海洋科技季刊
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『創新水下技術及其應用專輯』
目  錄 封面
「創新水下技術及其應用」專輯序言
推動『通俗海洋教育專欄』經過
光纖光柵感測器於海洋監測之應用
水下技術應用在定置網漁業與海洋箱網養殖產業之探討
澎湖島嶼資訊之衛星遙感測繪探討
仿生型水下載具之操縱與控制
深海資料浮標作業能量建立
海洋環境監測用光纖感測技術
水下載具方位之估測:應用固態電子磁力感測器
新型藍鯺無人操控水下載具的設計研析-在水雷反制對策及淺水水域偵察等任務應用
評『發展海洋監測技術的思考與實踐』簡介
船舶動態定位系統簡介
海洋及水下科技季刊九十六年度第十七卷第一期封面

「創新水下技術及其應用」 專輯序言
(第十七卷第一期-序言)
摘要

 本期「創新水下技術及其應用」專輯,共收錄九篇文章,一篇會務報導及技術研究。

 首先由林武文等作者之「光纖光柵感測器於海洋監測之應用」以光纖光柵,配合光纖干涉儀,以其高感測靈敏度,於地球物理探測、海洋污染監測、水下監聽、水下定位等海洋偵測與水下載具的量測應用;其次,由鄭火元及盧敬文之「水下技術應用在定置網漁業與海洋箱網養殖產業之探討」介紹運用水下技術,將定置漁業及箱網養殖產業技術,提昇及導向漁業科技化與資訊化之境界。

 第三篇是呂黎光之「澎湖島嶼資訊之衛星遙感測繪探討」,透過衛星遙測技術採用區域成長趨近法(region growing approach簡稱RGA)針對澎湖群島十個島嶼,分別對不同波段影像作分析比對,以實例研究建立了島嶼分佈與海岸線長度、面積之遙感測繪技術,對於國土資源資訊以及協助地方建設觀光資源管理具發展性。

 第四篇由郭振華發表之「仿生型水下載具之操縱與控制」,係以模仿海中生物運動操控能力,行為規劃與運動操縱的設計原理,達到提高無人水下載具對未知環境之適應能力、低速徘徊運動操控能力及推進效率的目的。以(一)波動推進及胸鰭運動模式建構,(二)最佳化身體擺動方式之探討,(三)路由點追蹤控制系統之設計及(四)定位與建立環境地圖之最佳量測策略等四點說明其研究心得。

 另由李汴軍等所著之「我國深海資料浮標作業能量建立」,文中介紹中央氣象局民國95年5月在台東外海約200公里處(加瓜海脊)成功佈放一座深海資料浮標,其目的在掌控颱風侵襲台灣海域前24小時的海況及提昇海象預報模式之準確度,台東外洋資料浮標的研發與佈放作業完全由國人自行完成,此項工作的完成,最大的意義在於證明了我國已具備有獨立從事深海自動化海氣象觀測作業的能力。除了波浪之外,同時收集風、氣壓、氣溫、水溫等資料,對於海洋科學研究有相當之助益。第六篇則由林武文之「海洋環境監測用光纖感測技術」,用以探討近年來發展的光纖感測技術,並說明其在海洋環境監測的應用。

 第七篇由張順雄等所著之「水下載具方位之估測:應用固態電子磁力感測器」,探討固態電子磁力感測器不需接收外界電波訊號,利用異向性磁敏電阻原理量測地球的磁力線,再轉換成電壓訊號輸出,經由處理器適當的運算以求得目前之水下載具的方位資料。另篇由吳東明與許智傑所撰「新型藍鰭九號無人操控水下載具的設計研析-在水雷反制對策及淺水水域偵察等任務應用」乙文,介紹此一操控便捷、維保簡單容易,及快速縮短潛水作業備便時間之無人操控水下載具,文中指出根據藍鰭公司的建造及使用其無人操控水下載具等工程經驗,即可預知其後續研發的載具系統設計性能之優異品質。最後由高家俊評大陸『發展海洋監測技術的思考與實踐』乙文,語重心長,值得一讀。

 本期技術研究係由童乃儉所著「船舶動態定位系統簡介」在較深的海域從事鑽探、探測或海事作業,無法利用繫船或錨泊方式來進行精確的定位時,此定位系統成為必然的選項。文中介紹其適用範圍、系統說明暨船級規定、人員認證。


