潛標系統實際應用問題研究

馬賁 余向軍

摘? 要：本文主要介紹了我國潛標技術的發展狀況，并結合實際工作經驗，簡要分析了潛標系統在布放與回收實際作業過程中需要注意的一些問題。

關鍵詞：潛標系統;海洋調查;布放;回收

引言：潛標技術是上世紀六十年代由一些海洋發達國家開始使用并發展起來的，潛標系統是對海洋水下環境進行長期、定點、多參數剖面觀測的儀器設備系統，是海洋立體監測系統的重要組成部分，在海洋科學研究、海洋綜合利用和國防事業發展中發揮著重要作用。潛標系統系泊于海面以下，并可通過釋放裝置回收，具有獲取海洋水下環境剖面資料的能力，并具有觀測時間長、隱蔽性好、不易被破壞、測量不易受海面氣象條件影響等優點，上世紀七十年代就在國外得到了廣泛的應用。

一、我國潛標技術的發展狀況

我國從上世紀六、七十年代開始潛標的研制工作，上世紀九十年代以來，隨著我國海洋科學研究、海洋綜合利用和國防事業發展的需要，我國對海洋環境監測的力度不斷加強，對海洋水下環境監測儀器設備的需求日益增強，潛標系統在我國也逐漸得到了較廣泛的應用。

1. 自持式剖面循環探測

“九五”期間我國開展了H/HQB型海洋潛標系統的研制工作，2000年完成海上試驗，同年通過設計定型審查，在我國南海北部及巴士海峽海域連續12次的實際使用中，系統回收率達到100%，獲取資料上千萬組，最大布放深度達到4700米，使我國的潛標技術進入了實際應用階段。該型潛標采用在主浮體上安裝ADCP的方法，解決了潛標主浮體以上淺表層海流測量問題;編制了潛標在海流作用下的姿態及系統張力計算軟件，可方便的進行潛標的設計計算;研制了潛標系統的關鍵儀器QFS1-2A型聲學應答釋放器，保證了系統回收的可靠性。

2. 防拖網坐底式海洋調查潛標

防拖網坐底式海洋調查潛標平臺是近年來國外發展起來的又一種淺海海洋調查裝備，布放于海底，利用安裝的ADCP，向上測量海流剖面，并可通過聲學釋放裝置和浮力塊進行回收。坐底式海洋調查潛標系統主要由防拖網底座、儀器設備安裝框架、浮力部件、聲學應答釋放器、釋放結構、測量儀器、雷達信標機及聲學指令接收機等組成。我國跟蹤國際先進技術開展的防拖網坐底式海洋調查潛標系統研制工作成功解決了小型聲學應答釋放器、浮力部件和防拖網結構件等的設計、制造等關鍵技術。

3.實時傳輸海洋潛標系統

在“十五”863國家高新技術發展計劃的資助下，國家海洋技術中心聯合中船重工集團710研究所開展了實時傳輸海洋潛標系統的研制工作。該潛標具備將海洋環境測量數據通過可自動補充的水面通訊浮標與衛星雙向通訊，實時傳輸到岸站的功能。潛標系統可搭載ADCP、海流計、溫度鏈等海洋測量設備進行0-200m海流剖面測量和1000m溫鹽深流測量，最大使用海域水深4000m，水下服役期210天，測量數據的存儲能力大于210天。

三、潛標布放與回收時需關注的問題

潛標一般工作在水深4000-5000m的深海區域，工作時間大約幾個月到一年，潛標的布放和回收都有著復雜的流程，需要十幾個人經過熟練的配合才能完成。

1.潛標系留姿態計算

目前，我國最常用的是H/HQB型海洋潛標系統。該系統可使用的深度較大，搭載海洋測量儀器種類較多，系統安全性較高，適用范圍廣。設計該型潛標系統需先大概了解目標海區水文狀況，對其底質、水深、表層流速等要素進行必要的掌握，然后用潛標姿態計算軟件進行潛標系統系留姿態的詳細計算。

