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水下光学检测

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水下光学检测相关的资讯

  • 半导体所完成水下高分辨率光学成像海试
    近期,中国科学院半导体研究所研发的“水睛”水下高分辨率环视摄像机完成了针对水下礁盘的摸底海试工作。海洋观测是开发海洋资源、保护海洋生态的关键技术,受到全球的关注,但是目前海洋生物群落及环境变化监测技术仍无法满足海洋大时空数据获取的需求,特别是深海。光学成像技术可提供高分辨率、符合人眼视觉特征的图像,但是在保障高分辨率的前提下存在视场小的问题,难以实现大范围的海底详查的需求。针对此种情况,半导体所周燕、王新伟及其科研团队研制了水下高分辨率环视摄像机“水睛”,可实现水下高分辨率大视角的光学成像,具备180°下视走航观测和360°原位环视观测两种模式(图1)。本次海试中,“水睛”搭载半导体所海面移动光学试验平台“冲浪者”号(图2),在约1000平方米海域进行了水下高分辨观测,完成了海上走航式观测、定点原位观测等摸底性观测试验,验证了设备具备5900万像素下良好的实时彩色成像功能。图1 水下环视摄像机的下视及环视工作模式(上图下视模式,下图环视模式)图2 搭载冲浪者号走航式观测过程中的“水睛”摄像机此次海试,研究人员利用水下摄像机多次完成了礁盘生态系统的观测,拍摄了大量的珊瑚、海星、贝类、鱼类等,形成了水下光学彩色图像库(图3),可用于海洋光学图像处理、目标识别等算法研究。图3海域美丽的珊瑚、鱼类、海星、砗磲等除珊瑚及鱼类等生物要素外,本次海试中,在海底还发现了生物附着的碗和盘子各一只(图4)。图4 生物附着的盘子和碗此次海试由半导体所和南开大学共同组织完成,除“水睛”摄像机外,还利用多参量海洋水体测量系统完成了海洋温盐深、核素、水体光学衰减系数等海洋水体多物理化学参量采集。相关工作得到了南方海洋实验室、中科院青促会项目的经费支持。 图5 项目团队及设备在海试现场
  • 合肥研究院利用LIBS-电化学方法实现溶液中Cr(VI)的水下检测
    p   近期,中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所研究员黄行九和安徽光学精密机械研究所研究员赵南京从电化学、激光诱导击穿光谱(LIBS)检测水溶液中Cr(VI)存在的问题出发,通过将电化学方法与激光诱导击穿光谱(LIBS)联用并结合微区液体排空装置实现对水中微污染物Cr(VI)的原位水下检测。该工作在利用光谱-电化学方法联用实现水下原位重金属离子的准确检测方面具有重要的科学意义,相关研究成果已发表在美国化学会《分析化学》上(Analytical Chemistry 2017, DOI:10.1021/acs.analchem.7b00629)。 /p p   激光诱导击穿光谱(LIBS)作为一种元素分析方法已被用于环境样品中重金属离子的检测研究。但LIBS直接检测液体样品时往往伴随着溶液对激光能量和等离子体信号的吸收,对激光的散射与折射等现象,致使其检测灵敏度低、检测限较高。为克服以上问题,常需通过富集方式将溶液样品中的待测物转移到固体基底上,而后在空气环境中进行LIBS检测。但这种样品预处理和检测分开进行的分析方式可能会带来样品成分的变化,从而影响检测的准确性。 /p p   研究人员将微区液体排空装置、电吸附富集方法与传统LIBS结合实现溶液中Cr(VI)的原位水下检测。为了克服LIBS检测水样品时存在的一系列问题,研究者研发了微区液体排空装置,其工作原理为:当系统采集LIBS信号时,通过引入气流使得仪器的激光传输通道和等离子体激发与收集腔内的溶液排出,以在这两个区域及电极表面形成短暂的空气环境,借此避免激光传输过程中能量的损耗、等离子体激化点处的溶液溅射等来自周围水环境的干扰问题,提高光谱信号的稳定性。为了改善LIBS的检测下限并提高检测的选择性,电吸附方法被用于富集溶液中Cr(VI),壳聚糖修饰的石墨烯作为吸附剂,同时电吸附富集过程中形成的正电场避免了来自共存阳离子的干扰。不仅如此,该原位水下LIBS体系在真实水样品环境中Cr(VI)也表现出较好的检测性能。该研究成果还可以扩展到原位定量检测水环境中其他带电离子污染物方面。 /p p   该研究工作得到了国家重大科学研究计划项目、国家自然科学基金和中科院创新交叉团队等项目的支持。 /p p    a title=" " href=" http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.7b00629" target=" _blank" 文章链接 /a /p p style=" text-align: center " img title=" W020170505330906105809.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/8efe9116-7d60-49fe-beb2-2196747ea515.jpg" / p style=" text-align: center " 微区液体排空装置辅助原位水下电吸附-LIBS体系的实验装置图。(a)原位光谱电化学LIBS设备原理图 微区液体排空装置设备的分解图(b)和剖面图(c) /p p /p p /p /p
  • 国内首台水下工程多功能检测移动平台通过验收
    据安徽省交通运输厅1月8日消息,日前,由省港航集团自主研发的国内首台重大技术装备——“水下工程多功能检测移动平台”顺利通过验收,该装备是省港航集团承担交通运输部交通强国建设试点任务、省级重大关键核心技术“尖30”攻关项目以及省级工程研究中心建设任务的重大科创成果。该平台通过多维度(水下的水下机器人平台、水面的无人船平台、水上的无人机平台)检测系统集成控制及智能算法等技术多源融合,实现专项检测、环境监测、现场指挥、应急救援四大功能,具备快速化反应、智能化检测、自动化预警、集成化处置等特性。该装备可广泛应用于水运水利等水下工程检测、水下地形地貌扫测、水上应急搜救等领域,大幅提升水下工程综合检测效率、能力和水上应急救助等能力,应用前景广阔。目前,已在15座船闸、43个港口码头、500余公里高等级航道和7座桥梁等水下建筑健康诊治中实现应用。
  • 近底长续航,光学精细测量 “洞察”号自主水下机器人完成海试
    根据来自中国大洋第75航次消息,由中国科学院沈阳自动化研究所联合北京先驱高技术开发有限责任公司等单位研制的矿址近底自主光学精细调查测量系统“洞察”号自主水下机器人,近日在西太平洋先驱多金属结核矿区完成了海试。   “洞察”号自主水下机器人作为大洋深海资源光学调查专用的高技术无人化装备,具有体积小、重量轻、续航力强等特点。科研团队采用复合材料与高强度钛合金融合的一体化轻质耐压结构设计技术,实现了长续航、轻量化设计目标;采用深海自适应浮力均衡技术,实现了不同工作深度高效航行与近底稳定运动能力。“洞察”号最大工作深度为6000米,空气中重量约600公斤,主要搭载深海照相机等,可长距离执行矿址近底光学精细调查测量任务。   本次海试,“洞察”号开展了8天共6个潜次的试验任务,先后完成了3000米、5000米潜深测试和近海底矿床光学调查作业试验。试验中,“洞察”号最大工作水深超过5100米,获得了多金属结核矿区近底高清照片,验证了“洞察”号系统功能。   “洞察”号有望大幅度提高深海资源评估调查效率,具有广阔的应用前景。科研团队将在本次海试基础上进一步完善升级,尽快开展矿区实际调查应用。
  • 惊现水下智能监测之“魔鬼鱼”
    近期,上海海洋大学科研团队成功研发出一款软体仿生鱼,模仿蝠鲼(俗称“魔鬼鱼”)的体态,翼展1米,取名“文鳐”。虽然在空气中的“体重”达到35斤,但在水里游动却是灵活无比,令人真假难辨。图片来源:央视新闻客户端“文鳐”的核心器部件已全部国产化,其效率高、能耗低、功能多,同时具备共融性、超仿生、隐身性三大优势,满足长续航、高机动、大负载、大范围作业需求。仿生鱼产品内部具备超大有效载荷空间,基于多传感器协同的智能监测技术,通过搭载多款高精度传感器,给仿生蝠鲼装上“眼睛”和“耳朵”,可胜任对300米以内水深的水下监测等工作。在仿生蝠鲼身上搭载成像声呐测扫设备,以更灵活、成本更低的方式描绘海洋的地形地貌、鱼群情况。搭载水下成像系统的蝠鲼,基于人工智能的水下目标识别技术,通过对目标检测和图像分割进行监测实现分类识别,准确率高达90%。“文鳐”不仅外形仿生,且功能强大,仅3节微小电池便可在水里续航3个小时以上,无论是转弯、360度翻滚还是回旋,都可以畅游自如。“文鳐”可以搭载多款高精度传感器,满足对鱼群的实时状态监测,实现全空间内水下鱼群智能识别与互动。它也可以作为观赏鱼,带来全新的视觉享受。未来新一代“文鳐”将搭载华为芯片,实现“智慧鱼脑”。
  • 我国首个水下观测网水质在线监测系统问世
    p style=" line-height: 1.75em "   此时此刻某个水源的水质情况如何?可以不需要原来的取样、化验、分析滞后的书面报告了,有关部门和关注水质情况的人们只要登录电脑,或打开手机APP就能实时得到有效数据。4月16日,国内第一个水下观测网水质在线监测系统通过鉴定。据悉,这项新技术打破了国际垄断,填补了国内空白。 /p p style=" line-height: 1.75em "   据介绍,提供这项高新技术的是中天科技海缆有限公司四名博士组成的专家团队,他们联合浙江大学的专家教授经过较长时间的攻关,终于成功地应用于长江流域的水下观测水质在线监测。据郭朝阳博士介绍,这项系统技术应用起来十分方便,提供的监测数据具有实时、稳定、连续、可靠的优越。 /p p style=" line-height: 1.75em "   由于世界性水危机,地表水和地下水都遭到了不同程度的污染,水质日益恶化,于是人们对水质监测的神经特别敏感。一项水质报告显示,中国29个重点城市中,只有15个城市中的20项饮用水指标全部合格,约占抽检城市的52% 而14个城市存在一项或多项指标不合格。 /p p style=" line-height: 1.75em "   据了解,长期以来,我国对水质监测方式停留在传统取样和浮标监测,实时性和可靠性低,而且不能够真正达到原位监测的目的,较为先进的监测系统基本都依赖进口。而中天科技海缆研发的水下观测网集成多种声学、图像、物理、化学、生物等传感观测设备,布设在重要水源底部,进行长期连续、实时、原位观测,并能将原始数据和解算后的参数信息发送至各种信息终端,对饮用水安全和水环境保护有重要的民生价值。 /p p style=" line-height: 1.75em "   中天科技海缆总经理薛建凌表示,开发具有民生和经济价值的水下观测网水质在线监测系统,对饮用水安全进行全方位的检测和预警,不仅具有重要的社会意义,也为公司提供了新的利润增长点,并能够带动海光缆,海工器件等配套产品的生产和销售,具有良好的市场前景。 /p p style=" line-height: 1.75em "   该项目组织者杨华勇博士表示,这一系统的研制成功,有效提高监测参数的原位性、实时性和可靠性,同时也为其它应用场合,包括海洋观测、水质水文研究等提供了基础研制条件,将为我国饮用水源监测在内的环保领域的发展提供有力的保障。 /p p br/ /p
  • 英国豪迈收购Deep Trekker,拓展环境监测市场,增加水下检测新能力
    4月14日,英国豪迈集团收购了总部位于加拿大安大略省的Deep Trekker Inc.(以下简称Deep Trekker)。Deep Trekker是一家致力于研发和生产可远程操作的水下机器人的制造商。其产品可用检查、测量、分析和维护,服务于水产养殖、可再生能源和海洋科学研究等市场。Deep Trekker水下机器人还可以保护和维护关键基础设施,包括海上风电场和水产养殖等行业,且让海洋科学和研究成为可能。Deep Trekker先进的水下监测技术在确保环境更清洁的同时,还可提高水下检查的安全性。全球为应对气候变化和污染所采取的措施,带动了Deep Trekker的发展,这些措施包括了高速发展的可再生能源领域和更可持续的捕鱼方式。英国豪迈集团对Deep Trekker公司的收购,不仅扩大了其在环境监测方面的市场领域,也增加了水下检测的新能力。Deep Trekker将作为一家独立的公司运行,加入到英国豪迈环境与分析事业部。英国豪迈集团首席执行官安德鲁威廉姆斯评论道:“此次对Deep Trekker的收购,是一个令人兴奋的决定。Deep Trekker与我们的宗旨高度一致,无论是在协助确保更清洁的环境方面,还是在提高水下检查的安全性方面。正如我们的宗旨一样,它为许多市场的增长提供了新机会,其驱动力是不断加强的健康、安全和环境监管,以及全球应对气候变化、废物和污染的措施。”携手Deep Trekker水下监测设备,英国豪迈的所有公司将并肩前行,充分利用先进的科学技术及创新,提升解决方案与服务,尽可能协助解决环境方面亟须解决的难题。英国豪迈集团成立于1894年。作为一家致力于生命安全技术的全球性集团,英国豪迈集团提供创新产品和方案,解决当今世界面临的诸多关键问题。英国豪迈的宗旨是每一天都致力于为每个人创造一个更安全、更清洁、更健康的未来。这也定义了我们经营的三大市场领域:安全、环境、健康。集团主要业务遍及英国、欧洲、美国和亚太地区,在20个国家拥有超过7000名员工,并在伦敦证券交易所上市,是英国富时100指数的成份股公司。
