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1800120626 广东
P74 应用技术 海洋服务 公布年份:2017
成果简介:海底天然气水合物作为一种新型的海底资源,储量十分巨大,具有广阔的开发前景。目前我国正处于海底天然气水合物勘探调查和试采的关键时期,亟待解决海底天然气水合物样品的保压转移和在线检测等技术问题。由广州海洋地质调查局牵头、浙江大学和大连理工大学共同参与研发的“十二五”国家863计划课题“天然气水合物样品保压转移及处理技术”,主要目标是研制一套船载天然气水合物样品保压转移及在线检测装置,应用于天然气水合物勘探调查中的钻探样品保压转移,实现高品质样品理化检测分析。浙江大学承担“天然气水合物样品保压转移技术研究”任务并成功研制了一套船载天然气水合物样品保压转移系统,该系统具有样品推送、切割、分装、内压自适应平衡调节等功能,并且配备多种接口以及多种保压分装子系统,系统适用保压样品压力可达20兆帕,且在样品转移过程中内压力变化≤20%。天然气水合物样品保压转移系统由保压取样器和保压转移装置两部分组成,其中取样器用于从海底获取水合物保压岩心样品,保压转移装置用于保压岩心样品分装保存和在线检测。保压转移装置主要由卡爪、推送单元、切割卡紧单元、球阀连接单元、内压平衡单元和声波检测单元等几部分组成。卡爪的主要功能是抓取岩心管并进行回拉,在达到预定位置后实现自动脱扣,使岩心管从取样器进入保压转移本体。其关键技术在于通过推送单元外螺纹筒的旋转带端部十字形卡爪内外收放,实现样品管的对接并水平推拉以及切割完成后的样品管脱扣,完成样品管切割后的转移分装。 内切割装置外置由伺服电机、刀具进给单元、抱管单元、电机轴平衡单元等四部分组成。为了使结构合理紧凑,电机通过内齿轮的变速传动带动切割刀具的旋转运动,而刀具的进给和包管单元的运动则是由轴向的顶杆换向运动来实现。保压转移过程压力稳定的控制是该课题的成功关键, 压力维持系统的设计采用液压泵与蓄能器共同保压的方案。蓄能器吸引与稳定压力波动,液压泵可以提高保压回路补偿泄漏的能力并通过系统溢流实现压力高泄低补。二次取样装置主要包括液压缸、二次转移保压筒、取样管、连接套、筒体连接法兰、球阀、球阀连接法兰、液压系统等几部分。此外,关键机构还包括从海底采取沉积物样品并保持原位压力提取到船上的机构——保压取样器。“天然气水合物样品保压转移及处理技术”课题经过3年的研究,研制了天然气水合物样品保压转移与在线声波探测装置的试验样机,形成了相关的样品处理技术。该装置除球阀和声波发射接收器引进之外,其他部件都是自主设计制造,课题自主研制部件超过80%。2016年6月,天然气水合物样品保压转移与在线声波探测装置顺利通过海试,完成了两次样品保压转移与在线声波探测,成功率100%;各项性能均达到设计要求,达标率100%。转移获得了小保压样品,为天然气水合物岩心可视化测试提供了海底原样,为天然气水合物岩心处理技术体系的建立打下了基础。
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。
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。
1800120253 天津
P74 应用技术 海洋服务 公布年份:2017
成果简介:针对中国不同海域海水循环冷却技术规模化应用的共性问题,开展海水循环冷却公用技术研究,形成相关设计规范(规程),提出环境评价和科学用海特征要素及指标,指导工程取排水设计;完成海水水处理药剂和海水冷却塔等装备产品定型,形成海水水处理药剂及冷却塔塔芯构件新产品和批量生产能力;实现海水循环冷却技术在中国沿海各省市的规模化应用。同时,探索黄海冷水团利用可行性,提出引水工程方案设计。主要成果:(1)海水循环冷却公用技术。(2)海水循环冷却关键技术装备产品定型。(3)海水循环冷却技术产业化开发应用。(4)黄海冷水团利用。
