李培良

浙江大学海洋学院教授，博士生导师。2003年中国海洋大学物理海洋学博士毕业并留校任教，2018年4月调至浙江大学海洋学院。现任农业农村部海洋牧场建设专家咨询委员会委员，山东省海洋牧场观测网建设专家组首席专家，主要研究方向为海洋环境业务化观测和海洋环境业务化数值预报，先后主持参加各级项目50余项，发表文章60余篇。

波涛汹涌下的海底世界是什么样子的？生物是如何生长、繁殖的？海洋牧场水下的温度、盐度、溶解氧、叶绿素又是怎样变化的？针对海洋牧场水下生态环境“看不见、测不准、不可控”的难题，山东在全国率先建设了具有完全自主知识产权的“海洋牧场观测网”，实现了对海洋牧场水下环境的实时在线监测，可随时了解水下生物状况并对突发的海洋灾害进行预警。

日前，《海洋与渔业》记者采访了山东海洋牧场观测网首席专家李培良教授，一窥观测网“全貌”并了解其先进的技术力量及适用领域。

已建成24个海底在线观测系统

2015年，山东提出建设“海洋牧场观测网”，并在青岛、烟台、威海、日照等市的25个重点海洋牧场建设区布设海底有缆在线观测系统。到2018年，山东已建成24个海底有缆在线观测系统，累计获得数据和视频资料500T，并成立省海洋牧场观测与预警中心。

“海底有缆在线观测系统专门针对山东海洋牧场的观测需求，即长期海底在线，监测数据与视频同步，利用863海底观测网络的技术研发而成，具有完全的自主知识产权。”李培良透露，山东海洋牧场观测网由海底有缆在线观测系统构建而成，采用CAN总线实现水下仪器的控制和信号传输，利用海底电缆实现水下平台观测信息的传输和供电，实现海洋水文水质要素的实时在线观测。海底有缆在线观测系统可以集成海流计、波浪仪、CTD、潮位观测仪、水质仪、录像机、水听器、OBS等各种观测仪器，实现海洋中海流、波浪、温度、盐度、潮位、海啸、溶解氧、叶绿素、浊度、水下声学信号、水下高清视频等各种海洋要素的在线观测，海底电缆为这些仪器提供电力供给，并实时将这些仪器的观测信息融合后传输到岸上。

李培良介绍，通过该系统，有关部门可实时了解海洋牧场海洋环境和海底生物状况，进而提高对海洋牧场生态环境的管理和保护水平。同时，还可通过观测网提供的数据，摸清海洋灾害发生和资源变动趋势，从而对海洋牧场生态情况进行预报预警。海底有缆在线观测系统还能为有关部门制订海洋牧场生态灾害应

对策略与保障方案提供数据支撑。

曾提前2周发出高温低氧灾害预警

2018年7月中旬，李培良团队发现山东海洋牧场未来的两个星期内将长期处在副高的控制之下，经推测认为海洋牧场会出现高温、低氧灾害，遂提前2周给有关部门发了预警信息，及时作出应对措施，最后没有造成太大的损失。“而在2018年8月3日，辽宁五个沿海城市的养殖海参因高温大面积死亡，实际上，那次高温灾害，山东跟辽宁基本上是同步的，若是辽宁有预警信息，提前做好遮阳和换水设备，损失就能大大降低。”李培良说。

这几年，李培良不仅给山东海洋牧场做灾害预警，还参与建设山东海洋牧场数据中心。他表示，经过近年的监测，团队研究发现，夏季副热带高压在36°N以北的逗留天数与东、西赤道太平洋的海表面温度分别呈显著的正、负相关关系，最显著相关出现在前者滞后后者约6~12个月时间。“我们正尝试提前半年或一年预报低氧灾害出现的概率，指导播种和收获。海洋牧场一般在春天和秋天播种收获，知道了夏季低氧灾害爆发的频率，就可以对播种和收获的行为进行调整，适当增加当年春天的收获量，减少播种，减少夏季低氧灾害爆发造成的损失。”

系统技术水平已经发挥到巅峰

在这之前，海洋观测多用观测站与浮标，观测站设在岸上，浮标设在水面，无法实现对海底生态环境的连续在线观测。“它实现了海洋牧场水下生物状态的‘可视’、实现了水下生态环境的‘可测’和‘可预警’以及生物群落的‘可识别’，这种模式和经验在其他海域也是‘可复制’的。”李培良说，该系统有5套应用到了南沙珊瑚礁的在线观测，从2016年开始还参与到辽宁的海冰下鲅鱼圈环境监测等。“迄今为止，我们根据海洋牧场、珊瑚礁、石油平台、航道、岛屿、海底边界层等领域的需求，开发的海底在线观测系统种类已有6种，布放30余套。”

据透露，一套海底有缆在线观测系统包括安装费在内的价格是130~180万元人民币，“价格的高低在于观测参数配置的不同和电缆的长短，海洋牧场的观测系统价格在130万元左右，而南沙珊瑚礁的系统价格在180~185万元。”

“研究团队固定工作人员只有十几人，软件与硬件目前正逐步实现自主研发。”李培良告诉记者，其团队自主设计研发的水下LED灯、水下摄像机、两芯电缆、集成装置等已相继出炉。水下LED灯已经过测试，可以有3~5年的寿命，而国外的水下LED灯寿命大概为1~2年。“现在许多新研发的产品质量不比国外差，而且生产成本大大降低。”李培良说。

“目前海底有缆在线观测系统已经发挥到它技术特点的巅峰了。”李培良认为，“在稳定性和可靠性方面已经走得很远了，两芯电缆的供电和数据传输，速度上已经达到了5.6兆位/秒（10千米电缆长度）。而目前面临的瓶颈问题则是所有大型海洋观测网的共性问题——腐蚀、生物附着、稳定性等。”经过长期的经验积累，目前团队在海底长期观测应对这共性问题方面已经有一些有效的手段。

海洋牧场观测网的数据免费共享

山东海洋牧场观测网的数据对所有人开放，无论是游客还是科研、管理部门，都能实时获取相关的信息。为了方便管理，李培良和他的团队还开发了手机APP，实时在线免费给企业试用。李培良认为，海洋牧场的数据是要共享的，不共享就不能体现出系统的价值和意义。共享的数据可以提供给“有心人”去研究，助推整个山东海洋牧场产业的发展。

李培良还分享了他对“透明海洋”的一些想法。他表示，海底有缆在线观测系统其实是近海实现“透明海洋”的一个非常有效的手段，可以与浮标和沿岸观测站构成立体的近岸观测系统，从而推动近海观测透明、现象透明、机制透明、预报透明的实现。

▲ 海底有缆在线观测系统分布图

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