂移扩散动态跟踪模型;使用C/S架构、VB+MapX技术构建了可视化展示平台,实现了溢油漂移过程的可视化展示;基于“3S”技术构建北部湾经济区重大海洋污染事件监测预警系统。技术原理和性能指标:技术原理:对广西北部湾沿海地区的典型海洋生态环境进行调查,获取其本底数据;建立海洋环境数据库系统;收集钦州湾潮流、潮汐、流场、风场等海水动力数据,结合相关本底数据;基于海洋流体动力学基本原理和有限差分技术、粒子扩散概念、物质输运扩散方程,建立二维潮流数值模型、钦州湾溢油漂移扩散动态跟踪模型、污染物输运扩散模型;使用C/S架构、VB+MapX技术构建了可视化展示平台,实现了潮流场、水位过程曲线、溢油漂移过程、溢油中心轨迹、水质等值线、包络线的可视化展示;基于“3S”技术构建北部湾经济区重大海洋污染事件监测预警系统。性能指标:建立基于GPRS技术的北部湾经济区重大海洋污染事件、水质预测模型及环境容量管理和海洋重大污染预警评估模型;建立海洋生物链模型及污染扩散预警模型和广西北部湾海水水质、污染的综合预警模型;构建基于“3S”的北部湾经济区重大海洋污染事件监测预警系统;可实现对各种空间信息和环境信息的快速、机动、准确、可靠的收集、处理与更新;研发基于海面典型监测网的海洋船舶污染及溢油动态监测技术;发表论文13篇。技术的创造性与先进性:查新报告显示,在所查国内针对广西北部湾经济区的污染监测预警及防灾应急技术系统研究中,除该查新项目委托单位的部分研究外,以下内容未见有报道:基于“3S”技术、GPRS技术和数据处理技术开发了北部湾海洋环境自动监测与数据处理系统;开发了钦州湾海域污染物、溢油扩散预警系统。广西北部湾沿海海洋污染数据的采集及数据库系统利用MapObjects GIS组件实现对图形空间数据的管理,用SQL数据库实现对自动站数据和其它文本数据进行管理,同时两类数据实现链接。采用先进的数值模拟技术建立北部湾海域环境预测系统。主要内容包括:潮流场数值预测模型、溢油漂移动态跟踪计算模型和污染物水质影响预测模型。同时配备了功能齐全界面友好的图形显示系统,实现数值产品的可视化。技术的成熟程度,适用范围和安全性:该项目是钦州学院和国家海洋局北海海洋环境监测中心站、钦州市海洋环境监测预报中心、防城港市海洋环境监测中心共同努力完成的,本身就积累了较好的推广、应用经验,也是比较符合海洋监测与管理需求的。因此,在后面的推广上,该项目将进一步完善系统与功能,根据立足广西北部湾沿海区县,采用多种渠道、灵活的方式,积极向海洋管理部门如应急联动中心、海洋局、海事局、环保局、渔业局、旅游局等开展宣传与推介(例如技术研讨会、培训班、网络宣传等),逐步与海洋管理部门和涉海企业进行推广合作。同时在这些部门与企业使用的过程中,逐步完善、优化该平台的各种功能。还可以将该平台的内容移植到相关行业,为更多的沿海地区的海洋事业部门和涉海中小企业提供服务。
1700450641 广西
P71 应用技术 海洋服务 公布年份:2017
成果简介:项目开展以来,通过对国内外海洋监测系统的分析,着重研究了水下传感器网络(UWSN)、水面浮标系统以及空间通信卫星等多维度构建海洋立体监测网络体系的可行性与传感器网络接入技术解决方案。项目成果《近海岸无线监测浮标系统的应用研究》等论文,论述了以海洋近海海域为研究对象,海面浮标作为三维立体监测系统水下传感网与北斗卫星通信中继站,通过北斗终端机的应用,改造海面浮标节点,提高浮标定位、通信的集成度,在浮标节点Zigbee组网的研究基础之上,进一步对其应用展开了应用拓展方面的研究工作。其中,项目负责人以第一作者发表相关学术论文3篇,其中中文核心2篇。通过研究表明国外关于海洋环境监测的研究相对成熟,国内海洋监测方面的技术研究与实施起步较晚,但是发展较为迅速,多方面的理论成果为建立海洋立体监测体系,提供了理论基础及关键技术研究等方面的支撑。海洋立体监测体系一般包括:水下的传感器节点、水面浮标节点、空间卫星、地面信息发射、接收站,监测数据信息中心等几个部分。随着海洋开发、监测的热度越来越高,构建合理的立体海洋监测网络对海洋资源勘查、海洋资源开发、海洋生态保护等方面具有深远的意义。北斗卫星系统,具有中国自主知识产权,其应用前景广阔,将北斗卫星通信在海洋监测方面必将成为未来重点的应用研究方向之一。在该项目研究过程中,项目负责人发表了相关的学术论文,从知网检索至今的下载量已达246次,具有一定的学术应用。
1700450673 广西
[P71, TP2] 应用技术 海洋服务 公布年份:2017
