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iOS|LED 照明技术，在未来海洋领域将发挥大作用( 二 )

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对于自主水下航行器船队来说 ， 不仅仅是在附近运行的单个车辆组 ， 他们需要沟通和协调他们的活动 。 这就是先进的 LED 技术的用武之地 。
从理论上讲 ， 这些船队将能够在比目前更广阔的空间和时间尺度上进行测量 ， 同时还能最大限度地减少使用昂贵且能源密集型的载人研究船 。 但这些 AUV 车队不仅仅是在附近运行的单个车辆组 ， 他们需要沟通和协调他们的活动 。 这就是先进的 LED 技术的用武之地 。

【iOS|LED 照明技术，在未来海洋领域将发挥大作用】

估计有436 根海底光缆 ， 总长 130 万公里（足够绕地球赤道行驶 32 次） ， 目前正在使用中 ， 构成了一个复杂的全球快速传输通信管道网络 。 正是这个网络让我们只需按一下按钮 ， 就可以给世界各地几乎任何地方的朋友和家人打电话 。 数据通过这些特殊的搪玻璃电缆以高功率光的形式进行通信 ， 通常由 LED 发射 ， 在称为全内反射的过程中从一侧反射到另一侧 。 如果没有这些光纤电缆（即 ， 如果电线或系绳被切断） ， 光载数据几乎无法传播那么远 ， 因为光发射会迅速衰减 。



然而 ， 浅色的选择会有所不同 。 在海洋中 ， 光的主要衰减器是发色溶解有机物 (CDOM) 和水本身（图 1） 。 CDOM 容易吸收紫外线 (UV) ， 而水则容易吸收绿光和红光 。 由于蓝光在很大程度上逃脱了 CDOM 和水的吸收 ， 它可以传播数百米进入海洋 ， 比紫外线、绿光和红光深得多 。 这就是为什么海洋是蓝色的 ， 以及为什么无线水下光通信系统使用大功率蓝色 LED 来传输数据 。


图 1. 此处描述了发色溶解有机物 (CDOM) 和水对海洋中总光衰减的相对重要性 。 （上）CDOM 是 UVB、UVA 和紫光的主要衰减剂 ， 而水是绿、黄、橙和红光的主要衰减剂 。 （下）蓝光穿透海洋最深处 ， 因为它逃脱了 CDOM 和水的吸收 。
事实上 ， 无线水下 LED 技术已经在很大程度上得到验证和使用 。 例如 ， 在海底钻孔观测站 ， 基于 LED 的光学调制解调器将数据从原位传感器快速传输到 100 多米外的 AUV 或遥控车辆——就像福尔总统在塞舌尔的直播中类似的调制解调器所做的那样 。 此外 ， 随着将石油和天然气从数千个活跃的海上钻井平台输送到陆地炼油厂的海底管道的建造和维护 ， 基于 LED 的光学调制解调器有助于将数据快速传输给工程师 。 这些数据使工程师能够近乎实时地监测海底状况并做出反应 ， 提高铺设管道的准确性和速度 ， 并优化对管道健康状况的监测 ， 以避免或至少最大限度地减少损害和环境危害来自海底管道破裂 。
LED 还可以帮助确保收集到高质量的数据 。 海洋中的所有传感器——无论是光学的、化学的、电气的还是声学的——都容易受到生物污染或其他来自生物体的干扰 ， 如生长在传感器表面的藻类粘液和藤壶 。 减少生物污染的传统方法包括擦拭器和百叶窗等机械手段或杀菌剂等化学手段 。 然而 ， 这些方法还有很多不足之处 ， 特别是在应用杀菌剂时 ， 这些杀菌剂可能对预期的生物体造成附带伤害 。



反过来 ， 海洋学研究人员最近一直在推动不含化学物质的防污替代品 。 鉴于其简单、低成本和功率要求 ， UV LED ， 尤其是那些发射 UVC 的 LED ， 似乎是未来的潮流  ， 其有效性的初步结果是有希望的 。 UVC 处理已被证明可以最大限度地减少海洋传感器的生物污染 ， 提高收集的 pH 值、电导率和浊度数据的质量 ， 并允许在海上进行更长时间的部署 。
用在更多地方LED 技术的颠覆性潜力如此广泛 ， 以至于它有望在实现若干联合国 (UN)可持续发展目标方面发挥关键作用 。 这些目标包括消除贫困；确保每个人的健康和福祉；确保清洁的水供应和充足的卫生设施；培育有弹性和包容性的产业、创新和基础设施；保护和可持续利用海洋、海洋和海洋资源 。

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