溢油跟踪浮标应用

为了提高阳澄湖的水质监测能力，近日苏州市相城区环境监测站在阳澄湖投放两套浮标监测系统，以期与现有的固定水站等共同构建成阳澄湖的水质自动监测预警网络。 由泽铭环境承建的这两套水质监测系统，搭载了YSI EXO2（多参数水质分析仪）、泽铭 HQ680（氨氮分析仪）、泽铭HQ680（总磷分析仪）、AIRMAR 200WX（气象仪），能够24小时实时在线监测各类水质、气象参数，如：水温、电导率、浊度、溶解氧、pH、叶绿素、藻密度、总磷、氨氮、风速、风向、气温、气压、GPS等。 浮标监测系统采用美国进口的聚合物离子泡沫材料，一次压铸成型，耐碰撞，具有很高的浮力比，能承受严峻的野外环境。该系统还具备数据存储和处理功能、 系统监测和控制功能、数据无线传输功能、异常状况报警功能、自供电功能、全球定位功能。其GPS全球定位系统能同时跟踪12颗卫星，无使用费用，定位精度小于25米，实时监测浮标经纬度，防漂移和偷盗，脱离设定范围立即报警，自动将警报发至指导管理者的邮箱和手机，以便及时采取措施，防止丢失，保证设备的安全性。 此次浮标站的投放必定会为阳澄湖水质监测及饮用水安全提供长期而有效的助力。

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3月24日-26日，美国YSI公司举办的第二届“水质监测浮标及其在蓝绿藻、赤潮预警预报体系中的应用”技术交流会在江苏省昆山市隆重举行。 　　参加此次会议的有长江水利委员会、国家海洋局东海分局、江苏省环境监测中心、浙江海洋监测预报中心、安徽省环境监测中心、太湖流域管理局水环境监测中心、中科院水生所、无锡市环境监测站、安徽巢湖环境监测站等30余家单位的近百位专家学者。　　 　　会议议程分为三部分，首先是YSI公司副总经理林元关于水质监测浮标应用现状及发展趋势的报告。自从2003年YSI的浮标进入中国市场以来，产生了很多成功的应用案例，尤其是2008年第一届浮标技术交流会在无锡举办以后，YSI浮标引起了越来越多的关注。林总系统地介绍了浮标监测的成功经验，国内外技术发展趋势和目前存在制约发展的一些瓶颈问题。其次是YSI应用专家陈占仓关于全自动水下生态层析影像仪(AUV)的介绍及现场演示。AUV是本次会议的明星产品，吸引了所有的目光，成为全场的焦点。陈占仓有的放矢地介绍了AUV的技术优势、实用性，引起了与会人员的浓厚兴趣，会议结束后仍意犹未尽。最后是参观昆山气象局的水质生态平台。平台集成了YSI水质剖面、流速流量以及气象于一体的监测系统，全方位展示了YSI在流速与水质监测方面的技术优势，提高了客户对YSI公司的整体认识。 　　同时在这次会议期间，技术维修部经理王延新给已有客户做了关于多参数水质监测仪6600的测量原理和维护的培训，为客户解决了实际操作中遇到的问题，加强了客户对YSI售后服务能力的认可。 　　在会场空地上，我们展出了YSI最新产品的样机，ProPlus系列和M9,引起了相关客户的关注，收到了不错的效果。 　　此次会议扩大了YSI 产品宣传，提高了YSI产品的口碑，引导了用户需求，为进一步开展业务打下了良好的基础。

2017年，中国首次超越美国成为全球最大原油进口国，同时我国作为海运大国日益增长的海上交通运输及渔业作业加大了航运船舶碰撞事故和海上溢油事故导致环境污染的风险。溢油污染不仅给海洋生态环境造成巨大影响，也给沿岸的社会、经济和人类的身体健康和带来直接危害。例如2010年美国墨西哥湾原油漏油事件和2018年我国“桑吉轮”事件均对周边海洋生态环境造成严重影响。因此为保障我国海岸带经济的可持续发展，对我国海上溢油应急响应能力和基于人工智能技术的油样快速溯源分析技术提出了迫切的需求。 相比陆地溢油事故，海上溢油所发生的海域范围辽阔，特别是油样经过长期日光暴晒降解，使得溢油取证和溯源鉴别充满挑战。油指纹鉴别技术是目前溢油溯源的主要技术手段，该方法充分利用油品本身的组分特征差异进行溯源。将基于溢油本身的有机特征、炼制工艺、储存运输方式、风化时间等因素导致油品指纹的差异性，通过气相色谱、二维色谱串联质谱等不同分析检测手段获取反映油品特征的色谱峰，形成油指纹信息。再通过分析现有油指纹和嫌疑溢油指纹之间的相关性，来鉴别和确认溢油源。依据我国《海面溢油鉴别系统规范》（GB/T 21247-2007）规定，按照1个油样品重复测定2次，单个油样数据查找50个指标化合物并进行3组数据处理，需要耗费3-5个小时。此外，当遇到“无主溢油”事故的情况，则需要技术人员将无主溢油的谱图特征与指纹库中存档的数千个油样谱图进行逐一比对筛选，并将获得的色谱峰进行诊断比值、标准偏差、重复性限等繁琐运算，耗时费力且容易出现遗漏，导致溢油快速鉴别难以实现，方法的时效性大打折扣。 有鉴于此，为提升应对海上不明溢油源污染事故应急响应能力，完善海上溢油应急管理模式，中国海事局烟台溢油应急响应中心于2020年启动了《溢油鉴别分析数据与管理系统》项目，该项目依据GB/T 21247-2007海面溢油鉴别系统规范，通过对油指纹的GC、GC/MS、GCxGC/MS数据的自动化解析、对齐、积分及比值计算，实现满足国标要求的自动化溯源鉴别以及化学计量学算法的智能模式识别。在以中心尹晓楠博士为代表的技术攻关团队的带领下，科迈恩科技、青岛励图高科共同参与了系统开发。其中由科迈恩科技承担核心的溢油智能辅助溯源鉴别系统，以及船舶油漆鉴别子系统、AI辅助溢油模式识别系统及油指纹库的开发建设。 该系统从设计层面实现了包括国标重复性限法（GB/T 21247）的自动化比对分析流程，以及结合溢油指纹库大数据及机器学习算法，设计提供了我国首个基于油指纹数据的人工智能辅助辨别系统。烟台溢油应急技术中心作为海事系统唯一拥有船舶、海上石油平台油指纹库，通过此次引入智能化色谱-质谱数据比对及化学计量学技术，将溢油与石油化工类复杂样品分析与前沿的人工智能和机器学习技术开发相结合，所开发的溢油鉴别智能系统包括油指纹库、油样比对分析系统以及人工智能辅助分析系统，可对油样的GC、GC/MS以及GCxGC QTOF/MS仪器所采集的各类油样数据进行化合物积分、鼓包分析、可视化比对分析、风化程度分析，以及诊断比值分析等溢油检测国标的分析流程，以及基于机器学习算法的人工智能模式识别及溢油指纹库快速搜索和匹配功能。实现嫌疑油样及无主溢油的快速、精准识别，数据的处理时间和计算耗时将从现在手工计算的1-2天缩短至数分钟以内。 该系统的研制开发将为我国海洋溢油事故应急响应及快速溯源跟踪提供领先的技术支撑平台，有力推进海面溢油鉴别的标准提高，极大提升溢油事故排查溯源应急响应的效率，为海上溢油事故执法调查提供了重要的技术支撑。同时，该系统还可为修复海洋生态环境，海洋突发事件应急响应技术研究提供了技术支持，为我国海洋防灾减灾和提升国家海洋权益提供了有力技术支撑。关于科迈恩科技科迈恩科技秉持“让AI为创新分析技术赋能”的愿景，致力于让广大用户受益于大数据和人工智能技术对于检测能力的创新和提高。目前科迈恩科技已在智能化仪器数据分析、快检技术、新药研发、精准医疗、感官评价等工业级AI建模等领域拥有系列化产品或解决方案，涵盖色谱、质谱、光谱、核磁共振等多维分析大数据的融合。所服务的客户覆盖制药、快消品、农产品、临床、石化、环保、交通、汽车制造等诸多领域。关注“科迈恩科技”公众号，了解更多分析检测行业的解决方案如您对科迈恩科技有更多想了解，可通过仪器信息网和我们取得联系！400-860-5168转3905

安装调试 准备投放 顺利入水 投放成功 近日，苏州气象局经多方考察，引入两套YSI水质垂直剖面自动监测系统，在太湖上建成了国内首个内湖水质气象综合浮标站。苏州太湖水质气象自动监测系统的建成，将进一步加强太湖蓝藻监测预警工作，为开展治理太湖蓝藻工作提供丰富的数据资料，确保苏州饮用水安全。 两个水质气象综合浮标站分别布设在太湖上山和金墅港取水口外5公里左右的水域中。浮标站上挂置、集成的监测系统 将分层实时监测太湖中的 蓝绿藻、叶绿素、浊度、溶解氧、电导率、pH值等水质参数，水流、水深、水温等水文参数，风向、风速、气压、温度、湿度等气象参数，从而实现对太湖水体的水质、水文和气象等要素的全天候、全方位、立体式监测。 YSI水质气象自动监测系统是迄今为止全球唯一成功运行、表现出色的一款自动剖面系统，它可以根据水位变化自动测量水深，确定剖面监测点位置；坚固、抗腐蚀的绞车和驱动装置，即使在恶劣的环境下，也能保证系统正常运行；自动检测非预定活动和错误，自动恢复程序；可集成气象传感器、日辐射传感器、雨量计和声纳测深仪；可选多种无线数据传输方式；剖面管理软件，便于剖面设定、数据报告、分析和输出。 苏州太湖水质气象自动监测系统 实时监测太湖水体中不同水层的水质、水文情况，并进行自动分析，然后通过GPRS系统把相关数据发送至苏州气象预警中心。实时监测太湖蓝藻产生和发展趋势，有效对比卫星影象图，提高对太湖蓝藻的监测精度，将有利于深入开展蓝绿藻分布规律和生长机制研究，进一步提高太湖蓝藻监测和气象预警服务能力。

11月5日，国家海洋信息中心牟林处长来深调研指导我市海洋信息化及浮标监测系统建设工作，并在市海洋环境与资源监测中心会议室召开座谈会，就深圳市海洋信息化业务、海洋环境监测、海洋浮标监测系统建设等工作与监测中心业务骨干进行了交流讨论。市规划国土委（市海洋局）海洋管理处王壮雄处长、监测中心郑志文主任及监测中心业务骨干参加了座谈。 随着深圳市当前海洋经济社会的不断发展，国民的海洋意识日益增强，海洋综合管理和社会公共服务对海洋监测工作提出了更高的要求，高标准、高水平的监测水平离不开高科技的专业技术和设备支撑。深圳市以增强海洋综合监测能力为重点，不断完善海洋浮标自动监测系统、高频地波雷达系统、海域使用动态监管系统等系统建设，加快推进数字海洋系统工程建设，不断提升海洋信息应用管理工作绩效。 牟林处长肯定了深圳市的海洋监测、海洋信息化工作成效，并对深圳未来的海洋监测及信息化工作提出了指导性意见：一是进一步加强海洋浮标、雷达、台站、监测船等立体观测能力建设，加快构建深圳海洋立体观测网络体系；二是突出工作亮点，推进浮标系统等监测数据的应用服务，提升海洋监测工作的社会价值；三是深入开展合作交流，加强数据共享，建立业务合作与资源共享联动机制；四借助国家海洋局有关部门雄厚的技术力量，将高新科技与地方需求紧密结合，进一步提高海洋监测与信息化工作的专业化水平。