成果简介:该成果是在广西壮族自治区教育厅重点资助下开展相关的项目研究取得的。在人类面临资源危机的今天,开发海洋资源具有重要的战略意义。海洋探测主要是采用单体的大型水中机器人,存在诸多不足,在有些应用场合采用多机器人协作取代单体的大型水中机器人是一种趋势。该成果研究的多水中机器人编队控制是机器人协作技术中的基础问题,具有重要理论意义与应用价值。该成果的主要论点和创新点如下:开展基于CPG模型的定量位姿控制研究:基于一种线性的CPG模型,提出了改进的比例导引位姿控制算法,实现机器鱼位置和角度的同时控制,并根据机器鱼初始位姿和终止位姿的相对关系,采用了分段切换控制的方式,实现仿鲹科三关节机器鱼游动模态的连续切换,增强机器鱼的姿态控制能力,实现精确的机器鱼位姿控制。以仿生箱鲀鱼为例,应用双闭环串级PID算法控制机器鱼的偏航角、翻滚角、俯仰角,同时引入卡尔曼滤波算法,能够对机器鱼各位姿的进行较精确稳定控制,实现机器鱼水下三维任意姿态游动。以盒子鱼为例,设计其人工侧线系统,通过改变CPG模型的运动控制参数,能够感知水流信息,得到机器鱼在向前、左转右转和上升下潜时的压强变化,为水下机器人提供了一种感知游动模态的新办法。为了解决仿生机器鱼处在复杂的水环境中难以建立精确的数学模型的难题,设计了一种适应的模糊控制算法,可以实时地控制机器鱼的方向和速度,使机器鱼能够快速地、较精确地到达目标点。开展基于一致性理论的编队控制研究:基于图论法,提出了一种三维坐标系下领导者-跟随者编队策略和一致性理论相结合的编队控制方法,具有容易控制和控制稳定的特点。在Matlab环境下进行了3D(三维)仿真。开展具有时变线性控制协议的网络化多智能体系统的有限时间一致性研究:建立了系统在任何预设时间内实现一致的时变线性反馈增益控制协议,该控制协议下所需网络系统通信拓扑条件与渐近一致的情况相同,所取得阶段性成果为更好探索一致性编队研究提供了新理论支撑。开展移动机器人最优路径的动态规划算法研究:提出了一种结合路径权重系数的动态规划算法,提高算法效率,有效抑制算法陷入局部最优以及减少移动机器人在移动过程中的不确定状态。开展物理机器鱼样机研究:获得一些技术发明成果,包括提供一种提高尾部摆动频率、提高机器鱼速度的仿生机器鱼尾部摆动机构,减小了尾部摆动惯性带来的能量损失,大大提高了机器鱼的尾部摆动频率;提供一种结构简单、体积小、成本低的类真空弹射装置,实现水中机器人实际应用中的物体传递、搬运以及多机器人之间的相互协作等任务;提供一种仿生程度高、驱动结构多样、运动自由度较大的类蝾螈机器人。
1700440013 浙江
P71 应用技术 海洋服务 公布年份:2017
成果简介:在舟山东极海岛建设了一个300米深的海岛深井地震综合观测示范台站,安装了井下地震监测仪和地面GNSS观测站,用作海洋地震观测台网组网技术研究的先期场所,获得了大量观测数据并用于研究;通过对海底流动观测设备的选型、测试,以及深海投放实验,获得了海底流动地震仪投放的完整技术。这些工作确保了浙江海洋地震监测组网技术的获得,并已经提出了基本的组网方案。1)解决的相关技术主要包括海洋深井监测台站的成井技术;通讯传输技术;远程管理技术;监测资料的数据处理技术;监测资料的质量评估;各类监测、传输、存储设备的适用性;浙江东海海域的监测干扰背景场特征。申请实用新型专利"用于海底地震仪投放的小型投放装置",该专利提供了一种用于投放海底地震仪的装置,解决了传统方法无法控制地震仪进入海水时的姿态减轻振动,使地震仪损坏的问题。2)海洋地震监测资料的数据处理技术;海洋环境对仪器的各类干扰影响的数据分析结果。3)东海海啸数值模型设计和海啸在东海大陆架的传播、放大效应。提供华东海啸数值模型1套。构建了华东沿海海啸模拟数据库,为将来建设海啸预警系统服务。4)发表相关论文5篇,编写"华东沿海海啸模拟软件"。并进行了软件著作权登记:利用数字地震资料及海洋地震地质基础数据,基于Matlab平台在Windows系统下重编译Philip liu等人编写的海啸模拟源程序,将分层静态位移解结果与已建立的海啸传播初始场快速融合,用交错网格蛙跳差分方法求解笛卡尔坐标系下非线性浅水波方程,模拟华东沿海地区地震海啸传播过程。
1700310024 河北
P74 应用技术 海洋服务 公布年份:2016
成果简介:主要技术内容:多金属结核/结壳因其富含锰、钴等金属元素且储量巨大,成为开发价值仅次于海洋石油的深海固体矿产;还因其在漫长的生长过程中记录和蕴含着丰富的古海洋信息,是追溯环境演化的良好载体。边缘海区域海洋物理、化学及沉积环境等因素变化剧烈,多金属结核、结壳生长发育过程中所记录的沉积速率变化、底流活动等古海洋信息更为丰富,并在其形态、壳层结构、矿物组成、元素地球化学特征等方面体现出来,成为古海洋、古环境、古气候演化的“记录仪”。边缘海还因水深、距离等优势,成为深海矿产最佳的开采试验场,具有优越的环境与资源条件。 该项目重点对南海多金属结核/结壳样品开展了综合研究,并与太平洋、印度洋等不同海域的样品进行了对比。通过同位素年代学、微体古生物学、矿物学、沉积学、元素/同位素地球化学等方法,精确识别结核的元素组成、生长-间断年龄、物质来源、结构―组分等因素,高精度再现边缘海多金属结核的生长过程,解析了其环境记录信息、探讨了其资源利用前景。 主要技术创新: 1.发现了边缘海多金属结核/结壳的发育过程对新生代晚期北半球冰期进程具有良好的响应关系,在其生长纹层、元素组成等方面均留下精确的记录信息。 2.多金属结核/结壳是稀土元素富集体,揭示了其富集特征与富集规律。该发现为多金属结核/结壳资源化利用提供理论支持,并奠定了海洋稀土资源利用的新途径。 3.证实了边缘海多金属结核/结壳与大洋多金属结核/结壳物质组成方面存在明显的差异。 