国家海洋技术中心：立足自主创新打造探海“利器”

孙一震 · 发表于行业交流 2022-12-25 18:40:22

海洋潜标、海床基观测系统、海啸预警浮标、波浪滑翔器、自持式剖面漂流浮标……近年来，自然资源部国家海洋技术中心深远海及海底探测技术研究室自主研发的海洋探测技术成果不断涌现，创新之路越走越宽，在深海大洋探测中“屡立战功”。

深海室主任张选明说：“在国际先进海洋观测技术大多被发达国家垄断的情况下，我们立足自主创新，研制出许多国际一流的海洋技术装备，有力促进了我国海洋技术从近浅海向深远海进军。”

“潜标家族”日益壮大

2015年6月的一天，西北太平洋。技术中心海洋潜标团队正在准备收回6000米核放射性海洋监测潜标系统。海洋潜标系统具有长期、定点、多层次、多参数同步监测海洋环境能力，可根据不同任务灵活配置，广泛应用于海洋科学研究、资源开发、环境保护、海洋预报等领域。

尽管此前潜标回收成功率为100%，但大家仍然不敢掉以轻心。深海室研究员贾立双说：“这套潜标已在水下工作了1年，海上情况复杂多变，必须谨慎再谨慎”。

随后，回收作业开始。队员熟练地操作回收设备，不一会儿就收到了潜标应答信号。“在东南方向。”有人在海面上发现潜标。

这只是技术中心推进潜标实用技术研究的一个缩影。近年来，团队研发了包括自容式海洋潜标、核放射性海洋监测潜标、海洋环境噪声测量潜标、定时数据传输海洋潜标、深海实时剖面观测潜标等多类潜标系统。其中，核放射性海洋监测潜标为我国在西北太平洋开展核放射性监测提供了重要技术支撑。

深海实时剖面观测潜标是在海洋公益专项经费支持下，历时4年研发成功的。该项目负责人、深海室研究员张文良说：“该设备解决了常规潜标难以观测主浮体以上区域的难题，可实时传输观测数据，有效提高数据时效性，大幅降低了数据丢失风险。”

海床基观测系统不断完善

2015年4月，福建平潭海域。一艘小渔船上，深海室研究员齐尔麦和团队成员在布放一台海床基观测系统设备。不一会儿，直径1.8米的设备成功布放于海底。

回忆起当时情景，齐尔麦说：“这台设备是我们‘十二五’时期研发的新型设备，可长期实时监测海流、波浪、水位、温度、盐度等多种海洋动力要素。在6个多月的水下连续工作中，观测数据的质量良好。”

海床基观测系统布放于海底，可定点、长期、连续观测海洋环境。据齐尔麦介绍，技术中心早在“九五”期间就开始参与海床基系统研发。“当时系统主要用于采集水样和监测悬浮泥沙，测量浪、潮、流等，可在50米深度连续工作1个月。‘十五’期间，团队研制出具有实时传输功能的海床基动力要素综合自动监测系统，可在100米深度连续工作3个月。‘十一五’期间，设备进一步改进优化，创造了海底连续工作98天的记录。”

20多年来，团队成功布放了20余个海床基观测设备。张选明表示，虽然距国外先进水平还有一定距离，但大家坚信，只要坚持走自主研发之路，总有一天会赶超国外。

期待海啸浮标业务化运行

海啸浮标实时监测是国际公认最有效的海啸监测手段。2011年，技术中心联合国家海洋环境预报中心、南海调查技术中心开始实施海啸预警浮标项目。

项目组成员、深海室研究员商红梅说：“以往海啸观测主要利用地震监测数据和海洋监测站监测，观测数据有一定局限性。”

据了解，新一代海啸浮标布设于离岸较远海域，压力记录仪位于海底，可精确感知水体高度和过滤高频风浪涌浪。浮标嵌入的海啸波检测算法，能够自动识别海啸波，实时发布预警信息，传输海啸波振幅与时间数据。该浮标最大工作水深为4000米，可检测识别波幅大于3厘米的海啸波。

