2012年7月,美国国家科学基金(NSF)通过海洋领导联盟(Consortium for Ocean Leadership)与加州Poway的Teledyne RDI签订一份4,555,845美元的合同:为海洋观测计划(OOI,Ocean Observatories Initiative)采购多达86台声学多普勒流速剖面仪(ADCP)。首批设备由华盛顿大学下单,2012年8月起交付,是当时全球海洋观测领域单笔规模最大的ADCP订单之一。
OOI是美国历史上最大的民用海洋观测基础设施,由全球阵列、区域海底电缆阵列与近海阵列三层架构组成,设计运行期长达数十年。海流是热量、盐度、营养盐与浮游生物输运的载体,OOI要连续刻画从陆架到大洋的流场,就需要一批「成编制」、可互换、久经考验的测流仪器——最终中选的是RDI Workhorse家族的四个型号。本站长期提供RDI全系列ADCP的选型与集成支持,这一案例也是观测网级采购的教科书范本。

RDI Workhorse系列ADCP(图源:普思海洋产品库)
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 时间 | 2012年7月签约,2012年8月起分批交付,观测网连续多年运行 |
| 地点 | 东北太平洋俄勒冈外海区域电缆阵列(含Axial海山)、俄勒冈/华盛顿陆架近海阵列、全球阵列深水站点 |
| 用户 | 美国国家科学基金OOI计划(海洋领导联盟管理,华盛顿大学、伍兹霍尔海洋研究所、俄勒冈州立大学等实施) |
| 装备配置 | 多达86台Workhorse系列ADCP:Monitor/Sentinel 300/600 kHz、Long Ranger 75 kHz、QuarterMaster 150 kHz |
| 成果 | 连续多年全水层流场剖面数据,经OOI网络向全球用户免费开放 |
OOI的科学目标跨越近岸上升流、陆坡环流到大洋深层流系,测流仪器要同时出现在水面浮标、系泊剖面平台、海底观测站和深水潜标上。如果每个点位各用各的品牌、各定各的参数,后期的标定比对、备件储备和数据格式统一都会变成灾难。观测网的逻辑是「一支军队」而不是「一群散兵」:同一族谱的仪器、同一套信号处理算法、同一条维护链。
海洋领导联盟在选型中因此选择了成熟度和谱系完整度最高的方案——RDI Workhorse家族。该系列采用宽带编码脉冲处理,单次测量最多可分128个深度单元,测速精度达±1.0%±0.5 cm/s量级,且四个型号覆盖从19 m到600 m以上的剖面量程,恰好拼出OOI需要的全深度拼图。
合同清单里的四个型号各有明确战位。Monitor/Sentinel 300/600 kHz量程19–154 m,装在近岸阵列的水面浮标与系泊平台上,负责上层高分辨剖面;QuarterMaster 150 kHz兼顾量程与分辨率,负责上层数百米的中层流场;Long Ranger 75 kHz是深水主力,剖面量程可达600 m以上,配给全球阵列的深水潜标,电池供电自容式长期值守。四型之间数据格式一致、软件通用,OOI的运维团队可以用一套流程管理全部86台设备。

Long Ranger 75 kHz自容式ADCP——全球阵列深水潜标的测流主力(图源:普思海洋产品库)
俄勒冈外海的区域电缆阵列是OOI技术含量最高的部分:约900 km光电复合缆把离岸最远500 km的节点接入岸站,供电与高速通信一体,全阵列搭载约150台仪器,其中包括9台、四种频率的ADCP。它们的安装方式分三类:一是浅剖面系泊(Shallow Profiler Mooring)的200 m深固定平台——一台600 kHz五波束Workhorse与一台150 kHz QuarterMaster向上仰视,剖面覆盖平台到海面的200 m水层,配合每天9次升降的科学吊舱取样;二是海底实验包(BEP),ADCP坐底观测边界层流;三是直接装在电缆网络节点盒顶部,作为背景流场长期哨兵。
五波束600 kHz机型多出的一束垂直波束可直接测量垂向流速,对内波与浮游动物昼夜垂向迁移研究格外有价值——这是相控阵ADCP在科学观测网上的典型「一机多用」。Axial海山站点的设备还兼为海底火山活动研究提供背景流场。

Long Ranger 75 kHz ADCP锚系长期剖面观测示意(图源:普思海洋产品库/RDI官方)
Workhorse系列全部使用RDI专利的宽带处理:发射一组已知时延的编码脉冲,把单次ping里的信息量大幅提高,从而在保证精度的同时压低功耗——这对电池供电的深水自容机型至关重要。除流速剖面外,这批ADCP还能用波浪阵列技术测量有向波谱,一台仪器同时产出流、浪两类数据。电缆阵列上的设备实时回传,自容设备则随潜标回收或经声学链路取数,最终全部汇入OOI数据门户,任何联网用户都可以免费下载。
自2012年首批交付以来,这批ADCP在俄勒冈陆架80 m水深的近岸平台、Axial海山的热液区背景场、全球阵列的深水潜标上连续产出数据,支撑上升流动态、东边界流系、渔业生态与气候变化研究。OOI由此成为与走航船测互补的「固定基准」:船载ADCP给出空间断面,观测网ADCP给出时间序列。对RDI而言,这份合同也再次确认了Workhorse家族在全球观测网市场的标杆地位——从荷兰国家水务监测网的80余台Workhorse II换代订单,到各国海洋站的标配选型,同一逻辑反复上演。
OOI这笔订单最值得国内同行借鉴的,不是买了多少台设备,而是「观测网思维」:先用科学目标定义频率与量程谱系,再用同一族谱的仪器填满谱系,最后用统一的数据流和运维链兜底。国内海洋观测网、牧场监测网建设正在走同样的路,设备一致性与长期可维护性应排在单点指标之前。
普思海洋长期提供RDI Workhorse全系列(Monitor、Sentinel、Long Ranger、QuarterMaster及新一代Sentinel V)的选型、集成与海试支持,可为观测网级项目提供与OOI同谱系的配置方案。
资料来源:Ocean Observatories Initiative官网、Consortium for Ocean Leadership新闻稿、Hydro International、Geo-matching。图片来源:普思海洋产品库/Teledyne RDI,版权归原作者所有。
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