1800120290 北京
P74 应用技术 海洋服务 公布年份:2017
成果简介:甲壳质等海洋生物材料方面的研究基础,甲壳质转化衍生物制备关键技术,达到提高甲壳质资源的综合利用率,开发一批高值化新产品。确立了甲壳素清洁化生产工艺及甲壳质衍生物羧基化及裂解技术体系,原料转化率大于85%,原料损失率降低40%以上,生产成本下降约60%,废水排放量下降70%。建立了2条中试生产线,生产能力分别达到500和5000吨/年,开发新型的甲壳质寡聚酸衍生物原料,研制出3种新型产品,产品附加值提高约8~10倍。完成了农用甲壳素质量标准的备案,获得了功能性钙素肥料的正式登记证和土壤重金属固化剂有机肥料正式登记证。获得了以六寡糖为主体的手性(4~8)分子量小于1000的壳寡糖,分子量小于2000的壳寡糖和分子量小于3000的壳寡糖产品,其含量达到80%的高质量产品。
1800120675 广东
P74 应用技术 海洋服务 公布年份:2017
成果简介:2011年中国科学院广州能源研究所成功发明了“一种具有半潜船特征的新型漂浮鹰式波浪能发电装置”,获中国、美国和澳大利亚发明专利授权,PCT国际专利检索书面意见显示,该技术具有创造性、新颖性和工业实用性。实海况试验证明,鹰式波浪能技术能够实现将高度不稳定的波浪能转换为相对稳定的电能,启动做功的波况范围宽,对波况的适应性好,可在0.5米微小波高下间歇发电,4米高大浪工况下安全发电,机能量转换效率基本保持在20%以上,最高达到37.7%,处于国际领先地位。成果创新性:(1)多个鹰式吸波浮体共用一个母船基体。看似一个装置,实为一个波浪能装置群,其单个一基多体式装置相当于一个波浪能群,但其所占海域仅为一个波浪能群的几分之一,节约海域资源的效果明显;(2)装置基础平台为半潜船体,一体多用。装置投放、回收和维修时为拖行载体和维修平台,工作时船体下潜到设定深度成为稳定装置的水下附体。装置稳定性好,海上拖航、投放、维护便利;(3)经过水动力学优化的轻质鹰式外形吸波浮体,随浪性好,响应敏捷,适应波况范围宽;(4)具有蓄能环节的自治液压转换系统,在无人值守条件下将不稳定的波浪能转换为稳定的电力输出,各级能量转换环节均保持较高的效率,装置整机转换效率大于20%。多个波浪能吸收体共用一套能量转换系统,集中发电,有效降低装置建造成本。成果独占性:鹰式外形吸波浮体已申请专利保护,具有随浪性好,响应敏捷,适应波况范围宽等特点。具有蓄能环节的自治液压转换系统已申请专利保护,实现机械式自治控制,将不稳定的波浪能有效转换为稳定的液压能。模块化设计的鹰式技术具有延展性,发电能力可迅速扩展至MW级。鹰式波浪能发电技术,也可以充分利用其半潜驳的基体和产生的电能做深海养殖,该技术模式也已申请专利技术保护。成果盈利性:鹰式波浪能发电技术采用半潜驳为基体,可在海上随时上浮维修,该特点大大降低了已有波浪能装置的维护成本;同时,基体所提供的宽阔平台空间可以搭载各类海洋测量仪器并通过自身产出的电能给其供电,既降低了海上测量仪常规维护费用又提高了测量数据的密度及真实性,从提高产出方面,更加降低了波浪能装置的建造成本。鹰式波浪能发电技术,可以解决岛屿供电问题。通过电缆将清洁绿色能源输送到岛上,同时又不影响岛屿的生态环境,为岛屿的可持续开发利用提供支持。技术成熟后,漂浮式海洋波浪能独立发电系统的发电成本约为1.5元/度,而我国边远的沿海地区、岛屿、海上孤立场所的发电成本超过2元/度。若以电价2元/度计,年平均发电功率10kW的海洋波浪能独立发电系统每年可盈利4.38万元;若以电价3元/度计,每年可盈利13.1万元。若将海洋波浪能独立发电系统应用于海洋开发,其经济效益更加明显。鹰式波浪能发电技术,可以充分利用其半潜驳的基体做深海养殖发展。基体内部空间可转换为养殖空间,通过波浪转换的电能使搭载各种设备持续运转,通过波浪能制造的淡水可供人居住生活实用,可促使海洋养殖逐渐向深海发展。成果持续性:鹰式波浪能技术已经中国、美国、澳大利亚发明专利授权,同时还申请相关波浪能技术的专利保护。