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海洋调查“新宠”试水南海

2017-11-17 16:56| 发布者: admin| 查看: 1695| 评论: 1|原作者: che|来自: 中国海洋报

摘要: ——国家海洋局南海分局积极推进无人艇在海洋调查中的创新应用纪实 为无人艇作业进行现场踏勘    ■通讯员 罗茜   10月31日,中国海 ... ...
——国家海洋局南海分局积极推进无人艇在海洋调查中的创新应用纪实










为无人艇作业进行现场踏勘




  
■通讯员 罗茜

  10月31日,中国海洋学会2017年学术年会在青岛召开。会上,由国家海洋局南海分局所属的南海调查技术中心和珠海云洲智能科技有限公司联合完成的“海洋智能无人艇平台技术”项目荣获2016年海洋科学技术奖特等奖,是唯一获得此次特等奖的项目。该项目积极探索海洋无人艇平台关键技术,并通过大量深远海实地测试不断完善性能,项目开展过程中培养了一支专业结构合理、实战经验丰富的研发测试团队,有助于推动海洋智能装备由内水走向深蓝,为我国海洋调查装备的更新换代做出了重要贡献。
  近年来,无人智能平台在海洋领域的应用愈加引人注目,无人机、水下滑翔机、波浪能滑翔器等为海洋科考、调查、监测等注入了新活力。国家海洋局南海分局积极布局无人智能平台的创新应用,获奖项目“海洋智能无人艇平台技术”正是其中的佼佼者。历经多年的研发、海试和改进,如今海洋智能无人艇羽翼渐丰,在南海海洋调查工作中发挥了重要的作用。

偶然相识 携手合作
  “无人艇是一种按照预定路线自主航行的智能化水面舰艇,可用于开展岛礁周边浅水区的水文气象、水下地形、生态环境等方面的数据采集,弥补传统技术手段作业强度大、安全风险高等方面的不足,为海洋调查提供了一种新型的技术手段。”南海调查技术中心的董超博士这样介绍。
  董超是“海洋智能无人艇平台技术”项目的技术骨干,也是南海分局无人艇研发与应用团队的负责人,今年35岁的他为人谦和低岁的他为人谦和低调,平日里寡言少语,但谈到专业和项目便妙语连珠、滔滔不绝。
  董超与无人艇结缘,始于2014年上海国际海洋技术与工程设备展览会(OI China)。在那次展会上珠海云洲智能科技有限公司展出的“领航者”号海洋无人艇深深吸引了董超,在了解了无人艇的特性后,他敏锐地意识到无人艇非常适合在岛礁周边海域浅水区开展海洋调查,可解决传统作业手段面临的“大船不敢进、小艇太危险、劳动强度高、安全无保障”等难题。
  此时,像云洲公司这样的技术创新企业,也正急需与一支具有海洋一线作业丰富经验的技术队伍深入合作,以检验和完善产品功能。于是,南海调查技术中心与云洲公司迅速达成共识,开始筹建南海无人艇调查技术联合实验室,在海洋调查无人艇的研发、应用和测试上开展深度合作。
  与无人机、无人车等智能移动平台相比,在民用领域的无人艇研制和应用起步相对较晚,早期主要用于江河、湖泊、水库等水域的环境监测、地形测量等。将无人艇用于环境情况较为复杂的海洋调查,对平台的智能化程度、可靠性、安全性、便利性等提出了更高的要求。国内的无人艇至今尚未形成系统化、业务化的应用体系,没有先例可循。在茫茫大海上,无人艇能做什么?自主航行性能如何?安全作业流程该怎么设计?不同应用对无人艇的特殊要求是什么?在起步阶段,这一连串问题没人能够回答,联合实验室的成员们只能摸着石头过河,从实践中寻找问题的答案。

