声学探测技术在海底管道外检测中的应用

在海底管道的外检测过程中,为明确海底管道的真实赋存状态,常使用工程物探和潜水摸探对其进行调查,其中声学探测技术的应用最为广泛。本文以SONIC 2024多波束测深系统、SES 2000参量阵浅地层剖面系统、KLEIN 3000侧扫声呐系统为例,系统介绍传统声学探测技术在北部湾某单点系泊(SPM)海底输油管道外检测中的应用。在此基础上,结合扫描声呐、合成孔径声呐等声学探测技术,探讨各类声学探测技术的优劣性及适用条件,指出海管外检测技术的发展方向。多种声学探测技术的综合运用是准确评价海底管道状态的基础,海底管道外探测方案的选择应综合考虑海域条件、设备优缺点、作业载体、工作成本等因素。海管外检测技术向着设备集成化、检测精细化、识别智能化的方向发展。     

水下三维激光扫描在导管架平台损伤测量中的应用

海洋石油导管架结构受损点的尺寸测量目前主要使用机械卡尺测量,这种测量方法存在较大的误差,无法全面评估损伤点对导管架的影响,为此,需要引进新的方法和技术来满足导管架损伤点的测量。为准确评估损伤点对导管架的影响,保证导管架运营的安全,采用水下机器人（ROV）搭载三维激光扫描仪,分别对中国某海域导管架的阳极和已知损伤区域进行激光扫描,通过对激光点云数据的处理,得到被测物的三维模型,从而实现损伤结构的尺寸测量。研究结果表明,激光扫描仪便于ROV搭载和安装,可以应用于导管架已知损伤点的测量,测量精度可达毫米级。激光扫描测量的精度受诸多因素影响,作业时需优化作业方式,从而得到高质量的数据。ROV搭载水下三维激光技术,为深水结构物的尺寸测量提供了一种高精度的可行性方案,可以进行水下结构物的三维建模和尺寸测量,调查结果准确可靠,为后续的完整性评估提供参考。     

基于图像处理的立管末端水下定位方法

运用图像处理方法对立管末端进行定位.通过无人遥控潜水器(ROV)搭载水下摄像头捕获立管末端的实时运动图像,图像模式匹配程序根据固连在立管末端的标识图案的形状进行匹配,并从图像中将标识图案区分出来,再利用图案中心点坐标信息和投影关系计算出立管标识点和井口相对于摄像头的三维坐标,进而得到世界坐标系下立管末端与井口的相对位置.通过水池试验,验证了该方法定位准确且具有实时性,可以应用于自动立管入井控制.     

20kHz高分辨率扫频光学相干层析成像系统

【目的】为实现高速且高分辨率生物组织断层成像,研制了一套基于扫频光源的光学相干层析成像(OCT)系统。【方法】以1 310 nm中心波长的扫频激光光源为硬件基础,运用LabVIEW编译的软件系统作为处理工具,对动植物表皮样品均进行了测量实验。【结果】所研制的系统可以实现5 s内对100万个数据点的高速采集与处理,横向和纵向分辨率均达到了10μm的高清晰度光学成像,且成像深度可达2.3 mm。【结论】所研制的OCT系统完全可以满足对生物组织断层的成像需求,为临床医学的光学成像提供了更有力的硬件基础。此外,该系统还具有体积小,操作简单、可移植性强等特点。     

莱州湾西部海域营养盐分布特征及营养化程度评价

【目的】对莱州湾西部海域的无机氮和磷酸盐分布情况进行分析,了解和掌握莱州湾西部海域的环境质量状况。【方法】以2011年8月该海域的监测数据为基础,分析该海域水质营养盐分布特征,并对营养化情况进行评价。【结果】莱州湾西部调查海域营养盐总体呈自西向东递减的趋势,河口附近为营养盐的高浓度区;相关性分析表明,盐度与无机氮、磷酸盐、COD呈显著负相关性(P0.01),而COD和无机氮、磷酸盐呈显著正相关性(P0.01);莱州湾西部调查海域无机氮污染较严重,调查海域所有调查站位的无机氮含量超《海水水质标准》(GB 3097—1997)的第一类海水水质标准,而磷酸盐含量则有37%调查站位超《海水水质标准》(GB 3097—1997)的第一类海水水质标准。【结论】莱州湾西部调查海域富营养化较严重,相关环保部门应加强监管,严格控制陆源污染。     