11月5日，国家海洋信息中心牟林处长来深调研指导我市海洋信息化及浮标监测系统建设工作，并在市海洋环境与资源监测中心会议室召开座谈会，就深圳市海洋信息化业务、海洋环境监测、海洋浮标监测系统建设等工作与监测中心业务骨干进行了交流讨论。市规划国土委（市海洋局）海洋管理处王壮雄处长、监测中心郑志文主任及监测中心业务骨干参加了座谈。 随着深圳市当前海洋经济社会的不断发展，国民的海洋意识日益增强，海洋综合管理和社会公共服务对海洋监测工作提出了更高的要求，高标准、高水平的监测水平离不开高科技的专业技术和设备支撑。深圳市以增强海洋综合监测能力为重点，不断完善海洋浮标自动监测系统、高频地波雷达系统、海域使用动态监管系统等系统建设，加快推进数字海洋系统工程建设，不断提升海洋信息应用管理工作绩效。 牟林处长肯定了深圳市的海洋监测、海洋信息化工作成效，并对深圳未来的海洋监测及信息化工作提出了指导性意见：一是进一步加强海洋浮标、雷达、台站、监测船等立体观测能力建设，加快构建深圳海洋立体观测网络体系；二是突出工作亮点，推进浮标系统等监测数据的应用服务，提升海洋监测工作的社会价值；三是深入开展合作交流，加强数据共享，建立业务合作与资源共享联动机制；四借助国家海洋局有关部门雄厚的技术力量，将高新科技与地方需求紧密结合，进一步提高海洋监测与信息化工作的专业化水平。

由深圳市朗诚实业有限公司自主开发的海洋浮标自动监测数据管理与应用系统、海洋浮标自动监测监控与预警系统、海洋浮标自动监测信息发布系统等3项系统软件，根据《计算机软件保护条例》及《计算机软件著作权登记办法》的规定，经中国版权保护中心审核，于2012年12月同时获得了国家版权局颁发的计算机软件著作权登记证书，这是继2011年11月获得&ldquo 海洋浮标自动监测系统V1.1&rdquo 计算机软件著作权登记证书之后，又获得的3项国家计算机软件著作权登记证书。 海洋浮标自动监测数据管理与应用系统，主要对海洋浮标、现场手工观测数据以及其他监测方式数据进行入库管理、更新和显示。对各种监测方式的海洋数据进行统计分析，得到海洋环境参数、海洋环境状况、海洋功能区环境状况和海洋灾害的综合评价及预警，最终得到各种类型的海洋信息产品。对信息产品发布内容依据发布途径和受众对象的管理，进而通过文字、图形等形式将信息产品在平台上进行展示。 海洋浮标自动监测监控与预警系统主要对海域环境状况和浮标运行状态进行实时监控与预警，提高海洋环境管理能力和灾害应急响应能力。功能模块主要包括浮标实时、历史数据查询，浮标运行状态监控与自动预警，海洋环境实时监控与预警，海域及功能区实时和历史环境状况查询，海洋灾害实时查询等。 海洋浮标自动监测信息发布系统是海洋信息产品发布的途径之一，主要实现对相应海域上布设的海洋浮标和现场观测数据计算得到的海洋环境参数，海水浴场、滨海旅游区、海上运动区等功能区环境状况，海洋灾害信息和海洋灾害知识等信息产品发布。政府部门相关领导和公众可分别在政府内网和公众互联网进行海洋信息产品查询。 近年来，朗诚实业对海洋技术研发大量投入，取得了海洋浮标自动监测系统硬件和软件系统的一系列专利技术和知识产权。这三项研究成果的取得，是海洋数据应用服务的创新突破；标志着朗诚公司海洋浮标自动监测系统的系统集成技术水平和海洋浮标自动监测系统的运营能力迈上了一个新的台阶。

由深圳市朗诚实业有限公司自主开发的海洋浮标自动监测数据管理与应用系统、海洋浮标自动监测监控与预警系统、海洋浮标自动监测信息发布系统等3项系统软件，根据《计算机软件保护条例》及《计算机软件著作权登记办法》的规定，经中国版权保护中心审核，于2012年12月同时获得了国家版权局颁发的计算机软件著作权登记证书，这是继2011年11月获得&ldquo 海洋浮标自动监测系统V1.1&rdquo 计算机软件著作权登记证书之后，又获得的3项国家计算机软件著作权登记证书。 海洋浮标自动监测数据管理与应用系统，主要对海洋浮标、现场手工观测数据以及其他监测方式数据进行入库管理、更新和显示。对各种监测方式的海洋数据进行统计分析，得到海洋环境参数、海洋环境状况、海洋功能区环境状况和海洋灾害的综合评价及预警，最终得到各种类型的海洋信息产品。对信息产品发布内容依据发布途径和受众对象的管理，进而通过文字、图形等形式将信息产品在平台上进行展示。 海洋浮标自动监测监控与预警系统主要对海域环境状况和浮标运行状态进行实时监控与预警，提高海洋环境管理能力和灾害应急响应能力。功能模块主要包括浮标实时、历史数据查询，浮标运行状态监控与自动预警，海洋环境实时监控与预警，海域及功能区实时和历史环境状况查询，海洋灾害实时查询等。 海洋浮标自动监测信息发布系统是海洋信息产品发布的途径之一，主要实现对相应海域上布设的海洋浮标和现场观测数据计算得到的海洋环境参数，海水浴场、滨海旅游区、海上运动区等功能区环境状况，海洋灾害信息和海洋灾害知识等信息产品发布。政府部门相关领导和公众可分别在政府内网和公众互联网进行海洋信息产品查询。 近年来，朗诚实业对海洋技术研发大量投入，取得了海洋浮标自动监测系统硬件和软件系统的一系列专利技术和知识产权。这三项研究成果的取得，是海洋数据应用服务的创新突破；标志着朗诚公司海洋浮标自动监测系统的系统集成技术水平和海洋浮标自动监测系统的运营能力迈上了一个新的台阶。

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为了加强对饮用水源地的环境监管，完善饮用水源地安全预警体系，本年度浙江省将陆续在全省范围内14个水库投放15台YSI水质自动监测浮标。 到目前为止，已有5台YSI水质自动监测浮标完成投放，分别落户于宁波市的白溪水库、皎口水库、横山水库、亭下水库和金华市的沙金兰水库，担负起24小时监控水库水质安全的重任。 从6月份起，剩余10台YSI水质自动监测浮标将陆续在年内完成投放。这些YSI水质自动监测标将分别投放在岱山小高亭水库、余姚陆埠水库、梁辉水库、慈溪邵岙水库、淳安县自来水厂、义乌八都水库、巧溪水库、东阳横锦水库、武义源口水库。 YSI技术人员进行浮标投放 YSI水质自动监测浮标是一套采用当今最先进的材料技术、野外监测技术、水质自动监测采集和通讯技术，结合YSI丰富的野外运行和维护经验而制造的监测系统。YSI水质自动监测浮标可以对水库水质进行自动分析，并实时传输水质自动监测。一旦发现水质出现异常，监控中心终端还会通过短信的方式进行报警。 详细信息请见《宁波日报》新闻链接： http://daily.cnnb.com.cn/nbrb/html/2011-05/27/content_327162.htm

p 　　当地时间1月1日16时30分，中国第35次南极考察队在南纬52° 、东经175° 海域布放了我国首个西风带环境监测浮标，标志着南大洋大圆环计划迈出了第一步。船基首席科学家、中国科学院院士陈大可作为布放总指挥，宣布考察队赢得了新年开门红。 /p p 　　 strong 6公里长的“标枪” /strong /p p 　　1月1日布放的西风带环境监测浮标为极端环境观测锚系浮标，由我国自主研发建造。它的外观看起来像个大号陀螺，呈蓝黄两色，放置在“雪龙”船舯部甲板。 /p p 　　自然资源部国家海洋技术中心高级工程师冯月永介绍，该浮标采用了耐腐蚀的纯不锈钢材质，配置了6500米尼龙绳、50米锚链和1.5吨抓力锚，使锚系形成弹性系统，提高了在恶劣海洋环境中工作的可靠性，能够在海上连续传输数据不少于3个月。 /p p 　　浮标布放的过程就像是在海上投“标枪”。只不过这杆“标枪”从头到尾长度超过6公里。 /p p 　　“标枪”的头部是浮标体，也就是蓝黄色“陀螺”，它将最先入水，漂浮在海水表面采集实时环境数据。“陀螺”浑身都是科技装备，包括航标灯、太阳能板、气象水文传感器、供电系统等，同时在顶部钢架上布置了密密麻麻的鸟刺，防止海鸟降落影响数据收集与传输。 /p p 　　“标枪”中部由手腕粗的绳索和锚链组成，像是风筝线一样连接着浮标体，全长6550米，满足水深3000米～5000米的布放要求。“标枪”尾部是1.5吨重的铁锚，它将最后入水并沉入海底，犹如“定海神针”一般将浮标牢牢固定在西风带海域。 /p p 　　国际上在南大洋西风带布放浮标获取长期观测数据罕有先例，那里海况恶劣，对浮标结构坚固程度、数据传输稳定性都将构成严峻挑战。风急浪高的西风带上，何处、何时可以开始布放?还要看“老天爷”的脸色。 /p p 　　 strong 抢抓时间巧布放 /strong /p p 　　为了抢抓作业窗口，“雪龙”船于2018年12月30日驶离新西兰利特尔顿港。考察队仅用两天时间完成第二航段人员上船与物资补给，比原计划提前一天离港。 /p p 　　1月1日上午，考察队临时党委召开布放协调会，随船气象保障、自然资源部国家海洋环境预报中心副研究员汪雷作了天气与海况汇报。气象预报显示，“雪龙”船向南穿越西风带途中正受两个气旋夹击，适合布放的时间窗口只有14时~19时，那时海况较为平稳。 /p p 　　14时，“雪龙”船抵达预定海域。船长沈权现场指挥水手开启舯部甲板的红色吊车，准备布放浮标。吊臂将几百公斤重的浮标一点点提起，4名水手紧紧拉住止荡绳，防止浮标随惯性摇晃。曾参加首次南极考察的“雪龙”船前水手长、58岁的安全监督员吴林也到现场“助战”。这位经验丰富的老南极不时地用对讲机与吊车手沟通，调整吊臂摆出角度。待浮标接近水面后，一名水手机警地拉动脱钩器，浮标顺利入水。 /p p 　　“雪龙”船缓速向前行驶，浮标向船艉漂去，浮标下方拖曳的绳索迅即如灵蛇般游动了起来。这根6公里长的红色“风筝线”按照预先设计好的路线，从舯部甲板经右舷贯穿到船艉飞行甲板，再从船艉A型架下方入水。在绳索释放路线上，每隔一段距离便设一岗，大洋队队员和水手全程看护，防止绳索打结或阻塞。 /p p 　　两个多小时后，海上气温渐低、风速渐起，天色也愈加昏暗。气象预报的时间窗口呈关闭之势。此时，6公里长的绳索飞速入海，连接绳索与1.5吨抓力锚的铁链也发出了欢快的“哗哗”声，从船艉下海。红色的A型架随即起吊铁锚，水手和大洋队队员协力将其释放到海中。 /p p 　　铁锚入海，在船艉激荡起洁白的浪花，奋战在西风带的队员们纷纷掏出手机，记录下这历史性的一刻。陈大可高声赞道：“开门红!”他为船员与队员协同配合、精准的气象预报点赞。这次布放比原计划缩短了近4个小时。 /p p 　　 strong 南大洋“大圆环”计划 /strong /p p 　　陈大可介绍，本次投放西风带环境监测浮标旨在获取该海域水文、气象等基本环境信息，采集海洋环境变化实时数据。此种基础性研究需要长期积累数据才能得出规律性结论，预计未来还将环绕西风带布放5个同样类型的浮标，形成南大洋“大圆环”，为建立新的大洋环流模型、评估极地水团对全球环境影响提供基础资料。 /p p 　　环绕南极大陆的南大洋是连通太平洋、大西洋和印度洋的辽阔海洋，也是世界上最大的低温水体，同时因缺乏陆地阻隔形成了咆哮西风带。南大洋通过海、气、冰之间的热交换影响着全球气候变化，是全球碳循环和生态系统中的重要一环。该海域距离我国遥远、范围漫无边际，开展系统观测研究投入巨大，恶劣极端环境也对观测技术提出了苛刻要求。 /p p 　　考察队同时布放了投弃式波浪浮标与漂流式海气界面浮标。这3种不同形式的浮标将获取西风带海域实时水文气象数据，为全面研究评估西风带气候现象和变化提供数据支撑。 /p