2015年3月，海啸浮标首次进行深海试验取得圆满成功。当年6月，经过改进的海啸浮标进行了第二次深海试验，浮标在位工作31天，达到试验目的。3个月后，项目组在南海中沙海域水深3871米处布放了海啸浮标，布放过程、效果、锚系姿态、设备运行，及数据通信等各方面均取得良好效果。

如今，海啸浮标已研制成功3年多了，商红梅和项目组成员最期盼的就是海啸浮标早日实现业务化运行，为我国海啸预警监测网建设提供技术支撑。

突破水下滑翔机技术瓶颈

从海上看，它像一条小艇。从水下看，“小艇”底部由脐带缆连接着一台水下滑翔机，随着水翼摆动，“小艇”向前滑行。它就是波浪滑翔器。

2012年，技术中心自筹经费开始研发“蓝鲸”号波浪滑翔器。据深海室工程师齐占峰介绍，波浪滑翔器是一种新型海洋无人航行器，续航能力和恶劣海况应对能力突出，可利用波浪能和太阳能实现长达数年、数万公里的连续作业，广泛应用于海洋科学、海洋工程等领域。

从原理样机到海试工程样机，科研团队历时5年实现了多项关键技术突破，成功研制出“蓝鲸”号波浪滑翔器。

在研发过程中，有一件事情让齐占峰印象深刻。2014年7月，波浪滑翔器海试样机在渤海和黄海东部海试，水下滑翔机在海试中受损，且样机平均航行速度仅为0.5节。

随后，团队立即开展技术攻关，优化水翼驱动装置设计，并在造波水池进行波浪推进性能测试。半年后，样机在青岛海域再次海试。经过优化的波浪滑翔器平均航速已提高到1节左右，达到国外同类产品指标。海试的成功表明团队基本掌握了波浪滑翔器关键技术，在波浪推进原理、双体结构设计、控制系统等方面实现了重要突破。

齐占峰表示，如今，“蓝鲸”号已实现续航能力达1万公里、长时序达1年的连续走航测量，具有实时通信、定点锚泊、路径自动跟踪等功能，可测量风、温、湿、气压和各类海洋环境参数，能够为水下设备提供定位和通讯中继服务，具备在极端恶劣海况下的观测能力。

达到近100%的国产化率

在西太平洋、印度洋、日本海和南海等海域，分布着200余个由技术中心研发的自持式剖面探测漂流浮标。这种1米多长、20多公斤重的浮标在海洋中升沉、在水下中性停留，获取了大量海洋环境数据，在全球海洋观测中起到了重要作用。

上世纪90年代末，技术中心承接了国家“863”计划项目，开始研发剖面浮标技术。此前，该浮标没有实现自主研发，相关设备只能依赖进口。

深海室研究员张少永说：“我们从零起步，经过20余年的科研攻坚，突破了定深控制技术、温盐深测量技术和浮标检测技术三大核心技术，实现了剖面浮标部件近100%的国产化率。”

在三大核心技术中，作为实现浮标测量功能的主要部件，专用的温盐深仪传感器对浮标技术研发来说是重中之重。在海中，剖面浮标在上升过程中利用自身携带的传感器进行连续剖面测量。当浮标到达海面后，就会通过卫星定位传输数据。

经过不懈攻关，在国产三电极传感器的基础上，科研人员研发了国产温盐深仪传感器，其功能和性能均满足剖面浮标要求，极大提高了浮标国产化水平。

多年的深远海及海底探测技术装备研发经历，让张选明深刻明白了一个道理——核心技术是买不来的。“我国作为一个海洋大国，必须立足现有技术基础，大力推动科技创新，突破关键技术瓶颈，走自主技术创新之路。”

（中国海洋报记者刘川，编辑吴琼）

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