  • 5G时代又一成果:“水下医生”无人船实现水质监测新方法
    近年来,随着水生态环境工作要求及“全面推行河长制”等政策落实,对水环境监测的需求越来越大,加强水环境的管理建设和水污染防治行动越发重要。  传统的水环境监测,主要靠工作人员现场采水样,带回实验室检测分析。工作量大,周期长,效率较低,且无法连续实时覆盖水体。  如今,这些难题被无人船一一破解,堪称“水下医生”的它开启了水环境监测新征程,以其智能走航、环境感知、移动物联等科技手段,实现了时空高覆盖,为水环境精准化监管提供了技术支撑。在水污染防治及水生态保护修复治理中发挥了重要作用。  无人船适用范围比较广泛,可用于水质全自动在线监测、水质自动采样、水下环境探测、航道走航等多个领域。  2021年11月29日,山东青岛市水质采样环境应急监测无人船投入使用,设备可完成远程操控、自动采样、自动返航、自动监测、无线实时展现数据等功能。与传统人工监测相比,此款无人船3分钟不到就能完成一个断面的走航监测,工作效率提高。这也标志着无人船在水质环境监测能力再上新台阶。  11月18日,浙江舟山市搭载“水环境巡航监测系统”的“无人船”完成试航,主要用于河道水质摸排、入河排污口排查、水质日常监测、应急监测等,对水中的pH值、溶解氧、氨氮、总磷、高锰酸盐等指数可同时监测。  9月6日,浙江宁波市在溪下水库投入使用5G无人船,通过5G技术实现自动走航,船上搭载着水质监测传感器、专业声呐、高清摄像头、警示灯、高音喇叭等智能设备,可实现自动巡航、水质信息采集与监测等功能。5G无人船的使用也推进了宁波“智慧溪下水库”建设工作,进一步实现水质监测智治。 8月中旬,海洋牧场养殖观测无人船在山东威海市德明海洋牧场交付使用,也推动了当地智慧海洋牧场和透明海洋的发展。该无人船可自主规划路线,自主航行,搭载水下机器人,实现水下画面实时传输,轻松观看海洋生物水下情况。  3月初,为进一步摸清水生态环境质量状况,浙江杭州市富春江渔山断面开展无人船走航监测。使用无人船搭载水质五参数及流动注射分析仪,开展全水域走航监测,助力富春江水质“体检”智慧化、精准化。  1月26日,江苏扬州市采用新一代无人监测船对瘦西湖周边支流水质状况进行高密度监测,改变了过去依靠“人工采样-实验室分析”和岸边自动站点的传统监测模式。水体无人监测船的正式投入运行,将为扬州水环境质量的改善提升发挥积极支撑作用,并为全国的水环境治理贡献“扬州样本”和“江苏方案”。  不论是无人监测船还是5G无人船,水质环境监测设备的创新之路已经打开。在全面打赢碧水保卫战的治理道路上,无人船装备一直提供着强有力的技术保障,在环保、海洋等领域的重要性日益凸显。
  • 跟踪污染、监测气变 声波驱动的无线水下摄像机面世
    科学家估计,超过95%的地球海洋从未被观测到过,而为水下摄像机长时间供电成本太高,阻碍了对海底的广泛探索。美国麻省理工学院(MIT)研究人员开发出一种声波驱动的无电池无线水下相机,为解决这一问题迈出了重要一步。该相机的能效比其他海底相机高出约10万倍,即使在黑暗的水下环境中,也能拍摄彩色照片,并通过水无线传输图像数据。研究论文发表在最近的《自然通讯》上。  该相机的自主摄像头由声波驱动。它能将穿过水的声波的机械能转化为电能,为其成像和通信设备提供动力。在捕获和编码图像数据后,相机还使用声波将数据传输到重建图像的接收器。因为它不需要电源,所以相机可在探索海洋之前连续运行数周,使科学家能够在海洋的偏远地区寻找新物种。它还可通过拍摄监测海洋污染情况或水产养殖场鱼类的健康和生长。  团队成员称,这款相机最令人兴奋的应用之一是气候监测。科学家正在建立气候模型,但缺少来自95%以上海洋的数据。这项技术可以帮助他们建立更准确的气候模型,更好地了解气候变化如何影响海底世界。  为制造可长时间自主运行的相机,研究人员需要一种可在水下单独收集能量而自身功耗很少的设备。相机使用由压电材料制成的传感器获取能量以及超低功耗成像传感器,即使图像看起来黑白相间,红色、绿色和蓝色的光也会反射在每张照片的白色部分。图像数据在后处理中合并时,就可重建彩色图像。  研究人员在几种水下环境中测试了相机。在其中一次,他们捕捉了漂浮在新罕布什尔州池塘中的塑料瓶的彩色图像。他们还能拍摄出高质量的非洲海星照片,照片中甚至连沿着海星手臂的微小结节清晰可见。该设备还有效地在一周的黑暗环境中反复对水下植物进行成像,以监测其生长情况。
  • 天津大学光纤传感监测等4项成果获2016国家科技奖
    p style=" text-align: center" img style=" width: 399px height: 300px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201701/insimg/72a2ce84-3206-49f9-ba7c-4be0f6388773.jpg" title=" 1.jpg" border=" 0" height=" 300" hspace=" 0" vspace=" 0" width=" 399" / /p p   2017年1月9日,国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂举行。天津大学4项成果获2016年国家科技奖。其中由天津大学作为第一完成单位获得国家技术发明二等奖两项,参与完成的两项成果均获得国家科技进步二等奖。这也是近年来天津大学首次以第一完成单位身份,在同一年度获得两项国家技术发明奖。 /p p    strong 突破国外技术封锁 自主创新水下滑翔机“海燕”领先国际 /strong /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201701/insimg/2ef4e1ee-2347-4b8d-ac8c-b5ca7316e0bd.jpg" title=" 2.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong (国家技术发明二等奖获得者王树新教授) /strong /p p   混合驱动水下滑翔机“海燕”是天津大学自主研发的一种新型水下滑翔机,由天津大学教授、海洋国家实验室海洋观测与探测联合实验室首席科学家王树新带领团队历经十余年研制成功。 /p p   拥有国际先进的水下滑翔机一直是建成世界海洋强国重要的标志性成果之一,因此美国等国家对该技术一直采取严密封锁。“海燕”的成功研制打破了国外对中国技术封锁的壁垒,扭转了中国在某些关键技术上受制于人的局面。 /p p   去年12月,中国海军一艘救生船在南海有关海域捕获一架美国无人潜航器。后经中美双方友好协商,于12月20日中午在南海有关海域顺利完成美无人潜航器的移交工作。 /p p   据了解,无论在续航里程、下潜深度以及稳定性等诸多方面,美军潜航器都无法与“海燕”相比,海燕采用了最新的混合推进技术,以浮力驱动为核心并融合其他驱动方式,具有体积小、重量轻(小于100kg)、航程远等优点。 /p p   早在2014年,“海燕”在南海北部水深大于1500米海域通过测试,创造了中国水下滑翔机无故障航程最远、时间最长、剖面运动最多、工作深度最大等诸多纪录。 /p p   “海燕”最大下潜深度1514.2m,实现了复杂海洋环境下大深度平稳滑翔运动 推进速度最大可达1.69m/s,1108.4公里实测航点位置平均偏差小于2km 连续航程超过1100km,实现水下滑翔机航程从百公里级提升至千公里级的突破。 /p p   “海燕”的研制成功不仅解决了我国相关技术的“有”“无”问题,而且引领了新型水下滑翔机技术发展。在“大深度”、“长航程”、“高精度”三方面取得了创新性成果。 /p p   由于混合驱动水下滑翔机结合了自主水下航行器(AUV)操纵性好、轨迹精度高与传统水下滑翔机性好、续航能力强的优点,“海燕”在海洋环境监测、海洋资源探测及海洋安全领域具有广泛的应用前景。 /p p    strong 混合式光纤传感技术 引领光纤传感安全监测科技前沿 /strong /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201701/insimg/689bc77d-87c9-4b1f-a067-a17bea4a02c6.jpg" title=" 3.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong (国家技术发明二等奖获得者刘铁根教授) /strong /p p   传感器技术是基础设施安全监测必不可少的核心技术之一。光纤传感技术作为传感器技术的发展前沿,是国内外发展的战略性新兴产业。由于缺乏高效的传感器技术,很多工程事故未能做到“防患于未然”,因而发明一种高效、稳定、适应性强的新型传感技术成为国家产业发展的迫切需要。 /p p   由天津大学刘铁根教授所在的团队自主研发的混合式光纤传感技术解决了当下光纤传感领域的诸多难题,为保障重大工程项目安全提供了可靠的监测保障。 /p p   据了解,不同的工业产业对传感器有着不同的需求。在电力应用中,传感器需要抗强电磁干扰、电绝缘 在石油化工应用中,传感器需要本身不带电 在航空航天、土木工程应用中,传感器则需要在恶劣环境下长期工作。与常规电测传感器技术相比,光纤传感技术能够从根本上适应上述各类应用环境和工程需求。 /p p   然而,光纤传感技术要真正投入应用,还必须要解决信号解调中的方法单一、长期漂移和响应慢,传感器封装中的交叉敏感、胶粘老化失效和传感灵敏度低,传感组网融合困难等难点问题。 /p p   面对难题,刘铁根教授团队选择迎难而上,终于通过深入研究,实现一系列光纤传感领域的技术突破。高精度、高稳定混合式光纤传感解调技术,恶劣环境下高可靠性光纤多传感器封装技术,多波段混叠式光纤多气体传感技术以及混合式光纤传感组网融合技术。这些技术突破引领了光纤传感安全监测领域技术探索的前沿。 /p p   混合式光纤传感技术近10年来已应用到28项国家航空航天试验及重大关键基础设施工程的安全监测。其在全国电力和石化行业分立式光纤传感市场占有率超过30%,近三年共取得直接经济效益2.4亿元。成功地对多起过热异常进行了预警。2012 年,该技术成功对独山子石化分公司50万方罐区温度超过阈值进行报警,将事故隐患消除在初始阶段。 /p p   目前,该项目已获得授权发明专利56项,其中美国专利3项。制定国家军用标准1项。获光纤传感产品测试认证38项。获天津市、教育部和中国仪器仪表学会科学技术奖一等奖各1项,获中国发明专利优秀奖1项。发表学术论文216篇,SCI检索 103篇,其中在国际顶级光学工程期刊上发表47篇。鉴定委员会认为“该项研究成果在理论探索、技术研发和工程应用中具有多项创新,总体技术达到国际领先水平”。 /p p   strong  聚焦国家需求 两项成果获得国家科技进步二等奖 /strong /p p   在本次大会上,天津大学参与完成的两项成果获得国家科技进步二等奖,其中包括王成山教授为第一完成人的“配电网高可靠性供电关键技术及工程应用”项目,以及练继建教授作为第二完成人的“长距离输水工程水力控制理论与关键技术”项目。两项成果都与国民经济建设紧密结合,特别注重解决国家重点领域、重要支柱产业的技术难题。 /p p   在世界范围内,持续快速发展的大规模配电网供电可靠性提升一直面临四大难题:建设方案的经济性与可靠性协调困难 复杂故障辨识准确率低 快速抢修技术尚未突破 电网侧与用户侧一体化协调控制困难。 /p p   天津大学王成山教授团队与国网天津市电力公司、中国电力科学研究院、国网浙江省电力公司、国电南瑞科技股份有限公司、天津天大求实电力新技术股份有限公司等单位经过近10年的产学研联合攻关,实现了配电网高可靠性供电关键技术的重大突破。创建了多电压级网架协调规划理论和分析方法,开发了配电网建设优化决策系统 提出了复杂故障辨识方法,突破了自适应负荷转供技术,研制了配电自动化系统与关键装备 提出了故障抢修效能动态评估方法,突破了多源信息协同的抢修资源优化调度技术,开发了配电网故障抢修平台 提出了电网侧与用户侧多电源协调供电模式,开发了含分布式电源的配电网运行控制系统,满足了重要用户供电保障需求。项目获授权发明专利43项、软件著作权8项,发表SCI/EI论文65篇。成果经鉴定整体达到国际领先水平。 /p p   长距离输水工程是进行水资源配置的关键手段,我国已建跨流域输水工程达到31座,供水比例高达20%。长距离输水工程水力控制系统具有强非线性、多流态和多约束等特点,调控参数多,不确定性大,累积效应严重 用水需求多变,运行调度复杂,调控难度大。控制不当极易出现爆管、结构物破坏、漫堤溃决和冰害等事故。长距离输水工程的安全调度和运行是保障国家水资源安全的关键。 /p p   天津大学练继建教授课题组与中国水利水电科学研究院、清华大学、长江勘测规划设计研究有限责任公司、武汉大学、南水北调中线干线工程建设管理局等单位联合攻关完成的“长距离输水工程水力控制理论与关键技术”,在国家科技支撑计划等40余项重大科研与咨询项目支持下,历经20余年的工程实践、理论探索和技术创新,建立了复杂长距离输水系统水力仿真与控制理论方法 发明了分段低压输水新技术,揭示了其共振原理,提出了输水单元水流振荡方程及避免水力共振的设计方法,降低管道承压70%-90% 提出了冰期输水冰害防治的控制技术,提高冰期输水能力0%-15%。研究成果已在我国19项大型输水工程中得到应用,惠及人口2.1亿,工程节支增收逾18亿元。 /p
  • 量子激光雷达水下获取3D图像
    英国科学家首次展示了一种新型激光雷达系统,其使用量子探测技术在水下获取3D图像。该系统拥有极高的灵敏度,即便在水下极低的光线条件下也能捕获详细信息,可用于检查水下风电场电缆和涡轮机等设备的水下结构,也可用于监测或勘测水下考古遗址,以及用于安全和防御等领域。相关研究论文刊发于4日出版的《光学快报》杂志。  在水下实时获取物体的3D图像极具挑战性,因为水中的任何粒子都会散射光并使图像失真。基于量子的单光子探测技术具有极高的穿透力,即使在弱光条件下也能工作。在最新研究中,研究人员设计了一个激光雷达系统,该系统使用绿色脉冲激光源来照亮目标场景。反射的脉冲照明由单光子探测器阵列检测,这一方法使超快的低光检测成为可能,并在光子匮乏的环境(如高度衰减的水)中大幅减少测量时间。  激光雷达系统通过测量飞行时间(激光从目标物体反射并返回系统接收器所需的时间)来创建图像。通过皮秒计时分辨率测量飞行时间,研究人员可以解析目标的毫米细节。最新方法还能区分目标反射的光子和水中颗粒反射的光子,使其特别适合在高度浑浊的水中进行3D成像。他们还开发了专门用于在高散射条件下成像的算法,并将其与图形处理单元硬件结合使用。在3种不同浊度水平下的实验表明,在3米距离的受控高散射场景中,3D成像取得了成功。
  • 全国首艘“无人智能巡逻艇”天鹅湖上岗 可水下探测
    p style=" text-align: center " img title=" 033.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/dbec24e0-8adf-464e-9b88-61b3a1a3c19a.jpg" / /p p   7月3日下午,合肥市公安局巢湖水上分局在天鹅湖举行“无人智能巡逻艇”首巡仪式。 /p p    strong 水面安全巡逻的现状和需求 /strong /p p   目前港口、码头、景观湖、水库、旅游景点、养殖业等水域的巡逻和安全防控基本上都是人工完成,存在工作量大、探测手段有限、安全救援迟缓等问题。相对于无人机、无人船等技术,无人水上艇技术发展相对较晚,目前无人水上巡逻艇主要由美国、以色列等少数发达国家生产,主要用于军事用途。国内无人艇技术相对落后,多数是尺寸较小、功能简单、智能化和信息化程度低的单一功能产品,近80%的无人水上艇应用都集中在观测与信息收集、物理环境测量等。 /p p   天鹅湖在安徽省省会合肥市境内,地处合肥政务文化新区核心,是一个人工景湖。始建于2003年,水深3.5米,有各种雕塑、园林树木、人工沙滩、喷泉,湖中有两座小岛等景观占总占地面积136公顷,湖面面积70公顷,平均水深3.5米。南北最大跨度0.7公里,东西最大跨度1.5公里,周长3.5公里。天鹅湖不但环境优美,旁边还新建了体育场,大剧院,市政办公中心等地标建筑,是合肥的政治文化休闲中心地,天鹅湖目前是合肥市内最大的开放式公园之一。近年来,天鹅湖溺亡事件频频发生。据不完全统计,天鹅湖自2004年蓄水开始,迄今为止至少溺亡了64人。因此,通过技术手段为天鹅湖安全监控和应急救援提供支持是非常有必要的,无人智能巡逻艇是近年来快速发展的技术,有望为天鹅湖安全防控提供最佳技术支持。 /p p    strong 无人智能巡逻艇的研制过程 /strong /p p   中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所“973”首席科学家刘锦淮团队的余道洋博士主持的水面机器人系列研究成果于2015年11月份发布,经专家鉴定多项技术处于国内领先,该成果发布后引起了国内行业专家、企业和媒体的重视。安徽中科华澄智能科技有限公司是中国科学院合肥物质科学研究院水面机器人等研究成果以无形资产投资入股成立的院属企业,公司的核心产品之一是智能安防水面机器人,主要用于类似于天鹅湖等水域的综合安全预警与防控,特别是溺水监控与救援。智能安防水面机器人于2016年9月份在天鹅湖进行了演示和测试,得到了合肥市公安局水上分局王旭局长的认可,双方通过沟通一致同意共同研制无人智能巡逻艇,不仅仅用于天鹅湖,进一步扩展可以用于巢湖等大江大河的无人智能化监控和应急救援。今天的仪式也是共同研制产品的正式列装,是产品走出去的良好开端。 /p p style=" text-align: center " img title=" 011.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/d2261487-1ab5-498d-95ed-39b26f2baf73.jpg" / /p p    strong 无人智能巡逻艇及天鹅湖综合安全防控系统简介 /strong /p p   天鹅湖综合安全防控系统由无人智能巡逻艇、岸基红外和光学视频监控系统、无人机、高速救援艇、蛙人应急分队、城管巡防员、手持式通讯终端、水下探测以及综合安全监控平台等组成。该系统的核心是无人智能巡逻艇,本项目研制的无人智能巡逻艇核心技术和功能包括:自主巡航、自动避障、目标自动识别、早期预警、空地水系统联动、语音驱离、声光报警、强光指引、实时视频传输、多模式远程操控、风险评价、通讯链路、自主返港、水下探测、网格化精准定位等功能。 /p p   无人智能巡逻艇的核心技术是“智能”,融合了常规机器人的智能感知、智能决策和控制技术,主要体现在以下几个方面:自主巡航和主动避障功能由卫星导航、电子罗盘、海事雷达、超声雷达、激光雷达、声呐等信息感知模块组成,通过形态学膨胀腐蚀原理的二值图处理和动态目标A*算法等人工智能算法,实现水面机器人在复杂水域的全局路径优化和局部障碍规避 无人智能巡逻艇上分别搭载了光学摄像和热红外摄像头,开发了基于动态目标多特征差异检测原理的光学和热红外图像细胞神经网络识别算法,实现无人艇动态巡航条件下动态目标的捕捉与准确识别 无人智能巡逻艇的自动识别技术解决了天鹅湖危险水域人员的动态和快速识别,在此基础上开发了早期预警系统,对试图进入危险水域的人员提前进行警告和监控,为有效管控溺亡事故的应急处理提供了技术保障 天鹅湖岛上架设了20多台光学摄像和热红外摄像头,实现了天鹅湖全天候、无死角的实时监控、和目标自动识别,一旦出现人员越过警戒线和危险水域,将自动计算危险区域人员的精确位置坐标,自动判断风险等级,并自动向系统平台发送指令,系统平台再向无人智能巡逻艇、安防人员和管理人员发送信息,以最快的速度采取应急措施,真正实现天鹅湖的空地水立体化、全天候和无死角安排防控。天鹅湖综合安全防控系统可以与其他安全管理和应急系统联网,实现多网络平台的联动。 /p p   智能安防水面机器人是携带红外热成像仪和可见光摄像机等安防监控装置,在工作区域水面进行安防巡视监控并将画面和数据传输至远端监控系统,对突发事件进行应急处置的智能机器人。该产品2016年7月荣获合肥市首创产品认证 同年11月通过安徽省新产品鉴定,经评审专家组一致鉴定,该产品在国内处于领先水平。 /p p style=" text-align: center " img width=" 450" height=" 338" title=" 04.jpg" style=" width: 450px height: 338px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/1fca29c6-3cee-4851-8632-07b83228e368.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " 智能安防水面机器人在天鹅湖巡逻 /p p   strong  应用拓展 /strong /p p   无人智能巡逻艇在天鹅湖的成功应用得到了合肥市多个部门领导的重视和推荐,2017年7月3日的列装和天鹅湖首巡将会是该产品推广应用的良好开端,该产品将进一步应用到巢湖、河道湖泊、水库、江河湖海、水上航道、景区水域等区域的安全防范与巡逻。 /p
  • 国内首台多功能水下检查机器人问世
    日前,中国科学院光电技术研究所(以下简称“光电所”)成功研制出国内首台多功能水下智能检查机器人。该机器人是在中科院“西部之光”资金及相关专项资金的大力支持下,由光电所科研团队历时两年完成。   与其他水下智能机器人不同的是,此智能检查机器人可以在水下高辐射环境中,从事核电水下探测、堤坝检查、管道检测、异物水下打捞等工作。验收组专家一致评价,该机器人在水下动密封技术、水下姿态检测、多传感器信息融合、图像识别、水下测量等关键技术上达到了国内领先水平。   据了解,该智能机器人与光电所先期研发的反应堆压力容器螺栓孔自动检查机器人、CRDM钩爪检查机器人、水下异物打捞机器人、排爆机器人等特种机器人形成的系列产品被核电用户评为首选产品。
  • Turner Designs 推出新型水下荧光仪
    色氨酸是一种能溶解在水中的氨基酸盐,具有特定的激发波和发射波长。属有机物质。存在于高生物活性的水系统或工业废水中。因此色氨酸还可作为追踪废水源头的重要参数。 市场上已有的能够测量色氨酸的仪器都很笨重、复杂、昂贵并且需要专业的的人员经过长时间的培训才能操作。这些仪器往往提供大量的数据信息,而最终用户只是需要得到一个简单的色氨酸的相对荧光相应值。 相比之下,Turner Designs的色氨酸监测仪是一种简单、低成本、可以提供0至5V模拟信号输出的水下荧光仪。该仪器体积小巧、轻便,可以和市场上绝大多数接收器或平台集成。同样也可与其他手持多参数仪平台集成。例如,与Turner Designs的C3三光学荧光仪集成时,色氨酸监测仪可以探测低至3ppb的浓度。下图展示了探头输出信号随水中色氨酸浓度的变化曲线:
  • 中科院光电所成功研制水下智能检查机器人
    水下智能检查机器人   近日,由中科院光电技术研究所自行研制的多功能水下智能检查机器人通过了专家组鉴定。专家组认为该机器人各项性能指标均达到预期目标,在水下动密封技术、水下姿态检测、多传感器信息融合、图像识别、水下测量等关键技术上达到了国内领先水平。   水下智能检查机器人是在中科院“西部之光”资金及所专项资金的大力支持下,由光电所四室科研团队历时2年完成。与其他水下智能机器人不同的是,光电所研制的智能检查机器人可以在水下高辐射环境中,从事核电水下探测、堤坝检查、管道检测、异物水下打捞等工作。目前,光电所四室已先后为秦山核电有限公司、中国核动力设计研究院、广东核电集团等多家单位提供了定制设备,产品应用后受到了用户的一致好评。   水下智能检查机器人的成功研制填补了国内核电智能机器人的空白,也为光电所承担的2013年国家973计划“核电站紧急救灾机器人的基础科学问题”积累了丰富的前期研发经验。 产品化的机器人检查设备
