「科研院所」「海上岗兵」的立异之路——山东省科学院海洋仪器仪表研讨所海洋材料浮标研制写实

发布时间:2022-07-01 04:43:30 | 作者:环球体育靠谱吗


  崂山区作为青岛市立异创业资源集聚区,聚集了我国海洋大学、青岛大学、青岛科技大学,以及中科院生物动力所、中科院兰化所青岛中心、北航青岛研讨院、华理青岛立异研讨院等23家科教组织,从原始立异到校地企交融及科技效果转化全链条,为区域科技立异构成强壮供应。今日,为咱们介绍的是山东省科学院海洋仪器仪表研讨所,一起来了解该研讨所对海洋材料浮标的研制进程吧!

  山东省科学院海洋仪器仪表研讨所秉承“奋斗、务实、敞开、立异”的科研攻关精力,研制的海洋材料浮标体系有用支撑并加速促进海洋环境监测职业的健康展开。

  从朴实的海洋动力环境向包含水质、生态等归纳海洋环境监测,从近海向大洋和极区等极点环境监测,从一两个浮标的单点观测向上百个浮标集群组网观测的跨过……五十余载春华秋实,风雨兼程。山东省科学院海洋仪器仪表研讨所(以下简称海仪所)秉承“奋斗、务实、敞开、立异”的科研攻关精力,研制的海洋材料浮标体系有用支撑并加速促进海洋环境监测职业的健康展开。在助力“海洋强国”建造的道路上,结壮走好每一步。

  海洋监测浮标是一种锚定于海上的长时刻、接连、全天候、自动化海洋观测配备,首要用于海洋事务化环境观测与预告,以及飓风、海啸、风暴潮、赤潮等天然灾祸的实时监测,是构成海洋环境立体监测网的重要配备。

  五十余年来,海仪地点海洋监测浮标职业界打造出了“国家队”的名誉。《我国海洋灾祸公报》的数据显现,海洋灾祸对我国滨海构成的直接经济损失在十年间下降了数百亿元,这其间浮标组成的监测网络发挥了重要作用。海仪所研制的浮标每天向天然资源部和我国气候局供给数万组海洋水文气候数据,为海洋灾祸预警预告供给了不行代替的名贵材料。

  上世纪八九十年代,我国仅有几套实验浮标,观测参数少、丈量精度低、运转牢靠性差。其时海洋浮标已成为我国立体监测网建造“卡脖子”的中心配备。在国家“863”方案、国家重点研制方案、国家天然科学基金和省部级科技方案等项目的继续支持下,海仪所瞄准我国海洋环境监测火急需求,针对浮标科技展开的瓶颈问题,历经几十年的展开,打破了浮标用海洋动力环境和海洋生态环境多参数现场高精度丈量、系列浮标研制等要害技能,完成了浮标的规范化和系列化,构建了我国海洋监测浮标技能体系,全面支撑了国家浮标网建造及海洋监测的展开。

  打破了浮标用传感器研制的要害技能。针对海洋环境监测精细化的新需求,创造臭氧消解光度法、数字加速度计式波向丈量等新技能,研制了高湿、高盐、高浊度等杂乱环境动力与生态参数安稳、精准丈量的浮标用系列新式传感器,极大进步浮标的归纳观测才能,使浮标用传感器国产化率从10%进步到70%,扭转了浮标用传感器依托进口的局势。

  立异开发了浮标研制的系列要害技能。针对浮标的牢靠性和环境适应性等难题,提出了杂乱体系理论的浮标规划理念,开发了新式双机并行操控、深水系留水动力建模与核算仿真、浮标分体模块力学衔接等新方法,打破大风大浪海况下抗恶劣海洋环境、高牢靠性、深海系留、组装式浮标等技能瓶颈,浮标均匀故障率明显下降,在位牢靠运转时刻进步了3倍。

  构建了我国海洋监测浮标技能体系,研制了12种规范系列浮标产品,构成了我国浮标的系列规范,全面支撑国家浮标网建造。瞄准国家从近海向大洋和极区等极点环境监测的严重需求,研制15米、10米、6米、3米、2.4米、1.5米、0.9米等不同规范系列浮标,功用由惯例事务化浮标拓宽到专用浮标,从动力环境拓宽到生态等归纳环境,观测参数由本来不到10种扩展到现在超越20种,并拟定系列浮标的职业规范,引领我国海洋浮标技能的展开。