基于浮标温度剖线的湖泊调查背景 夏季，深层湖泊会发生温度分层——表面温暖，深层水很冷。这对此类湖泊中的营养平衡和生物栖息地产生了很大影响。由于气候变化引起的气温普遍升高，两者都将发生变化，因此也将改变湖泊中生态系统的生活条件。巴伐利亚州环境局与威尔海姆市水管理局和OTT HydroMet公司合作，实施了一项测量项目，用于连续监测巴伐利亚阿默尔湖水中的水温剖线。由于可行的并且经过长期测试的方法非常少，因此有必要寻找新方法来实现客户基于浮标的温度曲线的想法。经过努力，在阿默尔湖的最深处（81 m）安装了一个浮标，该浮标由三个混凝土配重（每个750 kg）固定就位。 固定在浮标底部的测量链可在16个不同深度连续测量阿默尔湖的水温。由另外安装在浮标上面的紧凑型气象站LUFFT WS501-UMB，持续监控气象数据来帮助分析测量链上提供的温度数据。 监控解决方案测量浮标固定在湖泊的最深处（81 m）。在它的下侧, 有一个带有16个温度传感器的测量链，该测量链均匀地分布在下方，一直到湖底。 固定在浮标底部的测量链可在16个不同深度连续测量阿默尔湖的水温。由另外安装在浮标上面的紧凑型气象站LUFFT WS501-UMB，持续监控气象数据来帮助分析测量链上提供的温度数据。 OTT HydroMet交付的浮标配备了大量的测量设备：紧凑型气象站LUFFT WS501-UMB，用于监测气象参数：气温、气压、相对湿度、总辐射、风向和风速太阳能电池板，用于自主电源测量链带16个 温度传感器数据采集器netDL500，远距离传输 测量链和紧凑型气象站的温度传感器不断收集数据（间隔15分钟的平均值）。 测得的数据存储在浮标内部安装的OTT netDL数据记录器中。 一天内多次将数据通过移动通信从测量站点传输到水管理机构的数据库中，以便即时进行评估。

2008年，为更好的预警预测太湖水域蓝绿藻的发展情况，南京、无锡、苏州的相关单位在太湖先后投放了9台YSI监测浮标，其中包括2台国内首次引进的能实时监测不同水层水质情况的YSI垂直剖面水质监测系统。 YSI监测系统上搭载的6600V2水质监测仪是整套系统的心脏部位。 经过YSI工程师夜以继日地安装调试，各系统均已进入正常的工作状态，成为了24小时不间断监测太湖水质变化的水下警察。 为使用户单位进一步了解并掌握YSI监测系统的工作原理与操作方式，并促进交流，YSI公司特别在无锡锦江大酒店举办了一个为期三天的&ldquo YSI监测浮标在蓝绿藻赤潮预警体系中的应用技术交流会&rdquo 。受邀客人分别来自上海、浙江、江苏、安徽与湖北的环境监测站、气象局等单位，共70余人。 2008年11月6日，会议内容为6系列仪器性能与使用的培训。YSI技术服务经理王延新为大家介绍了6系列仪器的各部件及其性能，以及在存储与使用中需要注意的各事项。YSI技术工程师潘与佳现场讲解、操作仪器。 2008年11月7日上午，YSI水质监测系统全球产品经理Rob Ellison 向大家介绍了蓝绿藻的监测技术以及当前世界的技术发展状况，其中包括监测和预警的方法、仪器、平台等多方面的问题。下午，YSI中国区销售总监林元全面介绍了YSI监测浮标近年来在中国沿海水域的成功经验。 2008年11月8日，全体与会人员登上太湖游船实地考察落户太湖水域的YSI浮标，并参观了相关景点。至此，会议圆满结束。 保护水环境，是我们每个人不可推卸的责任。作为专业水质监测仪器生产商，YSI公司更是义不容辞的不断进取、研发生产优质仪器，并分享其全球应用经验。