  • 水下探测网与目标感知量值溯源关键技术研究项目实施方案通过论证
    3月14日,由中国计量科学研究院(以下简称“中国计量院”)牵头承担的国家重点研发计划“国家质量基础设施体系”重点专项(以下简称“NQI专项”)“水下探测网与目标感知量值溯源关键技术研究”项目实施方案论证会在中国计量院昌平院区召开。中国计量院副院长杨平及相关部门负责人、项目和课题负责人、各承担单位代表共40余人参加会议。中国工程院院士杨德森、崂山国家实验室副主任刘保华、中国船舶集团有限公司第七〇七研究所副总工杨晔等7位项目领域专家,与来自哈尔滨工业大学的项目责任专家刘俭教授,共8位专家组成项目咨询专家组对实施方案进行论证。会上,项目负责人、中国计量院副院长杨平从项目背景与目标、主要研究内容、技术路线及预期成果等方面汇报了项目的总体情况。来自中国计量院、清华大学、中国计量大学等单位的课题负责人详细介绍了各课题的具体任务及实施方案。项目咨询专家组成员听取了项目和各课题的详细汇报,对项目研究的必要性给予充分肯定,论证了项目实施方案的可行性,并从各自专业角度为项目及课题实施提出了建设性意见,同意通过实施方案论证评审。中国计量院相关部门负责人介绍了项目管理和经费管理的制度办法。据项目负责人杨平介绍,海洋中温度、水色、声压、磁力与重力等参数及其分布场的准确测量,是开展海洋科学研究、气候预报与环境保护、导航与目标识别的重要保障。随着多尺度、多参数、全天候水下探测网的建设,对关键参数的测量能力、探测网的校准能力,难以满足海洋精准测量、水下探测网在线/原位校准需要,响我国海洋开发治理和海洋安全。项目面向海洋水下探测与目标感知对海洋关键参数精准测量及量值溯源的迫切需求,通过开展相关参量的高准确度量值复现新方法研究,研制高稳定性传递标准器与装置,构建集多参数的水下校准平台,在典型水下探测网、海上试验场开展在线/原位校准与现场评价示范应用,解决海洋相关传感器、仪器及水下探测网的在线/原位校准问题。项目完成后,将形成海洋温、光、声、磁、重力等关键参数的精密测量能力、以及水下探测网/标准场的原位校准能力,为提高海洋探测与目标感知精准度提供质量基础保障,服务海洋基础科学研究与海洋装备产业发展。
  • 美国海军实验室测试激光水下声源技术
    据中船综研院2011年1月24日综合报道,美国海军实验室的一个研究团队最近对一种水下声源激光技术进行了能力测试,这项技术或将可以使飞行器在不拖曳水下设备的情况下,与潜艇进行声音或数据通信 为潜艇或水下机器人提供导航数据 在浅水域定位水雷或其它水下物体。   进入21世纪,与潜入水下的潜艇进行通信仍是一项具有挑战性的任务,现实中为了实现通信经常要求潜艇浮出水面从而使艇组人员暴露在潜在风险之下。使用拖曳天线或浮标进行通信也会降低潜艇的机动性和匿踪能力。水下无人设备目前也还依赖于容易出错的惯性导航技术。此外,搜索水雷在任何任何情况下都仍是困难、危险和费时巨大的任务。海军实验室等离子物理组负责领导水下激光声源技术团队的特德?琼斯解释称,激光水下声源技术具备在这些领域提供帮助的潜力。   琼斯表示,目前水下发源首先需要有一个声源,这样就要求装备必须处于指定位置并且有可能受到威胁。研究团队开发了一种激光声学源,从而无须在水下放置任何物体。之前也有研究人员曾使用激光在水下产生声音,但该研究团队进行了大量创新性的工作,进一步完善了激光声源技术,使其在海军和其它商用领域的实用性方面前进了一大步。   这些创新性的工作包括使用窄脉冲高强度激光使水电离,通过小体积过度加热产生微小往复运动,从而产生强烈的声学脉冲。研究团队使用水下传播性能最好的波长,从而使其能够控制往复运动的形态和声学脉冲的强度。此外,他们还使用非线性光学聚焦技术,以提高激光源可以距离水面的高度 使用被称为群速度色散的技术来精确地控制声学脉冲。群速度色散技术利用不同颜色激光不同的传播速度,让速度低的激光作用在脉冲的开始,速度高的激光作用在结尾,以此拉伸脉冲,并精确控制纵向压缩的量。   该实验在印第安纳州克兰市格兰度拉湖水声实验场进行,标志着该技术第一次走出实验室。封装在漂浮装置内的毫微米波长激光制造了水下声学脉冲,并被远处一艘装备了水听器的船只捕捉到。转向镜引导激光通过聚焦镜片射入水面。每个激光脉冲产生一个大约190分贝声压级的声学脉冲,传播了190米,而之前实验室测试只传播了3米。   研究团队计划在春夏进行更多致力于提高水下传输距离的测试。初步实验的成果表明,有可能使用不超过1焦耳能量的激光脉冲脉冲产生230分贝的声压。   美国国内其它的研究人员在此领域的研究集中在通信和信号处理技术,海军实验室所做的研究工作将在这些领域也提供参考。琼斯表示,海军实验室希望能利用最紧凑的激光发生器产生尽可能强的声源。
  • 第十三届全国II类水体水色遥感研讨会在南京顺利闭幕
    由中科院南京地理与湖泊研究所主办的第十三届全国II 类水体水色遥感研讨会于10月16-17日在南京召开,现已顺利闭幕。本次会议根据研究内容分为大气校正及辐射定标、水体表观及固有光学特性、水色遥感分析方法、水质参数估算算法、卫星影像数据应用等五个专场,分别由相关专家介绍该领域的最新研究进展以及发展趋势,此外,本次会议首次安排设置研究生专场,由各单位推荐优秀研究生介绍各自的最新研究成果,以期进一步鼓励优秀研究生的科研进步。 来自国家海洋技术中心、环保部卫星中心、中科院遥感与数字地球研究所、东北地理所、南海海洋研究所、烟台海岸带研究所、武汉大学、南京大学、华东师范大学、南京师范大学以及部分地方环境监测中心等单位的一百二十位专家们在会议上交流各自研究的进展,并讨论我国水色遥感事业的发展方向和前景。我国II类水体水色遥感研究将迎来一个蓬勃发展的新高潮。奕枫仪器做为赞助商在会议上展出了美国HOBI Labs公司的固有光学特性测量产品(HS-6后向散射仪,a-sphere光吸收计),英国AQUAread公司的水质分析仪,英国Macam紫外水下光谱仪,英国CTG公司FastOcean系列初级生产力测量、快速重复叶绿素荧光计、叶绿素荧光计、水中油荧光计等产品。 受到了广大参加会议专家学者的关注。
  • 我国自主研制的多类海洋生物化学原位传感器搭载水下滑翔机顺利完成海试
    近日,由中国科学院西安光机所吴国俊研究员牵头,联合青岛海洋科技中心、国家海洋技术中心、厦门大学、自然资源部第二海洋研究所等多家科研机构联合承担的某国家重点研发计划项目取得重要进展。项目将自主研制的多类海洋生物化学原位传感器(硝酸盐、叶绿素、多环芳烃、溶解氧、下行辐照度等)搭载国产“海燕”水下滑翔机在南海西沙海槽盆地区域顺利完成海试,成功实现了高时空分辨率的海洋环境长期原位观测,连续获取最大深度达1000米的生化参量深海剖面17个,有效验证了温度、压力等环境因素对参数观测的影响、传感器长期漂移、深海光学探头高集成度封装等多项关键技术。这是我国首次通过水下滑翔机搭载自研传感器的方式获取深海生物化学剖面数据。 水下移动平台搭载传感器是同时满足多学科、多参数同步海洋观测以及多过程、多界面、多尺度综合观测的重要手段。本项目正是利用这种试验手段,实现大范围、高时空分辨率生物化学剖面参数获取,以此填补跨学科、跨尺度观测空白,丰富我国海洋科学研究方式,为复杂的全球系统提供新的理解。此外,联合团队所研制的适合移动观测的海洋生物化学传感器为首创,这将显著提升我国海洋自主观测能力。突破的传感器多项关键技术,对于推动国产海洋高端传感器产业化应用提供了坚实基础。 本次海试同步进行了与国际先进传感器(Aanderaa4330、SeaOWL等)的比测,剖面浓度变化趋势、拐点深度和绝对浓度等比测结果吻合度高。后续联合团队将深入开展BGC-Argo/BGC-Glider两类示范应用。海试现场(图片来源于中国科学院西安光学精密机械研究所)部分比测数据(图片来源于中国科学院西安光学精密机械研究所)
  • 自主水下航行器i3XO EcoMapper AUV
    近年来,湖泊等水生态水环境问题日益突出,存在数量锐减、水域急剧萎缩、水系统衰退、水污染问题突出、功能退化等问题,借助AUV可实现对湖泊等生态环境的系统监测及分析研究。全自动水下自主航行器i3XO EcoMapper AUV,具有实时、效率高、工作强度低、定位准确的优点,能够快速形成层析影像图,提供监测水体水质的空间上分布数据成果,极大地提高了湖泊水生态系统监测评价的机动性和工作效率,极大弥补湖泊水生态系统监测手段的不足,提高湖泊水生态监测自动化水平,为湖泊水生态水环境状况调查与评价、湖泊生态水系规划设计与建设提供重要依据与技术支撑。主要特点性能及应用AUV作为科研工具AUV上还有YSI EXO1多参数探头,配备的传感器可测量电导率/温度、pH值、光学溶解氧、浊度和总藻类。比如智利(以及全球各地)的铁矿场使用AUV监测冷却池的污染情况和浊度,以确保符合当地法令;在湖泊或河道疏浚前,承包商就水深、障碍物和工作范围等细节提供准确的底层测绘;用于研究生教育和水质分析、底层勘测和沿海水道、河口、湖泊和河流现场样本监测的专家研究,以获得基线和持续的环境数据;大学将其用作一种海洋学、环境和相关领域的教学工具;政府机构利用其对水体进行测绘和调查。 尖端技术集成至AUV典型AUV实现侧扫声纳成像和测深测量 - 可为研究人员和科学家提供底部测绘的详细图像。AUV现配备探头,可提供高分辨率的水质数据,一次可测量多达八种不同的水质参数。从溶解氧或pH到浊度和电导率/温度(CT),可在水平和垂直平面提供数据,以更准确地表示实时细微差别。同时AUV可帮助监测潮汐活动、天气模式以及水体的总体健康状况。智能和直观YSI(a xylem brand) 采用先进平台,通过侧扫声纳、多普勒流速仪及YSI水质探头等为用户提供便携式监测工具定制。除了这些先进的功能,AUV还用作一个强大的自主平台,配备任务规划软件,可以通过用户友好性界面和逐步流程轻松编程,安排任何定制化任务。使用GPS坐标和标准来回“割草机”模式,AUV可覆盖并获得必要数据所需的尽可能多的细节。
  • 中海达实现高端水下测量国产化
    2014年,江苏中海达(300177)海洋信息技术有限公司选址落户在江北新区智能制造产业园北斗大厦,开始在导航定位技术、水下声呐技术、无人平台技术等相关领域发力突破。而在当时,水下测量领域几乎被海外产品垄断,海外产品市场占有率达95%以上,并且价格昂贵。中海达的目标就是“实现高端水下测量国产化”。  水下放大镜——  声学多普勒流速剖面仪  “我们的征途是星辰大海!”中海达海洋公司常务副总经理周正朝在谈及公司主营业务时说道。既然踏上征途,那么一定要有“硬核科技”加持,才能让星辰大海的奥秘熠熠生辉,而这一切的基础便是声呐技术。  “利用声波在水下的传播特性,通过电声转换和信息处理,完成对水下目标进行探测、定位和通信,这也就是我们俗称的声呐。”周正朝介绍,这款声学多普勒流速剖面仪(ADCP)通过换能器向水中发射超声波脉冲,并接受水体反射信号,获取水中颗粒物的运动轨迹和水体分层流速信息,从而测量出水流的速度。  据了解,这款ADCP由中海达海洋公司自主设计、研发和生产,是国内首个量产化的产品。其作为水文行业流速、流量测验的利器,目前广泛运用在河流、航道流量测验及海上流场水文调查等领域。  “安全、可靠、便捷、精确,是我们研发产品的核心追求。我们相关产品的综合性能已经达到国际先进水平。”周正朝表示,企业以ADCP为主力,配合中海达的其它产品,无论是面对高泥沙还是大流量,都能应对自如。  位于山东省济南市泺口镇黄河大堤南岸的泺口水文站,常年为国家防总和黄河防总测报水情,由于汛期来临,受黄河上游调水调沙及冲刷的影响,黄河山东段的河水含沙量大,流速和流量增加,使得泺口水文站一直面临在较大含沙量环境下测流的难题。  “面对这样的情况,我们除了配备专业的ADCP,还派出了我们研发的最新测深仪和定位定向仪。中海达海洋公司推出“全明星”(改单引号)阵容,最终克服大含沙量的恶劣条件影响,完成了测量作业任务。”周正朝自豪地说。  乘风破浪向前去——  iBoat智能无人测量船  “要ADCP发挥出功效,所用载体平台非常重要。”周正朝说,这就要瞧瞧我们的iBoat智能无人测量船了。  中海达iBoat系列智能无人测量船,配备中海达测深仪,及HiMAX控制测量集成软件。船体采用载重型三体船设计,拥有阻力小、载重大、航行平稳、小巧轻便、可单人作业、运输方便等特点。“如果是使用传统航标船测量的话,体积大、油耗高自不用说,而且需要配足人手,无法进行单人操作。现在有了无人测量船,一个人就能搞定。开车的话,直接把船放在后备厢就行,简单便携。”  