推广应用情况: 出版著作《南海北部多金属结核:特征、成因及古海洋记录》1本和发表相关核心期刊论文十余篇,其中被SCI(《SCIENCE CHINA Earth Sciences》、《Journal of Rare Earths》和《Journal of Earth Science》)收录3篇,并被Nicolas et al.引用发表在《Geochimica et Cosmochimica Acta》(影响因子4.3)、Simandl引用发表在《Mineralium Deposita》(影响因子2.6)和Xu Changhai引用发表在《INTERNATIONAL GEOLOGY REVIEW》(影响因子1.7);被EI(《地球科学-中国地质大学学报》)收录1篇,并被李忠勤等引用发表在《地球科学-中国地质大学学报》(影响因子1.3)、被关瑶引用发表在《矿物学报》(影响因子0.8)以及胡镕、高岚等学位论文引用;其余核心期刊论文部分被李强、吴绍渊、王双等引用发表。 推动科技进步作用: 多年来,边缘海多金属结核的研究工作进展缓慢。该研究以国家自然科学基金项目为依托,对边缘海结核进行了综合研究,发现高沉积区快速生长多金属结核新类型;厘定了其物质组成与古海洋环境变化的内在联系,尤其是对北半球冰期过程的响应关系。填补了该研究领域的多项空白,改善了研究基础薄弱的现状,为边缘海多金属结核的研究奠定了良好的基础。
1700200237 河北
P75 应用技术 海洋服务 公布年份:2016
成果简介:该项目针对泥沙底质海域藻类移植的藻礁存在藻礁沉降、缺乏制礁技术等问题,该项目选择祥云湾泥沙底质海域作为研究区域,基于生态学基本理论和海洋工程技术,设计了不同规格的钢筋混凝土预制件、钢筋板框填充花岗岩石礁等5种新型藻礁礁体,开发了现场制礁新技术,建立了藻礁布局新模式,结合增殖放流技术,构建了适于祥云湾环境特征的人工藻礁生态系统。成功构建了人工藻礁生态系统,建设规模达4000亩,共投放人工藻礁20.20万空方,拓展了人工海藻场的范围;选择了泥沙底质海域进行了应用;将藻礁设计、建造、布局与增殖放流相结合,成功构建泥沙底质近海海域人工藻礁生态系统构建技术体系,大型海藻覆盖率达到40%以上,水质达到一类水质,生物多样性提高15%,生物量提高30%以上。研究成果经河北、山东等地推广应用,提高了海域内藻类覆盖率和海域生物承载力,节约人力与船舶油耗,对同类海域藻场及生态系统的构建和修复具有重要的示范和推广价值,具有显著的社会和经济效益。
1600600656 湖北
P71 应用技术 海洋服务 公布年份:2016
成果简介:该项目来源一:为该司经营合同项目,项目产品为配套于78米A..H./O.S.V的350T级拖缆机系统,船东为香港东方华晨集团-广州神州海运有限公司,厂内工号:拖缆机10。项目名称:350T两滚筒拖缆机系统;项目编号为JS/K-1214。项目背景:海洋平台是海上油气开采的主力,它需要多种功能的平台工程船作后勤支援,其中三用工作船(拖曳、锚作、供应)是平台后勤支援必备的辅助船舶。用于海洋油气开发的海洋工程设备及工程辅助船舶日益向深海发展,并呈大型化、集成化、智能化的趋势。随着海洋工程设备及工程辅助船舶的深水化、大型化、集成化发展,相应工程船配套的拖曳设备及甲板机械系统的拖曳、锚作吨位不断提升,其控制技术也向集成化自动化方向发展,同时甲板上设备的模块化供应趋势更加明显。随着海洋工程作业深度和范围的快速发展,拖缆机的规格也从早期的100T发展到150T、200T、250T、350T、500T、600T,结构由早期的单滚筒发展到双滚筒及三滚筒,自动化控制要求也越来越高。350T以上的低压拖缆机国外基本上只有劳斯莱斯(R-R公司)生产。大型、超大型拖缆机受制于外国少数公司,已成为中国海洋工程装备业发展的瓶颈。而与此同时中国大型三用工作船拖缆机装备设计制造的发展起步较晚,因此大力发展大型三用工作船拖缆机装备设计制造,将会对中国海洋工程装备配套的发展产生重要的战略意义。中国海洋工程辅助船配套业虽然近年来取得了一定的发展,但缺乏关键技术、缺少核心竞争力,特别是在深水海洋工程辅助船配套业完全依赖国外,其中拖缆机的本土化配套也只是在技术含量低、低附加值、近海工程方向配套。其配套产业严重滞后;在科研开发水平、新材料及新技术应用水平、系统集成能力、新产品开发和关键技术研究试验条件等方面,课题组与国外同类型企业还有着很大的差距。课题组缺少自主核心技术、缺少设计开发的前期投入、缺少自主产权的技术,导致了设计开发能力不强,技术储备明显不足,产品技术落后,研发周期长、工程化水平低,集成化能力差。已成为中国海洋工程船配套工业的发展的瓶颈。拖拽系统国内的主要生产厂家有武汉船用机械有限责任公司等少数几家。武汉船用机械有限责任公司利用现有技术开发了适用近海的250T以下电液控制形式的低压系列拖缆机。并承接了中海油服的6000HP三用工作船配套的100T拖缆机和1万余匹三用工作船配套的250T拖缆机甲板机械系统工程任务。这些基本只能适应近海作业要求,适应3000米级水深的深水作业三用工作船配套的拖曳设备及甲板机械系统在国内还是空白,350T以上的拖缆机更是为国外少数公司所垄断。为顺应海洋工程发展趋势,适应海工装备发展需求,响应国家高技术自主开发的号召,尽快打入大型远洋工程船甲板配套市场,同时提高该司技术能力,拓展该公司产品型谱,该公司决定以此为契机,自主开发设计大型、远洋、深海工程船核心装备——350T级拖缆机系统。
