海洋大地电磁场的特征与测量技术

探测海洋大地电磁场可推知海底的地质构造 ,借助于先进的仪器方可实现探测目的 ,海洋环境特殊而又复杂 ,表现为对电磁信号的衰减、对设备的破坏以及测量过程难以实时监控。针对所列问题 ,从理论上分析海洋大地电磁场的特征。归纳表明 ,海水对大地电磁场具有低通特性 ;通过测取两个水平方向的电场分量和三个相互垂直的磁场分量 ,即可全面了解海底的场源分布。仪器设计方案中 ,采用专用密封舱对电路器件进行保护 ;以声控方式实现海底设备的回收 ;采集电路由嵌入式计算机、2 4位 A/ D及闪存电子盘等组成 ,信号测量过程全自动化。用新研制的仪器首次获取了我国海域的大地电磁数据 ,所测资料证实与理论预测相符。

基于麦克斯韦理论的海底大地电磁探测技术

麦克斯韦理论为海底大地电磁探测技术奠定了坚实基础。大地电磁场的测量通常测取 Ex,Ey,H x,Hy,H z。大地电磁仪的设计要点包括 :高灵敏度、智能化、同步采集数据、锚系硬连接、承压密封和合理的下沉速度。所观测的数据经计算机处理后 。

海洋地震径向波的模拟研究

海底的分层结构中,一般认为存在着一种高速薄层,在地震勘探中形成径向波,并对深层反射信号形成屏蔽,使深层地震成像效果不佳;研究径向波,对提高高速薄层的认知,对研究深层地震勘探的方法,都有一定的指导意义,因此研究径向波的形成机制有着前瞻性认识和重要的应用价值。文章介绍了用计算模拟的理论分析方法研究径向波的机理及其研究结果。

EasyDL在海洋生物分类中的应用

对海洋生物的分类认知是海洋生物多样性保护及资源利用的前提,而应用深度学习是当前较为前沿的方法。自动化的深度学习技术在图像分类领域具有巨大的实用潜力,本文验证了百度AI开发平台EasyDL在海洋生物分类的可行性和实用性。与其他深度学习技术相比,该方法基于迁移学习的思想建立海洋生物分类模型,只需少量数据即可训练出高精度海洋生物分类模型;对深度学习和编程知识要求较低,界面友好,方便交叉学科研究人员快速入门、应用;提供多模型部署方式,支持离线部署和数据回流,可以不断丰富模型分类能力,对海洋生物分类研究有独特的意义。

WHATS-3:—款改进用于深海地质流体研究的流通式多瓶流体采样器

深海地质流体系统,如热液喷口和冷泉渗漏是了解地球海底环境的关键。流体化学为阐明这些生态系统中发生的物理、化学和生物过程提供了重要信息。为了准确评估深海地质流的流体和气体的性质,精心设计的耐压流体采样器是必不可少的,它们是深海地质流体研宂的重要设备。这里研发了一种新型流通式、耐压的流体取样器,该采样器能够进行四次独立采样(每次采样都有两个用于液体和气体分析的子样)。这款名为WHATS-3的新型采样器是WHATS系列采样器的新成员,也是之前WHATS-2采样器的一次重大升级,在样品数量、阀门操作时间、物理稳健性和易维护性方面都有改进。基于实验室的常规压力测试证明它适用于高达35 MPa的压力。新采样器在五个热液区进行了成功测试,两个在印度洋,三个在冲绳海槽(最大深度3300m)。Mg和主要离子的关系表现为双峰混合趋势,介于热液和海水之间,证明采集了高质最的流体样品。新研发的WHATS-3采样器均衡了采样能力、现场可用性和维护可行性三个方面,目前可作为深海地质流体系统有效研宂的最佳地质流体采样器之一。

水下生产系统液压控制系统脐带缆液容效应研究

油气田水下生产系统液压控制系统多数采用长脐带缆液压驱动完成,由于长行程积累的液阻大、能耗损失大.提出一种利用长脐带缆的液容储能特性优化设计其液压系统流量的方法,对长脐带缆精确分布参数模型进行分析推导,从而最大限度地降低长脐带缆供、回油过程的流动阻力,提高水下生产系统的驱动效率.最后以我国某油气田某井口为例,对供油管路系统进行了阻尼匹配优化设计和仿真,仿真结果与实际非常吻合.