该技术的逐渐成熟,形成了一套科学严谨的试验方法,培养了一个团结实海况经验丰富的技术团队。鹰式波浪能技术主要解决海上绿色能源供给问题,在海洋科考及监测、海上生活补给、海岛能源输送、海洋渔业等很多方面都有切入点。在现有成熟的技术基础上,加强实际应用的开发,不久的将来会形成各种面向客户的成熟产品。成果先进性:(1)获得中国、美国、澳大利亚发明专利授权,在国内外属于独自创新;(2)鹰式装置设计图纸获法国船级社(BV)认证,是稳定可靠的波浪能技术;(3)鹰式波浪能技术以半潜驳船为基础,加装水动力学优化的鹰式吸波体。与国内外同领域技术相比,鹰式技术便于拖拽运输,便于投放,便于现场维修,便于大型化,而国外研发了13年的英国Oyster技术和10年的美国PowerBuoy技术,均无法实现现场维护,运输和安装也存在着问题;能量转化方面,目前国内外从波浪到电的转换效率大多在15%左右,而鹰式技术转换效率基本保持在20%以上,最高达到37.7%。
1800120418 山东
TP2 应用技术 海洋服务 公布年份:2017
成果简介:以准确测定海水中不同形态铁为研究目标,采用电分析方法和技术,通过对电极材料的改进和创新,结合筛选高效络合剂以及催化剂,发展了多种灵敏检测海水中不同形态铁的分析方法。将进一步提高项目组对铁的生物地球化学循环和铁的不同形态与浮游植物之间的相互作用的认识,更好地为赤潮预报等应急事件提供高质量的数据。项目成果:(1)发展了十种测定Fe(III)的方法,实现了海岸带水体中溶解态总铁的灵敏检测。解决了现有检测方法受海水基体干扰大,干扰离子多,检出下限不能满足海水中痕量铁检测的问题,同时采用一系列化学修饰电极及锡铋合金电极代替电化学方法中常采用的汞电极,避免了使用汞电极所存在的对环境不友好及操作困难等问题。(2)发展了一种测定Fe(II)的方法。该方法借助于电极修饰材料纳米碳化钛和铂纳米花的电子传递速度快和催化效应以及全氟磺酸的吸附作用,大幅度降低了对海水中Fe(II)的检出限,解决了海水中低浓度Fe(II)检出困难的问题。(3)发展了一种适用于近岸海水中5种不同形态铁的测定方法。该方法测定的检出限低至0.84纳米。该方法解决了其他分析测试方法(如分光光度法、原子光谱法、电感耦合等离子体质谱发等)所不能实现的海水中不同形态铁的检测问题。
1800120435 天津
P71 应用技术 海洋服务 公布年份:2017
成果简介:只有知道海洋状态场从过去到现在是如何变化的,才可以预知其未来。海洋再分析利用数据同化技术将历史海洋观测资料与动力模式相结合,再现过去海洋状态场的变化,与海洋预报/预测紧密关联,是国际业务化海洋学前沿领域。主要研究内容:海洋再分析的关键“三要素”,即观测资料、动力模式与数据同化,是研究重点。基于此,拟从观测资料、再分析动力模式、再分析数据同化、系统构建和产品集研制、再分析产品应用示范等方面设置如下6个研究内容。(1)多源海洋历史观测资料处理技术研究。(2)全球高分辨率冰-海耦合再分析模式开发研究。(3)全球高分辨率时空多尺度多变量海洋再分析数据同化模型研制。(4)全球高分辨率冰-海耦合再分析系统构建和产品研制。(5)全球高分辨率海浪再分析产品研制。(6)全球高分辨率海洋再分析产品应用示范。
1800120461 浙江
P74 应用技术 海洋服务 公布年份:2017
成果简介:该项目针对潮能资源丰富的典型海湾和波浪能资源丰富的开敞海域,开展新型潮能和波浪能资源评估,开发利用关键技术和新型开发技术试验研究,首次提出利用海湾潮波相位差的全新潮能开发方式,基于数学物理方法理论上导出考虑阻力条件下潮能水头解析解,揭示了相位差潮能的聚集机制;据以获得理想装机功率与潮流强度和过水面积相关的计算公式,进而提出海湾相位差潮能选址的4项原则,为新型相位差潮能开发提供了科学与技术支撑。同时,该项目首次在典型海湾开展相位差潮能示范研究,系统研究了浮力摆式波浪能装置的水动力性能,着重分析了PTO阻尼特性和参数变化的影响,创造性地提出了基于双行程做功的波浪能液压传动系统新方案;提出自适应切换优化能量流的理想阻尼匹配控制策略,有效提高了波浪能发电系统控制的动态响应能力。利用波浪浮标结合遥感技术的观测手段,以及高分辨连续10年数值模拟的计算手段,得到中国波浪能重点海域资源储量;基于多层要素的波浪能选划指标体系,评估得出波浪能资源优选区块,为波浪能开发利用提供了重要的科学依据。
