近海環(huán)境監(jiān)測中通信技術研究
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【摘要】隨著計算機技術和通信技術的廣泛應用，在近海環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮了重要的作用。憑借先進的通信技術，可實現(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)境中心掌握真實情況，針對海洋環(huán)境中存在的問題，制定科學、可行的處理方案。本文結合通信技術的發(fā)展狀況，對其在近海環(huán)境監(jiān)測中的應用進行具體分析與探討。
【關鍵詞】通信技術；近海環(huán)境監(jiān)測；海洋保護；應用
1前言
當前海洋環(huán)境監(jiān)測技術正朝向持續(xù)化、現(xiàn)代化、自動化方向發(fā)展，進一步拓展了海洋環(huán)境監(jiān)測的空間。我國的數據通信技術中，一直采取水上移動通信技術、無線電臺傳播技術、衛(wèi)星通信技術等，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，受到其吃水深度、風浪等影響，導致監(jiān)測數據不精確；其次，大多以單點監(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，當前發(fā)展較快的水聲通信技術取代了原有通信技術的地位，憑借其效率高、可靠性強等特征，更具應用價值，并且水聲通信技術設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、水上移動通信技術等，從過去單一的海上觀測站轉變?yōu)椤版湕l式”的觀測模式。通過應用全新通信技術，使得近海環(huán)境監(jiān)測范圍擴大、數據質量提高，在海面或者海底監(jiān)測并獲取數據之后，將其傳輸至陸地信息網絡中，實現(xiàn)信息實時傳輸及資源共享，更好發(fā)揮通信技術在近海環(huán)境監(jiān)測中的作用。
2水聲通信技術概述
2.1水上移動網絡通信技術
在近海環(huán)境監(jiān)測中應用的通信系統(tǒng)，從最初的GSM（2G）、GPRS（2.5G）一直發(fā)展到WCDMA（3G）、TD-SCDMA（3G），并且隨著移動網絡通信技術的不斷發(fā)展，目前正在嘗試使用最新的TD-LTE-advanced（4G）通信技術。在最初應用的GSM技術中，通過發(fā)送短信息的方式，雙向傳播簡短的數據，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，實用價值偏低；隨后應用的GPRS技術中，融合現(xiàn)代化的物聯(lián)網技術，提高了信息傳播的便捷性，進一步擴展了信息傳播的速度與傳播的類型；在應用GPRS技術的基礎上，引入WCDMA技術和TD-SCDMA技術，其傳播速率提升到幾百kb/s，并且發(fā)揮了無縫漫游技術的重要作用，實現(xiàn)了移動網絡與互聯(lián)網信息共享，能夠傳播多樣化的信息。
2.2水下水聲通信技術
水下水聲通信技術主要應用于海洋底部的環(huán)境監(jiān)測，是重要的信息傳播技術。首先，在海洋不同深度、底部不同位置放置傳感器和浮標，實時監(jiān)控海洋環(huán)境的相關信息，通過數字、圖像、聲音等形式，利用換能器將信息轉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，聲信號再次轉變?yōu)殡娦盘?，通過移動網絡傳輸到監(jiān)控終端，監(jiān)控終端破譯電信號后，獲得相應的數字、圖像及聲音等重要信息。
3通信技術在近海環(huán)境監(jiān)測中應用特征
3.1水上無線通信技術特征
水上無線通信技術采用現(xiàn)代移動網絡通信技術，取代了傳統(tǒng)的電臺廣播通信技術和衛(wèi)星傳播通信技術，并且隨著3G移動網絡、4G移動網絡通信技術的應用，極大提高了數據傳輸的速度和質量。該種技術的優(yōu)勢較為明顯，如經濟成本低、傳播距離遠、信號強、不易受干擾等。
3.2水下無線通信技術特征
水下無線通信技術采用水聲調制解調通信技術，取代了傳統(tǒng)的電磁波脈沖通信技術和水下光纖通信技術。該種技術充分運用了聲波信號，符合水下信息傳播的實際情況，并且在水下信息傳輸媒介中引入了聲納系統(tǒng)，提高水下信息遠程傳播的穩(wěn)定性、可靠性。
3.3監(jiān)測信息收集技術特征
信息收集與信息傳輸，是近海環(huán)境監(jiān)測工作的關鍵，其最終目標在于提供真實、完整的海洋信息數據。在海洋環(huán)境監(jiān)測信息收集系統(tǒng)中，主要通過設置在海洋底部的信息傳感器及海洋表面的特制浮標，實時收集有關海洋環(huán)境的相關信息。與傳統(tǒng)的單一海洋底部信號傳感器或者船舶、潛標等單站監(jiān)測方式相比，全新信息收集技術更具立體化、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)測數據，實現(xiàn)了多采樣點監(jiān)控數據的要求。
4通信技術在近海環(huán)境監(jiān)測中的應用
4.1海洋應急監(jiān)測中的應用
海洋應急監(jiān)測主要針對海洋中突發(fā)性、破壞性的事件進行監(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，由相關管理人員、技術人員等對數據分析，制定應急處理方案。
4.2定點連續(xù)監(jiān)測中的應用
在近海中存在很多特殊地點，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)境產生重要影響。因此，應用定點連續(xù)監(jiān)測就是在關鍵位置安裝海洋浮標或者傳感器，通過移動網絡通信技術將監(jiān)測數據實時輸送給監(jiān)控中心，達到連續(xù)監(jiān)測海洋環(huán)境的作用。當關鍵點的海洋環(huán)境發(fā)生變動時，能夠及時根據信息制定應對措施。本文結合近海環(huán)境監(jiān)測的要求，主要分析了當前兩種常用的通信技術——水上移動通信技術及水聲通信技術?；诤Ｑ蟓h(huán)境監(jiān)測的作用與特征，應用移動通信技術及水聲通信技術作為傳播信息的載體，非常必要。配合設置浮標、海床基等，設置海洋環(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、數字等形式傳播給陸地監(jiān)控終端，達到終端數據異地可視化目標；應用多樣化的監(jiān)測終端傳感器，能夠實現(xiàn)大范圍、全領域的監(jiān)測作用，提高了監(jiān)測的效率，合理控制運行成本，具有廣泛應用價值。
總之，隨著計算機技術、信息通訊技術及物聯(lián)網技術等全面發(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絡模式，大范圍內獲取海洋信息，實現(xiàn)快速、精確的信息傳遞與管理，在保護海洋環(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