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『自主式海洋監測研發』專輯
目  錄 封面
「自主式海洋監測研發」專輯序言
觀測海洋的利器-自赴走式水下滑翔儀簡介
台美自主式聲學系統發展及南海應用
智能海洋關鍵技術:MOOS-IVP介紹
快速港灣偵測及搜索作業模式之介紹
從水下聲景來觀察環境變動-以東沙島為例
無人船應用領域與發展現況
實海域氣球幕減噪機制研究
被動式聲學監測技術與應用
聲標發展與運用
海洋及水下科技季刊一0六年度第二十七卷第四期封面

「自主式海洋監測研發」 專輯序言
(第二十七卷第四期-序言)
摘要

 本期專輯「自主式海洋監測研發」為主題邀請9篇文章。第一篇郭天俠、楊凱絜、詹 森撰寫「觀測海洋的利器—自走式水下滑翔儀簡介」乙文,簡介水下滑翔儀的探測原理、分享操控流程及實放經驗,並說明Seaglider即時監控平台的建置架構,以及即時資料處理、品管、與數位化展示等作業流程。第二篇邱永盛、Ching-Sang Chiu、Chris Mille撰寫「台美自主式聲學系統發展及南海應用」乙文,透過長期台美合作應用於南海實驗的自主聲納系統, 有助於提昇國內在自主聲學系統的研發應用與執行聲納實驗的能力。第三篇洪靖唐、黃彥翔、陳琪芳、王崇武撰寫「智能海洋關鍵技術:MOOS-IvP介紹」乙文,介紹美國麻省理工學院LAMSS實驗室所發展的開源軟體MOOS-IvP,研究發展出符合臺灣客製化需求之功能,未來有助於節省人力以及物力的成本。

 另外,第四篇滕運達、黃振家、崔怡楓、孫永大、鍾育仁、李昆峰撰寫「快速港灣偵測及搜索作業模式之介紹」乙文,介紹大氣海洋局運用目前新式裝備及載具實施快速港灣搜索作業之模式及對海床之水下目標偵測成果。第五篇邱百合、魏瑞昌、莫顯蕎、宋克義撰寫「從水下聲景來觀察環境變動─以東沙島為例」乙文,本文以東沙島為例,分別將水下錄音系統佈放於東沙島北岸海床以及潟湖口沉船,進行水下環境聲音的蒐集,希望將蒐集之聲音、環境及生物資料,以作為分析聲音特徵之依據。第六篇黃彥翔、洪靖唐、劉文暘、陳琪芳、王崇武撰寫「無人船應用領域與發展現況」,探討無人船的相關應用與未來的發展可行性與可應用範圍。

 另外,第七篇王煒傑、陳琪芳撰寫「實海域氣球幕減噪機制研究」乙文,本文探討離岸風機打樁的減噪研究,於風機東南方230米處放置2組水下錄音器,其中一組於水下錄音器周圍架設氣球幕,另外一組則無,比較兩組錄音器資料並針對單擊打樁聲的聲曝值做統計研究。第八篇蔡孟汎、李威倫、王崇武撰寫「被動式聲學監測技術與應用」乙文,本文主要介紹被動式聲納應用之基礎技術,以及在苗栗竹南外海白海豚監測之訊雜比演算方法,並提出當地生態監測之訊雜比門檻值,進而提升被動式聲學監測上的應用。第九篇彭巧明撰寫「聲標發展與運用」乙文,本文介紹聲標發展的簡史、工作原理、先進國家海軍常用的聲標特性、功能及戰術運用。

 

 

 

專輯主編:陳琪芳/國立臺灣大學工程科學與海洋工程系所教授、

           工學院船舶及海洋技術研究中心副主任

     王崇武/台北海洋科技大學兼任副教授

     邱永盛/國立中山大學海下科技研究所副教授

   

觀測海洋的利器—自走式水下滑翔儀簡介
(第二十七卷第四期-自主式海洋監測研發)
摘要

 105年度由科技部補助海研一號貴儀中心購入第一套水下滑翔儀(Seaglider),其為可遙控之自走式海洋環境監測載具,搭載著各樣海水量測探針,依循指定路徑反覆於海面與限制深度間往返觀測,並於每次上浮海面時透過銥衛星(Iridium)即時傳回探測資料,或者接收行動控制指令如改變路線、調整浮潛姿態、修正最大深度等,可不受季節、海況、或觀測範圍限制連續觀測三至六個月以上,為近代海洋觀測技術的新里程碑。水下滑翔儀SG628 (通用格式設備序號)已於2016年12月8日正式下水執行首航探測任務,酬載著溫度、鹽度、壓力、溶氧、螢光、背散射強度(back-scattering)等多組探針,首航歷時88天,共收集了逾434個深度1000公尺的cast (指一次完整的下潛到上浮的過程,或稱dive),航程水平距離達2095公里,並於2017年3月5日成功返航。航行期間由臺灣大學海洋研究所與科技部海洋學門資料庫共同籌組之Seaglider團隊全程監控儀器動向,根據過往觀測經驗判讀多變的海象現況,機動調整航行路徑和參數,並開發展示與監控平台負責接收、處理、整合即時水下資料。本文簡介水下滑翔儀的探測原理、分享操控流程及實放經驗,並說明Seaglider即時監控平台的建置架構,以及即時資料處理、品管、與數位化展示等作業流程。

