以防災減災、海洋生態保護等業務化觀測為主導,統籌陸/海系統建設,優化站點布局和分布密度,增強對海洋動力、海洋生態等要素的精準測量能力。研發多源觀測數據同化技術,形成業務化產品,提高現場長期觀測的準確性、穩定性、可靠性,構建生態要素的現場自動監測能力。針對海洋環境污染防治、生態保護修復、海洋碳中和等研究與應用需求,提高海洋動力災害預報準確率、生態災害早期精準預警能力。
3 自主化海洋環境探測技術裝備研制
(1).自主可控與產品化
突破海洋探測裝備中的“卡脖子”技術,提高海洋環境觀測儀器裝備的自主可控水平,逐步實現高端、核心儀器裝備的自主供給。開展海洋傳感器技術工程化、標準化、產業化、成熟化研究,改善傳感器的功耗、壽命、穩定性、可靠性,提高裝備對復雜海況、惡劣環境的適應性。支持國內海洋儀器品牌發展,形成包括研發、設計、建造、配套、試驗、運維等環節在內的全產業鏈產業化能力,積極參與國際市場合作與競爭。
(2).原始創新與智能化
吸收并轉化人工智能、智能制造、大數據等新興技術成果,研究和應用新原理、新技術、新方法、新材料、新能源,支持海洋傳感器核心技術、水下氫燃料電池等能源供給技術攻關,為原創、高端傳感器及裝備自主研制筑牢科技基礎。注重智能化傳感器及裝備研發,在多功能模塊設計、高精度導航定位、控制算法、信息傳輸、負荷搭載、浮力材料等方面進行系統突破,提高裝備及應用的智能化水平。
(3).協同觀測與網絡化
在信息感知、物聯網、云計算等新興技術的推動下,利用組網協同技術增強裝備的觀測和探測能力,實現海洋環境測量參數綜合化、觀測系統模塊化、數據傳輸實時化、觀測服務網絡化。
我國海洋監測儀器裝備研發重點
1 高性能海洋傳感器基礎研發
一是開展新型海洋傳感器研究與應用。突破傳統思路和技術慣性,探索新測量原理和方法,為全面解決海洋傳感器的高靈敏度、高精度、高響應速度、高信噪比、高可靠性、高耐受環境能力、微小體積及重量等要求提供新路徑。深入研究傳感器陣列技術、等離子體共振技術、膜技術、生物傳感技術等,完善海洋監測傳感器關鍵技術體系。
二是發展微型化、智能化、集成化、網絡化傳感器技術。研發具有自補償、自校準、自診斷、遠程設定、狀態組合、信息存儲及記憶等功能的智能化傳感器,實現傳感器的緊湊體積、極小質量、極低功耗,適應單功能到多功能的集成需求。
三是發展深遠海、極地、極端海洋環境、特殊事件應用傳感器技術。開展深海高壓、極地極寒等極端惡劣環境下的新型傳感測量、水密耐壓、極寒環境供電等關鍵技術研究,自主研發海洋系統多圈層探測和觀測技術裝備。
2 海洋環境立體監測關鍵共性技術
一是水下監測實時通信技術。
①大水深和全水深深海數據實時傳輸技術,具備深海數據長距離穩定傳輸、全水深實時傳輸節點接力及錯時通信、實時觀測系統小型便攜、大水深/全水深實時潛標海上布放回收等能力,實現深海潛標全水深觀測數據的實時回傳。
②深海潛標和岸基站的雙向通信技術,根據實時回傳數據結果,發出指令改變設備的觀測頻率、分層、數據回傳周期等,為科研和業務用戶提供更可靠的服務。
③深海實時通信多要素、多平臺組網觀測技術,建立海洋多學科參數集成觀測系統,增建坐底和懸浮觀測平臺,消除已有潛標系統在邊界層、水平面上的觀測盲區。
二是深遠海海洋監測儀器裝備能源補給技術。
①海洋可再生能源發電技術,涵蓋波浪能深遠海陣列式應用技術及裝備,海流能規?;悄芑P鍵技術及裝備,海洋溫差能發電及綜合利用,漂浮式風電技術及裝備,海泥電池、同位素電池、海水溫差發電等。
②海底充電樁技術,在大洋海底建立電力儲能裝置,利用海洋能產生的電力進行轉化儲存,克服深海海底電力儲能材料、發(充)電設備小型化等應用瓶頸。
③供電技術,通過電力轉換并在海底建設充電樁泊位,為水下移動監測儀器設備充電;通過有纜供電方式,為錨系潛標、海底觀測網等固定平臺提供補充電力,滿足水下監測設備一年以上周期的電力需求。
三是海洋環境多光譜聯合的多參數同步原位探測技術。
①發揮光譜探測具有的非接觸、免定標、快速響應等優勢,開發基于多種光譜、多功能聯合的探測技術,通過共享器件方式在一臺設備中實現多種技術兼容并行,形成海洋多種參數的同步測量與監測能力。
②開展多種技術的交叉驗證,更精細地反映海洋實際狀況,形成高通量、多參數的原位快速檢測分析方法,攻關基于多光譜聯合的水下原位定標、高靈敏度探測、準確定量分析、關鍵器件國產化等技術瓶頸。