1700320643 山东
P73 应用技术 海洋服务 公布年份:2016
成果简介:海洋占地球表面积的71%,是地球气候变化最大的调节器。海洋通过海气界面的热量交换,形成上暖下冷稳定结构,海洋混合将表层变化信号向下传递。在垂向混合调制下,夏季海洋会形成几十米到百米厚度、温度几乎均匀的上混合层。海洋上混合层的变化直接影响海洋生态系统的变异和渔业资源的空间分布等,同时作为大气下垫面,海洋通过海气相互作用过程会调制全球气候变化。数值模式是海洋研究与预测的核心工具。国际上主流海洋模式均存在模拟的夏季上混合层偏浅、海表温度偏高等共性问题,严重影响预报的精度,其根本原因是垂向混合不足,无法将热量传递到次表层。在气候系统中,海洋模式因混合不足带来的偏差会被海气相互作用放大并影响整个系统,因此海洋混合是海洋和气候模式发展的关键。围绕这一关键科学问题,取得如下原创性成果:原创性建立了浪致混合理论:海浪是全球海洋中最显著的运动形态,该项目注意到小尺度海浪在水平方向上与大尺度环流相差甚远,但在垂直方向上波浪可以影响到波长尺度(百米)的深度,与海洋上混合层厚度相当。因此,该项目从海洋多运动形态相互作用出发,开创性地将海浪和环流通过微尺度湍流有机地衔接在一起,建立了浪致混合理论并进行解析表达,并设计实验室和外海实验对该理论进行验证;揭示了非破碎海浪通过波湍相互作用向湍流进行能量输送的机理,发现非破碎海浪对上层海洋混合过程起主导作用,提高了对海洋混合生成机制的科学认知。建立了耦合海浪的新型海洋模式:基于上述理论建立了耦合海浪的新型海洋模式。研究表明强烈的浪致混合可以将表层热量输送到次表层,从而大幅度改进了海洋上层温盐结构的模拟精度,全球海洋上100米层模拟的温度与实测数据平均相关系数从0. 58提高到0. 76;对近海环流和泥沙过程等进行了重新科学认知,推动了海浪与海洋动力学和气候动力学等的学科交叉,带动并引领了数值预报系统向多运动形态耦合方向发展,基于新型海洋模式的海洋环境预报系统已在海军和东南亚国家业务运行以及国家级预报中心准业务运行。建立了耦合海浪的新型气候系统模式:在新型海洋模式发展的基础上,率先建立了耦合海浪的新型气候系统模式。研究表明浪致混合过程通过改进上层海洋的温度结构影响海气通量和大气环流,夏季南大洋混合层厚度模拟偏差由16米减少至2. 5米(即由38%减至6%),经典热带偏差也得到大幅降低,显著提高了气候模式的模拟与预测能力。发展的地球系统模式FI0-ESM参加了第五次国际耦合模式比较计划,是参与该计划模式中唯一耦合海浪的。模式结果已被IPCC第五次评估报告和《第三次气候变化国家评估报告》引用。研究成果发表在GRL、JGR和JPO等地学重要学术期刊,得到国内外同行广泛关注和引用。20篇主要论文SCI他引324次,8篇代表性论文SCI他引192次;其中代表性论文1被20余国家80余研究机构SCI引用121次(含自引),是2004年度发表的地球多学科论文被引频次前1.5% (百分位值为230/15477)。
1600270228 河北
X55 应用技术 海洋服务 公布年份:2016
成果简介:该项目在定量评价秦皇岛市北戴河近岸海域环境质量现状的基础上,从组织保障、支持保障、资金保障、技术保障、公众参与等5方面构建了北戴河近岸海域环境综合整治保障机制,并进一步提出了适合秦皇岛市近岸海域保护的可持续发展策略。其主要创新点为定量评价了2011年~2013年间北戴河近岸海域环境质量现状,并且定性评估了北戴河近岸海域非直接污染源对当地生态环境的影响。具有一定的创新性和实际应用价值。
1700320155 福建
X55 应用技术 海洋服务 公布年份:2016
成果简介:该项成果属于海洋污染及其防治技术。海洋外来生物入侵性传播已成为本世纪全球海洋生态环境面临的四大威胁之一,船舶压载水的给排过程是最主要的传播途径,国际海事组织已立法执行《压载水管理与控制公约》。常规的环境治理技术如生物、物化方法等由于处理时间长、系统庞大复杂、化学副产物等问题,难以应用于海洋污染防治上。项目组历经18年,通过自主创新,创建了大气压强电离放电理论,发明了高效制备羟基自由基(·OH)新方法,研发了系列化大产生量的·OH产生装备,形成了高效利用·OH规模化快速杀灭海洋有害生物新技术。主要发明点如下:发明了大气压强电离放电高效制备·OH的新方法。首次发现了大气压下持续微辉光放电的新科学现象,创建了微流注与微辉光交替促成的大气压强电离放电,使局域强电场的持续时间从ns级提高到μs级,大幅提高了高能电子的占有率,生成氧活性粒子浓度比传统技术提高了3倍,其中O<,2><'+>是生成·OH的关键活性粒子;结合水射流空化效应高效生成·OH,达到最大平衡浓度98.86μM,是臭氧法的4.6倍,生成·OH的时间仅为1s,是臭氧法的1/300,生成·OH的效率5900μM/min,是臭氧法的1400倍。