  到现在,海仪所共研制系列浮标200余套,占我国海洋事务浮标网的90%以上,支撑着我国“海洋材料浮标网”和“海洋气候网”的事务运转,在国家海洋与气候环境预告、防灾减灾、海洋维权、科学考察、资源开发等保证中发挥不行代替的重要作用。一起,相关效果已在世界协作中得到使用并发生严重影响,团队带头人王军成研讨员被颁发世界人类天然生态与安全科学院院士、“金色弗尔图娜”荣誉证书。凭仗海洋监测浮标效果,海仪所项目团队及个人获得国家科技前进奖2项、全国立异抢先奖状1项、光华工程科技奖1项、山东省科学技能最高奖1项、省部级一等奖3项及国家自主立异产品证书,获得相关创造专利30项,拟定职业规范3项,宣布论文57篇,出书作品2部,培养了国务院特别津贴专家3人、全国优异科技作业者荣誉获得者1人、山东省有突出贡献专家5人。

  当今,浮标成为海上极点气候进程最重要现场实时观测手法之一。2014 年 7 月 18 日,布放南海的浮标抵挡了前史上有记载以来南海最强飓风“威玛逊”的正面冲击,实时记载了飓风经过浮标的气候进程,观测到了 74.1 米/秒的最大风速。这是我国有史以来使用仪器在海上现场观测到的最大风速,超越 17 级以上超强飓风评级极限。邻近岛屿的陆基测风塔在风速 71米/秒时被吹倒,但海上浮标仍在正常作业。

  经业界专家判定,海仪所研制的浮标推进了海洋环境监测配备的前进及事务化使用,引领了我国海洋浮标技能的展开,整体技能水平国内抢先、世界先进,其间大型浮标在极点海况下(风速超越70米/秒)的安稳性和牢靠性处于世界抢先水平。

  我国海洋浮标的研制作业始于20世纪60年代,“其时咱们没有经验,咱们都没有做过海洋仪器配备,材料也很缺少。”海仪所原所长王军成回忆起老一代海仪所人创业的困难。

  1964年,国务院责成其时的榜首工业部、我国科学院、国家海洋局在青岛联合组织进行“海洋仪器战争”,两年后,开端获得一批效果。到20世纪70年代末,海洋仪器研制得到进一步的注重。刚刚参加作业的王军成和单位的一些老同事,开端探究着研讨海洋浮标。在海风、波浪昼夜不断地敲打、侵袭中,浮标单独随波沉浮,坚强耸立,为人类“站岗放哨”。巨浪、暴风、盐雾、腐蚀、生物污损,这便是海洋监测配备的作业环境。

  面对着许多技能专业的生疏和浮标作业环境的恶劣,海仪所浮标团队没有畏缩。经过无数次探究实验后,终究,他们于1989年研制出了我国榜首台正式投入事务化运转的大型海洋浮标,并在黄海成功布放。

  至今,这台浮标仍在运转。跟着技能前进,“内核换了”,浮标功能更进一步进步完善了。2009年,科技部评选“国家自主立异产品”,海仪所研制的海洋材料浮标成为海洋技能范畴当选的两项产品之一。

  “FZF4-1”孤单地坚守在一望无际的南我国海上。这个形似UFO的“咱们伙”,是海仪所研制出的第四代海洋环境监测浮标。

  2008年北京奥帆赛浮标项目,被代表着该范畴世界水平的国外公司中标,但该浮标仅运转半年就坏了两次。无法之下,奥帆委随即决议改用我国自主研制的浮标。

  “2007 年夏天咱们把浮标布好,直到 2008年奥帆赛完毕,设备一向正常运转。”暂时“候补”,却完成了“世界水平”担任不了的使命 ,这让海仪所研讨员李民很骄傲。

  经过多年攻关,海仪所成功把握了海洋浮标的要害技能,打破了国外技能独占。我国在滨海布设的事务化运转的逾百套10米大型浮标,简直悉数为该所研制。

  跟着国家加速建造海洋强国,对海洋监测提出了更高的要求。浮标的需求数量越来越多,品种越来越广。浮标团队除了精雕细镂,进步惯例事务化浮标的功能之外,还拓宽研制了激光雷达剖面观测浮标、极地通量观测浮标、海洋酸化二氧化碳观测浮标等一系列新式功用型浮标。