至于动力,中海达iBoat系列智能无人测量船标配智能化电池,高度集成,超大容量,而且外置可拆卸,更换电池只需三分钟。“所有测量结果都可以一体化导出,效率大大提升。”透过周正朝手持的控制台,所有信息在显示器上一目了然。  这款酷炫的无人测量船现在已经广泛应用于内陆水域的河道断面测量、水库库容测量、淤积土方测量、港口施工测量、航道水深测量等专业领域。  在安徽省怀远县境内的淮河河道,中海达iBoat系列智能无人测量船承担着水下地形测量的重任。在作业过程中,iBoat BSA智能无人测量船既可以自动生成航迹线,又可以现场手动布线。所谓手自一体,也在无人测量船上实现。当经过复杂水域环境时,iBoat BSA智能无人测量船能轻松穿越水上树林,获取水深数据。  通过作业,iBoat BSA智能无人测量船获取了高精度的水下地形测量成果,为淮河流域的河道管理、非法采砂治理等工作的科学决策提供了可靠的数据依据。  侧扫声呐上阵——  水下无秘密  除了声学多普勒流速剖面仪和无人测量船,中海达海洋公司还自主研发了单波束测深仪、双变频测深仪、浅水多波束测深仪、惯性导航系统、侧扫声呐等专业设备。  近期,在东海某海域海上风电装机的升压站周边基础地形和海底电缆路由监测任务中,中海达海洋公司投入多台设备进行协同作业,对浅埋海底电缆进行搜寻、探测,并评估其冲刷状况,从而获取更加详实、精确的水深地形数据及水下结构图像。  “iSide 5000多波束侧扫声呐兼具低速和高速两种模式。低速模式为单波束双频侧扫,高速模式为高频多波束侧扫。一般的产品会随着量程的增加导致分辨率下降,但这款产品就能做到高速高分辨力全覆盖侧扫。简单来说,就是出来的图像更清晰,工作覆盖的监测范围更大、更精确。两种模式的搭配使用好比汽车的闭缸技术,既能做到高品质,又兼顾经济实用。”周正朝介绍。  随着产品技术和质量的不断提升,作为国产高端水下探测装备的中坚力量,中海达海洋公司的许多产品也已走出国门,远销海外。“希望通过我们的努力,为国家在海洋探测和水文水利领域提供先进的科技支持和保障,也希望能有更多的人在我们产品的助力下,去深入了解大川大河,浩瀚碧海。”周正朝说。  江河湖海,孕育生命万物,塑造人类文明。作为这颗蔚蓝星球上普遍又神秘的存在,其最深处的景色无时无刻不在召唤着我们。一切正如凡尔纳所言:“这是一种超自然而又神奇的生命载体,它是运动,是爱,像一位诗人所说的,是无垠的生命。”  中海达海洋公司所研制的海洋探测和水文水利产品,如同一艘艘承载梦想和使命的鹦鹉螺号潜艇,有了它,我们能更加轻松、便捷、从容地化身为阿龙纳斯教授和尼摩船长,潜入那令人心驰神往的水波,漫游在海底两万里。
  • 预算1.4亿!西安光机所2022年3至8月仪器采购意向公布
    为优化政府采购营商环境,提升采购绩效,《财政部关于开展政府采购意向公开工作的通知》(财库〔2020〕10号)等有关规定要求各预算单位按采购项目公开采购意向,内容应包括采购项目名称、采购需求概况、预算金额、预计采购时间等。近两年来,各大高校、科研院所等纷纷在相关平台公布本单位政府采购意向。西安光学精密机械研究所,是中国科学院在西北地区最大的研究所之一,下设基础科研部、光电技术部、空天技术部、先进制造部等4大研究部,在瞬态光学与光子学理论与技术、高分辨可见光空间信息获取和光学遥感技术、干涉光谱成像理论与技术、高速光电信息获取与处理技术、先进光学仪器与水下光学技术等领域,取得了一系列科研成果,培养了一批批科技人才。作为科研成果和科技人才的产出大户,西安光学精密机械研究所每年都会投入一定的经费采购科学仪器,以支持本所不断创新发展。为方便仪器信息网用户及时了解仪器采购信息,本文特对西安光学精密机械研究所2022年3至8月仪器类政府采购意向进行了整理汇总。共收集到27个采购项目,预算金额相加达1.4亿元,采购品目包括皮秒激光器、皮秒泵浦激光器、平面镜、红外干涉仪、3D轮廓激光显微仪等多种仪器类型。西安光学精密机械研究所2022年3至8月政府采购意向汇总表序号项目名称预算金额(万元)采购日期项目详情1飞秒激光器主控系统定制模块、多参量检测及保护定制模块、高速光束调制定制模块2303月详情链接2中波红外显微测量系统1103月详情链接33D轮廓激光显微仪1503月详情链接4精密环控室1663月详情链接5微光均匀光源及量子效率组件及其测控装置1733月详情链接6石英套管机1403月详情链接7单点金刚石车床B轴2123月详情链接8自由曲面测量仪3403月详情链接9中波红外波前传感器1653月详情链接10柔性关节臂测量机1103月详情链接11U型二维旋转台1283月详情链接12Φ600mm口径红外平行光管3004月详情链接13多功能立式检测塔6005月详情链接14高精度对准装调测量显微系统3506月详情链接15四工位转移光电阴极制作台169.96月详情链接16真空回流炉136.936月详情链接17真空镀膜机1306月详情链接185kHz、kW皮秒激光器21007月详情链接19100kHz皮秒泵浦激光15007月详情链接201kHz皮秒泵浦激光器10007月详情链接2150Hz双路输出激光器12007月详情链接22三坐标测量机5508月详情链接23Φ2m口径离轴两反平行光管17008月详情链接24Φ2.2m口径标准平面镜13008月详情链接25高承载精密调整机构1508月详情链接263.39um红外干涉仪5188月详情链接27散射特性测试系统3508月详情链接
  • 发布S-ROV水下机器人新品
    S-ROV水下机器人观测平台是法国TMI-Orion公司研发的一款智能型水下机器人平台,标配4个垂直推进器和4个水平推进器,在水下可实现精确的3D移动控制。S-ROV具有超强的搭载能力,可同时搭载7个附加功能模块,适用几乎所有类型的传感器。传感器接口为即插即用模式,可快速连接。S-ROV有效负荷3.5kg,最大工作深度305米,可应用于水下作业、视频观测、水质监测等领域。l S-ROV可以对珊瑚礁、人工礁石、礁石、海底等水下物体进行视频观测,为海洋生态环境评估提供视频影像资料l 水产养殖监控,可对各种网箱养殖进行视频监控,观察生物体的生长、进食、饵料剩余等情况l 水质监测,目标海域水环境剖面监测l 河流湖泊水底地质状况影像观测及水质监测l 沉船打捞搜救,水上安防抢险,飞机火箭等残骸的水下搜索打捞l 大坝、水库闸门以及水电站冷凝池、涵洞等重点水下建筑部位的安全巡查l 海底管线铺设、海底输油管道检查、海上风电业务、海上钻油平台等海底工程验收创新点:S-ROV是一款小型高精度水下机器人,其最大的创新是配有8个推进器,可以实现前后、上下、左右等多个方向的行进。 S-ROV水下机器人
  • 奕枫仪器在第16届全国二类水体水色遥感研讨会交流发布原位初级生产力测量方案
    第十六届全国二类水体水色遥感研讨会在东北著名的“国际汽车城”长春召开,应主办方中国科学院东北地理所邀请,奕枫仪器出席第十六届全国二类水体水色遥感研讨会,并与与会专家科研工作者就海洋和湖泊水体初级生产力的研究做了进一步交流。与会科研工作者对奕枫公司的“FastOcean APD原位初级生产力测量”方案表达了浓郁的兴趣,该技术将改善传统初级生产力测量的耗时耗力的状况,将极大提供科研效率。水体初级生产力通常以单位水面下水柱在单位时间生产的有机物重量表示,以秒或小时为单位,称为光合速率,以日或年为单位,则称为光合产量。水体初级生产力的测量,特别是海洋和大型湖泊初级生产力的测量,对于CO2引起的温室效应和全球气候变化有重要的意义。海洋是地球系统中最大的碳库,海洋碳库是大气的50倍,陆地生态系统的20倍,现在全球大洋每年从大气吸收CO2约20亿吨,占全球每年CO2排放量的1/3左右,是大气CO2巨大的汇。奕枫仪器同时还展示了以下运用于水色遥感的固有光学特性和表观光学特性测量设备,收到与会研究者的欢迎。1. HS-6 后向散射测量仪2. Oscar 积分腔式吸收计3. Viper 水体衰减测量仪4. Ramses 水下光谱仪5. 荧光计--叶绿素,蓝藻, 色氨酸,CDOM ,水中油等
  • 【中国梦· 践行者】专注精密海洋仪器研发 她让多项自主核心技术突破国外垄断
    p style=" text-align:center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/cf191c16-171a-497b-bcc3-b66a86deae7d.jpg" title=" da7cfa9f-c40f-44bd-a5a9-bbebd66eda0f_meitu_2.jpg" alt=" da7cfa9f-c40f-44bd-a5a9-bbebd66eda0f_meitu_2.jpg" / /p p style=" text-align: center "    strong 李彩 /strong /p p    电路板、传感器、测量仪......在中国科学院南海海洋研究所海洋监测技术实验室里,摆放着各式各样的仪器零部件,以及由这些零部件组装而成的测量仪样机。这些仪器有的似透明玻璃匣子,有的像“金属饮水机”,还有的形如钢铁八爪鱼,从硬件研发、软件编写到样机组装调试,都由热带海洋环境国家重点实验室女研究员李彩和她的研究团队完成。其中水体体散射特性快速剖面测量技术、海水营养盐高灵敏度分析技术、水下光学仪器及视频摄像窗口防污染技术等达到国际先进水平,部分核心技术突破了国外垄断。 /p p   李彩是广州为数不多的、从事精密海洋仪器研发的女科学家之一,她是如何走上科研道路,掌握一项项“神技”的呢? /p p   探海仪器:自主创新成果应用前景广泛 /p p   李彩及其团队主攻海洋光学和环境监测技术及相关仪器开发,这些项目分别被纳入国家重点研发计划,中科院A类专项,广东省、广州市重点科研项目等。 /p p   研究团队的其中一项重要成果,是自主研发的基于阵列式快速探测技术的多角度水体体散射函数剖面测量仪样机。在实验室里,李彩向记者展示了一台有8个检测探头、外形如八爪鱼的仪器,这是我国第一台多角度水体体散射测量仪,在水色遥感、近海灾害预警预告及海洋生态系统建模等领域具有广泛的应用前景。“这个‘钢铁八爪鱼’,在我国南海、大亚湾等典型水体都曾多次服役,获取了宝贵的第一手现场实测数据。多年来经过多次改良,仪器的性能已逐步趋于稳定,未来还将根据需要对其进一步优化、拓展。” /p p   研究团队还有另一项自主研发的重要成果——海水营养盐要素高灵敏度原位快速测量仪,它由团队自主研发拥有多项自主产权技术。李彩介绍,该仪器可以用来测量海水中的主要营养要素,对于水环境监测、水质评价,赤潮预警等有重要意义。未来,这一仪器的开发将逐渐步入产业化。 /p p   仪器研发涉及方案可行性研究、关键技术攻关、功能模块软硬件设计、仪器组装及性能测试等。从小小的组件到能在水下投入使用的仪器,过程极为复杂。李彩回忆,2009年至2010年在攻关海水营养盐在线分析仪863项目时,由于相关技术属首次探索,时间短、任务重,曾持续近一年的时间几乎无休息日的赶工,经常熬夜到凌晨两三点,从硬件设计、软件开发到化学实验分析都要自己动手。化学分析仪器管路复杂,置于水中稍有溢漏就会功亏一篑,每一个环节都不能马虎。“过程是艰难的,但一步步踏实走过来,一个实实在在的东西按照自己的预想实现时,会觉得一切都是值得的。” /p p   恩师相助:从数学“差生”到理工科尖子 /p p   “我小学时候成绩很一般,尤其怕数学。”性格爽朗的李彩主动说起自己的成长经历。她告诉记者,后来走上科研道路与成长过程中多位恩师的帮助分不开。“上初二时,教数学的女老师待我特别好,此时我也慢慢开窍,喜欢上了数学。后来上高中、上大学,又遇到了多位好老师,我的数学成绩一直领先。”高中毕业报考志愿时,喜爱理工科、性格粗线条的李彩同时填报了焊接工程及计算机科学两个专业,最后被西北师范大学计算机系录取。 /p p   本科毕业后,成绩优异的她被免试保送到中国科学院安徽光机所读研究生,专门从事精密仪器研发。硕士毕业后,她曾有机会投身当时被认为待遇优厚的烟草检测行业,但是在导师的劝说和中科院南海海洋所课题组的殷切期望下,最终选择了海洋科学。 /p p   “在学习和科研的路上,老师和前辈对我人生道路的选择及研究的进步给予了很大的帮助。前辈们毫无保留地将自己所得教给我,让我十分感恩。”李彩说,仪器研发过程中,虽然也有艰辛挫折,但是做出的成品看得见、摸得着、用得上,能实实在在地服务社会,那种成就感是无法比拟的。 /p p   海上科考:“翻江倒海”后继续调试仪器 /p p   出生在甘肃一片干旱山区的李彩,上高中以前连小河都没有见过,后来却选择了与大海紧密相关的职业。