北部湾海域水质综合污染指数和浮游植物多样性指数评价

【目的】探讨环境污染评价方法,以期反映广西北部湾海域污染水平的客观情况,推进海洋生态环境质量评价方法的进一步发展,为该海域的环境生态研究以及富营养化问题研究提供依据。【方法】利用水质综合污染指数和浮游植物多样性指数分别对广西北部湾海域2010年6月和2010年9月调查的数据进行污染程度评价,并讨论利用多样性指数评价的合理性。【结果】广西北部湾海域污染等级处于轻中污染至无污染之间,其中利用水质化学因子进行综合评价的结果为轻污染,利用浮游植物多样性指数进行评价的结果为轻中污染至轻污染或无污染。【结论】水质化学评价与水质生物学评价在海域污染程度上存在一定的偏差。利用浮游植物多样性指数评价海域水质污染程度,其评价标准仍有待更多的调查来验证和修正。在实际评价中不能单从指数结果就轻易下定论,应结合理化监测结果,才能得到实际结论。     

钦州湾近岸海域水质污染状况评价

【目的】调查及评价钦州湾近岸海域水质污染程度。【方法】2010年3月(春季)及2010年9月(秋季)在钦州湾近岸海域布设9个站位进行水质、浮游植物及浮游动物调查。采用水质综合污染指数及生物多样性指数对调查结果进行评价。【结果】钦州湾近岸海域春季、秋季水质综合污染指数平均值分别为3.20、3.68;浮游植物多样性指数分别为3.37、3.35;浮游动物多样性指数分别为2.33、2.89。【结论】以水质综合污染指数评价,2010年钦州湾近岸海域污染等级为轻污染;以浮游植物多样性指数评价,污染等级为轻度污染至无污染;以浮游动物多样性指数进行评价,污染等级为轻中污染。相对于浮游动物多样性指数,浮游植物多样性指数能更灵敏地指示和评价海洋环境的污染形势,但其评价标准和方法有待更多的调查和研究来进行验证和修正。单一利用生物多样性指数进行海域污染评价,具有一定的局限性,但仍可在一定程度上反映出海洋环境的污染程度。     

成对自动堆垛起重机在集装箱码头中的实时调度研究

【目的】通过对成对自动堆垛起重机在堆场调度问题的研究,为自动化集装箱码头中的运输问题的解决提供理论依据。【方法】针对成对自动堆垛起重机,建立了以最小化外集卡和船舶延时为目标函数的不对称的多旅行商模型,引入了接力、缓冲、干扰等关键约束,并利用并行实时调度策略对多组情景进行案例研究分析。【结果】模型设立了多个缓冲区以及使用接力作业,结果表明这些对减少外集卡和自动引导小车的等待时间,从而提高作业效率有着重要作用。【结论】设主缓冲区以及接力区可以减少作业延时,并且在海侧作业量较多时,增加缓冲区的容量可以更有效地增加作业效率。     

基于多任务深度特征提取及MKPCA特征融合的语音情感识别

【目的】针对传统声学特征所含情感信息不足的问题，提出一种基于多任务学习的深度特征提取模型优化声学特征，所提声学深度特征既能更好表征自身又拥有更多情感信息。【方法】基于声学特征与语谱图特征之间的互补性，首先通过卷积神经网络提取语谱图特征，然后使用多核主成分分析方法对这两个特征进行特征融合降维，所得融合特征可有效提升系统识别性能。【结果】在EMODB语音库与CASIA语音库上进行实验验证，当采用DNN分类器时，声学深度特征与语谱图特征的多核融合特征取得最高识别率为92.71%、88.25%,相比直接拼接特征，识别率分别提升2.43%、2.83%.     

渤黄海水体漫衰减系数的遥感反演

【目的】针对中国渤黄海水体类型复杂的特性,建立一个同时适用于浑浊水域与清澈水域的漫衰减系数反演算法。【方法】利用2000年7月至2004年2月在中国近海海域现场测量的238组光谱数据,针对浑浊水域与清澈水域分别建立漫衰减系数的半分析算法和经验算法,并基于加权方法将两算法结合,构建水体联合算法。【结果】新建立的联合算法精度较高且较为稳定:算法的决定系数(R~2)达到0.891,均方根误差(RMSE)与平均绝对误差(MAPE)分别为0.543 m~(-1),26.77%。在误差敏感性分析中,半分析算法与经验算法的MAPE与RMSE在6%和0.06m-1以内。【结论】新的反演算法适用于我国渤黄海水体漫衰减系数K_d(490)的反演。     