作者:郭天俠/國立臺灣大學海洋研究所/科技部海洋學門資料庫技術員

   楊凱絜/國立臺灣大學海洋研究所博士後研究員

   詹森/國立臺灣大學海洋研究所教授兼所長

 

台美自主式聲學系統發展及南海應用
(第二十七卷第四期-自主式海洋監測研發)
摘要

 自2000年開始,美國海軍學院(Naval Postgraduate School)透過海軍研究辦公室(Office of Naval Research)經費支助,發展多套自主聲納系統,並透過與我國學術界長期的台美合作,長期應用於台灣南海海域,目標為要充分了解水中音響傳播特性,掌握該海域之環境特性及水下偵測效能,並提升雙方在南海的反潛作戰能量。承蒙科技部海洋學門、海工學門、以及海軍長期的經費支持與國內學術界整合配搭,我國透過台美合作歷程,在自主聲學系統的研發應用與執行聲納實驗的能力上,亦有非常顯著提升,本文將概述過去15年間使用於臺美合作南海實驗的自主聲納系統,並介紹國內正在發展、即將用於未來台美南海聲學實驗之多項聲納系統與技術。

作者:邱永盛/國立中山大學海下科技研究所副教授

   Ching-Sang Chiu/Professor, Naval Postgraduate School

   Chris Miller/Technician, Naval Postgraduate School

 

智能海洋關鍵技術:MOOS-IvP介紹

(第二十七卷第四期-自主式海洋監測研發)

摘要
  載具的自動化已是目前全球發展的趨勢,不管是陸上無人車、軍事用的無人機、水上無人船或是水下載具,雖然大多都已發展成熟,但是載具的控制介面與控制方法非常多種且制式化,如果需要比較客製化的應用則會對使用者來說極度不方便。本文中使用的方法為美國麻省理工學院LAMSS實驗室所發展的開源軟體MOOS-IvP,撰寫其開源軟體的程式語言為C++,MOOS-IvP裡每支程式的分工清楚以及淺顯易懂的架構,要新增客製化的功能也相對容易許多,這對會使用C++的使用者來說極其方便。

 

作者:洪靖唐/國立臺灣大學工程科學及海洋工程研究所 研究生

   黃彥翔/國立臺灣大學工程科學及海洋工程研究所 研究生

   陳琪芳/國立臺灣大學工程科學及海洋工程研究所 教授

   王崇武/台北海洋科技大學 兼任副教授

 

快速港灣偵測及搜索作業模式之介紹
(第二十七卷第四期-自主式海洋監測研發)
摘要

  海床之水下目標偵測及搜索一直是海軍水雷作戰和反水雷作戰中的重點經營目標,而其運用的載具為較大型的掃佈雷艦,偵測的方式以拖曳式側掃聲納(Towed Sidescan Sonar System)、前掃聲納(Forward-looking Sonar)及 (Remote Operation Vehicle)為主,由於掃佈雷艦在港灣操控及拖曳式儀器的操作限制下,無法有效的在狹窄港灣內執行,故各港灣的水下目標偵測將成為最大的死角,易成為恐怖攻擊或特種攻擊。

此外,臺灣四周環海,每當颱風侵襲或是強烈東北季風影響時,許多岸上的貨櫃及人車均會被這些惡劣氣候或是瘋狗浪捲到海底,造成各地港灣人命財貨的災情及港灣水下航安的顧慮。故本文主要介紹大氣海洋局運用目前新式裝備及載具實施快速港灣搜索作業之模式及對海床之水下目標偵測成果。

 

 

作者:滕運達/海軍大氣海洋局水下環境科中校科長

   黃振家/海軍大氣海洋局水下環境科測量士官長

   崔怡楓/海軍大氣海洋局上校局長

   孫永大/海軍大氣海洋局上校副局長

   鍾育仁/海軍官校海洋科學系助理教授

   李昆峰/海軍艦隊指揮部少校指管長

 

從水下聲景來觀察環境變動─以東沙島為例
(第二十七卷第四期-自主式海洋監測研發)
摘要

 聲景是一種利用聲音來描述環境的方式,透過長期的聲音觀測,可以了解在特定時空內,生物及其生態環境的互動關係。本研究以東沙島為例,分別將水下錄音系統佈放於東沙島北岸海床以及潟湖口沉船,進行水下環境聲音的蒐集。由初步分析結果顯示,東沙島北岸的水下環境聲音,在時序上的變動,其1 kHz以上的1/3 Octave聲壓位準在清晨和傍晚明顯較低,最大與最小的聲壓位準差值約20 dB;而潟湖口沉船則是不論什麼時間,在1.6 kHz、3 kHz和5 kHz皆有明顯的能量分佈,可作為該海域之聲音特徵。本研究希望能進一步蒐集更多聲音、環境及生物資料,以作為分析聲音特徵之依據。