作者:劉金源/國立中山大學海下技術研究所教授兼所長

   林武文/大仁科技大學職業安全衛生系教授

   張順雄/國立高雄海洋科技大學學務長


推動『通俗海洋教育專欄』經過
(第十七卷第一期-創新水下技術及其應用)
摘要

  去(95)年的一個意外的場合裡,從中山大學海科院陳陽益院長口中得知:行政院海洋事務推動委員會已通過推動海洋教育政策。後來,我提議「海洋及水下科技季刊」內容可增加『海洋科技小百科』專欄,以響應此一政策的推動,陳院長立即表示贊同,並於元月25日的理監事會議中提案獲得通過。接著,在2月27日的協會中召開了第一次的座談會,出席者有台大林銘崇教授、唐存勇教授以及本人、高雄海洋科技大學俞克維主任、台灣海洋大學柯永澤院長、華梵大學李汴軍教授、海洋科技博物館籌備處彭海鯤助理研究員、海下協會簡連貴秘書長、許硯蓀副秘書長、楊萬蓉小姐和黃郁媚小姐等。會中達成的主要共識:向教育部申請經費並邀請中小學教師參與,在未獲補助的同時亦可先行試辦,以累積經驗。3月19日的常務理監事會議中,黃理事長建議名稱改為『通俗海洋科技教育專欄』,以提高專欄內容的層次。

 3月20日在高雄海洋科技大學召開第二次座談會,出席的有高雄海洋科技大學陳哲聰校長、張順雄學務長、黃聲威院長、陸瑞漢院長及張朴性主任委員、中山大學陳陽益院長、海下協會許硯蓀副祕書長、楊萬蓉小姐、黃郁媚小姐及本人。會中討論熱烈,咸認為本會應作為各界交流的平台以推動海洋事業的發展,會中決議:

1. 為廣納海洋文化的領域,名稱改為『通俗海洋教育專欄』以擴大範圍,並不定期舉辦座談會,持續推動海洋教育。  

2. 結合政府相關單位如社教司、漁業署;地方政府如海洋局及民間協會,共同推動落實海洋教育政策。

3. 請各會員集思廣義提供海洋教育議題(如海洋萬象、海洋文化、發現海洋、海岸復育、海洋生活遊憩、海洋資源、海洋科技、海洋環境、再生能源、漁業……等)建立完整的綱要計畫。

4. 積極向政府提出相關計畫,申請補助。

5. 建議本會出版委員會繼續規劃執行細節,並立即付諸行動。

 經過兩次座談會後,本季刊將增加『通俗海洋教育專欄』,刊登文字易懂且包含活潑生動圖片的海洋教育類文章,以饗中小學生與社會大眾。


作者:梁乃匡/台灣大學海洋研究所 教授    

光纖光柵感測器於海洋監測之應用
(第十七卷第一期-創新水下技術及其應用)
摘要

 目前光纖感測器的技術,已逐漸運用到各種物理場的量測,例如:振動、聲音、溫度、電流、壓力和分析化學等研究領域。而光纖感測器,更具有靈敏度高和動態範圍大的感測能力。現今之感測器以光纖光柵,配合光纖干涉儀,成為感測架構。相較於傳統機電類感應器,其優點為易於實際的佈放,並且為全光路設計,較不受電力與監測距離之影響。以光纖光柵製成之感測系統,由於其具有高感測靈敏度,於海洋偵測與水下載具的量測應用上,具有高度的應用潛力。

關鍵字:光纖光柵、感測器、干涉儀、海洋監測


作者:林武文/大仁科技大學教授

   林永豊/國立中山大學電機研究所博士生   


水下技術應用在定置網漁業與海洋箱網養殖產業之探討
(第十七卷第一期-創新水下技術及其應用)
摘要
 定置網及箱網等海洋生產事業為我國未來發展漁業經濟、建構富麗漁村及結合「生活、生產、生態」三生一體之優質沿岸漁業。為協助本產業之永續發展,創造安全、穩定之經營環境,導入水下技術之應用或結合相關海事科技儀器設備於本產業,將可相輔相成,創造多贏之局面。