防城港湾夏季水质及表层沉积物重金属污染评价

【目的】调查及评价广西防城港湾的重金属污染现状。【方法】2013年8月从广西防城港湾采集33个站位海水样品和11个站位表层沉积物样品,测定海水和沉积物中重金属(铜、铅、锌、镉、汞、砷)含量,再采用单因子指数法和生态风险指数法对采集的海水和沉积物污染状况进行评价。【结果】该海域海水重金属污染程度由高到低分别是PbZnHgCuCdAs,其中,Pb的平均单项污染指数均大于1,超过国家一类海水水质标准;沉积物中重金属平均含量排序为ZnPbCuAsCdHg,均符合国家一类沉积物标准;沉积物重金属污染程度排序为AsPbCuZnHgCd,即污染程度均属于低污染;潜在危害的影响程度从大到小排序为HgAsCdPbCuZn,即潜在风险较低。【结论】夏季防城港湾海洋重金属环境质量状况良好。     

北部湾近岸海域夏季海洋环境质量评价

【目的】调查和评价广西北部湾近岸海域的污染状况。【方法】2010年6月从广西北部湾近岸海域采集46个海水样品和24个表层沉积物样品,测定海水中14种元素和沉积物中12种元素的含量,并采用单因子指数法和内梅罗指数法对海水及表层沉积物污染特征进行分析和评价。【结果】该海域中海水平均单项污染程度依次为铅无机磷无机氮=锌汞pH值溶解氧化学耗氧量油类铜镉DDT砷总铬,其中铅和无机磷平均含量超过国家一类海水水质标准;表层沉积物中平均单向污染指数大小顺序为砷石油类铅铬锌汞=铜有机碳DDT镉多氯联苯硫化物,平均含量单项污染指数均小于1,主要污染物为砷、石油类、铅、铬。【结论】内梅罗指数综合评价结果显示,广西北部湾近岸海域海水处于较清洁状态,沉积物质量环境状况良好;综合评价结果显示,该海域海水处于清洁状态。     

镀层合金与碳钢基底的电偶腐蚀研究

【目的】为寻求钢基底最佳抑制电偶腐蚀的热浸镀层材料,研究2种镀层合金与碳钢组成的电偶是否发生危害极大的极性逆转现象。【方法】选择Zn-55%Al-1.6%Si合金和Zn-5%Al-0.2%RE合金,分别与碳钢组成耦合电极,测试其在天然海水及不同浓度Cl-介质中的电偶电流等。【结果】海水体系以及Cl-浓度为0.005%,0.01%,0.5%体系中,2种镀层合金与碳钢组成的电偶均未出现极性逆转现象。对于同一种镀层合金与碳钢组成电偶,其偶合电流在不同浓度的Cl-中电流值不同,随着Cl-浓度的增加,其偶合电流也增加。【结论】钢基底热浸镀Zn-55%Al-1.6%Si合金或Zn-5%Al-0.2%RE可以有效抑制电偶腐蚀。     

网箱养殖卵形鲳鲹鱼体寄生虫初步调查

【目的】为给卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus)健康养殖提供理论依据和技术支持,调查其养殖过程中鱼体寄生虫种类。【方法】以防城港和北海网箱养殖卵形鲳鲹为对象,通过现场调查、肉眼检查、镜检观察等方法对卵形鲳鲹体表、鳃、内脏等组织进行寄生虫检查并分类鉴定。【结果】共检出5种寄生虫:刺激隐核虫Cryptocaryon irritans、拟德式吸虫Pardeontacylix McIntosh、本尼登虫Benedenia Diesing、淀粉卵甲藻Amyloodinium ocellatum和车轮虫Trichodibna Ehren berg,感染率分别为27.8%,8.1%,3.3%,16.4%,18%。【结论】寄生虫在卵形鲳鲹的养殖过程中存在,且种类繁多,已成为影响卵形鲳鲹健康养殖的主要因素之一。     

独墅湖枯水期水动力与水质状况分析

【目的】研究分析独墅湖的水动力和水质状况。【方法】采用现场调查的方法,对独墅湖枯水期多个测点的水动力和水质状况进行取样分析。【结果】独墅湖水面坡降、水流流速和进出湖流量都非常小,不利于污染物质随水流排出。水质方面总磷(TP)、总氮(TN)和化学需氧量(CODMn)等因子含量高的水域溶解氧(DO)含量低而叶绿素a含量高,反之亦然。【结论】受周围河网影响,独墅湖水体中TP和TN含量非常高,已属于富营养化,需要对进出湖污染物和过度养殖的影响进一步研究,为采取相关措施改善独墅湖水质提供参考。     

