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近海環(huán)境監(jiān)測中通信技術(shù)研究

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近海環(huán)境監(jiān)測中通信技術(shù)研究

【摘要】隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用,在近海環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮了重要的作用。憑借先進(jìn)的通信技術(shù),可實現(xiàn)持續(xù)化、自動化監(jiān)測,隨時傳遞重要的海洋環(huán)境信息,以確保海洋環(huán)境中心掌握真實情況,針對海洋環(huán)境中存在的問題,制定科學(xué)、可行的處理方案。本文結(jié)合通信技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r,對其在近海環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用進(jìn)行具體分析與探討。

【關(guān)鍵詞】通信技術(shù);近海環(huán)境監(jiān)測;海洋保護(hù);應(yīng)用

1前言

當(dāng)前海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)正朝向持續(xù)化、現(xiàn)代化、自動化方向發(fā)展,進(jìn)一步拓展了海洋環(huán)境監(jiān)測的空間。我國的數(shù)據(jù)通信技術(shù)中,一直采取水上移動通信技術(shù)、無線電臺傳播技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)等,雖然起到了一定的監(jiān)測效果,但是也存在很多缺陷:首先,使用移動載體浮標(biāo),受到其吃水深度、風(fēng)浪等影響,導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)不精確;其次,大多以單點監(jiān)測模式為主,限制了監(jiān)測的范圍;再有,對底層海洋環(huán)境的掌握不足。針對這些問題,當(dāng)前發(fā)展較快的水聲通信技術(shù)取代了原有通信技術(shù)的地位,憑借其效率高、可靠性強等特征,更具應(yīng)用價值,并且水聲通信技術(shù)設(shè)置了海面觀測平臺和海底觀測平臺,減少海況因素的影響,同時融合水聲通信技術(shù)、水上移動通信技術(shù)等,從過去單一的海上觀測站轉(zhuǎn)變?yōu)椤版湕l式”的觀測模式。通過應(yīng)用全新通信技術(shù),使得近海環(huán)境監(jiān)測范圍擴大、數(shù)據(jù)質(zhì)量提高,在海面或者海底監(jiān)測并獲取數(shù)據(jù)之后,將其傳輸至陸地信息網(wǎng)絡(luò)中,實現(xiàn)信息實時傳輸及資源共享,更好發(fā)揮通信技術(shù)在近海環(huán)境監(jiān)測中的作用。

2水聲通信技術(shù)概述

2.1水上移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

在近海環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用的通信系統(tǒng),從最初的GSM(2G)、GPRS(2.5G)一直發(fā)展到WCDMA(3G)、TD-SCDMA(3G),并且隨著移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷發(fā)展,目前正在嘗試使用最新的TD-LTE-advanced(4G)通信技術(shù)。在最初應(yīng)用的GSM技術(shù)中,通過發(fā)送短信息的方式,雙向傳播簡短的數(shù)據(jù),使用多個GSM模塊發(fā)送或接收短信息。但是受到短信息篇幅的限制,如果需要傳遞大量信息,增加了繁瑣性,并且傳輸成本偏高,實用價值偏低;隨后應(yīng)用的GPRS技術(shù)中,融合現(xiàn)代化的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),提高了信息傳播的便捷性,進(jìn)一步擴展了信息傳播的速度與傳播的類型;在應(yīng)用GPRS技術(shù)的基礎(chǔ)上,引入WCDMA技術(shù)和TD-SCDMA技術(shù),其傳播速率提升到幾百kb/s,并且發(fā)揮了無縫漫游技術(shù)的重要作用,實現(xiàn)了移動網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)信息共享,能夠傳播多樣化的信息。

2.2水下水聲通信技術(shù)

水下水聲通信技術(shù)主要應(yīng)用于海洋底部的環(huán)境監(jiān)測,是重要的信息傳播技術(shù)。首先,在海洋不同深度、底部不同位置放置傳感器和浮標(biāo),實時監(jiān)控海洋環(huán)境的相關(guān)信息,通過數(shù)字、圖像、聲音等形式,利用換能器將信息轉(zhuǎn)換為類似聲波的聲信號;在海洋中,聲信號的傳播順暢,輸入海洋表面的接收換能器中,聲信號再次轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?,通過移動網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控終端,監(jiān)控終端破譯電信號后,獲得相應(yīng)的數(shù)字、圖像及聲音等重要信息。

3通信技術(shù)在近海環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用特征

3.1水上無線通信技術(shù)特征

水上無線通信技術(shù)采用現(xiàn)代移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),取代了傳統(tǒng)的電臺廣播通信技術(shù)和衛(wèi)星傳播通信技術(shù),并且隨著3G移動網(wǎng)絡(luò)、4G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用,極大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群唾|(zhì)量。該種技術(shù)的優(yōu)勢較為明顯,如經(jīng)濟(jì)成本低、傳播距離遠(yuǎn)、信號強、不易受干擾等。