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)。
1700340362 上海
P71 应用技术 海洋服务 公布年份:2016
成果简介:项目基本内容:APG-S3、S4段是该系统在中国大陆登陆的二条海缆。其中S3段由中国电信投资建设,投资额3.3亿;S4段由中国联通投资建设,投资额约3.85亿。二条海缆路由调查经由APG项目总承包商委托该院承担,调查目的为查明路由海域的工程地质条件,确保海缆的安全可靠性。APG-S3、S4段路由分别自上海崇明、南汇二处登陆点入海,向东穿越东海大陆架,延伸至东海陆坡,距岸约650km处,预铺设海缆总长1301km。根据国家海洋局批复的路由调查许可,勘察时段恰值夏季,是台风多发季节,为保证调查按期完成,该院组织4艘综合地球物理调查船同步执行海上作业,外业工作历时3个月,动员专业调查人员70余人。调查共完成4641km侧扫声呐、4641km浅地层、3983km多波束、905km单波束测线、表层和重力沉积物取样190站、静力触探143站、磁法测量交越管线35根。在规模上,属海洋勘察领域的大型、综合性项目,且完全依据国际路由调查规范执行。主要创新点:调查成果分析与集成:国际海底管线路由调查是综合型极强的海洋勘察项目,国内仅有几家大型研究院可以独立完成。按国际光缆路由勘察惯例,中国专属经济区内的勘察任务由总承包商委托国内勘察单位完成,中国专属经济区以外海域由国际勘探公司完成,并各自形成勘察成果。在APG-S3、S4段路由中,该院不仅独立完成了中国专属经济区内的所有勘察任务,还承担了整段路由勘察成果汇总工作,在国内尚属首例。解决复杂海域勘察干扰技术难题:APG-S3、S4段路由横跨长江口水下三角洲、东海大陆架、大陆坡,最远端距岸650km。其中位于大陆架上的东海潮流沙脊群是世界上最大的陆架潮流沙脊地貌发育区,工程地质条件复杂;东海渔场则是人类渔业捕捞活动最密集的海域之一,水下潜浮的渔网会对勘察设备造成威胁;而近海人类活动频繁,船舶航行与锚泊、海上工程项目施工等均会增加调查难度。该项目路由勘察克服了各种自然与人类活动因素的干扰,通过对现场各种调查资料的综合分析与相互验证,推荐较优的路由线路,为最终的海缆铺设确定走向与埋设要求。首次开展静力触探调查:为保证海底路由工程质量及安全,海底土体的物理力学性质、地基承载力及判断土体液化可能性已成为海洋工程勘察的重要测试项目。由于海底土体一般为新近沉积物,厚度大、饱和松散且容易扰动,普通的钻探取样与室内试验都难以真实的反应原状土的性质,为此以静力触探为代表的原位测试方法成为海洋工程勘察领域调查新方法。该院采用全新的海洋静力触探系统进行现场调查,同时配备具有动力定位的调查船舶,以保证仪器安全以及调查站位的精度,该项目共完成143站静力触探调查。促进海洋科技进步作用及应用或推广情况: APG海底光缆将构成中国直达亚太区主要国家的大容量传输网络,项目建成后能满足迅猛增长的中国大陆至亚太区域的国际互联网出口带宽增长需求,对降低国际通道成本,建立竞争优势等具有重要价值,对提升亚太区域重点网络安全性也具有重要意义。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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”。
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