系統設計必須考慮整體的浮力、主浮體在海流作用下的偏移量及各層次海洋測量儀器的搭配，確保整個系統受力合理、姿態科學。

2.潛標系統布放時需關注的幾點問題

2.1 海洋測量儀器的調試

一套潛標系統搭載的海洋測量儀器有數十臺，且所處的層次、深度不同，因此布放儀器的適用水深范圍和測量范圍必須滿足觀測海區的水深變化范圍和所測要素的范圍，儀器布放前必須經過計量檢定或校準，并保證在有效期內，對不具備檢定和校準條件的，應當通過與傳統儀器或方法獲得的數據進行比對，以保證儀器的有效性和獲取數據的真實可靠。海洋測量儀器的工作環境惡劣，要求對儀器的各項參數、性能有較全面的掌握，防止儀器因銹蝕、漏液、殼體變形等導致的無法工作或數據質量不可靠等問題。調試過程中還應注意檢查存儲介質是否安裝到位，存儲空間是否足夠，盡量避免因存儲空間不足導致的資源浪費。

2.2儀器電池的檢查更換

每布放一套潛標系統都要花費相當大的人力物力，必須保證系統能有最大的產出。在深海長期值守的測量儀器中，電池技術一直是一個較大的瓶頸。許多時候就是因為電池續航能力不足而導致整個系統的設計使用時間被迫縮短，無法取得資源的最大利用率。工作人員布放前必須檢查儀器設備的電池電量，尤其是聲學應答釋放器等關系到整個系統能否成功回收的關鍵儀器設備，必須更換新電池，并在使用中充分考慮電池電量的其他原因消耗，給整個系統留有充分的電池余量。

2.3布放時水文氣象條件的影響

潛標系統布放實施前需要對海底進行掃測，選擇較為平坦、深度合適的海域進行布放。布放過程中都需要有較好的水文氣象條件。一般來說，海況需在三級以下，風速小于五級。海況較差時很容易造成布放失敗，給人員的安全也造成較大的威脅。表層流速過大時，會增大已下水部分的系統張力，給實施過程造成不必要的麻煩，從而影響布放進程。但是流速不能太小，防止已下水部分纏繞，造成儀器損壞或者達不到設計效果。因此，在表層流速過小時還必須與作業船密切配合，達到成功布放的目的。布放結束后，還應通過釋放器甲板設備與釋放器取得聯系，確定釋放器正常工作。然后通過“三點定位法”，確定系統所在的準確的經緯度，以便于回收。

3.潛標系統回收過程中需關注的問題

潛標系統回收時需要的水文氣象條件與布放時相同。先利用布放時的“三點定位法”行駛至目標海域，通過釋放器甲板單元與潛標系統上的釋放器水下換能器建立聲學通信，并發出釋放信號，釋放器接到信號后啟動釋放機構使系統浮出水面，發現潛標系統浮出水面后開始打撈。儀器出水后必須先用淡水沖洗并擦拭干凈后，后立即利用電腦進行回放數據，及時存儲備份，然后關閉儀器并進行數據質量分析。

三、結語

整體上看，我國的潛標技術發展較快，布放與回收等外業實施能力也有較大的進步，但我們在潛標系統的精密儀器設備制造、可靠性、布放深度、外業工作人力依賴程度上與國外還有著較大的差距。鑒于潛標技術在海洋環境監測及國防上的重要用途，我們應更加積極的發展海洋潛標技術和海洋裝備建設。

參考文獻

【1】 《海洋潛標技術的應用與發展》 毛祖松 2001

【2】 《浮標、潛標技術及其發展》 國家海洋技術中心 2011

【3】 《海洋潛標系統的設計和應用》 李飛權等 2004

1中國海警局? 北京，? 100097

2海軍大連艦艇學院? 遼寧大連? 116018