每次出海,严重晕船的她,肠胃如汹涌的大海在翻滚,但为了完成任务,呕吐过后依然坚持作业。 /p p   海洋仪器研发离不开出海进行仪器性能测试,少则几天,多则几十天。2004年是李彩第一次出海,也是时间最长、记忆最刻骨铭心的一次。20多天的出海任务,严重的晕船致使她无法正常吃饭,“虽然头晕呕吐到‘脱相’,但每到一个站位,还是要硬撑着跟同事一起将仪器投入海水进行测试,结束后修改调试程序,记录数据,进行仪器性能分析。那时茫茫大海时常处于无信号的‘失联’状态,有手机通信信号的时候赶紧给家人打电话,一句话都说不出来,只剩下哭。” /p p   精密仪器研发涉及多领域学科,研发周期长、技术要求高,需要投入大量的精力,让许多人望而却步,选择这个职业的女性更是少之又少。“传统观念认为,女性的逻辑思维能力不如男性强。除此之外,仪器研发需要干许多比如拧螺丝、器件组装等体力活,表面看来也更适合男性。但我非常热爱我的工作,当一个仪器被投入使用时的成就感与喜悦感,对于我来说,是其他工作难以企及的。专注、细致、耐心,这些在女性身上更明显的特征,对于精密仪器研发也是非常重要的。”李彩表示。 /p p   广州创新英雄:李彩 /p p   博士,研究员,中国海洋学会海洋物理分会秘书长,广东省光电技术专家委员会委员,国家科技部、国家基金委、广东省科技计划、广州市科技计划项目评审专家。长期致力于海洋光学及环境监测技术及仪器设备的研发以及生态物联网技术及工程等研究。获广州市科学技术进步二等奖,安徽省科技进步奖、中国科学院大恒光学奖,2012年入选广州珠江科技新星。 /p p   创新感言 /p p   “仪器研发需要创新,但创新不能只停留在想法上,而是要落到实处,把创新的灵感逐步转化成一个真正的实物。从思路的初步形成,到做成实验室样机,再到投入应用,当中有一系列的难题要攻克,这是一个复杂的过程,是一场持久战,不能急于求成。作为科学仪器研发人员,不仅要刻苦攻关突破创新,还要将创新落实到产品和应用,这样才能真正实现自己的价值。” /p p br/ /p
  • 刚公布的中国科学十大进展,七项仪器检测技术站了“C位”
    p style=" text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " 2月27日,科技部高技术研究发展中心(基础研究管理中心)发布2019年度中国科学十大进展。探测到月幔物质出露的初步证据、揭示非洲猪瘟病毒结构及其组装机制、首次观测到三维量子霍尔效应等10项重大科学进展,从30个候选项目中脱颖而出。 /span /p p style=" text-indent: 2em " 十大进展中,科学仪器检测技术身影频现,其中的七项进展,科学仪器检测技术已经默默站了“c位”,下面我们就一起走进这些仪器技术: /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong ▋进展一:探测到月幔物质出露的初步证据 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 仪器技术: /strong /span strong 玉兔2号上配置的可见光和近红外光谱仪(简称VNIS) /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 253px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/e5193f09-a9bf-423c-aee6-6e5d805a7f7c.jpg" title=" 1.png" alt=" 1.png" width=" 450" height=" 253" border=" 0" vspace=" 0" / /p p /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 嫦娥四号降落位置以及VNIS探测 /span /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" color: rgb(127, 127, 127) " (来源https://www.nature.com/articles/s41586-019-1189-0) /span /p p style=" text-indent: 2em " 月壳和月幔都是在月球演化的最初阶段形成的,撞击增生过程产生的能量造就了熔融的岩浆洋,较轻的富钙的斜长石组分上浮形成月壳,而诸如橄榄石、低钙辉石等较重的铁镁质矿物结晶下沉形成月幔。然而,从阿波罗(Apollo)和月神(Luna)探测任务返回的月球样品中没有发现与月幔准确物质组成有关的直接证据,关于月幔物质组成的推论至今没有被很好地证实。直径非常大的撞击坑有可能穿透月壳,使月幔物质被挖掘出来并可能被探测及取样。位于月球背面的南极-艾特肯盆地(SPA)直径约为2500公里,是月球表面最古老、最大的撞击构造,最有可能撞穿月壳。然而,从现有月球轨道器获得的遥感数据表明,虽然SPA区域的铁镁质矿物含量偏高,但并没有橄榄石广泛出露的证据。这些物质是否可能来源于月幔还存在争议。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 321px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/f7a3d122-2dad-40a1-b442-cc0a43129da8.jpg" title=" 2.png" alt=" 2.png" width=" 450" height=" 321" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-align: center text-indent: 0em " 嫦娥四号VNIS仪器探测结果 /span /p p style=" text-align: left text-indent: 2em " span style=" color: rgb(127, 127, 127) " (来源https://www.nature.com/articles/s41586-019-1189-0):在两个探测点获得了质量良好的光谱数据,而这些光谱数据可以用于分析月壤成分。分析发现,嫦娥四号着陆区的月壤成分明显不同于嫦娥三号着陆区的月海玄武岩,其中含有低钙辉石,并可能有大量橄榄石存在,这就与科学家以往对于月幔成分的分析符合的非常好。 /span /p p style=" text-indent: 2em " 中国的嫦娥四号探测器最近成功着陆在月球背面SPA区域的冯· 卡门撞击坑内,并利用搭载的月球车——玉兔2号开展了巡视探测。中国科学院国家天文台李春来研究组与合作者,报告了玉兔2号上配置的可见光和近红外光谱仪(VNIS)的初步光谱探测结果,分析发现了低钙(斜方)辉石和橄榄石的存在,这种矿物组合很可能代表了源于月幔的深部物质。进一步的地质背景分析表明,这些物质是由附近直径72公里的芬森撞击坑挖掘出来、并抛射到了嫦娥四号着陆地点的月幔物质。这一工作的意义在于揭示了月幔的物质组成, 为月球早期岩浆洋研究提供了新的约束条件,加深了对月球内部形成及演化的认识。“玉兔2号”将继续探索冯· 卡门撞击坑底部的这些物质,以了解它们的地质背景、起源和组成,为未来开展月球样品采样返回任务提供依据。 /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong ▋进展三:提出基于DNA检测酶调控的自身免疫疾病治疗方案 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 仪器技术: /strong /span strong 质谱技术鉴定到cGAS的关键调控因子——G3BP1 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 病毒的种类成千上万,其感染特点和致病方式也是千变万化,但是万变不离其宗的是,当病毒入侵时,其自身的遗传物质会不可避免地被带入到宿主细胞中。机体针对这些外源遗传物质(如DNA等)迅速做出反应,甚至不惜以伤及自身为代价,这是病毒感染导致致死性炎症的主要原因。关于外源DNA诱发免疫反应的认识可以追溯到上百年之前,然而其背后的机理并不清楚。2013年,这一领域国际上取得了重要突破,科学家鉴定发现蛋白质cGAS(环鸟苷酸-腺苷酸合成酶)是胞内DNA病毒感受器。随着cGAS被揭示,科学家发现在检测病毒入侵以外,cGAS的异常激活也直接导致一类自身免疫疾病。因此,寻找有效控制cGAS活性的手段并探究其调控机理,对抵抗病毒感染及自身免疫疾病的治疗都至关重要。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/44c32549-3ea3-4f04-977b-ea3294f093eb.jpg" title=" 3.jpg" alt=" 3.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) " cGAS结构及其3个关键乙酰化位点 /span /p p style=" text-indent: 2em " 军事医学研究院(国家生物医学分析中心)张学敏和李涛研究组与合作者发现,乙酰化修饰是控制cGAS活性的关键分子事件,并揭示了其背后的调控规律。研究人员鉴定了cGAS的3个关键乙酰化位点(K384、K394和K414),发现其中任何一个位点发生乙酰化修饰,都可以致使cGAS失去活性。进而,研究者发现乙酰水杨酸(阿司匹林)可以强制cGAS在上述关键位点上发生乙酰化从而抑制其活性。此外,对cGAS调控机制的进一步探究发现,cGAS在胞内是以复合物形式存在并发挥功能的。研究人员利用蛋白质质谱技术鉴定到了cGAS的关键调控因子——G3BP1。机制研究揭示G3BP1与cGAS结合,通过帮助cGAS形成多聚物确保其能更高效地识别DNA。在缺失G3BP1的情况下,细胞中cGAS的活性明显降低。重要的是,绿茶茶多酚的主要成分、天然小分子化合物EGCG是G3BP1的抑制剂。研究人员发现EGCG能够通过干扰G3BP1与cGAS的相互作用,抑制cGAS激活。上述研究不但揭示了机体抗病毒感染的关键调控机制,还发现了有效的cGAS抑制剂,为AGS(艾卡迪综合征)等自身免疫疾病提供了潜在治疗策略。 /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong ▋进展四:破解藻类水下光合作用的蛋白结构和功能 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 仪器技术: /strong /span strong 冷冻电镜技术解析硅藻光系统复合体3埃分辨率结构 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 中国科学院植物研究所沈建仁、匡廷云研究组报道了海洋硅藻——三角褐指藻FCP的高分辨率晶体结构,揭示了蛋白支架内的7个叶绿素a、2个叶绿素c、7个岩藻黄素以及可能的1个硅甲藻黄素的详细结合位点,从而揭示了叶绿素a和c之间的高效能量传递途径。该结构还显示了岩藻黄素与叶绿素之间的紧密相互作用,使能量通过岩藻黄素高效地传递和淬灭。该研究团队进一步与清华大学生命科学学院隋森芳研究组合作,解析了硅藻的光系统II(PSII)与FCPII超级复合体的分辨率为3.0埃的冷冻电镜结构。该超级复合体由两个PSII-FCPII单体组成,每个单体包含了1个具有24个亚基的PSII核心复合体和11个外周FCPII天线亚基,其中的FCPII天线以2个FCPII四聚体和3个FCPII单体存在。整个PSII-FCPII二聚体包含230个叶绿素a分子、58个叶绿素c分子、146个类胡萝卜素分子以及锰簇复合物、电子传递体和大量脂分子等。该结构揭示了硅藻PSII核心中特有亚基的特点及其与高等植物PSII-LHCII复合体明显不同的天线亚基排列方式,以及硅藻巨大的色素分布网络,为阐明硅藻高效的蓝绿光捕获、能量转移和耗散机制提供了坚实的结构基础。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/494e40f3-2fb2-477a-9a38-942e1dc0942b.jpg" title=" 4.jpg" alt=" 4.