发明了基于模块化阵列式等离子体集成源的系列化高浓度·OH产生装备。研制出具有极窄放电间隙0.1mm、亚微米Al<,2>O<,3>冶贴成薄电介质层的小型化非平衡等离子体源,实现了大气压强电离放电;发明了大产生量的模块化阵列式等离子体集成源,攻克了各模块结构差异及系统谐振参量难以调控的难题,保证了集成源各模块的最优放电状态;以此为核心,协同水射流空化气液混溶技术,研发出系列化高浓度·OH产生装备(最大500吨水/小时),突破了·OH工程化应用的瓶颈问题。发明了·OH规模化快速杀灭海洋有害生物的新技术。针对在船上排放船舶压载水过程中快速无负面环境效应杀灭海洋入侵生物的国际性难题,研究建立了·OH致死入侵生物的“剂-效”及“时-效”模型,制定了系统科学的海洋生态环境、人体健康、船舶安全的风险评价体系,研发出“DMU·OH压载水处理系统”,在万吨级远洋船舶上完成了·OH快速(≤6s)、高效率(《公约》排放标准)、低成本(0.03元/吨水)杀灭海洋入侵生物的实用性工程示范及技术推广应用;应用于养殖海水·OH处理,避免了抗生素污染海洋环境及在养殖动物体内药物残留等问题。成果获授权有效核心发明专利16件,其中国际发明专利4件;在国际权威刊物Plasma Chem. Plasma Process., Environ. Sci. Technol.等发表SCI/ El收录论文60/ 97篇,出版专著3部;得到美国立法机构及国内外同行专家的赞评,国际海事组织授予“DMU·OH压载水处理系统”国际认证,世界知识产权组织授予WIPO奖;成果获省技术发明、科技进步一等奖共3项、光华工程科技奖1项等。近3年处理装备新增销售额1.98亿元,新增利润0.31亿元,处理压载水总量约1330万m<'3>/年,推广应用于水产养殖海水处理、高藻水源地供水卫生保障等领域,节省装备投资、燃油消耗、海产品增产等近6.41亿元,成果为有效防控海洋生物入侵提供了重要技术支撑。
1700320321 广东
X55 应用技术 海洋服务 公布年份:2016
成果简介:该项目属于海洋科学领域,是海洋生态学、遥感海洋学、环境海洋学等学科的交叉基础研究。海洋藻华是一段时期内海洋藻类大量繁殖的一种现象,能显著影响海洋生态系统的物质循环与能量传递,改变初级生产力与生物资源量,也可形成赤潮绿潮等重大海洋灾害。根据“临界深度”和“富营养化”等经典藻华理论,寡营养海区通常难以形成大面积藻华,传统的走航观测也只是零星捕捉到藻华的存在。20多年来,该项目紧抓卫星遥感发展的历史机遇,分析海洋多要素卫星资料,发现寡营养海区亦存在大量藻华现象,并揭示了风的重要作用,构建了海洋藻华的“风泵”调控理论模型,阐释了除经典的沿岸Ekman输运外影响藻华形成的其它风驱机理,并得到应用。主要发现点为:1.提出了夏季南海西部“强风-上升流-离岸急流-营养盐”的藻华调控机理,回答了困扰学术界多年的该海域夏季大面积藻华的形成机理问题;发现风速与风向变化、风与海岸线夹角均能显著影响藻华的形成过程,揭示了ENSO等气候事件与南海离岸季节性藻华年际变化的关联特征与机理。论文被美国地球物理联合会AGU专题亮点评论。2.构建了台风等极端事件引发海洋藻华的理论模型,发展了海洋藻华遥感检测与机理分析的定量研究方法。发现台风等极端事件通过影响海水输运、抽吸、搅拌、夹卷以及降雨与径流等过程改变海水营养盐分布,调控藻华的形成演变,发展了相应机理模型;构建了估算海水叶绿素浓度的支持向量机遥感模式,提高了藻华遥感检测的精度,发展了台风的生态效应指数等量化研究方法。论文被Nature CHINA等专题配图评论。3.揭示了季风在海洋藻华灾害形成中的关键作用,为海洋藻华灾害的预测提供新思路。发现季风转换引起水温、营养盐变化是促发南海、东海沿岸海域有害藻华爆发的重要机理;发现春夏季东南风场驱动下的表层风生流对黄海绿潮的漂移路径与聚集有重大影响,在黄海特大绿潮爆发中起极为关键作用。成果被Nature重点推介与引用。20篇主要论文被引用1822次,其中他引1429次,SCI他引1025次;8篇代表论文被引用838次,其中他引633次,SCI他引464次。20篇论文中2004年后(ESI检索范围)发表的全部进入ESI生态环境领域全球当年引用前10%,其中1篇进入前1%。AGU专题亮点评论,“该研究率先对藻华的形成和移动机理进行了研究,…有助于预测和跟踪同类事件的生物化学影响,有助于科学家更好地了解正日益普遍的世界性现象的成因”。
1700320165 黑龙江
[P71, TB5] 应用技术 海洋服务 公布年份:2016