激光跟踪仪技术及应用周维虎1，周培松2，石俊凯11. 中国科学院微电子研究所2. 海宁集成电路与先进制造研究院一、引言激光跟踪仪是一种大尺寸空间几何量精密测量仪器，具有测量功能多（三维坐标、尺寸、形状、位置、姿态、动态运动参数等）、测量精度高、测量速度快、量程大、可现场测量等特点，是大型高端装备制造的核心检测仪器。目前，国际上主要有瑞士Leica、美国API和美国FARO三家公司生产销售激光跟踪仪。其中Leica公司凭借自身百年光学仪器制造优势，全球市场占有率最高，目前该公司主推产品型号为AT960，该仪器最大测量距离为80m，空间坐标测量精度为15μm+6μm/m，数据输出速率为1000点/秒；API公司激光跟踪仪小型灵巧，安装和校准快捷，移动方便，便于携带，目前主推产品为Radian系列，其中Radian Pro最大测量距离可达80m，三维坐标测量精度为为10μm+5μm/m；FARO公司财力雄厚，研发投入高，销售网络强大，目前主推产品为Vantage系列，其中VantageS6最大工作范围为80m，角度测量精度为为20μm+5μm/m，数据输出速率为1000点/秒。自1997年开始，国内天津大学、清华大学、中国科学院光电研究院等科研院所先后对激光跟踪测量技术及设备进行了相关研究，其中天津大学最先对单站式结构跟踪仪坐标测量系统进行了研究，并开展了测量功能实验，为激光跟踪仪的后续开发奠定了基础；清华大学对组合式多自由度跟踪测量系统进行了研究，基于三组跟踪测量系统构建空间位置姿态测量系统；中国科学院光电研究院团队（该团队于2018年划转至中科院微电子研究所）自2009年开始研究激光跟踪仪，在中科院装备项目、国家重大仪器设备开发专项、国家重点研发计划、装备发展部、国防科工局等项目的支持下，经过10余年研发和技术积累，实现了激光跟踪仪的自主研制，打破了国外技术封锁和垄断。当前，激光跟踪仪技术正向高精度、小型化、多功能、智能化等方向发展。激光跟踪仪是机器人校准的理想仪器，可以配合机器人实现高精度智能制造。高端激光跟踪仪含有大范围超清摄像头，用于测量过程断光后靶标的自动寻找和测量续接。除此之外，激光跟踪仪结合不同的测量靶标还可以实现隐藏点测量、工件局部形貌高密度扫描测量以及六自由度测量。随着激光跟踪仪在航空航天、舰船、核工业等大型装备制造中的重要性日益凸显，国内用户对仪器国产化的要求越来越高，随着中美贸易战的加剧和发达国家对我国高技术产品的打压，激光跟踪仪国产化替代势在必行。二、激光跟踪仪测量原理激光跟踪仪基于球坐标测量系进行测量，主要用于大尺寸坐标测量以及大型构件尺寸及形位误差测量，亦可对运动部件进行动态跟踪测量。2.1三自由度激光跟踪仪如图2.1所示，当激光跟踪仪工作时，激光测距系统获得靶球到仪器的精确距离r，方位编码器和俯仰编码器测角系统分别测出目标方位角A和俯仰角E，利用这三个原始测量值，就可以通过球坐标与直角坐标之间的转换关系获取空间三维直角坐标（X，Y，Z）。图2.1 三自由度激光跟踪仪原理图合作靶球在空间移动时，从合作靶球返回的一部分光会进入激光跟踪仪内部的位置检测器（PSD，Position Sensitive Detector），随着合作靶球的移动PSD将探测偏移值，跟踪控制系统根据这个偏移值控制方位和俯仰电机转动直到偏移值为零，从而达到跟踪的目的。测量组合参数(A，E，r) 经过坐标转换得到空间三维直角坐标（X，Y，Z）后，经过数据分析软件可以得到被测对象各种几何量参数。激光跟踪仪数据采集系统将测量数据发送至上位机以后，经上位机解析可以确定目标的三维尺寸、几何形貌等信息，并通过计算机实时显示并打印测量结果。2.2 六自由度激光跟踪仪图2.2 六自由度激光跟踪仪原理图六自由度激光跟踪仪为三自由激光跟踪仪的升级产品，在空间位置信息测量的基础上加入了视觉测量、光电测量和惯性测量等模块，用以获取目标空间姿态信息。首先需要建立激光跟踪仪坐标系与上述测量模块之间的转换关系，并通过视觉测量中纵向投影比不变的约束实现横滚角测量；在上述基础上，基于光束向量唯一性约束和激光准直传感原理实现方位角和俯仰角的测量，最后实现三个空间姿态角的测量；除此之外，还融入了惯性测量单元IMU的测量信息，用于动态条件下的辅助测量。三、激光跟踪仪产业和市场分析随着我国制造业产业升级和科技领域的迅猛发展，高端制造、精密制造、智能化制造成为我国未来工业和科技领域的主流方向，激光跟踪仪等精密测量仪器具有巨大的应用前景。在大尺寸精密测量领域，激光跟踪仪具有测量范围大、精度高、功能多、可现场测量等优点，取代了大型固定式三坐标测量机、经纬仪、全站仪等许多传统测量设备，在设备校准、部件检测、工装制造与调试、集成装配和逆向工程等应用领域显示出极高的测量精度和效率，激光跟踪仪已成为大尺寸精密测量的主要手段，激光跟踪仪应用领域主要包括航空航天、汽车制造、重型机械制造、重工与船舶、能源、科研、医疗等领域。根据国外市场研究机构，2017年全球激光跟踪仪市场规模为2.595亿美元，2020年全球激光跟踪仪市场规模为3.438亿美元，预计2023年有望达到5.216亿美元，2028年有望达到8.364亿美元，市场主要驱动力来自质量控制和检验、对准、逆向工程和跨行业校准的需求。按应用细分，质量控制和检验占据最大的市场份额。这是因为激光跟踪仪被越来越多地用于监控和测量跨行业的质量，如汽车、航空航天和国防。为确保客户的要求和规格，质量控制和检验是汽车、航空航天和国防工业的重要参数。为了做到这一点，这些行业主要依靠激光跟踪仪来检查和监测元器件、组装件和成品质量。激光跟踪仪在建筑产品测量、过程优化和通过快速精确测量提供解决方案方面具有精确度高和易便携等不可替代的优势。按行业细分，汽车、航空航天和国防有望引领整个激光跟踪仪市场。在航空航天和国防行业中，激光跟踪仪用于三维测量、逆向工程、武器系统、轴与导轨对准、雷达罩剖面图、飞行器传动装置，以及许多其他测量产品和服务。在航空航天行业中，激光跟踪仪最常应用于夹具部件检查和机翼部件装配。在汽车行业中，激光跟踪仪被用于自动化生产线校准、铰接线和车身部件对准、大型面板和装配主体面板测量、逆向工程、部件验证表面测量、工业机器人调整、变形和动态测量、质量控制和检验等。按地区细分，欧洲占据激光跟踪仪市场的最大份额。为了满足生产过程中的质量和安全要求，欧洲的原始设备制造商（OEMs）早已经开始使用激光跟踪仪。在汽车行业中，激光跟踪仪也得到了多种应用，例如质量检查、对准和校准。因此，日益增长的汽车行业对激光跟踪仪需求也在逐渐增加。德国、英国和法国有望成为欧洲激光跟踪仪市场的三大贡献国。亚太地区市场预计将获得最高的复合年增长率，该地区市场增长的关键驱动因素是市场参与者对新技术的日益关注和采用，这一地区已成为全球投资的焦点和业务拓展的机会。四、国产激光跟踪仪新成果及应用国内开展激光跟踪仪研发主要有中国科学院微电子研究所周维虎团队、深圳中图仪器公司、海宁集成电路与先进制造研究院等，近年来在国家和地方相关部门的支持下仪器研发取得了快速发展，主要体现在以下方面：1）与绝对测距技术相融合，提高仪器的测量精度和测量方便性。激光跟踪仪都是基于球坐标的测量系统，在没有绝对测距之前，没有测量信息冗余，测量过程中任意一个参数丢失，都直接影响测量数据的准确性。新一代激光跟踪仪都增加了激光绝对测距功能，这使得激光跟踪仪的测量信息有了冗余，保证了测量的精确性，在测量过程中丢失部分信息依然可以完成测量工作；同时，由于被挡光时不需要重回基准点复位，这也提高了使用方便性和测量效率。2）与视觉测量系统相结合，实现六自由度测量功能。激光跟踪仪与视觉测量系统相结合不仅能精确定位目标的三维位置，而且还能通过配合特定的靶镜对目标的空间三维姿态进行检测。不仅如此，视觉测量系统还可以识别目标靶镜，保证光路中断后可以通过视觉方式重建测量光路，且无需用户介入。3）测量靶镜多样化。针对三自由度、六自由度等测量需求需要提供不同的测量靶标，另外，仪器还配有隐藏点靶标、扫描测头等附件，使仪器具有隐藏点测量功能和局部区域扫描功能，不仅使仪器测量复杂结构的能力大大提高，还拓展了系统的通用性。4）自我诊断功能。精密测量要求仪器在各种测量环境下保证稳定的工作状态，所以仪器在测量中对自身状态的检测和诊断显得特别重要，自我诊断能在系统工作时实时显示系统的状态，排除微振、升温、光强不足等因素带来的影响。5）飞秒激光频率梳测距技术。飞秒激光频率梳绝对测距技术能够实现大量程、高精度和快速测量三者的完美统一，是激光测距领域的重大突破，有望为大型零部件外形测量、大型设备装配对接，尤其是未来空间任务提供新的技术支撑，在激光跟踪测距、高精度激光雷达测距、卫星编队位置测量、导航星间链路测距、深空探测、引力波测距等领域具有广阔的应用前景。6）组网协同测量技术。针对大型复杂设备装配测量中被测目标尺寸较大或者存在遮挡，单测站难以完成测量任务的难题，通过激光跟踪仪多次设站或者利用多台跟踪仪组网可实现对于大型复杂装备的测量。组网测量技术基于空间多公共点约束，建立激光跟踪仪多测站平差模型，利用平差的权重、约束条件等进行多测站空间位置和姿态的解算，同时求解出所有被测点的三维坐标，得到空间被测物体关键尺寸和特征信息的最优解。7）功能强大的测量软件。激光跟踪仪软件是测量系统的重要组成部分之一，系统软件通过TCP/IP通讯与硬件进行实时数据交互，对硬件上传的数据进行处理和分析，并控制硬件系统执行相应的测量等控制指令。软件系统为用户操作提供人机交互接口，通过数据库管理可实现用户对测量数据的编辑和输入输出等操作，在此基础上通过三维显示操作可面向用户实现测量数据和拟合数据的直观显示和交互操作。为了进一步提升系统测量精度，激光跟踪仪软件系统利用误差补偿算法对激光跟踪仪测距、测角和几何误差进行实时修正，结合激光跟踪仪硬件系统实现大型复杂工件或设备的高精度测量。近年来由中国科学院微电子研究所和海宁集成电路与先进制造研究院共同组建的研发团队（以下简称该团队）致力于实现激光跟踪仪国产化。该团队在激光跟踪仪领域取得了一系列具有自主知识产权的研究成果，共申报发明专利45项（已授权32项），软件著作权5项，发表研究论文130余篇。 2020年激光跟踪仪成果通过了中国仪器仪表行业协会组织的成果鉴定，鉴定委员会认为：“本研究成果技术难度很大，创新性很强，取得了多项自主知识产权。整体达到国际先进水平，研制的激光跟踪仪填补国内空白，飞秒激光跟踪仪属国际首创，其中绝对测距精度、断光续接精度达到国际领先水平。”该成果于2020年分别荣获中国机械工业技术发明特等奖、中国计量测试学会科技进步一等奖。该团队目前主推三自由度激光跟踪仪ICAM-LT-3DOF、六自由度激光跟踪仪ICAM-LT-6DOF如图4.1所示。图4.1(a) ICAM-LT-3DOF型激光跟踪仪图4.1(b) ICAM-LT-6DOF型激光跟踪仪ICAM-LT-3DOF型激光跟踪仪与ICAM-LT-6DOF型激光跟踪仪的主要技术指标如表4.1和表4.2所示。表4.1 ICAM-LT-3DOF型激光跟踪仪主要技术指标指标参数最大测量范围（半径）80m空间坐标测量精度15μm+6μm/m水平角测量范围±320°垂直角测量范围-45°~+60°数据采集速度1000 点/秒跟踪速度＞4m/s表4.2 ICAM-LT-6DOF型激光跟踪仪主要技术指标指标参数空间坐标测量范围（半径）80m空间坐标测量精度15μm+6μm/m姿态测量范围（半径）25m姿态测量精度≤0.05°水平角测量范围±320°垂直角测量范围±145°角度测量误差≤1’’数据采集速度1000 点/秒跟踪速度＞4m/s截至目前，该团队研制的国产激光跟踪仪已在航天五院514所、航空304所、武船公司、中科院高能所、中科院国家空间科学中心、航天科工集团三院三十一所等多个科研院所和企业进行了应用。1）航天领域应用图4.2 激光跟踪仪在航天五院514所应用激光跟踪仪在航天五院514所进行了如下应用：① 紧缩场结构测试：完成紧缩场实验室结构测量，测得最大反射面尺寸10m×15m，最大测量距离35m，最高公差1mm；② 卫星壳体焊接工装结构测量：完成典型零件测量，测得工件尺寸1.5m-3m，测量距离：10m，最高公差0.2mm。在上述测量工作中，使用激光跟踪仪突破了传统测距在测程、精度和测量速度方面难以协调的瓶颈，提高了卫星和空间有效载荷的制造及组装精度。2）航空领域应用图4.3 激光跟踪仪在航空304所应用激光跟踪仪在航空304所进行了如下应用：① 航空工装测试：坐标不确定度达0.05mm，满足航空制造对精度溯源要求；② 飞机水平飞控部件姿态测量：位置传感器测量精度在线校准精度达0.018mm。在上述测量工作中，使用激光跟踪仪主要解决了两个问题：① 解决了大尺寸航空工装测量问题，提供了可供溯源的依据和测量基准，为数字化制造提供了可靠的计量保证；② 解决了飞机水平飞控部件姿态测量问题，实现了飞机部件姿态高精度高效率数字化测量，为航空制造安全提供了保障。3）船舶领域应用图4.4 激光跟踪仪在武船公司应用在船舶领域中，激光跟踪仪在武船公司进行了如下应用：① 与API激光跟踪仪测试数据进行比对，验证本激光跟踪仪的准确性、可靠性、稳定性、可操作性等综合性能；② 对船台建造过程中的分段结构外形尺寸、装配尺寸、位置偏差等进行了测量，突破了大尺寸测量仪器三维坐标测量方法关键技术。根据应用结果，在船舶领域应用激光跟踪仪，建立了相应的应用方法/规程，可逐步推广到船舶建造其他阶段，为船舶建造精度控制提供新的方向。4）大科学装置应用在大科学装置方面，激光跟踪仪在中科院高能所进行了如下应用：① 对北京正负电子对撞机储存环部分设备进行了准直调整，调整精度达0.1mm；② 在中国散裂中子源建设过程中，对隧道控制网进行测量，相对点位测量精度0.08mm，绝对点位测量精度0.05mm。图4.5 激光跟踪仪在中科院高能所应用在上述测量测试工作中，使用激光跟踪仪主要解决了两个问题：① 利用标准杆进行空间测量，大跨度搭接测量控制网，提高了控制网测量精度和效率；② 采用边长法进行高精度设备标定，彻底消除了测角误差的影响，提升了大科学装置安装精度。此外，该团队研发的激光跟踪仪还广泛应用于机器人磨削、航天钻孔及铣削、机器人校准等场景中，如图4.6所示。图4.6 激光跟踪仪在机器人场景的应用机器人磨削（左），航天钻孔及铣削（中），机器人校准（右）随着现代工业技术的迅猛发展，高端制造业对设备尺寸及空间位置精度要求越来越严苛，激光跟踪仪作为最先进的三坐标精密测量仪器之一，将为工程技术及科学研究大尺寸精密测量提供有效的解决方案。（点击图片查看专题）

近日，首套我国自主研发生产的浮标式水质自动监测系统投放湘湖，为湘湖应急备用水源装上了一套实时监测的“安全报警器”。 　　湘湖是萧山应急备用水源的库区，水域总面积达3.2平方公里，总蓄水容积960万方，湘湖水质的好坏直接影响了城市应对供水安全风险的能力和萧山区的社会稳定。 　　为了确保城乡居民的饮用水安全，在钱塘江三江口突发水污染事件的应急时刻也能让萧山百姓喝上放心水，湘湖管委会、区环保局和中船重工第715研究所的工程师在新建成的湘湖应急备用水源二期落雁岛附近水域安装了一套水质自动监测浮标系统，用于动态监测湘湖水域的实时水质情况。 　　据了解，该浮标设备由中船重工第715研究所自主研发而成，是国内第一套用于淡水水域水质监测及预警的国产浮标监测系统，系统采用太阳能供电，内部安装有高精度的水质传感器和GPS卫星定位系统，能够全天候、自动连续监测湘湖水质情况，并通过无线网络向数据中心实时传输电导率、pH值、溶解氧浓度、叶绿素浓度、氨氮浓度等近10项常规水质检测数据，相关的技术人员便可以通过采集的海量动态数据进行实时分析和评估，及时发布水质水情的预警信息。 　　该自动浮标监测系统的投放使用，大大提高了水质监测的效率，避免了人工操作过程中的误差，对确保湘湖应急备用水源的水质安全有十分重要的意义。经过十余天的连续动态监测，湘湖水域的水质情况良好，部分指标达到甚至超过I类水标准。

