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行业资讯

2022-08-03

传感器世界 2022年1期
关键词:浮标冬奥海洋

《“十四五”海洋生态环境保护规划》发布

2022年1月,生态环境部、国家发改委、自然资源部、交通运输部、农业农村部、中国海警局联合印发《“十四五”海洋生态环境保护规划》,对“十四五”期间海洋生态环境保护工作作出了统筹谋划和具体部署。

随着科学技术的进步,在光学、电学、机械学、材料学飞速进步的带动下,我国海洋环境监测技术不断更新完善,海洋环境监测仪器不断发展,已成为守护蓝色家园的“利器”。其中,海洋监测浮标是一种锚定于海上的长期、连续、全天候、自动化海洋观测装备,主要用于海洋业务化环境观测与预报,以及台风、海啸、风暴潮、赤潮等自然灾害的实时监测,是构成海洋环境立体监测网的重要装备。

随着国家加快建设海洋强国,对海洋监测提出了更高的要求。浮标的需求数量越来越多,种类越来越广。青岛海仪所浮标团队除了精益求精,提高常规业务化浮标的性能之外,还拓展研发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型功能型浮标。

同时,海仪所在智能化感知和信息挖掘、传感器标准化、浮标新型材料、低成本深海浮标、极地海冰浮标、锚泊剖面观测浮标、浮标数据质量控制、浮标数据共享等方面进一步开展研究,使浮标更好地满足海洋气象预警预报、海洋防灾减灾、海洋生态保护、海洋卫星遥感数据检验、海洋科学研究等的需要。

此外,在微电子、微型传感器、计算机技术、新材料技术、遥感卫星技术及各种高新技术的推动和应用下,海洋环境监测仪器的设计发生了根本性改变,很多仪器正在向小型化、微型化、多参数化的方向发展。如色谱仪、分光光度仪、X射线荧光光谱仪、热分析仪等仪器的体积大大缩小,并应用到海洋环境监测中。

五部委联合发布《关于加强国家现代先进测量体系建设的指导意见》

2022年1月13日,市场监管总局、科技部、工业和信息化部、国务院国资委、国家知识产权局联合印发《关于加强国家现代先进测量体系建设的指导意见》(以下简称《指导意见》),提出一个出发点、十一项重点任务和六项保障措施。

《指导意见》提出一个出发点,鼓励和引导社会各方资源和力量,构建国家现代先进测量体系,提升国家整体测量能力和水平,服务经济社会高质量发展。

十一项重点任务主要包括建立先进量传溯源体系、优化计量基准标准和标准物质建设、加快先进测量技术研究、推动先进测量仪器设备的研发和应用、建设国家先进测量实验室、提升企业测量能力和水平、推进测量数据积累和应用、完善先进测量技术规范、优化先进测量技术服务、发挥质量基础设施协同推动作用、培养先进测量人才队伍等内容。

六项保障措施包括加强组织领导、完善制度保障、加大财政支持、强化知识产权战略、普及先进测量理念、加强国际测量合作等。

近年来,我国计量事业得到快速发展,国家整体测量能力和水平不断提升,获得国际互认的国家校准与测量能力达1,779项,位居世界前列。

欧洲科学家研发“SeaClear”系统用来收集海底垃圾

慕尼黑工业大学的一支科研团队与8个欧洲机构合作开发了一个能够收集水下垃圾的机器人系统——“SeaClear”。

“SeaClear”由4个自主机器人组成,能通过深度学习算法和声学传感器将垃圾与海洋动植物区分开来。首先,一个自主水面运载器对海底进行初始扫描,并定位大型垃圾袋;然后,将一个观察机器人放入水中,以检测海底垃圾,并向计算机传输额外的信息,如海底的特写图像。2021年10月,“SeaClear”系统雏形机在克罗地亚进行了初步试验,进一步试验计划于2022年5月在德国汉堡港进行。

德国慕尼黑工业大学为机器人提供人工智能算法,教水下机器人何时以及在何种条件下以何种方式移动,一旦发现并定位了垃圾,即便遇到强大的潮流,机器人也会坚持围绕它移动。同时,算法力求用尽可能少的数据作出最好的预测。“SeaClear”项目的目标是以80%的预测率对水下垃圾进行分类,并成功收集其中的90%,大致与潜水员的工作效果相当。

“地质灾害早期识别及自动预警系统”护航冬奥

围绕“冬奥”赛前、赛时、赛后全阶段,在北京市科委、中关村管委会部署下,中关村智连安全科学研究院面向冬奥场地特殊地理条件及基础设施,在延庆冬奥场馆周边重要交通要道等区域安装微芯智能传感,部署实时监测预警系统,通过专业的安全预警模型综合判断安全稳定程度,能够提前发现安全薄弱环节,进行预警提示,指导相关部门安全加固工作,保障场馆建设的顺利进行。

通过航空航天遥感、远程激光测振、微芯智能传感等技术,基于风险隐患区域早期识别、远程定期检测、现场实时监测技术路线,开展天空地一体化安全监测预警服务,搭建安全态势感知网平台,基于专业模型、人工智能技术实现多源信息融合分析,大幅提升风险预测精度、预警有效性及信息送达精准度,实现科技冬奥、安全冬奥的目标。2021年10月,相关技术获得中国测绘学会颁发的测绘科学技术奖二等奖。

针对灾害风险较高的区域,科研人员布设微芯智能传感,采集振动、倾斜、倾向等信息,把握岩土构筑物动态特征和发展的规律,通过动力学指标与运动学指标的实时监测与分析,确定岩土构筑物的稳定性状态及发展趋势,进行灾害失稳早期预警判断;险情通过手机App传至相关管理人员,为冬奥场地及周边设施安全提供远程监控服务。

“科技助力冬奥”专项取得成果

2021年12月24日,北京理工大学宇航学院副院长霍波教授介绍了北理工承担科技部“科技冬奥”专项“国家科学化训练基地建设关键技术研究与示范”项目。该项目历时3年,通过多学科交叉融合,突破领域间壁垒,打通“学—研—用”全链条,进行冰雪运动生物力学研究和研制相关运动装备,建设冬季项目国家科学化训练基地。

围绕具体的研究目标,霍波带领团队研发先进的技术,探索训练中解决问题的“最优解”——基于三维动作捕捉和自动识别技术、空气动力学实验和模拟技术、生理传感器技术、肌骨动力学分析技术等,研发“冬季项目智能训练管理系统”,为运动员提供个性化、智能化训练方案,实时可以采集不同运动项目下运动员的三维姿态参数,以及该动作下所产生的地面反作用力、空气阻力等,形成该运动员的动力学数据库,为后续的运动生物力学分析及训练方案的制定提供支持。

通过“冬季项目智能训练管理系统”,教练员与运动员可以更直观、更科学地深入了解运动员全过程运动状态,对比每次生成的分析报告,持续调整运动姿势和发力方式等,助力运动员不断提升训练成绩,力争冬奥夺金。

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