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-indent: 0em " 硅藻捕光天线复合体晶体结构 /span /p p style=" text-indent: 2em " 为了更进一步理解水下光合作用,研究人员还基于冷冻电镜技术解析了广泛存在的与高等植物具有相似光合作用的水生生物——绿藻(假根羽藻)光系统I(PSI)-捕光复合体I(LHCI)超级复合体的结构,分辨率达到3.49埃。该结构揭示了包含有原核生物和真核生物亚基特性的13个PSI核心亚基,以及10个LHCI天线亚基的结构(其中8个形成一个双半环结构,其余2个形成一个额外的LHCI二聚体)。并与浙江大学医学院张兴研究组合作,解析了绿藻——莱茵衣藻完整的C2S2M2N2型PSII–LHCII超级复合体的冷冻电镜结构,分辨率为3.37埃。该结构显示,绿藻C2S2M2N2超级复合体是一个二聚体,每个单体由位于中央的PSII核心复合体和环绕该核心的3个LHCII三聚体、1个CP26和1个CP29外围天线亚基所构成。该工作还揭示了多个与高等植物不同的绿藻PSII核心和捕光天线LHCII的结构特征。以上研究为揭示绿藻中光能的高效吸收、传递和猝灭机制提供了坚实的结构基础,并为揭示PSI–LHCI和PSII-LHCII超分子复合体在进化过程中发生的变化提供了重要线索。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/248e5780-d6a7-4b6d-ab25-d4795f3b6c79.jpg" title=" 5.jpg" alt=" 5.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-align: center text-indent: 0em " 绿藻的光系统II和捕光天线超级复合体的结构 /span /p p style=" text-indent: 2em " 上述研究进展率先破解了硅藻、绿藻光合膜蛋白超分子结构和功能之谜,不仅对揭示自然界光合作用的光能高效转化机理具有重要意义,也为人工模拟光合作用、指导设计新型作物、打造智能化植物工厂提供了新思路和新策略。 /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong ▋进展七:青藏高原发现丹尼索瓦人 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 仪器技术: /strong /span strong 古蛋白质分析法、铀系法测年等揭秘历史 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 丹尼索瓦人是一支已经消失的神秘古人类,过去对他们的了解主要基于仅出土于西伯利亚丹尼索瓦洞的少量化石碎片以及保存在其中的高质量的古基因信息。遗传学研究显示,丹尼索瓦人对一些现代低海拔东亚人群和高海拔现代藏族人群有基因贡献,对现代藏族人群的高海拔环境适应有重要意义。由于缺乏化石形态学信息,科学家很难评估丹尼索瓦人与分散在亚洲和其他地区的丰富的古人类化石之间的联系,也很难准确理解丹尼索瓦人与现代亚洲人群的关系。此外,现代藏族等青藏高原人群特有的高海拔环境适应基因来源,特别是其是否继承自丹尼索瓦人等,是非常重要而亟待解决的科学问题。 /p p style=" text-indent: 2em " 中国科学院青藏高原研究所陈发虎研究组、兰州大学张东菊研究组联合德国马普学会进化人类学研究所Jean-Jacques Hublin研究组等合作者,报道了一个利用古蛋白质分析方法鉴定为丹尼索瓦人的下颌骨,该下颌骨来自于中国甘肃省夏河县的白石崖溶洞。研究人员通过对化石上附着的碳酸盐结核进行铀系法测年,确定下颌骨至少有16万年的历史。该化石标本是丹尼索瓦洞以外发现的首件丹尼索瓦人化石证据,对标本的全面分析也为丹尼索瓦人研究提供了丰富的体质形态学信息,包括下颌和牙齿形态等信息。该项研究表明,早在现代智人到来之前,丹尼索瓦人在中更新世晚期就已经生活在青藏高原高海拔地区,并成功地适应了高寒缺氧环境。 /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong ▋进展八:实现对引力诱导量子退相干模型的卫星检验 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 仪器技术: /strong /span strong “墨子号”量子科学实验卫星,对穿越地球引力场的量子纠缠光子退相干情况进行测试 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 量子力学和广义相对论是现代物理学的两大支柱。然而,任何试图将量子力学和广义相对论进行融合的理论工作都遇到极大困难。目前关于如何融合量子力学和引力理论的讨论,模型众多,但都普遍缺乏实验检验。 /p p style=" text-indent: 2em " 中国科学技术大学潘建伟及其同事彭承志、范靖云等与合作者,利用“墨子号”量子科学实验卫星,在国际上率先在太空中开展了引力诱导量子纠缠退相干的实验检验,对穿越地球引力场的量子纠缠光子退相干情况进行测试。根据“事件形式”理论模型预言,纠缠光子对在地球引力场中的传播,其关联性会概率性地损失;而依据现有的量子力学理论,所有纠缠光子对将保持纠缠特性。最终,卫星实验检验结果并不支持“事件形式”理论模型的预测,而与标准量子理论一致。这是国际上首次利用量子卫星在地球引力场中对尝试融合量子力学与广义相对论的理论进行实验检验,将极大地推动相关物理学基础理论和实验研究。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/98ad3a75-0c4d-4566-bc07-effa665b2ff1.jpg" title=" 6.jpg" alt=" 6.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-indent: 0em " 实现对引力诱导量子退相干模型的卫星检验 /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong ▋进展九:揭示非洲猪瘟病毒结构及其组装机制 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 仪器技术: /strong /span strong 冷冻电镜解析非洲猪瘟病毒衣壳的三维结构 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 非洲猪瘟病毒(ASFV)是一个巨大而复杂的DNA病毒,能够引发家猪、野猪患急性、热性、高度传染性疾病,发病率和死亡率可高达100%,对生猪养殖产业链造成巨大经济损失,目前尚未有可用的疫苗。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/bfeb80c7-f0ef-413a-bb51-26c0dcfafdfe.jpg" title=" 7.jpg" alt=" 7.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-align: center text-indent: 0em " 非洲猪瘟病毒衣壳蛋白结构及其组装 /span /p p style=" text-indent: 2em " 中国科学院生物物理研究所饶子和王祥喜团队和中国农业科学院哈尔滨兽医研究所步志高团队联合上海科技大学等单位,在上海科技大学冷冻电镜中心连续收集了高质量数据,采用一种优化的图像重构策略,解析了非洲猪瘟病毒衣壳的三维结构,其分辨率达到4.1埃。该衣壳颗粒体型巨大且结构复杂,由17,280个蛋白亚基组成,其中包括1种主要(p72)和4种次级衣壳蛋白(M1249L、p17、p49和H240R),它们组装成五重对称体和三重对称体的复合结构。主要衣壳蛋白p72原子分辨率结构展示出非洲猪瘟病毒潜在的构象型抗原表位,与其他的核胞质大DNA病毒(NCLDV)显著不同。次级衣壳蛋白在衣壳内表面形成了一个复杂的蛋白相互作用网络,通过调控相邻的病毒壳微体之间的作用力介导衣壳的组装并稳定了衣壳的结构。作为核心的组织者,100纳米长的M1249L蛋白沿着三重对称体的每个边缘桥接了两个相邻的五重对称体,与其他衣壳蛋白形成了延伸的分子间网络,驱动了衣壳框架的形成。这些结构细节揭示了衣壳稳定性和组装的分子基础,对非洲猪瘟疫苗的研发具有十分重要的理论指导意义。 /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong ▋进展十:首次观测到三维量子霍尔效应 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 仪器技术: /strong /span strong 低温、极低温和强磁场系统设备为观测霍尔效应提供必备环境 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 在二维电子体系中发现量子霍尔效应使得拓扑学在凝聚态物理学中发挥了核心作用。30多年前,Bertrand Halperin等人从理论上预言可能在三维电子气体系中产生量子霍尔效应,但迄今为止,还没有从实验上观测到“三维量子霍尔效应”。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/c069e222-b7ce-479f-8144-18e629922ef6.jpg" title=" 8.jpg" alt=" 8.jpg" / /p p /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 三维量子霍尔效应 span style=" text-indent: 2em " & nbsp /span /span /p p style=" text-indent: 2em " 南方科技大学物理学系张立源研究组、中国科学技术大学物理学系乔振华研究组及新加坡科技设计大学杨声远等合作,在块体碲化锆(ZrTe5)晶体中首次实验实现了“三维量子霍尔效应”。研究人员对碲化锆体单晶进行了磁场下的低温电子输运测量,在一个相对低的磁场下达到了极端量子极限状态(只有最低朗道能级被占据的)。在该状态下,研究人员观测到了一个接近于零的无耗散纵向电阻,并沿着磁场方向形成了一个正比于半个费米波长的很好的霍尔电阻平台,这些是三维霍尔效应出现的确凿标志。理论分析还表明,该效应源于在极端量子极限下电子关联增强产生的电荷密度波驱动的费米面失稳。通过进一步提高磁场强度,纵向电阻和霍尔电阻都极具增加,呈现出金属-绝缘体相变。该研究进展提供了三维量子霍尔效应的实验证据,并提供了一个进一步探索三维电子体系中奇异量子相及其相变的很有前景的平台。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 附: “2019年度中国科学十大进展”名单 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 1.探测到月幔物质出露的初步证据 /p p style=" text-indent: 2em " 2.构架出面向人工通用智能的异构芯片 /p p style=" text-indent: 2em " 3.提出基于DNA检测酶调控的自身免疫疾病治疗方案 /p p style=" text-indent: 2em " 4.破解藻类水下光合作用的蛋白结构和功能 /p p style=" text-indent: 2em " 5.基于材料基因工程研制出高温块体金属玻璃 /p p style=" text-indent: 2em " 6.阐明铕离子对提升钙钛矿太阳能电池寿命的机理 /p p style=" text-indent: 2em " 7.青藏高原发现丹尼索瓦人 /p p style=" text-indent: 2em " 8.实现对引力诱导量子退相干模型的卫星检验 /p p style=" text-indent: 2em " 9.揭示非洲猪瘟病毒结构及其组装机制 /p p style=" text-indent: 2em " 10.首次观测到三维量子霍尔效应 /p p style=" text-indent: 2em " & nbsp /p p br/ /p
  • 科学仪器行业首个产学研销一体化园区落户青岛