艾西拉港口位于摩洛哥西北部的丹吉尔-艾西拉省（丹吉尔以南约40公里，拉腊什以北约 30 公里），主要开展传统捕鱼和休闲游船业务。受到港口入口处地形和地区内海浪起伏的影响，安全入港并不容易。通过实时监控海浪并显示结果，渔船能够更为安全地进入港口。MOTUS 浮标投放在距港口入口 2.5 km 处。系统配置该 MOTUS 波浪浮标是一套久经考验的解决方案，旨在实现实时/近实时的方向波浪测量。该解决方案配备有Xylem DB1750浮标、Aanderaa MOTUS 波浪传感器（用于测量波的高度、周期和方向）、Aanderaa SmartGuard 数据记录器和 VHF 无线电设备（用于将数据从浮标发送到陆地，在哪数据通过 Aanderaa GeoView 显示解决方案提供）。已投放的浮标系统可不断升级，能够增配 Aanderaa 和第三方传感器（例如多普勒流速剖面仪、水质传感器和气象传感器）。结果投放在艾西拉港口的 MOTUS 波浪浮标为该区域的用户提供了实时数据，从而提升了港口航行和建设的安全性。

溢油事故：超级杀手 　　“据不完全统计，1976～2006年，我国沿海平均每4天发生一起溢油事故，其中，溢油量在50吨以上的溢油事故60多起。”国家海洋局北海环境监测中心主任高振会告诉记者，“随着我国对外开放和海洋经济的迅速发展、海洋石油勘探开发规模不断加大、海上石油运输日益繁忙，加之我国未来对石油需求的不断增加、油运市场的不断壮大，我国海域可能是未来溢油事故的多发区和重灾区。海上溢油事故正逐渐成为十分敏感的问题。” 　　海洋溢油被称为海洋生态环境的超级杀手，是我国近海经常发生的重要环境灾害之一。随着我国经济的不断发展，各类油污染事件呈上升趋势，发生的频率与风险正日益加大，这给我国海洋生态环境、生态资源及人民群众带来了重大损失。 　　高振会举例说，2002年，一艘装载8万吨原油的马耳他籍“塔斯曼海”轮船在渤海湾发生撞船事故，大量原油泄漏，经过评估，这起事故给我国带来的环境经济损失达1亿多元。除此之外，各种地沟油、加油站漏油、发电厂及机修厂漏油也是油污染的主要来源，而它们直接危害到周围居民的健康。 　　发展，迫在眉睫 　　溢油源的确定和损失评估是溢油事故处理的重要依据，因此，发展溢油鉴别与损害评估技术越来越迫切。 　　“海洋溢油具有突发性、偶然性和瞬时性，加之其在海洋环境中的复杂变化，使得其损害的对象也十分广泛。但目前我国缺乏专门的海洋溢油科研平台，部分基础研究成果零散分布，缺乏有效的海洋溢油快速鉴别与损害评估技术，给查找肇事者、有效保护我国海洋生态环境带来诸多困难。”高振会告诉记者，面对我国沿海经济的迅速发展，我们应该逐步开展以溢油监测与鉴别技术、溢油的生态环境影响评估、溢油现场处置与生态修复技术为重点的研究与应用示范工作，从而指导我国海洋溢油环境保护工作。 　　针对溢油事故频发及其对海洋环境的巨大损害，目前国际上很多国家和地区都建立了相关的专业研究机构，如美国早在1978年就在海岸警备队成立了油品鉴别中心实验室 欧洲的比利时、丹麦、德国、挪威、葡萄牙和英国等6个国家的研究机构也于1983年在对油类分析研究的基础上，建立了欧洲海上溢油鉴定系统，后经过两次修订于1992年被《波恩协议》所接受，作为《波恩协议》内部溢油鉴别的推荐方法。这些机构在溢油方面开展的研究成果，不仅促进了海洋溢油相关技术的发展，并在海洋行政管理中发挥了重要作用。而我国在这方面却一直落后于这些发达国家。 　　我国也应时代发展的需要，于2007年在国家海洋局北海分局建立了我国第一个溢油鉴别与损害评估技术重点实验室，促使海洋科学技术研究及成果转化与海洋行政管理的结合。 　　油指纹鉴别技术是时代之需 　　溢油鉴别与损害评估技术重点实验室通过溢油监测与鉴别技术、溢油的生态环境影响、溢油应急处置及生态修复等方向与多学科交叉研究，深入了解海洋溢油的特征和规律，准确查明各种溢油来源，对其造成的海洋生态环境损害作出客观评估，为修复受损的海洋生态环境、发展海洋突发事件研究的理论体系、发展相应的高新技术提供技术平台，为我国海洋减灾防灾和维护国家海洋权益提供科学依据。该实验室以溢油监测与鉴别技术、溢油的生态环境影响和溢油现场处置与生态修复技术为主要研究内容和方向。 　　高振会向记者介绍，这些技术中油指纹鉴别技术至关重要。 　　该技术最早始于20世纪60年代，美、日等国家在70年代相继推出标准方法，北欧标准也在80年代颁布。近些年来，随着技术的发展和研究的不断深入，各国都在不断完善自己的溢油鉴别体系，并建立起了自己的油指纹库，我国也正在着力建设自己的标准油指纹库。 　　高振会解释说，所谓的油指纹鉴别就是基于油品指纹的差异性，通过对溢油和可疑溢油源油样的“油指纹”进行比对，从而实现溢油源的排查和确认。 　　众所周之，原油是由上千种不同浓度的化合物组成，这些化合物通过不同的分析检测手段获得不同的信息，如利用色谱获取的组分信息、利用光谱获得的各种光谱特征，这些信息就是反映油品特征的油指纹。 　　油指纹的差异性主要受到3个方面因素的影响：首先，原油的形成和聚集过程中的因素，包括原油生源岩本身的有机质特征、热环境以及原油在地层和油井内的运移 其次，原油通过不同的炼制过程获得的成品油，因为炼制过程不同，不同的需求，以及运输、储存等过程的不同，不同成品油的油指纹不同 最后，油品溢出到环境中后的风化和混合，不同的风化过程、不同的环境背景和环境中其他烃类污染源带来的混合，油指纹也会发生不同程度的变化。 　　记者了解到，为提高溢油鉴定能力，为海洋行政执法管理提供科学依据，国家海洋局北海分局建立了气相色谱、气相色谱—质谱、红外光谱、荧光光谱及物理方法等一套国际先进的油指纹库建设体系和多手段逐级鉴定体，承担并完成了油指纹库建设体系及关键技术研究。 　　关键之处显身手 　　“在我国科技工作人员的努力下，在认真梳理、总结多年工作成果并广泛借鉴国内外先进经验的基础上，我国现已完成了国家标准《海面溢油鉴别系统规范》的制定。该标准是在行业标准部分内容的基础上，广泛吸收《欧洲溢油鉴别系统》(NT CHEM 001，1991)和美国ASTM相关标准中先进的油指纹鉴别技术，研究石油指纹的化学分析方法、溢油鉴定程序和判定方法，较之前行业标准已经有了质的飞跃，溢油鉴定流程方面实现了与国际接轨。”高振会高兴地对记者介绍。 　　高振会进一步补充说，这些技术目前已经得到了很好的应用，积累了较丰富的实践经验。如长岛海域油污染事件鉴定、埕岛海域油污染鉴定、“塔斯曼海”轮溢油鉴定、威海“恒冠36”轮溢油事件鉴定、绥中36-1油田F31井溢油污染鉴定、黄骅滩涂溢油鉴定、黄岛溢油鉴定等几十起溢油事故鉴定中，这些技术都发挥了关键性作用。尤其是2006年“长岛海域油污染事件”中，北海分局北海监测中心基于油指纹鉴定技术，排除了多种溢油嫌疑，成功地确定溢油来源，为事件的处理提供了有力证据。

2011年10月20日，深圳市海洋局组织召开了我市海域首批自动监测浮标项目的验收评审会议。来自暨南大学、国家海洋局南海分局、国家海洋局南海环境监测中心、广东省海洋与渔业环境监测中心、中科院南海海洋研究所、北京大学、深圳大学、哈尔滨工业大学深圳研究生院的专家，以及深圳市海洋局项目领导小组成员、海洋系统相关单位的代表参加了会议。项目领导小组办公室（深圳市海洋与渔业环境监测站）、项目实施单位（深圳市朗诚实业有限公司）、项目监理单位（深圳科宇工程顾问有限公司）分别汇报了项目建设简况、项目实施过程及项目监理情况。此项目是深圳海域投放的首批自动监测浮标，已于2011年8月10日大运会之前实施完毕，并经过了两个多月的试运行，为大运会海上赛区的环境保障工作提供了实时在线的数据服务，大运会结束后已于常规监测站点开展长期监测服务。 项目验收评审会上，与会专家与代表经过认真的质询与讨论，一致认为：（1）项目建设、实施、监理等符合项目验收要求，一致同意项目通过验收，系统投入正式运行。（2）项目引进美国与欧洲进口设备，采用原位、实时、在线、自动的海洋环境监测技术及多参数、多功能、一体化的系统集成技术，自主开发了浮标数据应用服务软件，同时从系统设计、浮标材料、设备构造、站址选择、运行监控、维护保养、应急措施等多个方面充分考虑了项目的安全保障。项目技术先进，系统安全可靠，并在系统集成与应用软件方面有所创新，是深圳特区建设30年来海洋环境监测技术由传统的手工监测转向现代化自动监测的重要转变，也是国内目前近岸海域技术先进、规模较大的水质浮标自动监测系统，整体监测系统及其设备达到国际先进水平。（3）项目经过两个多月的试运行，系统运行稳定、各项功能正常，为深圳市承办的第26届世界大学生夏季运动会海上赛区的环境保障工作提供了科学有力的数据支持，并将持续为深圳海域的环境评价与预报、灾害预警与防范、海洋综合管理、海洋公众服务等提供极为重要的数据支撑，为深圳市海洋经济可持续发展提供环境技术保障。同时，与会专家与代表在浮标系统维护保养、数据比对验证、数据应用服务、浮标网络建设等方面提出了极为重要的意见和建议。 项目通过验收后，举行了项目成果交接仪式与系统正式运行启动仪式。项目实施单位（深圳市朗诚实业有限公司）与项目建设单位（深圳市海洋与渔业环境监测站）进行了项目成果交接；项目领导小组组长、深圳市海洋局梁俊乾副局长点击键盘正式启动了&ldquo 深圳海域浮标自动监测系统&rdquo ，标志着该系统投入正式运行，正式提供数据服务。

朗诚实业有限公司作为中标方并参与实施的，深圳数字海洋建设的组成部分的海洋浮标在线监测系统自2011年8月上旬开始正式投入运行，在深圳第26届世界大学生夏季运动会举行期间（8月12日至8月24日），圆满完成了为大运会海上项目比赛提供海洋环境保障与服务的任务。 此次为大运会提供服务的主要有杨梅坑、东山、核电站等三个大亚湾浮标监测子站，作为紧邻大运会海上赛区的三个站点，实施24小时实时监测赛区周边的海水水质、营养盐、海洋气象等参数，并通过数据分析软件和应用服务软件形成监测产品。除了为海上运动项目提供气象环境条件参考外，更为重要的是有效实时监测了整个大运比赛期间海上赛区的水质环境，为赛区的赤潮预警防治工作提供了大量有效的监测数据，有力地保障了大运海上运动项目的顺利进行。 大运海上赛区部分实时监测数据如下： 大运会期间，朗诚公司派出专业技术人员，驻扎在深圳市龙岗大棚半岛东山海滨，保障浮标监测系统的正常运行，协助深圳市海洋与渔业环境监测站开展相关海洋监测工作。

