2025年大学《海洋技术》专业题库- 高新海洋工程技术研究

2025年大学《海洋技术》专业题库——高新海洋工程技术研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、论述题（本大题共3小题，每小题15分，共45分）1.试述深海可再生能源（如潮流能、波浪能）开发利用面临的主要技术挑战，并针对其中一项挑战提出你的解决方案或改进思路。2.随着深海资源勘探开发向更深、更远拓展，对深海工程结构物的设计制造提出了哪些新要求？请选择其中两个方面进行详细论述。3.深海环境监测对于资源开发活动和生态环境保护至关重要。请论述如何利用新兴信息技术（如大数据、人工智能）构建一个高效的深海环境实时监测系统，并说明其关键构成要素和功能。二、简答题（本大题共3小题，每小题10分，共30分）1.简述自主水下航行器（AUV）在深海科考中的应用优势及其关键的技术组成部分。2.什么是“智慧海洋”？简述其在海洋工程领域的核心内涵和主要技术支撑。3.简要说明高性能海洋工程结构材料（如复合材料、耐腐蚀合金）在提升结构性能方面的重要作用及其面临的技术瓶颈。三、分析题（本大题共1小题，共25分）结合当前深海资源开发的趋势，分析深海采矿（以开采海底热液硫化物为例）技术方案中，环境保护与资源高效利用之间可能存在的矛盾，并提出你对该矛盾平衡的见解与建议。试卷答案一、论述题（本大题共3小题，每小题15分，共45分）1.参考要点与解析思路:*参考要点:*挑战：能量密度低且不稳定、海流/波浪特性预测难、能量转换效率低、结构生存环境恶劣（腐蚀、高压、海水）、水下安装/维护困难、成本高昂、电网接入复杂。*解决方案（以潮流能为例）：优化水力/结构设计（如仿生叶片、流线型机身）、采用高效能量转换器（如直接驱动式、磁流体发电）、发展智能能量存储技术（如高压电池、飞轮储能）、研发耐腐蚀耐磨材料、应用先进的在线监测与智能控制技术、探索模块化安装与远程维护方法、建立区域性海上风电/海洋能并网标准与基础设施。*解析思路:首先需全面识别深海可再生能源开发（特别是潮流能和波浪能）所面临的共性难题，涉及物理资源特性、工程技术、经济环境等多个层面。其次，针对选定的挑战（如能量转换效率低），需结合现有技术手段和前沿研究方向，提出具体、有针对性的技术解决方案或改进思路，体现对技术原理和工程实践的思考。2.参考要点与解析思路:*参考要点:*新要求：极端环境适应性（更高耐压、耐腐蚀、抗疲劳）、超大尺寸与复杂结构设计、轻量化材料应用、智能制造与精密制造技术、全生命周期健康监测与预测性维护、深海原位建造与装配、更高的安全性标准与应急响应能力。*论述方向示例（选其中两点）：①极端环境适应性：需论述材料选择（超高强度钢、钛合金、复合材料）、结构设计（抗弯抗扭、隔舱划分、泄压系统）必须考虑的更高压力、腐蚀、温度、盐度等挑战，以及相应的设计理论和方法进展。②智能制造与健康监测：需论述如何应用增材制造（3D打印）、机器人焊接等技术实现复杂结构制造，以及如何集成传感器网络、物联网技术进行实时状态监测、损伤识别和寿命预测，以提升结构可靠性和安全性。*解析思路:需明确深海环境（高压、腐蚀、高流、强震等）对工程结构物提出的具体要求。然后，选择其中两个关键方面进行深入论述，结合材料、结构、制造、监测等海洋工程核心领域的技术进展，阐述这些新要求如何驱动技术创新和设计理念的变革。3.参考要点与解析思路:*参考要点:*系统构成：传感器网络（多参数传感器布放）、数据采集与传输系统（水下有线/无线、水声通信）、数据处理与存储中心（云计算、大数据平台）、数据分析与模型（AI算法、机器学习）、可视化与信息发布平台。