近海環(huán)境監(jiān)測中通信技術(shù)研究

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【摘要】隨著計(jì)算機(jī)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(shí)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(shí)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(diǎn)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(qiáng)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(kuò)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(shí)現(xiàn)信息實(shí)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(shí)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(kuò)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(shí)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(shí)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(qiáng)、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(yùn)用了聲波信號，符合水下信息傳播的實(shí)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(shí)、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(shí)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(shí)現(xiàn)了多采樣點(diǎn)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(shí)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(diǎn)連續(xù)監(jiān)測中的應(yīng)用

在近海中存在很多特殊地點(diǎn)，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(diǎn)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(shí)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(diǎn)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(yùn)行成本，具有廣泛應(yīng)用價值。

總之，隨著計(jì)算機(jī)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(shí)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