關鍵字:定置網、箱網、水下技術和儀器


作者:鄭火元/國立高雄海洋科技大學定置漁業技術研究發展中心

   盧敬文/國立高雄海洋科技大學定置漁業技術研究發展中心


澎湖島嶼資訊之衛星遙感測繪探討
(第十七卷第一期-創新水下技術及其應用)
摘要

 澎湖群島島嶼眾多,星羅棋布於廣闊海域,實地勘測不易,資訊獲取與資料更新更是困難重重。本研究透過衛星遙測技術採用區域成長趨近法(region growing approach簡稱RGA)針對澎湖群島十個島嶼,分別對不同波段影像作分析比對,結果顯示海岸線與面積遙感偵測平均誤差分別約為4%及6%,且以短波紅外SWIR( short wave infrared )波段分析結果較佳。實例研究建立了島嶼分佈與海岸線長度、面積之遙感測繪技術,並期日後可以廣泛應用於澎湖群島各島嶼之普測工作,輔助現場測量作業,加速更新澎湖群島諸島之地理資訊,以利地方建設及觀光資源之管理與發展。

 

關鍵詞:岸線測繪、地理資訊、多光譜、區域成長趨近法


作者:呂黎光/海軍軍官學校 海洋科學系 副教授


仿生型水下載具之操縱與控制
(第十七卷第一期-創新水下技術及其應用)
摘要

 魚類所展現的運動操控能力,與螺槳驅動的水下載具比較,有反應機敏性高、安定性良好及高推進效率的優點。模仿海中生物行為規劃與運動操縱的設計原理,可以達到提高無人水下載具對未知環境之適應能力、低速徘徊運動操控能力及推進效率的目的。本文為筆者參與國科會仿生型水下載具研究整合型計畫所獲得的部份心得,分為以下四點說明:波動推進及胸鰭運動模式建構,最佳化身體擺動方式之探討,路由點追蹤控制系統之設計,定位與建立環境地圖之最佳量測策略


作者:郭振華/台灣大學工程科學及海洋工程學系 副教授       


深海資料浮標作業能量建立
(第十七卷第一期-創新水下技術及其應用)
摘要

 中央氣象局為了掌控颱風侵襲台灣海域前24小時的海況及提昇海象預報模式之準確度,於民國95年5月在台東外海約200公里處(加瓜海脊)成功佈放一座深海資料浮標,當地水深為4800米,8月份並藉由海研一號完成保養維護,12月份因資料浮標飄移進行緊急回收工作。該資料資料浮標站為我國第一座全自動的深海海氣象觀測站,觀測資料透過銥衛星(Iridium)即時(real-time)地回傳至中央氣象局,提供模式校驗使用,並擔任監測颱風訊息的前哨站。此資料浮標已成功觀測得數個颱風期間的資料,其中在碧利斯颱風期間測得超過8m的示性波高,同時並發現在夏季,即使無颱風或低壓系統時,該海域仍時常出現2m以上的浪高,其原因值得進一步探討。除了波浪之外,資料浮標同時收集風、氣壓、氣溫、水溫等資料,對於海洋科學研究有相當之助益。台東外洋資料浮標的研發與佈放作業完全由國人自行完成,此項工作的完成,最大的意義在於證明了我國已具備有獨立從事深海自動化海氣象觀測作業的能力。

 

關鍵字:深海資料浮標、衛星傳送

 

作者:李汴軍/華梵大學環境與防災設計學系副教授

   徐月娟/中央氣象局海象測報中心主任

   高家俊/成功大學近海水文中心 主任

   饒國清/成功大學近海水文中心

   施孟憲/成功大學近海水文中心 

↑回目錄

 

海洋環境監測用光纖感測技術
(第十七卷第一期-創新水下技術及其應用)
摘要
  海洋監測是所有與海洋有關的國家非常重視的科技,要親近海洋、善用海洋必須先了解海洋,而要了解海洋,必須先對海洋進行監測。海洋環境的詭譎多變,對科學家形成一個相當嚴峻的挑戰。本文探討近年來發展的光纖感測技術,並說明其在海洋環境監測的應用。