7月28日，台风“梅花”在西北太平洋洋面上生成，随后强度迅速增强，成为今年第三个超强台风。“梅花”来势汹汹，被网友称为“梅超风”。“梅花”究竟会有多大威力，会给海洋环境造成哪些影响，我们又该如何应对等等，这一系列问题的回答就需要对海洋水文气象要素的精准预报，但预报的前提少不了对台风的前期实地观测，这就是海洋浮标等观测手段大显身手的时刻。追风观测，历来是掌握第一手资料的最佳时机，也是海洋水文气象预报分析及防灾减灾决策的重要前提。　 　　8月2日，在“梅花”迫近前夕，国家海洋局东海分局下达由中国海洋大学自主研制的3m多参数波浪浮标系统赴东海海域实施现场观测并验收的任务。该课题负责人工程学院自动化及测控系海洋仪器装备研发中心唐原广教授立即组织课题组成员奔赴上海，经过岸基系统联调，于8月5日在“梅花”逼近前成功地布放在东海指定海域。该浮标系统的标体直径为3m，很好地解决了波浪浮标的安全性，除了可测量波浪外，还可测量风场、气压、水温、气温等参数，预留有海流、水质等参数接口，拓展了浮标的测量参数，并采用太阳能供电方式，延长了浮标在海上的作业时间，大大提高了浮标的综合性能。 　　经过“梅花”过境东海的狂风暴雨及恶劣海况的考验洗礼，浮标系统工作正常，并观测到台风过境的全过程，接收到揭示台风奥秘的现场数据，获取了较为完整的台风过境资料。在8月9日由国家海洋局东海分局主持的“3m多参数波浪浮标系统”验收会上，与会专家一致认为“该项目的实施，为我国海洋台站波浪观测增添了新的观测手段。” 　　3m多参数波浪浮标系统成功观测台风“梅花”并通过验收，是中国海洋大学学、产、研合作方式的又一成功范例。从应国家及社会之需投标立项，到与国家海洋局东海分局等密切合作，共同研制开发应用，充分展示了中国海洋大学在海洋监测技术领域的实力，提升了中国海洋大学在海洋浮标观测系统的研发服务能力，同时也形成了一支能够承担大型海洋监测设备的研发队伍和技术保障队伍，为今后在国家海洋监测领域承担更大的研发任务扩大了影响，拓展了空间，打下了基础。

(2014年6月30日，中国上海)作为全球材料表征领域创新企业，英国马尔文仪器公司最新一代纳米颗粒跟踪分析仪NanoSight NS300自面世以来深受好评。该多功能仪器采用杰出的纳米颗粒跟踪分析(Nanoparticle Tracking Analysis，即NTA)技术，配备全新的增强型荧光检测能力，为从事纳米颗粒表征的科研人员提供更加丰富便捷的解决方案。迄今，在全球已有超过700个用户贡献了1000篇以上第三方NanoSight应用文献。 　　英国马尔文仪器公司始终致力于以国际领先的技术和多元化的产品系列满足快速变化的市场需求。而最新款NanoSight NS300纳米颗粒跟踪分析仪基于出色的纳米颗粒跟踪分析技术，在分辨能力、检测能力、操作便捷性以及纳米颗粒计数分析等方面整合了独特的创新设计，可对宽分布体系纳米颗粒进行快速实时动态检测。其独特的检测能力在蛋白质聚集、药物传输、外泌体和微泡、纳米颗粒毒理、病毒和疫苗等研究领域具有广泛应用。 　　&diams 超高分辨率 　　马尔文NanoSight NS300纳米颗粒分析仪所采用的NTA技术具有独特的高分辨率，提供动态纳米颗粒检测技术，能对悬浮液中粒径范围10nm-2000nm范围颗粒进行粒径、散射光强、计数及荧光检测。相较于传统技术，马尔文NanoSight系列产品的检测分辨率提高了1-2倍。同时，由于对大、小颗粒的敏感程度相同，马尔文NanoSight NS300可帮助科研人员轻松区分出100nm、200nm、400nm、600nm混合体系中不同颗粒粒径分布，结合颗粒的散射强度，绘制出粒径、对应数量分布强度和散射强度的三维图谱，清晰区分粒径相同但材质不同的样品。 图：NanoSight超高分辨率 　　&diams 直观可视 　　马尔文NanoSight NS300所采用的NTA技术利用激光光源照射纳米颗粒悬浮液，配以全黑背景增强信号对比度，用户通过显微镜就能直接清晰地观察到带有散射光颗粒的布朗运动，并及时获得布朗运动下移动颗粒的视频文件，为未来的进一步研究留存第一手资料。 　　&diams 荧光识别检测 　　马尔文NanoSight NS300的另一项优势在于其增强型荧光检测技术，对颗粒进行整体分析。在复杂的检测环境体系中，科研人员可通过荧光过滤片选择性地标记特定颗粒，并利用NTA技术单独对这些颗粒进行定向检测和分析，而不受复杂组分溶液环境影响。此外，完全由软件控制的6位滤光轮自动分析多个荧光标记物，从而节省科研人员的宝贵时间，提升工作效率。 　　&diams 系统高度集成 　　除将软硬件设备、摄像头及显微镜等多项设备集于一体外，马尔文NanoSight NS300还整合强大的颗粒检测功能与纳米颗粒分析技术，为纳米颗粒表征提供易于使用的可重复平台。在40cm x 25cm的设备主机内集成了超高灵敏度科研级sCMOS光电传感器、温控单元以及一个四种可选波长的激光。样品池和激光模块也是一个整体，便于移动、清洁，适合高通量检测。 　　英国马尔文仪器中国区总经理秦和义先生谈及马尔文的核心竞争力时说：&ldquo 马尔文始终坚持以用户为中心，脚踏实地不断探索市场、深入了解客户需求，持续将具有革新意义的各项创新技术带到中国，让客户买到的不只是一个硬件，而是一整套解决方案。&rdquo 　　马尔文和马尔文仪器是马尔文仪器有限公司的注册商标。 　　---完--- 　　关于马尔文仪器 　　马尔文仪器提供材料表征技术和专业知识，使得科学家和工程师们能够了解和控制分散体系的性质，这些体系包括蛋白质和聚合物溶液、微粒和纳米粒子悬浮液和乳液，以及喷雾和气溶胶、工业散装粉末和高浓度浆料等。马尔文的材料表征仪器用于研究、开发和制造的所有阶段，提供帮助加快研究和产品开发、改善和保证产品品质以及优化过程效率的关键信息。 　　马尔文的产品体现了最新技术创新的动力以及充分利用现有技术的承诺，应用领域从医药和生物医药到化学品、水泥、塑料和聚合物、能源及环境等。 　　马尔文的产品和系统被用于检测颗粒大小、颗粒形状、Zeta电位、蛋白质电荷、分子量、分子大小和构象、流变性能和化学组分测定。 　　马尔文仪器公司总部位于英国马尔文，在欧洲、北美、中国、日本和韩国等主要市场都设有分支机构，在印度设有合资企业，拥有遍布全球的经销网络和应用实验中心。 　　更多信息，请访问www.malvern.com.cn。

安装、运送 投放成功 7月22日和8月23日,经过事前周密地准备，我们将江苏省环境监测中心订购的3台EMM550 和1台EMM2000 分两次分别投放于预定的无锡太湖水域。 EMM550 挂载了6600V2 多参数水质监测仪和气象五参数，而EMM2000上除挂载上述仪器外，还加载了氨氮/TN/TP营养盐仪器和照相机系统。这4台浮标主要用于蓝绿藻的预警预报和分布规律的研究。这是YSI公司的浮标系统首次应用于中国内陆湖泊上。 目前仪器及系统运行正常，用户对数据及我方的技术力量非常满意。

经中华人民共和国国家版权局审核，根据《计算机软件保护条例》和《计算机软件著作权登记办法》的规定，由深圳市朗诚实业有限公司自主研发的《海洋浮标自动监测系统》于2011年11月18日获得中华人民共和国国家版权局颁发的《计算机软件著作权登记证书》。即日起，其版权将得到&ldquo 中国版权保护中心&rdquo 的有效保护。 海洋浮标自动监测系统是基于自动监测浮标的监测对象，分别对水质、气象、营养盐等各类数据信息进行综合管理，建立模型对数据进行分析、评价，开发管理决策专题子系统，满足海上运动赛区环境监测、海水浴场与滨海旅游区环境、赤潮灾害监测预警、海洋排污监控管理、海洋环境信息发布等功能，为政府管理部门、海上运动执行部门、海水浴场和滨海旅游区管理部门、及其它涉海企业、社会公众等提供海洋环境信息应用服务。 附证书:

朗诚实业自主研发的浮标在线自动监测系统管理软件于2011年8月10日正式发布并成功应用于深圳海域浮标自动监测系统，标志着朗诚实业向海洋科技进军的步伐迈进了一个新的台阶。 朗诚浮标自动监测系统管理软件界面友好、操作简便，分为不同的功能模块，可根据监测浮标的实时和历史数据和国家标准对相关海域进行评价，大大提高了海洋数据的应用能力。

4月5日，国家生态市建设省级考核验收组开始对无锡市生态市创建工作进行全方位评判。无锡市环保局，无锡市环境监测站全力迎接省级考核验收组的考核，并邀请YSI的专家提供技术支持。 上午，以江苏省环境保护厅副厅长赵挺带队的考核验收组在无锡市常务副市长徐劼、无锡市环境保护局局长刘亚民的陪同下来到太湖岸边视察太湖治理成效。作为太湖蓝绿藻监测预警预报的忠诚哨兵，YSI的浮标做出了应有的贡献，在鼋头渚浮标投放剪彩仪式上出镜的EMM700浮标再次成为镁光灯的焦点。无锡市环境监测站站长丁建清向考核组的领导详细介绍了浮标的系统组成，在太湖的应用现状以及浮标在蓝绿藻监测中起到的作用。考核组特别肯定了近几年来无锡的治太成效，对浮标系统的多参数水质监测、太阳能供电、无线传输数据等功能表示赞赏，称浮标为绿色环保卫士。 全自动水下生态层析影像仪AUV作为无锡市环境监测站的拟建项目，也随着YSI技术专家陈占仓来到美丽的太湖助阵。AUV吸引了众多眼球，考核组来到AUV面前也不由得驻足，饶有兴趣地观看。陈占仓不失时机地向考核组介绍了AUV的优势，可以根据GPS定位设置多点任务自动监测，可以勘测地形，可以监测不同水层的水质，有多种防护措施，可以进行大面积的快速监测，从一定程度上弥补YSI浮标定点监测的不足。赵副厅长关心地询问了AUV的速度，电池的寿命等问题，表示AUV是高科技的仪器，只要技术和方案上可行，省厅支持引进此仪器，更好的为江苏省的生态文明建设做贡献。 4月6日，消息传来，无锡市在此次省级考核验收中通过了考核，并被推荐到国家环保部。与此同时，YSI公司的浮标、AUV以及YSI公司的形象都留在了考核组领导的记忆里。YSI公司和客户得到了双赢的局面。

