海洋環境監測裝備技術發展綜述

彭國興 楊彩紅 張桂美

摘要：海洋環境監測裝備技術在海洋觀測系統中占有重要地位，隨著各種海洋環境監測裝備技術的普及應用，其功能作用得到了充分發揮，有效地保護了海洋環境。本文將綜述海洋環境監測的發展及其裝備技術，并對未來趨勢進行了展望。

關鍵詞：海洋環境監測;裝備技術;發展

1現如今海洋環境監測發展現狀

1.1海洋監測技術和參數發展情況

海洋監測參數是有效開展海洋監測工作的抓手，同時是其監測理論的重要組成，且監測參數隨著研究的深入而不斷發展變化。物化指標、營養物質和毒性、水文氣象參數三種，是當前對海洋監測參數進行的劃分。其中的物化指標，包含溶劑氧、鹽度、pH值、有機物等;水文氣象包含波浪、流向、水溫、風速、流速、氣溫等;營養物質和毒性包含重金屬、核輻射、營養鹽等。除此之外，海洋環境監測技術按照原理的不同，還可以劃分成生物、物理、化學監測技術。通常會選擇取樣實驗室或者是現場取樣分析，用于對有毒有害物質的監測，時效性較差。當前存在逐漸嚴重化的海洋污染問題，因此提出了更高的要求標準用于海洋環境的監測，期望能夠判明海洋污染程度和海水的細微結構，準確且及時性的掌握海洋污染物分布的情況，且需實時化對海水污染有關參數行連續且長期化的監測。

1.2近海環境自動監測技術情況

近岸海域是生態環境監測的重點，同時是海洋污染的高發區。針對近岸海洋特點，開發小型輕便傳感器集成平臺技術，適合于河口、淺海、海灣增養殖區地形特點，因此設計出很多便攜式水質監測儀器。而研究的主要內容，便是應用于生態環境檢測、衛星遙感定標、生物學、污染領域儀器及傳感器。在實驗室環境下，測量痕量物質的微電極成功制造出來，進一步提升了溶解氧電化學傳感器性能。

2海洋環境監測裝備技術發展

為了進一步認識海洋和開發海洋，各國科學家開發了各種海洋環境監測設備，如測波儀、測溫儀、鹽度計、地貌儀和魚探儀等.利用上述設備、搭載平臺和網絡通信系統，構建了具有不同功能的海洋監測系統，如20世紀80年代中期，聯合國教科文組織政府間海洋學委員會、世界氣象組織、國際科學聯合會理事會和聯合國環境規劃署共同發起并組織實施的全球海洋觀測系統（GOOS）計劃.以及在GOOS計劃框架內，聯合國教科文組織政府間海洋學委員會于1998年提出并開始實施的漂流浮標計劃（ARGO）。

海洋環境監測系統按照空間位置分為岸基、海基和空基3類.岸基海洋環境監測子系統由岸基水文氣象監測點、海洋臺站、雷達站、海氣邊界層監測站以及岸基移動設備等節點構成;海基海洋環境監測系統由各類浮標和潛標、海上平臺觀測系統、海底觀測系統以及移動觀測裝備等節點構成;空基海洋環境監測子系統由各類航空遙感裝備節點構成。兩個或兩個以上的海洋環境監測系統，以任務為牽引，以通信網絡為介質，有機組合成為海洋環境監測體系。海洋環境監測體系也被稱作海洋環境監測網絡，是在保衛國家海上安全、維護國家海洋權益、發展海洋經濟、提高海洋防災減災能力對海洋環境信息的需求牽引下，由各種海洋環境監測設備、平臺構成的傳感器網絡，利用現代通信技術，實現對海洋環境數據的不間斷、周期性采集，為形成多樣化的海洋環境信息服務產品提供基礎數據支撐。海洋環境監測體系中可以包含岸基、海基和空基海洋環境監測系統。

3海洋環境監測裝備技術發展趨勢

現代海洋監測裝備及傳感器的發展已充分融合了當代科學技術成就，微電腦、集成電路和儲存芯片及高能量電池的發展，促使傳感器的體積越來越小，觀測數據質量越來越好。另外，串口通信、磁耦合傳輸、水聲通信等技術的應用為多傳感器的集成和綜合觀測創造了前提，集成化、高效率、長時效、全覆蓋、數字化、信息化是發展的主要趨勢，遙感技術和以無人機動平臺為載體的監測技術提高了海洋環境應急和機動監測能力，也是發展的主流方向。由于許多海洋現象的產生及變化屬于長周期過程，因此，長期、定點、連續的多要素同步測量技術是研究海洋環境變化規律和實現目標監測警戒的重點。

歸納而言，海洋環境監測裝備技術發展趨勢：

（1）傳感器向輕小型、低功耗和高精度感知，平臺向通用化、模塊化和標準化，系統集成向多要素大剖面同步綜合觀測以及定點、機動和遙感遙測立體網絡化發展;（2）觀測數據實時傳輸，警戒區域安全受控，信息產品可視化應用;（3）大數據分析、人工智能技術應用越來越深入，無人平臺的自主性和智能化程度更高;（4）高效能源供應，長時效、大范圍和大深度安全應用;（5）新技術、新材料、新工藝提升傳感器和平臺載體性能，日益滿足全海域、全海深、全天候工作要求。

在技術創新方面，應注重基于新原理、新材料、新工藝的海洋綜合信息高精度傳感技術研究，特別是光電磁傳感器技術在海洋監測領域的應用;瞄準“深海進入、深海探測”，重點發展深遠海平臺載體技術，突破深海海底長期監測、礦產油氣能源勘探的各類固定/移動平臺關鍵技術，發展長航程智能式水下航行器和全海深潛水器技術;研發基于水下自主導航系統的機動平臺及組網技術、深海作業技術、多源信息融合處理技術等。

在新型監測裝備方面，瞄準全球海域，研發適用于動力環境、生態環境、資源能源和軍事應用等軍民融合型海洋綜合觀測平臺、智能浮標潛標、海洋生態環境自動監測站、多用途智能探測潛水器、譜系化水下滑翔器、水下運載型移動觀測裝備。重點提升新型裝備隱蔽自動布設、水下自主導航、固定移動平臺組網觀測、數據信息實時傳輸、數據融合挖掘、海上信息和能源支持以及人工智能等能力。

結語：

綜上所述，只有擁有能夠廣泛進入深海環境、全面感知海洋信息的各類海洋監測裝備和技術，才能更好地實現對海洋認知的“數字化”、“透明化”，才能更好的經略海洋，為建設一個和平安全、和諧發展的海洋大家園提供技術支撐。海洋科技工作者必須緊緊圍繞建設海洋強國的戰略目標，發揚舍我其誰的創新精神和精益求精的工匠精神，在海洋環境監測裝備技術領域不斷突破、自主創新。

參考文獻

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