3.2水下無線通信技術(shù)特征

水下無線通信技術(shù)采用水聲調(diào)制解調(diào)通信技術(shù),取代了傳統(tǒng)的電磁波脈沖通信技術(shù)和水下光纖通信技術(shù)。該種技術(shù)充分運用了聲波信號,符合水下信息傳播的實際情況,并且在水下信息傳輸媒介中引入了聲納系統(tǒng),提高水下信息遠(yuǎn)程傳播的穩(wěn)定性、可靠性。

3.3監(jiān)測信息收集技術(shù)特征

信息收集與信息傳輸,是近海環(huán)境監(jiān)測工作的關(guān)鍵,其最終目標(biāo)在于提供真實、完整的海洋信息數(shù)據(jù)。在海洋環(huán)境監(jiān)測信息收集系統(tǒng)中,主要通過設(shè)置在海洋底部的信息傳感器及海洋表面的特制浮標(biāo),實時收集有關(guān)海洋環(huán)境的相關(guān)信息。與傳統(tǒng)的單一海洋底部信號傳感器或者船舶、潛標(biāo)等單站監(jiān)測方式相比,全新信息收集技術(shù)更具立體化、專業(yè)化、精確化優(yōu)勢,可監(jiān)控范圍廣泛;在海洋表面、底部以及不同深度區(qū)域安裝傳感器,可在陸地操控,以隨時獲得近海環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù),實現(xiàn)了多采樣點監(jiān)控數(shù)據(jù)的要求。

4通信技術(shù)在近海環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

4.1海洋應(yīng)急監(jiān)測中的應(yīng)用

海洋應(yīng)急監(jiān)測主要針對海洋中突發(fā)性、破壞性的事件進(jìn)行監(jiān)控,監(jiān)測范圍幾乎覆蓋整個海域。海洋環(huán)境中的突發(fā)事件較多,如海面溢油、海嘯、污染、海洋災(zāi)害等,這些都離不開監(jiān)測的作用。利用近海環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)實時收集海洋環(huán)境信息,便于海洋管理部門掌握海洋變動信息,由相關(guān)管理人員、技術(shù)人員等對數(shù)據(jù)分析,制定應(yīng)急處理方案。

4.2定點連續(xù)監(jiān)測中的應(yīng)用

在近海中存在很多特殊地點,需要長期、連續(xù)性跟蹤監(jiān)測,如海洋洋盆與大陸架連接區(qū)域、架設(shè)石油鉆井平臺區(qū)域等,這些位置一旦發(fā)生變化將對海洋環(huán)境產(chǎn)生重要影響。因此,應(yīng)用定點連續(xù)監(jiān)測就是在關(guān)鍵位置安裝海洋浮標(biāo)或者傳感器,通過移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時輸送給監(jiān)控中心,達(dá)到連續(xù)監(jiān)測海洋環(huán)境的作用。當(dāng)關(guān)鍵點的海洋環(huán)境發(fā)生變動時,能夠及時根據(jù)信息制定應(yīng)對措施。本文結(jié)合近海環(huán)境監(jiān)測的要求,主要分析了當(dāng)前兩種常用的通信技術(shù)——水上移動通信技術(shù)及水聲通信技術(shù)?;诤Q蟓h(huán)境監(jiān)測的作用與特征,應(yīng)用移動通信技術(shù)及水聲通信技術(shù)作為傳播信息的載體,非常必要。配合設(shè)置浮標(biāo)、海床基等,設(shè)置海洋環(huán)境信息監(jiān)測系統(tǒng),用于監(jiān)測海洋環(huán)境情況,通過聲音、圖像、數(shù)字等形式傳播給陸地監(jiān)控終端,達(dá)到終端數(shù)據(jù)異地可視化目標(biāo);應(yīng)用多樣化的監(jiān)測終端傳感器,能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍、全領(lǐng)域的監(jiān)測作用,提高了監(jiān)測的效率,合理控制運行成本,具有廣泛應(yīng)用價值。

總之,隨著計算機技術(shù)、信息通訊技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等全面發(fā)展,給海洋環(huán)境監(jiān)測工作帶來了新的發(fā)展方向。未來海洋環(huán)境監(jiān)測工作必將使用無線通信網(wǎng)絡(luò)模式,大范圍內(nèi)獲取海洋信息,實現(xiàn)快速、精確的信息傳遞與管理,在保護(hù)海洋環(huán)境中發(fā)揮重要的作用。

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作者:許振 單位:國家新聞出版廣電總局五七三監(jiān)測臺