成果简介:该发明属海洋调查观测仪器与设备领域。走向深海是中国海洋强国建设的必由之路,高精度水声定位技术是深海研究、开发与利用的关键。超短基线定位系统定位精度高、安装使用方便,是现代深海作业船必备的海洋调查观测仪器与设备,广泛用于深海资源调查、科学考察、油气资源开发以及国防安全等领域。克服深海声传播路径弯曲、多径干扰严重、多源传感器数据时空不统一等海洋环境和作业平台复杂性影响,实现深海远距离条件下高精度、高稳定性的超短基线水声定位,是深海技术领域必须攻克的重大技术难题。历经10余年攻关,该项目通过理论研究、模拟实验和现场实践,突破了多项重大关键技术,建立了一套具有自主知识产权的深海高精度超短基线水声定位技术体系,打破了国外对水声定位技术的垄断,推动了中国深海技术领域的科技进步。主要技术发明点包括:理论方法:建立了针对深海复杂海洋环境和作业平台特点的高精度超短基线水声定位理论,发明了水声学与大地测量学相结合的多源传感器数据高精度时空统一技术、海上定位精确度检验技术,海上定位精度达到1.96%。斜距,优于2%。斜距的国际先进水平。关键技术:发明了多阵元空间分集稳健检测技术、超宽带水声信号高精度参数提取技术,攻克了复杂海洋环境和作业平台干扰下的直达声信号稳健检测与高精度测量两个难题,深海最远距离条件下的定位数据有效率达到82.7%,远优于国际同类技术20.8%的水平。核心系统:发明了具有全自主知识产权的深海高精度超短基线水声定位系统,突破了具有优良隔振、隔声、吸声和去耦特性的水面声学基阵设计技术,发明了基于旋转中心不变法的声学基阵阵元综合误差标校技术,解决了7000米深海高耐压、超宽带和宽指向性声学换能器设计难题,研制了多功能一体化深水水声应答器,海上最大工作距离达到10.9公里,比国际同类技术提高了36%。该项目成果自2012年起装备于“大洋一号”、“科学号”等系列远洋科考船,为中国7000米载人潜水器“蛟龙”号、深海缆控潜水器ROV“海龙”号和深海水下声学拖体等多种水下潜器提供了水下精确定位服务;为中国新型军用舰船新一代声纳提供了水下定位跟踪服务,还为中国海油工程提供了水下精确测量服务,具有广阔的应用前景,社会效益和潜在的经济效益显著。经院士组成的专家组鉴定,项目整体技术达到国际先进水平,核心技术达到国际领先水平,已获得授权发明专利14件,软件著作权6件,发表论文50篇(SCI/EI收录23篇)。技术成果获2014年度中国海洋工程科学技术一等奖。以该技术成果为核心,研发的“7000米深海高精度综合定位系统”入选2015年度中国海洋十大科技进展。
1700320518 北京
X55 应用技术 海洋服务 公布年份:2016
成果简介:本世纪以来,中国海上石油运输、开采和沿岸石油仓储、输送一直呈迅速发展态势,各种油类泄漏入海的事故时有发生,溢油已演变成重大的海洋环境安全风险。针对海上溢油事故危害和快速应急反应需要,交通运输部“十一五”以来组织有关单位,依托国家科技支撑计划项目组织实施了水上溢油遥感识别与监测技术、预测预警技术、事故应急处理技术等课题研究,依托国家高技术产业发展计划项目组织实施了海上溢油航空遥感实时监视监测技术、海上微型浮标溢油跟踪定位技术、珠江口溢油漂移与清污对策快速模拟技术、渤海海域溢油污染预测预警技术等子项目研究,依托交通运输部计划项目实施了内河水上溢油应急反应关键技术研究、海事应急辅助指挥系统、奥帆赛海上交通安全与应急保障等专项研究与建设。经过联合攻关,构建了海面溢油监测追踪与应急决策指挥支持技术体系,攻克多项关键技术,完成了溢油监测设备研发与多地配备,建设了支持溢油应急决策指挥的系统和平台,实现了三大方面技术创新。一是首创“天、空、海”一体化的海面溢油监测技术体系,实现了海面溢油监测手段多元化。项目攻克了利用多源卫星遥感监测溢油、多种溢油图像解析算法、海上浮标动态跟踪等关键技术,研制了机载、雷达、浮标监测溢油的成套技术与装备。航空遥感溢油监测识别技术水平国际领先。二是构建海面溢油漂移预测与油源鉴别的系统方法,实现了海面溢油漂移快速预测精准化和复杂油源鉴别快速化。项目攻克了溢油风化模拟、混合溢油源鉴别(溢油源判别时间由50分钟降为5分钟)、海面风场快速诊断预报和全动力溢油轨迹追踪等关键技术,构建了溢油漂移轨迹预测模型。混合油源鉴别、溢油动态漂移预测等技术水平国际领先。三是开发建设中国海上溢油应急决策支持系统与指挥平台,实现了决策指挥科学化。项目攻克了多元异构溢油信息融合和清污对策方案推理匹配等关键技术,首创敏感资源分级分类预警方法,研究编制了溢油等重大海上突发事件应急保障方案,开发了溢油快速预警系统、处置效果动态模拟评估模型和应急决策支持系统,建设了融合上述各项技术的陆地、船/车载应急指挥平台,实现了溢油应急互联网络演习演练。溢油应急决策指挥技术总体达到国际先进水平。项目成果填补了多项空白,获得国家授权发明专利8项,软件著作权14项,形成专(编)著和预案教材标准多部,形成多个创新团队和基地,使中国具备了赶超世界领先水平的条件。项目成果既是中国海上溢油应急防备能力建设的重要内容,也广泛应用于海上溢油监测和应急等工作,在大连“7.16”油库爆炸、蓬莱19-3海上平台油井漏油、长江口“达飞佛罗里达”轮碰撞、青岛“11.22”输油管道爆炸等事故的海上溢油应急处置,以及在青岛奥帆赛、上海世博会等重大活动的水上应急保障中,发挥了重要支撑保障作用,社会经济环境效益显著,大幅提升了中国海上溢油应急技术能力和水平,推动了行业科技进步。
1700220158 河北
P75 应用技术 海洋服务 公布年份:2016