*功能：实时监测海洋环境参数（水文、化学、生物）、地质灾害预警（海山、滑坡）、资源勘探信息反馈、开发活动影响评估、生态风险评估与监控、信息共享与服务。*关键技术：高精度传感器技术、水下长期稳定供电技术、可靠的水声/无线通信技术、海量数据处理与挖掘技术、智能预警模型、三维可视化技术。*解析思路:需构建一个完整的系统框架，涵盖从数据获取、传输、处理到分析和应用的各个环节。重点突出信息技术（大数据、AI）在其中的核心作用，如通过数据挖掘发现规律、通过机器学习提升预测精度、通过可视化增强信息交互能力。要明确各组成部分的功能和技术支撑。二、简答题（本大题共3小题，每小题10分，共30分）1.参考要点与解析思路:*参考要点:*应用优势：可自主、长时间、大范围作业；环境适应性强；可执行高风险或人无法到达区域的任务；成本相对较低（长期运行）；可搭载多种传感器进行综合探测。*关键技术：导航与定位技术（惯性导航、声学定位）、推进与控制技术（高效推进器、姿态控制）、能源系统（长寿命电池、燃料电池）、任务载荷（成像、采样、机械臂）、水声通信与数据处理。*解析思路:先阐述AUV作为深海科考工具的核心优势，与载人潜水器或遥控潜水器进行比较。然后，列出实现这些优势所依赖的关键技术领域，并简要说明这些技术的功能。2.参考要点与解析思路:*参考要点:*核心内涵：利用先进信息技术（传感器、物联网、大数据、人工智能、遥感等）全面感知、准确监测、智能评估、科学管理海洋环境、资源和活动，实现海洋信息的共享、服务决策和可持续利用。*主要技术支撑：海洋观测网络（浮标、卫星、AUV等）、物联网与传感器技术、大数据与云计算平台、人工智能与机器学习算法、海洋遥感与地理信息系统（GIS）、数字孪生海洋、网络安全技术。*解析思路:首先给出“智慧海洋”的定义，强调其信息技术的核心驱动作用。然后，列举支撑智慧海洋建设的主要技术类别，并稍作解释，体现其技术综合性。3.参考要点与解析思路:*参考要点:*重要作用：减轻结构自重、提高结构强度与刚度、增强耐腐蚀性能、改善抗疲劳寿命、实现轻量化设计、满足特殊功能需求（如隐身）。*技术瓶颈：高性能材料成本高昂、加工制造工艺复杂（如复合材料成型、连接技术）、材料与结构设计的协同优化难度大、长期服役性能退化机理预测困难、标准化与规范化程度不足。*解析思路:先说明高性能材料对提升海洋工程结构性能的关键贡献。接着，分析当前应用这些材料面临的主要技术挑战，包括成本、加工、设计、长期性能和标准化等方面。三、分析题（本大题共1小题，共25分）参考要点与解析思路:*矛盾分析:*资源高效利用：追求高开采率、高浓度选矿、缩短回收周期，可能需要更强的环境扰动（如更大规模的海底挖掘、更高的能耗）。*环境保护：需最大限度减少对海底地形地貌、生物多样性、水化学、沉积物环境的影响，要求采用更温和的采矿方式、严格控制排放、及时回填修复。*具体矛盾体现：高效率开采可能伴随着剧烈的物理扰动和化学污染；环境保护措施（如覆盖、稀释）可能降低资源回收效率或增加成本；短期经济效益与长期生态效益的权衡。*平衡见解与建议:*理念层面：树立“环境友好型深海采矿”理念，将环境保护纳入资源开发全过程的核心考量。*技术层面：*研发低扰动采矿设备与技术（如海底挖掘机、选择性采矿）。*发展高效、低耗能的选矿和提纯技术。*推广应用环境隔离技术（如海底围堰、气泡幕）和污染控制技术（如废水处理、化学物质回收）。*利用数值模拟和模型预测，优化采矿参数，预测并规避环境敏感区。*探索原地浸出等更环保的采矿模式。*管理层面：*建立严格的环境影响评估和监测制度。*制定科学、合理的开采总量控制和区域规划。*实施基于环境效益的资源定价机制。*加强国际合作与信息共享，共同