首战西沙 初战告捷
  为了开个好头,董超和他的团队将首次外海海试选在了作业难度相对较低的西沙赵述岛周边海域,以岛礁周边海域水下地形地貌测绘为目标,验证海洋测绘型无人艇的应用效果。
  赵述岛位于西沙宣德群岛七连屿礁盘西侧,周边海域水深较浅、珊瑚丛生、地形复杂。在浅水区开展海洋测绘,传统作业手段主要包括人工插杆、工作艇扫海等方式,调查人员头顶烈日在海面长时间工作,中暑、晒伤、扎伤、搁浅都是家常便饭,时常还会面临被剧毒海蛇、水母等海洋生物伤害的风险,劳动强度大、安全风险高。
  首战西沙,被选中的是一款1.5米长的小型测绘无人艇ME70,搭载了单波束测深系统,可在航行过程中采集无人艇正下方的水深数据。由于任务没有排进用船计划,浅水作业大船又不方便进出,董超、曾宏和梁长信3人组成的海试小分队,只得将无人艇和配件装在两个大航空箱内运送到海南,搭乘交通补给船到西沙永兴岛,再在永兴岛租了一艘拉海货的小艇前往赵述岛海试地点。
  9月21日,小分队顺利抵达赵述岛,海面风平浪静,非常有利于开展工作。寻找下水点、搭建基站、下载卫星影像、绘制测线、下水测试,一切都有条不紊地进行着。
  为了应对可能发生的失联、失控、触礁等情况,队员们乘坐渔船,紧紧跟着无人艇,关注着它的一举一动。无人艇按照计划测线自主航行,同步记录水深数据,当看到数据稳定地回传到控制基站时,大家都松了一口气。
  经过两天连续作业,ME70无人艇共完成12.42公里测线的水深数据采集,验证了在岛礁周边海域开展水下地形地貌测绘的性能。然而,平静的海况既是优点也是缺点——未能验证恶劣海况下的性能;而人乘坐小艇紧跟后方监视,也不符合“无人”的特点。但毕竟初步验证了平台的作业性能,对作业流程有了直观的体验,并对下一步技术攻关的重点方向有了大致判断。

远赴岛礁 再接再厉
  西沙赵述岛测量任务完成后,小分队迅速总结经验,深挖船型、动力、通信、操控等方面的不足,提出改进方案,倾力设计一款搭载能力更强、动力输出更足、可在3级海况作业、尺寸和重量适中的无人艇。与此同时,南海无人艇调查技术联合实验室也于2016年1月22日正式挂牌成立。
  2016年3月,南海调查技术中心承担了一项岛礁环境调查任务。调查区的海洋环境状况复杂,岛礁周边水深较浅、大船航行风险较大,这恰好为无人艇提供了用武之地。
  与赵述岛作业条件不同,此次作业全程在海面开展,通讯手段较之前不同,且需要使用吊机将无人艇吊放下海并回收,这方面的操作之前并没有经验。
  更为严峻的是,此次无人艇海上作业时间长达1个月,须经受高温、高湿、高盐等恶劣环境的考验,这对无人艇的可靠性和耐久性提出了非常高的要求。结合任务特点和研发进度,联合实验室决定派出两艘经过升级改装的ME120型无人艇,由董超带队组织实施专项作业,让无人艇在复杂海况下接受检验。
  当船到达预定海试地点后,无人艇和小分队乘坐的工作艇都被从母船上放下来,队员们坐在比无人艇大不了多少的工作艇上开展测试。在南海酷烈的阳光下、海浪间作业,异常艰苦,几个队员的皮肤被晒得红里透黑,汗水和海水的不断浸透,使每人衣服上都结了一层盐碱。
  一天,正赶上3级海况,董超和云洲公司的黄坚、张轶茗乘工作艇连续作业了9个多小时。回到母船后,腿软得走路像踩在棉花上。但无人艇在3级海况下的作业稳定性得到了验证,大家感到无比欣慰。
  整个航次无人艇下水十余次,累计作业时间超过50个小时个小时,,多次经受3级海况的考验,获得了大量高质量的实测水深资料。经检验,采集水深数据的精度完全符合《海道测量规范》和《海洋工程地形测量规范》的要求,无人艇的偏航误差也远低于两个规范的上限。经历这次复杂海况下的实践,研发团队对无人艇功能、应用等有了更深入的了解。