大规模填海工程对钦州湾水动力环境的影响

【目的】研究钦州湾大规模填海工程导致的水动力环境变化。【方法】构建一个平面二维潮流数学模型,并利用2007年与2009年实测水文资料对模型进行验证,模型较好地模拟了钦州湾的潮流运动规律。进一步计算分析了2008~2012年钦州湾大规模填海建设前后水动力变化状况。【结果】结果显示:钦州湾东航道、金鼓江航道浚深导致航道内流速减小,最大减小量约0.145m/s;三墩公路建设导致其西侧流速明显缩小,最大减小量约0.224m/s,而其东侧流速显著增大,增量最大达0.322m/s。【结论】大规模填海工程导致钦州湾2012年水体体积比2008年缩小约2.21%;钦州湾水交换能力变弱,海水半交换周期最大增加0.56d。     

广西北部湾大宗海水养殖鱼类卵形鲳鲹感染溶藻弧菌及其致病性研究

【目的】2016年广西钦州湾近海网箱养殖的卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus)发生以体表皮肤溃烂、皮下出血、内脏器官病变为典型症状的细菌性疾病,通过对患病卵形鲳鲹中病原菌进行分离、鉴定与保存,为后续开展病原菌快速检测技术和防控技术等研究,以及控制相关病原菌在海水养殖中的暴发和流行奠定基础。【方法】利用LB平板和TCBS平板从患病卵形鲳鲹体表溃烂病灶、肾脏、肝脏组织中分离纯化疑似病原菌,并对其进行常规形态特征和生理生化反应的生物学检验,通过16SrDNA基因测序对疑似病原菌株进行分子生物学鉴定,在细胞和鱼体水平开展病原菌的致病性研究,同时进行人工感染的回接试验。【结果】分离得到4株疑似病原菌(TOQZ01,TOQZ02,TOQZ03,TOQZ04),基于其表型、分子生物学特征和进化关系,判定4株菌株均为弧菌属的溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus),且细胞毒性试验和回归试验证实,分离得到的溶藻弧菌为此次卵形鲳鲹发病的病原菌。【结论】溶藻弧菌是引起广西沿海地区海水养殖鱼类发生细菌性鱼病的主要致病菌之一,未来将基于本研究中分离得到的溶藻弧菌开展病害快速检测技术和防控技术等现代海水生态健康养殖关键技术研究,以实现对广西海水养殖溶藻弧菌病的快速诊断、实时监控和有效预防。     

基于HJ CCD的杭州湾海域水质评价

【目的】筛选适用于杭州湾海域卫星遥感反演算法的水质参数,探明基于HJ CCD的研究区遥感水质评价方法。【方法】利用有色可溶性有机物(CDOM)、透明度(SD)、叶绿素a(Chl a)及总磷(TP)的遥感定量反演结果,分析最差因子判别法、均值法、内梅罗指数法及模糊综合评价法的优劣。【结果】与其它3种评价方法相比,模糊综合评价法突出了HJ CCD高空间分辨率特性,较为完整地评价出杭州湾海域水质类别,与海洋环境状况公报中的评价结果具有较好的一致性。【结论】选用恰当的水质评价方法,高分辨率的环境卫星可以用于我国近岸海域水质日常评价分析。     

柳珊瑚Anthogorgia caerulea相关可培养共生放线菌多样性及其生物毒活性研究

【目的】研究斜阳岛附近海域柳珊瑚Anthogorgia caerulea可培养共生放线菌多样性及其发酵液代谢产物的生物毒活性。【方法】采用纯培养法和基于16SrRNA基因序列的系统发育分析对从广西斜阳岛附近海域采集的柳珊瑚Anthogorgia caeru[ea可培养共生放线菌多样性进行研究,利用卤虫致死法测试其生物毒活性。【结果】从柳珊瑚Anthogorgia caeru[ea中分离获得相关可培养放线菌23株,采用16SrRNA基因序列的系统发育分析后发现,这些菌株属于2个亚纲9个科9个属23种。绝大部分菌株都具有一定的生物毒活性,其中10株菌株有较强生物毒活性,l株有显著毒活性。【结论】广西斜阳岛附近海域柳珊瑚Anthogorgia caeru[ea中存在较为丰富的放线菌多样性,部分菌株具有较强的生物毒活性。     

基于对称区块的人脸图像光照补偿算法

【目的】改善人脸光照补偿算法的效果,提高人脸图像预处理的质量。【方法】利用人脸左右对称的特点,提出一个基于对称区块的人脸光照补偿算法,利用人脸区块的平均灰度值对人脸图像的对称点进行光照补偿。【结果】该方法对于人脸图像有很好的光照补偿效果,优于直方图均衡化、灰度变换等常用光照补偿方法。【结论】基于对称区块的光照补偿算法对于具有对称特点的图像有补偿效果。