關鍵字:海洋環境、光纖感測器、監測


作者:林武文/大仁科技大學 教授

水下載具方位之估測:應用固態電子磁力感測器
(第十七卷第一期-創新水下技術及其應用)
摘要
  水下載具目前在海床探測、搜救、生物追蹤研究、能源探勘、打撈、國防軍事等應用。有其重要性,在運動行進過程中,方位可使它不會造成迷航而變的非常重要。固態電子磁力感測器不需接收外界電波訊號,利用異向性磁敏電阻(Anisotropic Magnetoresistive)原理量測地球的磁力線,再轉換成電壓訊號輸出,經由處理器適當的運算以求得目前之水下載具的方位資料。實驗可以採用固態電子磁力感測器所量測的地磁北方向的角度變化的訊號,利用應用軟體編寫程式經由RS232串列埠接入電腦使用者介面以顯示方位。固態電子磁力感測器所得出的電子輸出,除可提供方位訊號外,還可連接後段水下通訊系統,傳回陸上監控水下載具行進位置。

作者:張順雄/國立高雄海洋科技大學  微電子工程系

   鄭遠東/國立臺灣海洋大學  電機工程系

   周慶平/國立臺灣海洋大學  電機工程系

   李致頤/國立高雄海洋科技大學  微電子工程系

   陸家樑/國立臺灣海洋大學  電機工程系

新型藍鯺無人操控水下載具的設計研析-在水雷反制對策及淺水水域偵察等任務應用
(第十七卷第一期-創新水下技術及其應用)
摘要
  該藍鰭九號無人操控水下載具係為美國海軍所設計,藉以執行極淺水域的水雷反制對策計畫。其為一個小型手攜輕便式無人操控水下載具,擁有應用操控便捷、維保簡單容易,及快速縮短每次潛水作業因應備便時間,以有效提昇水下偵察、或清除水雷的最大作業能量等優越性能。亦為俱備容易使用、維修簡便、航行精度高、聲納訊號品質優異及系統功能穩健等特質的無人操控水下載具,足供美國海軍執行淺水水域的偵察任務,證實較海軍現有系統性能表現更為優越。藍鰭水下載具採用一個堅固耐用的、自由泛水的系統設計架構。為求充份賦予使用者自行因應其所需要,即時換裝必要功能模組,藍鰭所研發載具系統架構,改善整體系統的可靠性、可供應用性及支援能力等,並且明顯降低該載具所有者的使用壽期之總合費用成本。藍鰭九號系統設計採用可現場換裝的數據資料及電池等備用功號模組,即能夠在15分鐘內備妥,再行下水作業,以避免作業停滯延宕時間。亦可在短暫告知時效內,將工作所需設備迅送運送至世界任何角落。該載具系統的即時航行精度,在全球定位系統計測點的距離間,僅是大約0.5百分比航程誤差,並且透過後處理作業更能改善,提昇至大約0.2百分比的航程誤差內。在軍事用途方面,此一載具系統容許士兵能夠無需踏入雷區,即可執行其任務工作,亦可容許應用於複雜幾何形體的偵察任務工作,諸如河岸調查。根據藍鰭公司的建造及使用其無人操控水下載具等工程經驗,即可預知其後續研發的載具系統設計性能之優異品質水準。

作者:吳東明/中央警察大學水上警察學系專任教授兼系主任

   許智傑/行政院海岸巡防署海洋巡防總局特勤隊隊員

評『發展海洋監測技術的思考與實踐』簡介
(第十七卷第一期-創新水下技術及其應用)
摘要
  中國海洋大學趙進平教授於2005年出版『發展海洋監測技術的思考與實踐』一書,詳細記載了2001至2005的五年間大陸在海洋監測技術方面研究發展的實況,其中有許多值得我們借鏡的地方,筆者特別將其中幾個關鍵節錄下來,與海下季刊讀者分享。

作者:高家俊/成功大學近海水文中心 主任

船舶動態定位系統簡介
(第十七卷第一期-技術研究)
摘要
 動態定位系統是一套藉由船舶之側推進器裝置與螺旋槳共同來維持船舶之定點停泊與船艏方向的操控系統,此系統尚包括計算控制部份及相關的輔助系統,如定位裝置、航儀、海象及氣像儀器等。尤其適合在較的海域從事鑽探、探測或海事作業,因無法利用繫船或錨泊方式來進行精確的定位時,此定位系統成為必然的選項。

作者:童乃儉/申耀企業有限公司 總經理


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