成果简介:该课题以非平行水下双目立体视觉系统为主要研究对象,深入研究非平行系统下水下成像原理,提出了仅通过一幅图像将水下图像转化为摄像机与目标间无水存在的一般空气图像的转化条件和转化模型,利用特征点的三维重建实验验证了模型的正确性;然后针对全局立体匹配中实时性最高的动态规划立体匹配算法,进行了深入研究,将基于小波变换的匹配、基于区域的匹配与带控制点的动态规划立体匹配算法相结合,通过实验验证,得到更加准确的视差图。创新性研究成果:在非平行水下双目视觉系统下,考虑光线在水与空气的分界面发生折射,分三种情况:摄像机光心在水与空气分界面处、摄像机光心在水面外、摄像机光心在水面内,讨论了水下图像向一般空气图像的转化模型,求出水下图像与空气图像像素坐标一一对应的关系式;用空气中动态规划立体匹配原理,对水下图像的转化后的图像,首次应用空气中的立体算法求出水下图像的视差图。考虑带控制点的动态规划立体匹配算法中控制点在极线上分布的特性,将小波变换原理与带控制点的动态规划立体匹配算法相结合,利用小波变换的模极大值处的像素作为候选控制点;利用SAD相似性测度函数对候选控制点进行匹配相似度优化,选取高可信度控制点,完成带控制点的动态规划立体匹配算法。控制点的选取中先后利用了基于相位立体匹配算法(小波变换)和基于区域的立体匹配算法(SAD相似性测度函数),多种匹配基元相结合,使控制点的可信度更高,匹配结果更加可靠。针对针对水下成像存在折射的问题,在双目立体视觉的基础上,研究了多介质非平行双目立体视觉系统的成像,并将动态规划立体匹配算法应用于多介质系统成像的匹配,同时对动态规划立体匹配算法进行了一定的改进,拓展了立体视觉技术在水下海洋导航、勘察、监测以及水下目标识别等方面的应用。
1700220157 河北
P75 应用技术 海洋服务 公布年份:2016
成果简介:该项目以非平行水下双目立体视觉系统为主要研究对象,深入研究非平行系统下水下成像原理,提出了仅通过一幅图像将水下图像转化为摄像机与目标间无水存在的一般空气图像的转化条件和转化模型,利用特征点的三维重建实验验证了模型的正确性;针对全局立体匹配中实时性最高的动态规划立体匹配算法,进行了深入研究,将基于小波变换的匹配、基于区域的匹配与带控制点的动态规划立体匹配算法相结合,通过实验验证,得到更加准确的视差图。创新性研究成果:在非平行水下双目视觉系统下,考虑光线在水与空气的分界面发生折射,分三种情况:摄像机光心在水与空气分界面处、摄像机光心在水面外、摄像机光心在水面内,讨论了水下图像向一般空气图像的转化模型,求出水下图像与空气图像像素坐标一一对应的关系式;用空气中动态规划立体匹配原理,对水下图像的转化后的图像,首次应用空气中的立体算法求出水下图像的视差图。考虑带控制点的动态规划立体匹配算法中控制点在极线上分布的特性,将小波变换原理与带控制点的动态规划立体匹配算法相结合,利用小波变换的模极大值处的像素作为候选控制点;利用SAD相似性测度函数对候选控制点进行匹配相似度优化,选取高可信度控制点,完成带控制点的动态规划立体匹配算法。控制点的选取中先后利用了基于相位立体匹配算法(小波变换)和基于区域的立体匹配算法(SAD相似性测度函数),多种匹配基元相结合,使控制点的可信度更高,匹配结果更加可靠。
1600220763 浙江
X55 应用技术 海洋服务 公布年份:2015
成果简介:项目针对海洋渔业污染应急监测工作中亟需解决的底泥采样效率低、污染物难以定性定量、无渔业污染损害赔(补)偿体系等问题,开发了1种在强海流和深水条件下显著提高表层沉积物采集效率的锚式采样器,1种水体中未知污染物快速准确的检测方法、1种分析速度快且灵敏度高的集成非水芯片电泳和过氧草酸酯类化学发光的微分析系统,制定了“渔业水域污染事故应急预案”、“渔业污染损害调查和处理管理办法”和“渔业水域污染损害赔(补)偿办法”等3个文件,在相关海洋渔业环境污染应急监测中应用。制订的浙江省地方标准《水产养殖废水排放要求(DB33/453-2006)》总体水平国内领先,“水体中三唑磷含量的测定”和浙江省地方标准《底泥中三唑磷的测定(DB33/T610-2006)》为与三唑磷相关的渔业水域污染事故的应急监测提供了重要的技术支撑。研究成果在“舟山市普陀兴海养殖优质种苗选育研究所鱼、虾、泥蚶等水产生物死亡事件调查鉴定”、“苍南县龙港镇象岗海水养殖区水产养殖污损事件调查鉴定”和“2011年7月江厦排涝河道排涝后乐清市水产养殖生物大规模死亡事件调查鉴定”等多起渔业污染事故调查鉴定评估中得到应用,为国家和渔民挽回数千万元经济损失,经济、社会和生态效益显著。关键技术成果“一种测定污水中多种未知污染物的办法”被农业部东海区渔业生态环境监测中心等3家单位检测工作采用;“一种锚式表层沉积物采集装置”被中国水产科学院东海水产研究所等4家单位环境调查底泥采样采用。制订浙江省地方标准2项,获国家发明专利2项、实用新型专利13项,发表论文26篇,其中SCI4篇、一级学报2篇。
1600220459 浙江
X55 应用技术 海洋服务 公布年份:2015
