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iOS|LED 照明技術(shù)，在未來海洋領(lǐng)域?qū)l(fā)揮大作用( 二 )

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對于自主水下航行器船隊(duì)來說 ， 不僅僅是在附近運(yùn)行的單個車輛組 ， 他們需要溝通和協(xié)調(diào)他們的活動 。 這就是先進(jìn)的 LED 技術(shù)的用武之地 。
從理論上講 ， 這些船隊(duì)將能夠在比目前更廣闊的空間和時(shí)間尺度上進(jìn)行測量 ， 同時(shí)還能最大限度地減少使用昂貴且能源密集型的載人研究船 。 但這些 AUV 車隊(duì)不僅僅是在附近運(yùn)行的單個車輛組 ， 他們需要溝通和協(xié)調(diào)他們的活動 。 這就是先進(jìn)的 LED 技術(shù)的用武之地 。

【iOS|LED 照明技術(shù)，在未來海洋領(lǐng)域?qū)l(fā)揮大作用】

估計(jì)有436 根海底光纜 ， 總長 130 萬公里（足夠繞地球赤道行駛 32 次） ， 目前正在使用中 ， 構(gòu)成了一個復(fù)雜的全球快速傳輸通信管道網(wǎng)絡(luò) 。 正是這個網(wǎng)絡(luò)讓我們只需按一下按鈕 ， 就可以給世界各地幾乎任何地方的朋友和家人打電話 。 數(shù)據(jù)通過這些特殊的搪玻璃電纜以高功率光的形式進(jìn)行通信 ， 通常由 LED 發(fā)射 ， 在稱為全內(nèi)反射的過程中從一側(cè)反射到另一側(cè) 。 如果沒有這些光纖電纜（即 ， 如果電線或系繩被切斷） ， 光載數(shù)據(jù)幾乎無法傳播那么遠(yuǎn) ， 因?yàn)楣獍l(fā)射會迅速衰減 。



然而 ， 淺色的選擇會有所不同 。 在海洋中 ， 光的主要衰減器是發(fā)色溶解有機(jī)物 (CDOM) 和水本身（圖 1） 。 CDOM 容易吸收紫外線 (UV) ， 而水則容易吸收綠光和紅光 。 由于藍(lán)光在很大程度上逃脫了 CDOM 和水的吸收 ， 它可以傳播數(shù)百米進(jìn)入海洋 ， 比紫外線、綠光和紅光深得多 。 這就是為什么海洋是藍(lán)色的 ， 以及為什么無線水下光通信系統(tǒng)使用大功率藍(lán)色 LED 來傳輸數(shù)據(jù) 。


圖 1. 此處描述了發(fā)色溶解有機(jī)物 (CDOM) 和水對海洋中總光衰減的相對重要性 。 （上）CDOM 是 UVB、UVA 和紫光的主要衰減劑 ， 而水是綠、黃、橙和紅光的主要衰減劑 。 （下）藍(lán)光穿透海洋最深處 ， 因?yàn)樗用摿?CDOM 和水的吸收 。
事實(shí)上 ， 無線水下 LED 技術(shù)已經(jīng)在很大程度上得到驗(yàn)證和使用 。 例如 ， 在海底鉆孔觀測站 ， 基于 LED 的光學(xué)調(diào)制解調(diào)器將數(shù)據(jù)從原位傳感器快速傳輸?shù)?100 多米外的 AUV 或遙控車輛——就像福爾總統(tǒng)在塞舌爾的直播中類似的調(diào)制解調(diào)器所做的那樣 。 此外 ， 隨著將石油和天然氣從數(shù)千個活躍的海上鉆井平臺輸送到陸地?zé)捰蛷S的海底管道的建造和維護(hù) ， 基于 LED 的光學(xué)調(diào)制解調(diào)器有助于將數(shù)據(jù)快速傳輸給工程師 。 這些數(shù)據(jù)使工程師能夠近乎實(shí)時(shí)地監(jiān)測海底狀況并做出反應(yīng) ， 提高鋪設(shè)管道的準(zhǔn)確性和速度 ， 并優(yōu)化對管道健康狀況的監(jiān)測 ， 以避免或至少最大限度地減少損害和環(huán)境危害來自海底管道破裂 。
LED 還可以幫助確保收集到高質(zhì)量的數(shù)據(jù) 。 海洋中的所有傳感器——無論是光學(xué)的、化學(xué)的、電氣的還是聲學(xué)的——都容易受到生物污染或其他來自生物體的干擾 ， 如生長在傳感器表面的藻類粘液和藤壺 。 減少生物污染的傳統(tǒng)方法包括擦拭器和百葉窗等機(jī)械手段或殺菌劑等化學(xué)手段 。 然而 ， 這些方法還有很多不足之處 ， 特別是在應(yīng)用殺菌劑時(shí) ， 這些殺菌劑可能對預(yù)期的生物體造成附帶傷害 。



反過來 ， 海洋學(xué)研究人員最近一直在推動不含化學(xué)物質(zhì)的防污替代品 。 鑒于其簡單、低成本和功率要求 ， UV LED ， 尤其是那些發(fā)射 UVC 的 LED ， 似乎是未來的潮流  ， 其有效性的初步結(jié)果是有希望的 。 UVC 處理已被證明可以最大限度地減少海洋傳感器的生物污染 ， 提高收集的 pH 值、電導(dǎo)率和濁度數(shù)據(jù)的質(zhì)量 ， 并允許在海上進(jìn)行更長時(shí)間的部署 。
用在更多地方LED 技術(shù)的顛覆性潛力如此廣泛 ， 以至于它有望在實(shí)現(xiàn)若干聯(lián)合國 (UN)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用 。 這些目標(biāo)包括消除貧困；確保每個人的健康和福祉；確保清潔的水供應(yīng)和充足的衛(wèi)生設(shè)施；培育有彈性和包容性的產(chǎn)業(yè)、創(chuàng)新和基礎(chǔ)設(shè)施；保護(hù)和可持續(xù)利用海洋、海洋和海洋資源 。

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