于连生谈海洋监测技术与仪器的自主研发
仪器信息网 · 2010-07-24 00:11 · 27367 次点击
2010年4月29日-30日,“863计划海洋技术成果转化推广暨产品推介对接洽谈会”于青岛市召开。此次会上,国家海洋技术中心的于连生研究员展示了其研制的海洋监测仪器“光学悬沙粒径谱仪”、“激光悬沙测量传感器”。并且于洽谈会上,于连生研究员就“激光悬沙测量传感器”与国内知名的粒度仪厂商——丹东百特仪器有限公司签订了金额500万的技术转让协议。连生研究员,就其科研成果与技术情况、产业转化、市场前景等相关问题进行了交流。
海洋环境监测:了解、保护和合理利用海洋资源
海洋环境监测的重要意义
于连生研究员:海洋是生命的摇篮,与人类的生存息息相关。海洋是地球上水循环的起点,海水受热蒸发,水蒸汽升到空中,再被气流带到陆地上来,使陆地上有降水和径流。陆地上有了水,生物才得到发展。海洋对地球上的气候起着调节作用,使气温变化缓和。所以说,海洋环境对陆地环境的形成也起着决定性的作用。
我个人认为:首先海洋环境是用表征海洋状况的特征参数来量化,这些参数主要包括地理参数,如海域面积、海岸线、水深等;水质参数,如盐度、溶解物、悬浮物等;海洋生物,如鱼虾贝类、海洋植物等;以及海底沉积物的数量、分布等。以上参数在海流、潮汐、风浪、光照的作用下不断的运动变化,海洋环境就是用这些参数及其运动规律来描述。
在正常的情况下,海洋参数运动变化,海洋生物生生息息,处于动态平衡状态,但是,由于外界因素,例如陆源污染、过度性开采等,打破了这种动态平衡,海洋环境就会遭到破坏。为了保护和合理利用海洋资源,首先要了解海洋,也就是对海洋环境参数进行监测,这就是海洋环境监测的意义所在。
海洋环境监测与常规的环境检测的区别
于连生研究员:海洋环境监测与常规环境检测的不同是由于海洋环境与陆地环境不同造成的。其一,测量的参数不尽相同;其二,测量环境不同;其三,对仪器的要求不同。大家都知道,海水是咸的,具有腐蚀性;海上风浪巨大,破坏性强;海很深,每增加10米水深,就增加一个大气压,因此放在水下的仪器要耐高压;生活在海边的人都知道海草和海蛎子,它们都会在仪器上长,我们叫“生物附着”,这些都是海洋环境监测仪器要重点解决的特殊问题。
水中的悬浮颗粒,悬浮泥沙、微藻等是海洋环境参数之一,对它进行监测,是海洋环境监测的不可或缺的内容之一。悬浮泥沙的现场测量对研究泥沙运移规律,河口变迁、对航道疏浚、海中构筑物都有重要意义;微藻数量、种类测量对于赤潮研究具有重要价值。我们课题组研制的“光学悬沙粒径谱仪”、“激光悬沙测量传感器”就是测量海洋悬浮颗粒的仪器。
“海洋仪器研制的信息法”:利用信息技术,将成熟技术移植到海洋仪器上
在海洋仪器研发方面的经验
于连生研究员:研制海洋现场仪器是非常重要的。例如,我们国家的海洋泥沙研究在世界上还是处于先进地位的,但理论模型的研究超前于现场测量方法和测量仪器,没有现场测量仪器和测量结果,尤其是实时结果对模型的验证,理论是缺乏公信力的。从这个意义上说,我国迫切需要自主研制海洋监测仪器。
在仪器研发过程中,我遵循这样一条原则:研制海洋仪器,技术攻关点或重点关注点放在海洋环境的特殊性上,利用信息技术,充分地收集有用的成熟技术移植到海洋上,很好地完成了这种移植,也就多、快、好、省地完成了仪器研制。我把这种方法叫做“海洋仪器研制的信息法”。
“光学悬浮沙粒径谱仪”,其性能优势及应用情况如何?
于连生研究员:“光学悬沙粒径谱仪”是一种可以放在海水中自动成像的数字显微镜,将这种仪器放在水里,它就会自动地将水中悬浮的颗粒拍下图像,将这些图像传到计算机里,通过分析,给出颗粒的大小、浓度。“光学悬浮沙粒径谱仪”可以自动拍摄悬浮于水中的1微米到100微米的颗粒,基本可以满足平均粒径在30微米到50微米的悬浮泥沙颗粒的测量需求。
光学悬浮沙粒径谱仪
“光学悬沙粒径谱仪”就是一台可用于水下的数字显微镜,加上专用的颗粒图像分析软件,就构成了可用于水下的颗粒图像分析仪,863立项时主要是针对长江口的悬浮泥沙测量,所以叫“光学悬浮沙粒径谱仪”。这种仪器是我们第一个发明的,获得了国家发明专利。这种仪器国外还未见有关报导。
“光学悬浮沙粒径谱仪”已经在长江口、黄河口、辽河口、大连湾、鲅鱼圈等多个海区获得了大量现场资料,其关键技术已在磨料生产中成功应用,最近又获得了国家海洋公益性项目的支持,目标就是实现产品化,随着近年来数字成像技术的突飞猛进,相信在国家项目的支持下,具有独立知识产权的“光学悬浮沙粒径谱仪”不久就会形成批量生产能力。
“激光悬沙测量传感器”的研发过程、及其性能优势如何?
于连生研究员:运用“海洋仪器研制的信息法”,“激光悬沙测量传感器”就是将实验室的激光粒度仪移植到海水中,是一种可以放在水里测量悬浮颗粒的激光粒度仪。我们主要解决水下密封、防腐、自动工作等问题,而这些关键问题解决了,仪器也就基本做好了。仪器已经过了现场实验和比测,达到了预期目标。这种仪器在国内,我们是第一家,也申请了发明专利。
激光悬沙测量传感器
《光学悬浮沙粒径谱仪》海洋行业标准的相关情况
于连生研究员:实际上,《光学悬浮沙粒径谱仪》海洋行业标准是针对显微图像法光学悬浮沙粒径谱仪和激光悬沙测量传感器的性能检验起草的标准。本标准将为检验该类仪器的性能参数如粒径测量范围、测量准确度、双峰分离、分布宽度等参数提供统一方法。因为这两种仪器有其共性,并且都用于现场悬浮颗粒测量,虽然方法不同,但测量参数相同,所以把它们的检验纳入到一个标准中,这样有利于比较。
我国科研成果产业化方面还存在哪些问题?
于连生研究员:科研与市场脱节,科研院所以争取到科研项目、科研经费为目标的现状是科研成果无法实现产业化的主要问题所在。
基础科学研究可以自由探索,但已有的成果要转化为产品,就不能自由探索,开拓市场,落实用户是成果向产品转化的关键,没有市场的产品是无法生存的。
我觉得科研成果能否转化为产品首先要明确用到哪里,怎么用,用的结果如何,得出了什么结论。
采访过程中,给编者印象最深的是贯穿于于连生研究员整个科研工作中的求真、严谨、务实精神。于连生研究员研制的每一项成果均根据实际需求来确定科研方向,也因此他的科研成果能很快得到推广应用,并解决海洋监测实际问题。这种定位于实际、定位于解决问题的求真务实科研精神,值得每一个科研工作者借鉴和思考。