背景在恶劣环境中的设施将大大增加对气象海洋学参数信息的需求。处于这些环境中的操作员们希望能减少安装的传感器平台数量以提升效率。欧洲大型传感器平台的一家主要制造商选择与我们合作，结合利用 Aanderaa MOTUS 波浪传感器与 Aanderaa 多普勒流速剖面仪，以监控海浪和洋流。通过联合激光雷达与其他传感器，我们致力于为最终用户提供完整的解决方案以实现高质量的气象海洋学监控。MOTUS 波浪传感器MOTUS 波向传感器的产品经理 Stig B. Øen 为我们介绍了更多有关 MOTUS 传感器的最新动态：针对来自 MOTUS 传感器用户和 MOTUS 浮标用户的反馈，我们始终用心倾听并积极响应，为此我们专门对传感器进行了升级：添加了一些基于竖向时间序列位移的波浪参数，并新增了 NMEA AIS 模式。MOTUS 传感器中的新增参数包括：平均波周期 T1/3；有效波高 H1/10；平均波周期 T1/10波；高 H1/1；平均波周期 T1/1；参考东向和北向水平时间序列，可配置为 2Hz 或 4Hz 采样。有关 MOTUS 波浪传感器的参数，请查阅数据表。MOTUS 适用于不同尺寸的浮标为了测量海浪特征，在理想情况下，传感器平台应完美地跟随水面运动。如果未应用补偿，则 MOTUS 传感器会根据安装位置的竖向平台位移计算波高。波向则基于水平浮标位移的方向。为了在众多不同类型的浮标中脱颖而出，MOTUS 传感器提供以下补偿功能。偏心补偿：在不同形状的大型浮标的旋转原点处安装传感器通常难度较大。通过向传感器提供其安装位置相对于旋转原点的信息并激活传感器偏心补偿功能，可以补偿误差。浮标响应/传递函数：如果浮标无法满足在所有频率下均理想地跟随水面，则可以通过激活和修改浮标传递函数来补偿限制。Anderaa 开发了一款简单工具，以帮助您了解不同尺寸形状浮标的期望阻尼因子。磁性：如果传感器受到电磁干扰，则可以将外部罗盘直接连接到 MOTUS 传感器。MOTUS 适用于海上风力/海上设施结合使用 Aanderaa 提供的海浪和洋流传感器与其他传感器（例如环境传感器和激光雷达），可为您提供完整的预研究平台和全面投产的海上风电场。MOTUS 传感器可在其内部完成对波浪参数的所有处理，通过实时/近实时输出基于频率和时间的参数，提供风浪和涌浪的全波频谱。对于海上风电场的运营来说，监控该区域的海浪将有助于确定是否将船只或技术人员派往现场、缩短停运时间，以及对健康、安全和环境保持高度关注。

泽铭科技近日，我司ZM3000型海洋水质监测浮标系统顺利通过生态环境部国家海洋监测中心系统测试，此次测试分为仪器的实验室性能测试和浮标系统的实际海水现场测试。测试指标有：水温、浊度、pH值、溶解氧、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、氨氮、磷酸盐等关键数值。Clean The Environment With Technology实验室性能测试（国家海洋监测中心实验室：性能测试）在实验室性能测试中，大连国家海洋监测中心针对自动监测设备的关键性能指标进行了全面而深入的测试，包括但不限于：检出限、精密度、准确度、零点漂移、跨度漂移、线性关系、盲样测试以及加标回收率等。这些测试旨在精确评估我司仪器在海水水质自动监测领域的核心设备水平，确保仪器能在复杂多变的海洋环境中也能准确、稳定地运行。海水现场测试（大连海域和海南海域的现场照片）随后，在实际海水现场测试阶段进行了为期30天的连续不间断测试。这一阶段的测试内容涵盖了数据获取率、有效数据率、比对误差、标准溶液核查、定期核查、标准溶液及空白值的漂移情况等多个方面。通过实践操作来检验我司产品在真实海洋环境下运行的稳定性与可靠性，深入了解了其对于不同环境条件的适应性。此次测试不仅是对我司海水水质自动监测技术的一次重要检验，也是推动该领域技术进步和产业升级的关键一步。只有通过持续的技术创新和实践应用，才能印证产品在海洋环境保护和生态建设中的作用。经过上述实验室性能测试和海上现场测试后，我司仪器和系统顺利通过国家海洋监测中心系统测试，全部合格！泽铭科技本次测试不仅是水质自动监测系统，在海洋环境领域应用的一次重要展示与比拼，更是对泽铭科技自主研发的原位营养盐分析仪等核心仪器及我司新开发的新型海洋浮标监测系统性能的一次全面检验。它有力地验证了我司产品在复杂海洋环境中运行的稳定性、高度的可靠性以及卓越的适应性，彰显了我司产品在海洋环境自动监测技术领域积累的深厚底蕴与丰富经验。此次活动不仅推动了技术创新成果的实际应用，也进一步巩固了泽铭环境在该领域的领先地位。我司产品的可靠性高、测试数据精准，特别是优秀的防生物附着技术、海水水深和水压监测、预处理循环系统等产品特色，受到国家海洋检测中心老师的高度肯定和一致好评。Clean The Environment With Technology相关产品介绍泽铭HQ-8000系列原位自动分析仪HQ-8000系列原位自动分析仪，可测总磷、总氮、氨氮、硝氮、亚硝氮、磷酸盐、硅酸盐等关键参数。其体积小巧设计紧凑，便携拉杆箱包装设计，运输使用方便。可应用于地表水、饮用水、废水、地下水、海水等不同水体的原位监测和便携监测，可集成于浮标、浮台、水上平台、浮船等系统上。产品特点：1、配备手持式显示屏，调试操作更便捷；2、具备深度检测功能，可测最大深度100米；3、具备浊度检测功能，实时监控水质浊度的变化；4、具备浊度自适应测试功能，可以根据水质的变化，实时调整测量模式；5、具备漏液检测功能；6、具备温湿度检测功能；7、低定量下限，可以达到ppb级；8、快速加热消解功能，测量时间更短。

从中国科学院青藏高原研究所获悉，搭载有水质多参数仪、声学多普勒流速剖面仪和自动气象站等监测设备的大型浮标式湖泊监测平台近期在纳木错投放运行，目前运行正常。青藏高原的湖泊多分布在海拔高、气候恶劣、生活艰苦甚至无人长期居住地区。此次的浮标投放要求更严格的施工和技术能力，体现了厂家专业化服务能力，而在高海拔恶劣气候环境下运行良好的浮标设备，也体现了高质量高性能的优势。浮标平台在湖畔组装搭建浮标平台由高强度抗腐蚀的化学材料浮体、综合数据采集器和无线信号控制器以及一系列监测设备组成。科考队员希望通过长期对水量和水质的监测，更加深入地了解湖泊变化过程。监测平台能够定点连续高频监测纳木错的水温、电导率、溶解氧、叶绿素、pH（酸碱度）等湖水理化参数，获取实时的多层湖水流速，以及湖面的气温、空气湿度、风向风速、气压、四分量辐射等指标，并将获取的数据通过4G信号通讯模块自动传输到北京数据中心。使用长臂吊车将浮标投放在纳木错湖中工作中的浮标监测平台重要意义地处青藏高原腹心地带的纳木错，湖面海拔４７１８米，是青藏高原第二大湖泊以及中国第二大咸水湖，也是第二次青藏科考的重要观测地。此大型浮标式湖泊监测平台提供的数据将为纳木错湖泊的三维热力学、动力学和生态学过程以及模拟研究提供重要基础数据，辅以在相同位置布设的沉积物时间序列捕获器，可以了解沉积发生的湖泊物理化学和动力条件，从而实现了信息化手段支持的青藏高原大湖湖泊现代过程的综合观测。文章来源：青藏高原研究所，点击阅读原文查看更多详情。