關鍵詞:水下聲景、聲音監測、東沙環礁國家公園、東沙島

 

 

作者:邱百合/國立中山大學海下科技研究所 

   魏瑞昌/國立中山大學海下科技研究所

   莫顯蕎/國立中山大學海洋科學系

   宋克義/國立中山大學海洋科學系

 

 

無人船應用領域與發展現況
(第二十七卷第四期-自主式海洋監測研發)
摘要

 隨著通訊科技的進步,遠端遙控技術已日趨成熟,再加上人力的短缺與人力成本的增加,使得無人載具的發展更為重要,不論是空中的無人機(UAV)、路上的無人車(UGV)、水下無人載具(UUV)或是海上的無人船(USV),皆隨著科技的進步而更加流行。就海上的無人船而言,更可說是未來各大強國的一大發展重點,不僅可以解決海上人力短缺的問題,更可節省不必要的人員損失或人力成本,由德國統計數字可得知現在航運的事故發生原因多半為人為疏失,若將所有的控制方式從人改為電腦,將可大幅地降低疲勞駕駛與人為疏失的問題。除此之外,無人船的應用範圍相地的廣泛,只要有海上作業或是河域作業的地方,無人船都將會是非常好的施工工具,本文由無人船的應用面出發,探討無人船的相關應用與未來的發展可行性與可應用範圍。

 

 

作者:黃彥翔/國立臺灣大學工程科學及海洋工程研究所 研究生

   洪靖唐/國立臺灣大學工程科學及海洋工程研究所 研究生

   劉文暘/國立臺灣大學工程科學及海洋工程研究所 研究生

   陳琪芳/國立臺灣大學工程科學及海洋工程研究所 教授

   王崇武/台北海洋科技大學 兼任副教授

 

↑回目錄

 

實海域氣球幕減噪機制研究
(第二十七卷第四期-自主式海洋監測研發)
摘要

  近年台灣亟欲發展風力發電。但台灣地狹人稠,陸地使用面積諸多限制,因而離岸風力發電成為重點發展項目。離岸風機發展潛力場址和中華白海豚重要棲息地鄰近,為降低施工噪音對海洋哺乳類生態的衝擊,需進行離岸風機打樁的減噪研究。2016年9月初,上緯新能源股份有限公司於西海岸規畫的離岸風場架設兩支示範風機,分別為21號及28號風機,本團隊則藉由此次合作計畫,並參考了國內外研究成果,於距28號風機東南方230米處放置了2組水下錄音器,其中一組於水下錄音器周圍架設氣球幕,另外一組則無,並比較兩組錄音器資料並針對單擊打樁聲的聲曝值(SEL , Sound Exposure Level) 做統計,可發現其減噪效益都介於5至10 dB。

 

 

作者:王煒傑/國立臺灣大學工程科學及海洋工程學系

   陳琪芳/國立臺灣大學工學院船舶及海洋技術研究中心

↑回目錄

 

被動式聲學監測技術與應用
(第二十七卷第四期-自主式海洋監測研發)
摘要

  水下聲學技術應用於聲納系統極為廣泛,其中主動式聲納系統主要使用在軍事、漁業捕撈,而被動式聲學則是應用於環境生態、海洋物理、地震探勘等監測,在應用技術層面上主要可分類為定位、監測、辨識等。本文主要介紹被動式聲納應用之基礎技術,以及在苗栗竹南外海白海豚監測之訊雜比演算方法,並提出當地生態監測之訊雜比門檻值,進而提升被動式聲學監測上的應用。

 

關鍵詞:被動式聲學監測、海洋生態監測、訊雜比

 

 

 

作者:蔡孟汎/洋聲股份有限公司 工程師

   李威倫/國立臺灣大學工程科學及海洋工程研究所 研究生

   王崇武/台北海洋科技大學兼任副教授

↑回目錄

 

聲標發展與運用
(第二十七卷第四期-自主式海洋監測研發)
摘要

  聲標(sonobuoy)是一種拋棄式、可以飛機空投或水面投放、主要用以偵測潛艇的音響感測器。它的研發始於第一次世界大戰期間,為了防備大西洋船運受到潛艇的攻擊而來,後來成為冷戰時期主要的空中反潛手段,而且迄今一直是音響反潛的有效方法。聲標主要區分為主動標及被動標,搜索期間常用被動標以免驚動潛艇,進入攻擊階段才用主動標以獲得精確位置。未來發展將以主、被動標合併使用的多基地聲標系統為主。本文介紹聲標發展的簡史、工作原理、先進國家海軍常用的聲標特性、功能及戰術運用。聲標是水中聲學應用的極致工藝,具有軍民通用的用途,值得我們關注與研究。

關鍵字:聲納浮標、反潛作戰

 

 

作者:彭巧明/國防大學戰爭學院上校教官

↑回目錄

 

 

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