海底观测网研究进展与发展趋势
|
|
我国海底观测网技术发展
近十几年来，我国在国家“863”等计划和地方科技计划的推动下，开展了海底观测网关键技术和观测网试验系统相关研究，为我国海底长期观测网的建设提供了重要的技术储备和经验积累。
“十一五”期间，在科技部“863”计划的资助下，同济大学等高校承担了“海底长期观测网络试验节点关键技术”项目，研制完成的科学观测节点在美国蒙特里加速研究系统（MARS）系统开展了半年的海试。
“十二五”期间，中国科学院南海海洋研究所、中国科学院声学研究所、中国科学院沈阳自动化研究所联合研制的“南海海底观测实验示范网”在海南三亚海域建设完成。三亚海底观测示范系统由岸基站、海底光电缆（2 km）、水下节点（直流 10 kV）、3 套观测设备、含声学网关在内的 4 个观测节点构成，接驳盒布放水深 20 m。系统研制过程中在高压直流输配电技术、水下可插拔连接器应用技术、网络传输与信息融合技术、稳健的网络协议、水声通信网与主干网协同机制等方面取得了重要突破。
“十二五”期间，在科技部“863”计划的支持下，2012 年正式启动重大项目“海底观测网试验系统”。该项目由中国科学院声学研究所牵头，联合国内 12 家优势涉海研究机构共同承担，分别在我国南海和东海建设海底观测网试验系统。南海深海海底观测网试验系统以海南为岸基站，通过 150 km 海底光电复合缆连接的多套海洋化学、地球物理和海底动力观测平台布放在水深 1 800 m 处（图 6）。该系统自 2016 年 9 月建成运行以来，获取了近 9 TB 的海底视频、地球物理、海底动力及深海化学数据。系统运行以来观测到国际上多个地震信息，获取了相关海域温、盐、流的年度变化、地磁、硫酸根离子浓度以及深海生物视频。
图 6 南海深海海底观测网试验系统
南海深海海底观测网试验系统的建成，实现了观测网关键核心技术的自主可控，攻克了海底观测网总体技术、制定了我国首个海底观测网技术规范，突破了水下高电压（10 kV 级）远程供电与通信（千兆级带宽）、大深度高精度（亚米级）定位布放与回收、深水高电压（10 kV 级）光电复合缆、深水遥控无人潜水器（ROV）水下湿插拔作业、新型传感器（激光拉曼光谱仪、微颗粒流速仪）等多项关键技术，国产化率达到了 90%。
东海浅海海底观测网以舟山为岸基站，布设 33 km 海底光电复合缆，实现海洋化学、物理海洋学、地球物理等多参数指标的原位、实时和高分辨率监测，积累了适用于东海宽陆架、高混浊、通航密度大等海区特点环境下的海底观测网布设工程以及海底海面设施安全防护的成熟技术与经验。