导语：激光跟踪仪作为大尺寸空间几何量精密测量仪器，由于具有较高的技术门槛，国内企业又缺乏深厚的经验积累，导致该产品长期被国外垄断。历经十余年的研发与实践，中国科学院微电子研究所和海宁集成电路与先进制造研究院共同组建的研发团队终于在激光跟踪仪的技术领域有了与国际先进技术比肩的突破性进展。本文将带您了解这个研发团队的激光跟踪仪和它在精密制造中扮演的关键性角色。说起激光跟踪仪，高端装备制造企业对它大概并不陌生，它是一种大尺寸空间几何量精密测量仪器，是大型高端装备制造的核心检测仪器，具有测量功能多（三维坐标、尺寸、形状、位置、姿态、动态运动参数等）、测量精度高、测量速度快、量程大、可现场测量等特点。检测的装备体积越大越能显示出此类产品的优越性，所以它更多出现在航空航天、汽车制造、重型机械制造、重工与船舶、能源、科研、医疗等领域等先进制造领域。激光跟踪仪是激光干涉测距技术、激光绝对测距技术、精密测角技术、光电探测技术、精密机械技术、精密跟踪技术、现代数值计算理论等各种先进技术的集大成之作，需要突破百米的测量范围、毫秒级的测量时间、微米级的测量精度以及动态实时跟踪测量等各项技术难点，技术门槛非常高，需要长期的经验积累，几乎不存在弯道超车的可能性。目前，世界范围内主要有美国FARO、美国API、瑞士Leica三家公司生产销售激光跟踪仪，我国当前尚无成熟的激光跟踪仪产品销售。因此，攻克关键技术难点实现激光跟踪仪国产化迫在眉睫。组建团队 攻关激光跟踪仪技术壁垒由于激光跟踪仪的重要性、特殊性和不可替代性，国家层面高度重视激光跟踪仪的自主研发。中国科学院微电子研究所和海宁集成电路与先进制造研究院共同组建的研发团队（以下简称该团队）一直致力于实现激光跟踪仪的国产化。该团队激光跟踪仪的研发历史已有十余年，并阶段性取得骄人成绩：（1）2011年中科院微电子研究所 (原中科院光电研究院激光跟踪仪研发团队)在国内率先开展激光跟踪仪整机研制；（2）2013年推出国内首台原理样机，初步形成具有一定规模的、专业稳定的整机开发团队，引领国内激光跟踪仪的整机与系统关键技术发展，积极追赶国际前沿；（3）2017年推出国际首台三自由度飞秒激光跟踪仪样机，从技术层面上实现了跨越式发展；（4）2021年研制成功国内第一台六自由度激光跟踪仪样机，并通过技术指标测试；（5）2021年三自由度激光跟踪仪进入到产业化阶段，立足海宁集成电路与先进制造研究院，组建了数十人的激光跟踪仪产业化团队，建立激光跟踪仪小批量生产线。该团队在激光跟踪仪领域取得了一系列具有自主知识产权的研究成果，共申报发明专利32项（已授权21项），软件著作权6项，发表研究论文60余篇。2020年激光跟踪仪成果通过了中国仪器仪表行业协会组织的成果鉴定，鉴定委员会认为：“本研究成果技术难度很大，创新性很强，取得了多项自主知识产权。整体达到国际先进水平，研制的激光跟踪仪填补国内空白，飞秒激光跟踪仪属国际首创，其中绝对测距精度、断光续接精度达到国际领先水平。”该成果荣获中国机械工业技术发明特等奖和中国计量测试学会科技进步一等奖。该团队目前主推三自由度激光跟踪仪ICAM-LT-3DOF、六自由度激光跟踪仪ICAM-LT-6DOF如图1所示。除此以外，该团队还可以根据用户的要求定制解决方案，更加贴近客户的使用需求，解决用户的“非标”问题。图1 ICAM-LT-3DOF型激光跟踪仪图2 ICAM-LT-6DOF型激光跟踪仪干货满满 技术原理深度剖析当三自由度激光跟踪仪工作时，如图2所示，激光测距系统获得靶球到仪器的精确距离r，方位编码器和俯仰编码器测角系统分别测出目标方位角A和俯仰角E，利用这三个原始测量值，就可以通过球坐标与直角坐标之间的转换关系获取空间三维直角坐标（X，Y，Z）。图3 三自由度激光跟踪仪原理图合作靶球在空间移动时，从合作靶球返回的一部分光会进入激光跟踪仪内部的位置检测器（PSD，Position Sensitive Detector），随着合作靶球的移动PSD将探测偏移值，跟踪控制系统根据这个偏移值控制方位和俯仰电机转动直到偏移值为零，从而达到跟踪的目的。测量组合参数(A，E，r) 经过坐标转换得到空间三维直角坐标（X，Y，Z）后，经过数据分析软件可以得到被测对象各种几何量参数。激光跟踪仪数据采集系统将测量数据发送至上位机以后，经上位机解析可以确定目标的三维尺寸、几何形貌等信息，并通过计算机实时显示并打印测量结果。六自由度激光跟踪仪为三自由激光跟踪仪的升级产品，如图3所示，在空间位置信息测量的基础上加入了视觉测量、光电测量和惯性测量等模块，用以获取目标空间姿态信息。首先需要建立激光跟踪仪坐标系与上述测量模块之间的转换关系，并通过视觉测量中纵向投影比不变的约束实现横滚角测量；在上述基础上，基于光束向量唯一性约束和激光准直传感原理实现方位角和俯仰角的测量，最后实现三个空间姿态角的测量；除此之外，还融入了惯性测量单元IMU的测量信息，用于动态条件下的辅助测量。图4 六自由度激光跟踪仪原理图多项技术突破 跻身国际先进该团队历经10余年的垂直深耕，在激光跟踪仪领域相继突破了高速激光干涉测距、高精度绝对测距、精密跟踪转台设计、高精度测角、动态伺服跟踪、目标快速识别锁定、多源融合姿态测量、系统误差检测与补偿等多项关键技术，在80m范围内，跟踪测量速度大于4m/s，具有良好的目标快速识别锁定能力，测量精度达到15μm+6ppm，技术性能跻身国际先进行列。优势突出 大尺寸精密测量显身手在大尺寸精密测量领域，激光跟踪仪具有测量范围大、精度高、功能多、可现场测量等优点，取代了大型固定式三坐标测量机、经纬仪、全站仪等许多传统测量设备，在设备校准、部件检测、工装制造与调试、集成装配和逆向工程等应用领域显示出极高的测量精度和效率，激光跟踪仪已成为大尺寸精密测量的主要手段，在实践中可以为为航空航天、汽车制造、重型机械制造、重工与船舶、科学研究、能源、医疗等领域等行业提供可靠的技术保障。（1）航空航天领域在航空航天制造领域，飞行器具有外形尺寸大、外部结构特殊、部件之间相互位置关系要求严格等特点，飞行器的装配通常是在各部件分别安装后再进行总体装配，在部装的某些环节和总装的整个过程中都需要进行严格的几何检测。激光跟踪仪测量的现场性和实时性以及它的高精度可以满足飞机型架和工装的定位安装、飞机外形尺寸的检测、大型零部件的检测以及飞机维修等工程测量需求。例如，测量一架大型飞机的内外形尺寸，首先要确定整架飞机的空间坐标，保证所测量的外形尺寸空间点都在同一坐标系中，可以布置足够的激光跟踪仪测站，这些测站保证了飞机上、下、左、右、前、后等整个外形都在激光跟踪仪测量范围内。其次要保证飞机处于静止状态，测量过程中不能产生移动。激光跟踪仪在每个测站测量某一个区域的飞机外形坐标点，将各个测站下的飞机外形坐标连接起来就构成整架飞机的外形尺寸坐标，对这些点进行处理可形成飞机外形的数字模型。激光跟踪仪扫描范围大，采集数据速度快，数据采集量大，精度高，大大提高了飞机测量的工作效率。（2）汽车制造领域在汽车制造领域，激光跟踪仪用于车身检测、汽车外形测量、汽车工装检具的检测与调整。通过激光跟踪仪采集汽车不同部位的点云数据，再进行拼接得到完整的汽车曲面点云数据，利用三维造型软件得到汽车三维模型。另外，汽车生产线需要以最高级别的自动化程度和准确性进行定期检测，以进行重复性和适产性测试。激光跟踪仪这种移动坐标测量设备适合工业现场使用，在检测工程中使汽车生产的停工期大幅缩短。（3）重型机械制造领域在重型机械制造业中，大尺寸部件的检测和逆向工程常采用激光跟踪仪。在零部件生产中，该系统可以快速精确地检验每个成品零部件的尺寸是否与设计尺寸一致，同时将零部件物理模型迅速数字化，得到的数字化文件可以用各种方法处理从而得出测量结果。在工件模具生产中，激光跟踪仪对工件模型进行扫描测量后建立数据模型，由数据模型生成可被加工中心识别的加工程序，从而加工出模具。三维管片和模具测量系统也是激光跟踪仪的典型工程应用之一，通过跟踪测量成品管片各个表面上的空间点坐标，经过坐标系转换和纠正将表面数据点拟合成平面或曲面，检验管片的尺寸与设计尺寸的偏差，便可判断成品的质量是否合格。与传统的检测方法相比，激光跟踪仪测量速度快，能在短时间内采集大量空间数据点信息，同时可以直接处理数据，给出成果报表，不仅工作效率高，而且大大节省了人力物力。（4）重工与船舶领域在造船工业领域中，激光跟踪仪常用于舰船外形尺寸检测、重要部件安装检测与逆向工程等。例如，船舶制造公司对于甲板都有着极高的要求，每一个拼接块的连接点都必须恰好能够和另外一片拼接块严丝合缝对接，且甲板外侧的外观必须与船体形状严格吻合，如此才能体现船舶的质量和性能。激光跟踪仪能够实时地对长度以及横向曲率进行测量，代替笨重的模板进行现场装配与检测，可使生产时间节约60%-70%，大大提高了船舶的生产效率。（5）能源领域在能源领域，激光跟踪仪常用于大型零部件的高精度加工、尺寸检测和辅助维护。例如，水力发电站中，新的涡轮发电机投入工作之前，必须获得精确的涡轮机转子形状，以便后续的勘测；当进行水力发电站的检测时，需要对在役涡轮机转子开展数字化测量，从而确定涡轮转子的磨损情况。在风力发电站中，对大型风电轮毂叶片外形尺寸进行高精度测量是保证风电轮叶片正常工作的关键。激光跟踪仪能够完成定轴轴径、同轴度、轮毂连接孔位置度的高精度测量，并且仪器轻便灵活、精度高、测量范围大、能够现场测量，已成为风电行业的必然选择。（6）科研领域在科研领域中，激光跟踪仪在粒子加速器的定期检测与调整、重要核心部件安装检测以及机器人制造校准中发挥了重要作用。例如，机器人在工厂机械安装、马达驱动安装、夹具重组等整个生产周期过程中必须保持规定的精度，才能称为高性能工业机器人。机器人设计尺寸与实际生产尺寸的偏差往往较大，主要是由于机械公差和部件安装误差所引起的。在校准机器人的实际应用中，一般有两个工作测量组，一组负责装配机器人，一组则负责检测校准安装部件，激光跟踪仪安置在这两个测量组之间。操作人员通过计算机控制定位，激光跟踪仪可以监测两个工作小组的测量工作。在一组操作人员利用激光跟踪仪检测机器人配件的同时，另一组工作人员负责装配经过检测的工件，装配后再利用激光跟踪仪进行校准。这样，大幅提高了机器人生产安装的工作效率，也节省了人力物力。（7）医疗领域在医疗领域中，质子医疗机在治疗时最重要的是需要准确定位患者体内癌细胞位置，通过控制治疗床移动，将患者需要治疗的部位送到有效的治疗区域内，才能够进行准确有效的治疗。因此医疗机在安装调试时，要求系统能够控制机械臂，将末端工装精确地移动到理论位置。这对测量方案提出了更高标准的要求：能够准确调整病灶中心的位置，X、Y、Z方向偏差要求小于0.1 mm；能够调整连接法兰的姿态精度，RX、RY、RZ要求小于0.1°，同时检测、分析效率要尽可能高。在质子医疗机安装调试过程中，激光跟踪仪可以提供简单便捷的应用方案。首先通过测量固定在墙体上的定位点，建立离子源坐标系，在软件中将机器坐标系定位到离子源坐标系统；通过坐标转换得出病灶中心与工装上定位孔的坐标关系，解算出定位孔的坐标。其次，将反射球放置在定位孔上，通过监视窗口功能查看当前位置偏差，实时调整工装，使偏差逐渐缩小至公差要求。该团队研发的激光跟踪仪已在卫星天线变形与位姿测量技术、飞机大型部件装配测量技术、船舶分段对接测量技术、高能加速器准直调节测量技术、工业机器人现场校准技术等领域开展了一系列应用研究，并取得了良好的社会效益。制造业中的智能装备、复杂结构制造、高精密制造和装配的兴起，对于测量系统提出了精度更高、智能化程度更高、适应性更强的要求。激光跟踪仪作为最先进的三坐标及姿态精密测量仪器之一，将为工程技术及科学研究大尺寸精密测量提供有效的解决方案。由于激光跟踪仪应用范围广、测量效率高、测量精度高，该仪器在高端制造领域扮演的角色越来越重要。激光跟踪仪的国产化，对于我国的制造业，尤其是高端制造领域，具有十分重大的意义。借势而起 稳扎稳打培育市场目前，国家政策一直在主张推进仪器的国产化，实现国产仪器与进口仪器的同台竞争。中国仪器仪表行业协会与中国和平利用军工技术协会在此方面做了大量的工作，这对国产激光跟踪仪的市场化推进是极大的政策性优势。在国防军工行业，激光跟踪仪的应用主要在导弹的测量、潜艇的测量、战斗机的装配、军舰的测量、天线的装配及外形检测，大型结构件测量检测等。由于进口的高端激光跟踪仪含有摄像头装置，这对我国国防军工行业造成了安全隐患。另外，由于进口激光跟踪仪不对我国展示源代码，不排除进口激光跟踪仪含有潜在的功能，这对我国部分商业秘密也带来了风险。如此种种安全隐患更是急需国产激光跟踪仪技术的开发与产品的应用。这是提供给国内企业的机会更是挑战。该团队也将借助他们国际领先的技术优势、可靠的数据链优势，以及强有力的价格优势和维修服务优势，不遗余力的为客户提供高质量的定制化产品和服务。结束语随着中国先进制造业和高端装备的飞速发展，以激光跟踪仪为代表的高精度、数字化、智能化的精密检测设备已经成为这些领域企业占领行业制高点的制胜法宝。一方面，激光跟踪仪在先进制造和高端装备领域的关键作用日益凸显，成为制造行业的核心仪器，国内对激光跟踪仪的需求量激增，国产化呼声高涨；另一方面，近年来西方对我国的技术限制和打压，使激光跟踪仪的采购和售后具有一定的不确定性，这将影响我国高端装备的发展，所以国家对激光跟踪仪等关键核心仪器的国产化大力支持。显而易见，未来激光跟踪仪的产业化具有极为光明的市场前景。