    青岛创盛仪器仪表产业园由青岛高创科技资本运营有限公司于2021年7月发起设立,立足于促进青岛市仪器仪表产业发展,结合崂山区特色产业优势,通过“成果转化+创业孵化+科技金融”的综合服务建立仪器仪表产业生态圈,打造国家级的仪器仪表产业化示范基地。目前园区已入驻生物分析仪器、传感器、水下光学成像仪器、实验室智能装备等项目20余个。园区拟引进国际国内顶尖研发机构,打造仪器仪表行业研发高地;搭建仪器仪表产业公共服务平台,培育孵化国产高端分析仪器项目;对接高校科研院所优质科研成果,打造青岛市仪器仪表行业成果转化中心、行业交流服务中心;设立仪器仪表产业基金,打造行业专属融资平台,为企业提供丰富的融资发展渠道;为园区企业搭建直通全国的产学研销一体化服务平台;汇集企业政策需求,向有关部门提出政策建议,搭建政企交流平台。为更好的服务和促进产业发展,青岛创盛仪器仪表产业园与仪器信息网共同主办“青岛仪器仪表产业发展论坛暨青岛创盛仪器仪表产业园推介会”,会议将于11月17日以线上形式召开,科技金融搭台,促进产学研销一体化发展。欢迎参会报名:青岛仪器仪表产业发展论坛暨青岛创盛仪器仪表产业园推介会
  • 集成有亚波长光栅的台面型InGaAs基短波红外偏振探测器
    红外辐射(760nm-30μm)作为电磁波的一种,蕴含着物体丰富的信息。红外光电探测器在吸收物体的红外辐射后,通过光电转换、电信号处理等手段将携带物体辐射特征的红外信号可视化。其具有全天候观测、抗干扰能力强、穿透烟尘雾霾能力强、高分辨能力的特点,在国防、天文、民用领域扮演着重要的角色,是当今信息化时代发展的核心驱动力之一,是信息领域战略性高技术必争的制高点。众所周知,波长、强度、相位和偏振是构成光的四大基本元素。其中,光的偏振维度可以丰富目标的散射信息,如表面形貌和粗糙度等,使成像更加生动、更接近人眼接收到的图像。因此偏振成像在目标-背景对比度增强、水下成像、恶劣天气下探测、材料分类、表面重建等领域有着重要应用。在短波红外领域,InGaAs/InP材料体系由于其带隙优势,低暗电流,和室温下的高可靠性已经得到了广泛的应用。目前,一些关于短波偏振探测技术的研究已经在平面型InGaAs/InP PIN探测器上开展。然而,平面结构中所必须的扩散工艺导致的电学串扰使得器件难以向更小尺寸发展。同时,平面结构中由对准偏差导致的偏振相关的像差效应也不可避免。与平面结构相比,深台面结构在物理隔离方面具有优势,具有克服上述不足的潜力。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心E03组长期从事化合物半导体材料外延生长与器件制备的研究。E03组很早就开始了对近红外及短波红外探测器材料与器件的研究,曾研制出超低暗电流的硅基肖特基结红外探测器【Photonics Research, 8, 1662(2020)】,研究过短波红外面阵探测器小像元之间的暗电流抑制及串扰问题【Results in Optics, 5, 100181 (2021)】等。最近,E03组研究团队的张珺玚博士生在陈弘研究员,王文新研究员,邓震副研究员地指导下,针对光的偏振成像,并结合亚波长光栅制备技术,片上集成了一种台面型InGaAs/InP基PIN短波红外偏振探测器原型器件。该原型器件具有的深台面结构可以有效地防止电串扰,使其潜在地实现更小尺寸短波红外偏振探测器的制备。图1是利用湿法腐蚀和电子束曝光等微纳加工技术制备红外探测器及亚波长光栅的工艺流程。图2和图3分别是制备完成后的红外探测器光学显微镜图片和不同取向的亚波长光栅结构SEM图片。图1. 集成有亚波长Al光栅的台面型InGaAs PIN基偏振探测器的工艺流程示意图。图2. 两种台面尺寸原型器件的光学显微镜图片 (a) 403 μm×683 μm (P1), (b) 500 μm×780 μm (P0)。图3. 四种角度 (a) 0°, (b) 45°, (c) 90°, (d) 135° Al光栅形貌。图4是不同台面尺寸的P1和P0器件(无光栅)在不同条件下的J-V特性曲线和响应光谱。在1550 nm光激发,-0.1 V偏压下,P1和P0器件的外量子效率分别为 63.2% and 64.8%,比探测率D* 分别达到 6.28×1011 cm?Hz1/2/W 和6.88×1011 cm?Hz1/2/W,表明了原型器件的高性能。图4. InGaAs PIN原型探测器(无光栅)的J-V特性曲线和响应光谱。(a) 无光照下,P1和P0的暗电流密度Jd-V特性曲线;不同入射光功率下,(b) P1和(c) P0的光电流密度Jph-V特性曲线,插图是-0.1V下光电流密度与入射光功率之间的关系曲线; (d) P1和P0的响应光谱曲线。图5表明器件的偏振特性。从图5可以看出,透射率随偏振角度周期性变化,相邻方向间的相位差在π/4附近,服从马吕斯定律。此外, 0°, 45°, 90°和135°亚波长光栅器件的消光比分别为18:1、18:1、18:1和20:1,TM波透过率均超过90%,表明该偏振红外探测器件具有良好的偏振性能。图5. (a) 1550 nm下,无光栅器件和0°, 45°, 90°和135°亚波长光栅器件的电学信号随入射光极化角度的变化关系;(b) 光栅器件透射谱。综上所述,研究团队制备的台面结构InGaAs PIN探测器,其响应范围为900 nm -1700 nm,在1550 nm和-0.1 V (300K) 下的探测率为6.28×1011 cmHz1/2/W。此外,0°,45°,90°和135°光栅的器件均表现出明显的偏振特性,消光比可达18:1,TM波的透射率超过90%。上述的原型器件作为一种具有良好偏振特性的台面结构短波红外偏振探测器,有望在偏振红外探测领域具有潜在的广泛应用前景。近日,相关研究成果以题“Opto-electrical and polarization performance of mesa-structured InGaAs PIN detector integrated with subwavelength aluminum gratings”发表在Optics Letters【47,6173(2022)】上,上述研究工作得到了基金委重大、基金委青年基金、中国科学院青年创新促进会、中国科学院战略性先导科技专项、怀柔研究部的资助。另外,感谢微加工实验室杨海方老师在电子束曝光等方面的细心指导和帮助。物理所E03组博士研究生张珺玚为第一作者。
  • 宁波材料所:面向水下可穿戴传感的耐水导电凝胶
    可穿戴传感器可以通过非侵入的方式捕捉人体的各种信号并转化为可识别的电信号,从而达到实时监测的目的,在健康管理等领域展现出了重要价值。相比于传统的刚性可穿戴传感器,由导电凝胶等软材料构建的皮肤式可穿戴传感器能与动态皮肤形成紧密的共型结构,提高传感器的传感准确性和稳定性,甚至实现对人体运动状态的实时感知。   尽管基于导电凝胶的可穿戴传感器研究已经取得巨大进展,并广泛应用于动作监测、健康管理、表情和声音识别、人机交互等诸多领域,但由于导电凝胶在水环境中存在吸水溶胀、导电组分流失、粘附性能衰退等问题,限制了其在水下探索等领域的应用与发展。近年来,通过对导电凝胶进行耐水性能的设计,研究人员实现了导电凝胶基可穿戴传感器的水下传感领域的应用,促进了该领域的研究快速发展   近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队陈涛研究员、肖鹏副研究员和魏俊杰博士基于在耐水导电高分子凝胶的构筑及其水下传感方面的研究基础,在Advanced Materials上发表题为“Water-Resistant Conductive Gels Toward Underwater Wearable Sensing”的综述文章(Adv. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adma.202211758)。   在该综述中,作者首先对提高导电凝胶耐水性的方法进行了总结,归纳提出了封装设计、疏水网络结构和多重交联作用这三种耐水设计策略,并详细讨论了各种策略的耐水原理、具体设计方法以及存在的优缺点,从而为未来的耐水导电凝胶设计提供指导。随后对用于水下传感领域的耐水导电凝胶的多功能性质进行了介绍。除了水下稳定性之外,探讨了耐水导电凝胶的拉伸性质、水下粘附性质、水下自修复性质、可回收性质和3D打印性等性质对导电凝胶基水下可穿戴传感器的传感性能和制造加工工艺的影响,并重点讨论了这些性质的优化改善方法。此外,对现有耐水导电凝胶在水下传感领域的具体应用方向进行了汇总,着重总结了耐水导电凝胶在水下运动感知、水下健康监测、水下通讯、水环境分析几个方向的研究进展,并分析了耐水导电凝胶在这些应用中存在的不足,为未来的水下传感研究指明了方向。   尽管导电凝胶的耐水设计和传下传感研究已经取得了一定的成果,但该领域的发展尚处于起步阶段,仍然存在一些问题和挑战亟需解决。导电凝胶在水环境中的传感性能与陆上性能有着明显差异,相关的水下传感机制和传感模型有待进一步阐明;耐水导电凝胶的水下稳定性和水下传感性能测试还没有标准的方法,亟需建立统一的检测方法进行有效对比和评估;在耐水导电凝胶和水下可穿戴传感器的多功能设计上需要进一步努力,例如实现基于变色功能的可视化感知、基于自清洁功能的抗污能力和基于生物可降解的环境友好等。   为了满足耐水导电凝胶基水下可穿戴传感器的实际应用需求,需要进一步发展与水下可穿戴传感器匹配的无线传输技术和自供能技术;如何实现多感知功能和多技术模块在水下凝胶传感系统中的一体化集成,尤其是如何实现“软”凝胶材料与“硬”电子元件的稳定界面结合依然是该领域需要面临的一个重要挑战。   该论文得到了国家自然科学基金(51773215)、中国博士后科学基金(2021M690157、2022T150668)、宁波市自然科学基金(2121J206)、国家重点研发计划项目(2022YFC2805204、2022YFC2805202)等项目的支持。耐水导电凝胶的设计策略与水下传感应用   (中科院海洋新材料与应用技术重点实验室 魏俊杰)
  • 鑫图sCMOS相机丨高混浊水中光信标跟踪及其在水下船坞中的应用
    了解海洋环境对各种水下任务至关重要,如资源的探测和水下结构的检查,没有自主水下航行器(AUVs)的介入,这些任务就无法进行。由于机载电池和数据存储容量不足, AUVs在执行水下探索任务也会受到限制。水下对接站的出现能够很好的解决这一问题,它能够为水下机器人提供水下充电和数据传输。然而在动态海洋环境中,浑浊和低光条件是阻碍成功对接的关键挑战。在本文中,研究人员提出了一种基于视觉的引导方法,使用锁定检测以减轻浊度的影响,同时屏蔽杂光和噪声。锁定检测方法锁定位于对接站灯标的闪烁频率,并消除其他频率无用光的影响。该方法使用两个固定频率发光的信标,安装在模拟对接站和一个sCMOS相机(鑫图Dhyana 400BSI)上。概念验证实验结果表明,该方法能够识别不同浊度下的信标,并能有效地剔除不需要的杂散光,而且不需要对基于视觉的引导算法做单独的图像处理。图1 锁定检测原理图 (a) 在清澈的水中拍摄的带有有源光信标的原始图像,调制频率为63 Hz,安装在中间的模拟停靠站上,两个背景光源发射频率为55 Hz和0 Hz。图 (b) 将锁相检测后的二值化结果应用于63hz。图 (c) 将锁定检测后的二值化结果应用于55hz。鑫图相机推荐Dhyana 400BSI V3视觉导航技术配合计算机视觉算法能够在定位精度高、不易被外部探测、可执行多任务等方面优于其他导航技术,但在水下环境中会受到光线的衰减和散射。此外,水下机器人在深海中吹起的泥浆会造成浑浊,这使得基于视觉方法的适用性更具挑战性。Dhyana 400BSI相机供了实验所需的灵活性,具有高速和高信噪比,能够在噪声中提取微弱的信号,配合软件获取图像的拍摄时间序列以实现lock-in time检测。参考文献Amjad R T, Mane M, Amjad A A, et al. Tracking of light beacons in highly turbid water and application to underwater docking[C]//Ocean Sensing and Monitoring XIV. SPIE, 2022, 12118: 90-97.该文章旨在为大家提供先进成像技术相关应用参考,部分内容摘抄于相关论文研究成果,版权归原作者所有,引用请标注出处。
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