成果简介:随着经济快速发展,中国能源需求维持高速增长,石油进口量的迅速增加,使港口和沿海油轮密度增加,导致船舶溢油污染风险逐步增大。此外,随着海洋石油的开采和海洋石油运输业的迅速发展,石油污染相伴而生,严重污染了海洋环境。海面上存在着较大的风速和较快的水流速,因此采用一种可以动态跟踪溢油扩散的回收装置显得尤为重要。另外,如何更好的预测溢油轨迹及扩散范围,及时做出应对的措施,也是现阶段关心的焦点问题。该项目针对海面风力、波浪和流速等条件,通过建立溢油海域水动力模型构建了海上溢油回收系统,实现了动态溢油回收。建立了溢油海域水动力模型。利用FLUENT软件,通过建立数值模型,对近岸原油扩散运动轨迹进行了模拟。利用水动力模型计算溢油海域的潮流场,以该为基础,并结合当时实际的风力条件、波浪、水温、盐度、热量变化、气温、溢油量以及溢油品种等影响因素,建立了合理的溢油漂移(扩散)数学模型,给出溢油油膜在海面的漂移(扩散)情况。构建近海溢油回收系统。针对近海岸码头及船舶的溢油扩散情况,以及近海码头的溢油回收研究,设计了近海海上溢油回收系统。在实验室搭建封闭海域条件的小型实验模型。直径2米深1.5米的模拟海域,风力系统模拟,泄漏系统模拟,小型吸油装置,简单的油水分离装置,其灵活可控,设备简单,操作方便。通过测试回收效果良好,原油回收率达到99.5%,含水率仅15%。减轻了海上溢油对生态环境、临港工业、捕捞业和水产养殖业的危害,具有潜在的经济和社会效益。实现了动态溢油回收监控。通过溢油的水动力特性分析,获得溢油的油膜漂移趋势;通过数据传递,实现动态溢油回收监控。具体是实现了人工控制及自动运行两种回收方法。自动运行轨迹通过建立的水动力模型得到的溢油扩散轨迹并通过图像识别的方法传输给回收装置。取得了自主知识产权成果。项目实施期间,建立了基于水动力特性的海上溢油漂移(扩散)数学模型;开发了海上溢油回收小试样机1台,发表论文4篇,申请专利4项,其中发明2项,实用新型2项,并授权专利2项。指导2名研究生毕业论文工作,课题组3名成员职称获得晋升。技术成果在码头油库进行现场应用,效果良好。
1600020888 黑龙江
P71 应用技术 海洋服务 公布年份:2015
成果简介:技术指标:工作频段:100Hz-3kHz最大声源级:≥200dB工作深度:>2000米。技术的创造性与先进性:低频大功率换能器研制中采用了新型振动结构和新型功能材料,结合先进的设计技术,解决了低频大功率换能器技术中的主要问题,如提高了低频声辐射的效率、解决了换能器的宽带工作问题,解决了换能器的深水工作水密技术,提高了工作时的安全可靠性,使得该产品具有大功率发射、体积小重量轻、超宽带、深水工作的特点。该产品的主要技术指标居国内领先水平,主要技术指标达到了国外同类产品的水平。技术的成熟程度,适用范围:该产品处于市场化产品阶段,已经被多家单位采用,用于水声技术科学研究和海洋工程技术领域。应用情况及存在的问题:该产品已经被国内十余家水声技术研究单位和海洋工程技术研究单位采用,在海洋声传播实验、海洋环境监测项目、海底地质地貌普查、海洋油气资源勘探应用中发挥着重要作用。
1600020643 黑龙江
P71 应用技术 海洋服务 公布年份:2015
成果简介:该项目属于海洋工程力学、环境学及其应用技术领域。针对深水作业的自升式平台,系统地研究了其环境参数的合理选取方案,并基于环境设计参数,对自升式平台受到的环境载荷(包括风载荷和浪载荷)进行了试验的研究和理论的预报。在该基础之上,完成了平台有限元结构建模,载荷自动加载,应力自动提取的平台有限元分析研究,突破了基于平台结构屈服屈曲的快速性评估、平台桩腿疲劳校核,平台整体和局部的振动预报等平台结构安全性上的关键技术,完成了基于结构强度的自升式平台海域适用性问题。并研究了深水自升式平台结构布置在不同噪声标准下的平台噪声预报控制等环境适居性问题。主要内容包括:自升式平台在设计寿命重现期内的风浪联合的环境载荷设计参数研究,基于二维Gumbel分布概率模型确定风浪环境参数的设计值。自升式平台有限元分析方案研究,建立平台有限元建模的基本原则,实现自升式平台风浪等环境载荷的自动计算和加载,开发自升式平台有限元分析结果的自动提取和快速性汇总程序,实现平台结构的屈服以及疲劳强度分析;研究自升式平台风载荷的CFD数值模拟方法;研究自升式平台风洞试验技术和风浪联合试验技术;基于动态分析方法研究自升式平台动态分析方法,研究自升式平台的模态分析和振动响应分析;基于平台结构安全性评估的平台环境参数安全域的分析研究;基于统计能量法平台舱室噪声水平分析方法研究;平台环境噪声的现场测试技术研究。
1600020649 黑龙江
P75 应用技术 海洋服务 公布年份:2015
成果简介:该项目研制出一套适用于中国海域及深海空间站作业中的载人潜水器智能对接装置,申请发明专利9项,其中已授权发明专利7项,发表学术论文24篇,其中SCI、EI检索11篇。通过黑龙江省机械工业联合会组织的鉴定,鉴定委员会一致认为,该项目研制的水下运载器智能对接装置技术水平达到国内领先水平,承压能力达到国际先进水平。
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