日臻完善 大展拳脚
  2016年6月,国家海洋局科学技术司给南海分局下达了对多型无人测绘平台开展海洋环境测量等多方面性能系统测试的紧急任务。接到任务后,南海分局快速反应,迅速组织相关技术人员开展实施方案的设计,这项任务落在了董超和他的团队肩上。有了前两次海上作业积累的经验,这次任务就是一次大展拳脚、深化和巩固项目成果的好机会。
  2016年9月19日,由“粤湛渔科3”和“粤湛渔科6”两艘千吨级海洋调查船组成的船队,从湛江起航前往西沙群岛海域。此次试点航次技术团队共25人,分别来自南海调查技术中心、珠海云洲公司、上海大学、国家海洋局东海分局等9家单位,计划对M80、
  ME40、精海3号和精海4号4艘无人艇开展“安、准、快、远”等方面的测试,全面验证无人艇平台在海底地形地貌调查领域的应用潜力。
  此次试点航次更像是对这4艘无人艇进行一次考试。几艘艇中,最大的近3吨、长6米多,最小的只有25公斤、1米多长,有单体、双体、三体等多种船型,动力和通讯方式也各不相同,要客观、综合的评价它们在安全、准确、快捷、远距等方面的性能,考卷设计难度非常大。
  海上试验是一项系统性的工作,和实验室的环境截然不同。除了设计试验方案并实施之外,还要应对各种各样的问题,从租用什么样的调查船,到怎样组织船员吊放回收大型无人艇;从设计制作在甲板上放置无人艇的支架,到照顾第一次出海晕船的队员……经过半个月的海上作业,大考圆满结束,海试团队交出了一份理想的综合测评表。
  通过一系列的测评,全面验证了无人艇在远海浅水区、4级海况内开展海底地形地貌调查的应用潜力,总结了无人艇在海洋调查应用中的优化和改进方向,为今后在多领域的业务化应用摸索了初步经验。

产学研用 打造平台
  在我国,仪器设备生产与应用需求脱节的现象普遍存在,产品功能设计缺乏针对性,这一点在新兴的智能平台领域更为突出。用户购置的仪器设备常常无法满足实际工作需求,以至于国家每年投入大量资金购置外国进口设备。然而,受行业壁垒和技术壁垒所限,进口设备养护和维修周期长、资金投入大,买不到设备或者等某个关键设备的事时有发生,严重时可导致一些科考调查任务难以如期完成,造成大量的资源浪费和经济损失。
  “南海无人艇调查技术联合实验室”作为一项机制创新,在海洋智能装备“产、研、用”深度合作上迈出了探索性的一步。发挥平台优势,推进科技成果转化,加快实现无人艇由小平台向大平台、由内陆向海洋、由技术创新向服务市场的转变,逐步推动智能调查装备进入一线作业队伍,改进传统海洋调查的作业模式,开拓海洋调查技术迈向智能化的新局面,将是该联合实验室今后坚持的方向与任务。
  在党的十九大作出加快建设海洋强国的战略部署的当下,海洋事业迎来了发展的新机遇。一大批高校、科研院所、企事业单位都在以各种方式和举措纷纷投入到海洋强国建设的大潮中,南海分局作为南海区的海洋综合管理部门,将以更积极地姿态多措并举,调整自身定位,充分发挥国家平台的资源整合优势,引领海洋高新科技的研发、应用与推广,努力搭建海洋智能装备领域的“产、学、研、用”平台,在强化海洋综合管理、促进海洋科技创新、服务海区经济社会发展等方面真抓实干,为建设海洋强国做出更大的贡献。

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引用 1024016985 2017-11-20 07:29
赵述岛之后应该去了南沙

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