  2012年8月,海仪所研制的首个极地大型海洋观测浮标,随“雪龙”船由我国第五次北极考察队成功完成在北纬70度、东经3度的挪威海布放和长时刻接连运转。这也是我国初次将自主研制的浮标和观测技能使用于北极海域,并使用大型浮标对海气相互作用进行接连观测,标志着我国自主研制的浮标观测与布放技能到达世界先进水平,关于我国极地科考具有重要意义。

  现在,国内外大浮标大都运转在浅海,布放深海大型浮标鲜有先例可循,尤其是在北极圈内布放大型浮标,要面对长达4个月的极夜、无法使用太阳能、极区低温导致传感器冻住以及恶劣海况等特别问题。

  海仪地点全面把握大型浮标结构体规划、锚系规划、数据收集处理、通讯传输等大批要害技能的基础上,刘世萱研讨员带领浮标团队针对北极特别使用环境,展开观测体系极寒防冻技能、太阳能风能多源供电与办理技能、传感器和收集通讯体系双机双备牢靠运转技能等要害技能和特别规划,以保证大浮标能够在低温、极夜等极地条件下正常作业。浮标继续获取该海域的海气耦合长时刻观测数据,为研讨北极气候改变作出贡献。

  研讨标明,被称为“北极涛动中心区”的格陵兰海不仅是影响全球海洋循环和气候改变的重要海域,也是影响我国气候改变的要害海域,而缺少该海域水文气候数据一向是我国科学家展开气候改变研讨的薄缺点。

  经过此次在要害海域布放大型海洋观测浮标,我国科学家能够实时获取海洋大气相互作用观测数据,全面了解北欧海在全球海洋循环和气候体系中的要害作用,并使用到气候预告形式中,关于大幅进步我国海洋监测才能、海洋与气候猜测水平具有重要意义。此外,经过大浮标获取的数据还将与挪威相关科研组织同享,促进相关范畴严重科学问题的处理。

  “21世纪海上丝绸之路”建造需求海洋环境安全保证技能的有力支撑。海仪所抓住机遇,积极展开世界协作,大力推广系列海洋监测浮标产品,致力于与“一带一路”沿线国家一起展开海洋教育、研讨和维护。现在,其浮标产品已走出国门,完成了在印度洋及太平洋海域长时刻事务化运转。为丝路沿线国家供给优质的海上公共服务产品。

  2017年起,海仪所与榜首海洋研讨所协作,在印度洋安达曼海展开海洋环境观测项目研讨,为“一带一路”有关国家进行海洋观测供给了我国自主研制的海洋监测浮标配备。2017年10月,海仪所研制的编号为OFS-01浮标成功布放在安达曼海南部海域,布放后浮标正常事务化运转,不断将监测到的气候和水文数据参数实时地发回接纳岸站。2019年,海仪所又在安达曼海马来西亚半岛海域成功布放了编号为OFS-02的深海浮标体系。这两套浮标的布放,初次完成了安达曼海水文、气候要素的浮标观测,填补了安达曼海长时刻原位定点观测材料空白,为该海域的海洋预告和季风监测供给观测数据,这关于经过世界科技协作与有关国家知道海洋改变、维护海洋生态环境、进步海洋防灾减灾才能具有重要意义。

  跟着我国海洋工作的展开,深远海归纳海洋环境监测将会面对新的需求。海仪所将在已把握海洋浮标要害中心技能的基础上,归纳使用新原理、新技能、新方法、新材料、新动力,在智能化及信息化技能推进下,着力展开智能化归纳监测浮标的研制,扩展深海剖面环境参数丈量、生物光学丈量、海水表皮层光学特性丈量、海水化学成分丈量、海外表大气成分丈量、全球海平面丈量、水声通讯及水下定位中继等的使用,处理当时海洋浮标观测中存在的观测要素少、剖面观测才能差、智能感知水平低一级问题,构成我国具有自主知识产权的海洋监测浮标新技能和新产品。

  一起,在智能化感知和信息发掘、传感器规范化、浮标新式材料、低成本深海浮标、极地海冰浮标、锚泊剖面观测浮标、浮标数据质量操控、浮标数据同享等方面进一步展开研讨,使浮标更好地满意海洋气候预警预告、海洋防灾减灾、海洋生态维护、海洋卫星遥感数据查验、海洋科学研讨等的需求。