海底森林里的守望者
珊瑚礁原位监测系统
引言
随着沿海地区社会和经济活动不断增加，在人类活动和全球气候变化的双重压力下，全球珊瑚礁生态健康状况日益衰退。如何有效地监测珊瑚礁生态系统，及时采取保护措施防止珊瑚礁生态系统的退化，已成为亟需解决的生态环境问题。
海底森林-珊瑚礁
PART 01
珊瑚礁生态系统是地球上净生产力最高、生物多样性最丰富的生态系统之一，全球有 5 亿人直接依赖珊瑚礁生态系统生活，它们为人类提供了食物、旅游、休闲、美学和海岸带防护等诸多方面的生态和经济价值。
根据世界资源研究所2012年的《珊瑚礁危机再探》报告显示，目前世界上75%的珊瑚礁正遭受着破坏和威胁。我国海域的珊瑚资源退化状况亦极为严重，如西沙岛礁周边海域的珊瑚覆盖率从2005年的65%下降到了2015年的15%。
传统监测与自动化监测
PART 02
传统监测
目前，国内外对珊瑚礁生态系统进行监测的技术手段基本相同，主要是采用截线样带法，这种珊瑚礁监测方法高度依赖天气、海况和调查人员，对作业和分析人员的专业性要求较高，风险较大，监测效率偏低。
自动化监测
近年来，随着新方法新技术的发展，珊瑚礁生态系统的水下监测技术取得了长足的进步。主要有叶绿素荧光技术、放射性水平测量技术、水面光谱测量技术、水下成像技术、遥感技术、水下机器人技术等，这些监测方法主要依赖实地采样和数据分析，难以对偏远的珊瑚礁区实行长期原位的系统监测。因此，建立一种可以独立野外运行、快速准确地描述珊瑚礁生态系统健康状况的原位监测技术是非常有必要的。
罗博飞珊瑚礁原位监测系统
PART 03
该套监测系统由水下视频和数据采集系统、太阳能海上供电系统、安全监控系统、远距离无线传输系统、物联网控制展示系统组成。系统利用海底电缆连接海底原位监测系统，将观测数据传输至岸基监测站，由岸基控制系统将数据经地面网络转发至监测控制中心，从而实现对珊瑚礁附近海域各水文生态参数的实时连续观测。具有以下优点：
01
设备集成搭载
除水下高清摄像机外，集成搭载多种水质传感器，扩展监测领域，准确评估珊瑚礁的生存状态。
02
实时连续监测
监测数据经定制的海底电缆传输到岸基监测站，从而实时、连续地监控受试点珊瑚礁生态环境的变化。
03
系统稳定运行
定期对海底监测系统进行维护和保养，能够确保监测系统的正常运行，实现珊瑚礁生态系统的原位长期、连续、实时、在线监测和评估。
软件平台与硬件装备
PART 04
01
珊瑚礁监测管控软件平台
珊瑚礁监测管控软件平台包括珊瑚礁监控模块、环境生态模块、数据采集与展示模块、设备管理模块，用于收集监测数据和图像，控制监测设备，分析处理系统数据，并以图形化方式向用户展示。
⚫珊瑚礁监控模块
通过此模块观看珊瑚礁水下视频，查看水质状况，控制水下云台旋转、照明灯开关、清洁刷动作等。
⚫环境生态模块
此模块能够查看水文、气象、水质、生态视频等方面的数据，并可对各类数据进行交叉分析和历史统计。
⚫数据采集与展示模块
本模块自动采集海陆监测系统回传的全部数据，并通过质控模型实现对观测数据的计算机自动检验。
⚫设备管理模块
本模块提供查看系统内各设备的运行情况信息，包括位置、能源、姿态、运行时间、水密性等，保障其长期可靠运行。
02
云台水下摄像机
为扩大监测范围，布放云台水下摄像机，控制摄像机旋转，视频监测范围显著扩大。同时还配备有照明灯、清洁刷和控制器，可长期安装在水下使用。
03
浑浊水摄像机
针对监测区域水体浊度较高的情况，选用浑浊水下摄像机，配备有高速图像拍摄和处理软硬件，大幅度消除浑浊水带来的图像质量损失和视距缩短问题。
04
芯片级多参数水质传感器
利用集成在芯片上的微电极阵列进行水质数据感知和测量，其优势在于可长期免维护免校准使用，维护周期最高可达1年，极大程度降低水质传感器的使用维护成本。
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全姿态水下机器人
全姿态水下机器人作为系统载体平台，是一款可任意调整姿态的缆控水下探测设备，由潜器、控制箱、绞车电缆组成。机器人配备8个大功率直驱推进器，最高航速可达3节以上，可搭载各类水质传感器和采样机械臂，实现大范围移动式在线监测。
珊瑚礁监测项目案例
PART 05
01
涠洲岛珊瑚礁监测
02
三亚珊瑚礁监测
03
北海人工鱼礁监测
04
广西珊瑚礁监测
05
珠海珊瑚礁监测
来源：水下机器人