MicrOBEM:小型海底电磁接收机

海底电磁接收机主要用于海底大地电磁与可控源电磁信号高精度观测。针对现有海底电磁接收机(OBEM-Ⅲ型)体积大、功耗大、成本高等不足,开展了小型化、低功耗、低成本方面的技术研究。MicrOBEM小型海底电磁接收机开发了新的低功耗控制单元、低功耗前置放大器,配置了低功耗磁通门传感器,采取先进的电源管理技术,使得整机功耗由现有海底电磁接收机(OBEM-Ⅲ型)的1600 mW下降至500 mW(搭载感应式磁传感器配置)以内。针对传统的声学释放器昂贵、笨重(需要匹配更多的浮力材料)等问题,通过集成水声通讯模块,并增加外置的电腐蚀释放装置方式实现释放回收,MicrOBEM仅需一个直径为17 in(1 in=2.54 cm)的玻璃浮球作为浮体,大幅降低仪器的体积和硬件成本,提升了设备的集成度和作业效率。MicrOBEM的体积(不含测量臂等)相比OBEM-Ⅲ减少3/4,功耗减少2/3,成本降低1/2,并于2021年3月在南海南部开展了深水大地电磁试验,其大地电磁测量功能得到初步验证,具有小体积、低功耗、低成本的优势。

PPS-50kJ电火花脉冲震源应用试验

随着海洋高分辨率地球物理调查的迅猛发展,高分辨地震勘探对震源的要求越来越高。本文介绍了一套新研制的PPS-50kJ大容量电火花脉冲震源,并结合野外测试对其进行了分析。该设备在野外实测过程中运行平稳,充放电速率稳定,维护方便,但实测资料发现设备激发信号能量相对比较分散,可能和电极设计有关系,还需要后续进行改进。

改进Cascade RCNN的水下目标检测

近年来海洋观测技术快速发展,水下目标检测在军事防御、水下资源勘探、海洋环境保护以及水产养殖、渔业等海洋经济领域发挥了重要作用。在水下目标检测领域,常用检测模型对尺度差异大的目标检测效果较差。针对这个问题,本文提出采用改进Cascade RCNN算法对水下目标进行检测。该算法在深度网络Cascade RCNN的基础上,选用残差神经网络Res Net50作为模型的骨干网络、特征金字塔网络(FPN)作为特征提取方式,并通过随机搜索的方法调整超参数,显著提升了下水下目标检测的精度。

潜深11000m的全海深海神号混合深潜器

本文介绍了新型“海神号”混合深潜器的概况并总结了其在2007年11月首次海试时的性能表现。“海神号”是一种新型水下作业深潜器，可在11000m全海深海域执行科学调查和取样，几乎是目前所有深潜器工作深度的两倍。“海神号”可以两种不同的模式工作，在宽阔的海区调查时，潜水器能够按照无缆AUV模式作业，通过声纳和深海摄像机对海底进行探测和地形调查；在近海底进行摄像和取样调查时，“海神号”能够转换为有缆ROV模式进行作业。本文论述了深潜器的总体和各单元设计，其中包括了陶瓷耐压舱和浮球、机械手和取样系统、轻质光线缆及中继器、照明和摄像系统、动力和推进系统、导航、深潜器动态和控制系统以及水声通讯等。

冷水珊瑚丘的高分辨率成像

冷水珊瑚(CWC)丘是一种生物成因的持久的形态结构,主要由钙化的冷水珊瑚和半远洋沉积物组成,形成复杂的深海微生物栖息地。它发育于全球范围内,尤其在欧洲大西洋边缘。本文利用高分辨率图像识别爱尔兰Porcupine Seabight海岸Piddington冷水珊瑚丘的冷水珊瑚种分布与分区特征。本文利用基于海洋对象的图像分析方法和不同的机器学习分类方法(决策树、逻辑回归和深度神经网络)对分辨率高达2 mm的珊瑚礁视频和ROV釆集的多波束数据进行分析,研究珊瑚骨架的空间结构特征和冷水珊瑚丘的环境因素。研究结果显示,利用上述方法能进行精确的定量预测,珊瑚骨架和海绵不均匀地覆盖于冷水珊瑚丘的局部地方,珊瑚覆盖率为14.5%(其中活珊瑚约2%,死珊瑚约12.5%),海绵覆盖率约3.5%。这是首次对整个冷水珊瑚丘上的活珊瑚和死珊瑚骨架以及海绵进行量化。该方法可用于栖息地研究及保护,为碳收支评估提供量化工具,并为评估冷水珊瑚丘的变化提供基准。该方法可改进应用于其他栖息地。

OBS海底定位多点伪距测量概位优化计算

本文研究了海底地震仪(OBS)的概位计算模型,从概位计算过程和观测值权值方面对其进行了改进:根据最小二乘算法准则,对计算得出的概位进行初始值精确化改进,并采用巴尔达数据探测法方案进行抗差估计,实现了对测量数据粗差的剔除,并使用实际数据进行了测试结果分析。实验证明,该方法提高了OBS概位计算的精度,有助于指导OBS的顺利回收。