深遠海工程調查作業保障體系探討

陳浩東 黃熠 鐘斌 安永寧 李晶

摘要：深遠海海洋工程活動需要在手續齊全、批文合法的條件下開展作業，但因其面臨更為復雜的環境和挑戰，建立健全調查作業保障體系十分必要。文章通過分析深遠海工程調查作業的類型、特點、需求等，探討了其保障體系的內容組成，并對船舶及裝備保障、組織及人員保障、遠海通信保障、調查實施方案保障、質量管理和控制保障、HSE保障、應急預案保障進行了具體的闡釋。通過實際調查作業的示例，進一步說明了深遠海工程調查保障體系的構建方法和流程。深遠海工程調查作業開始前，構建完備的保障體系，是調查作業能夠順利開展與完成的重要前提。

關鍵詞：深遠海;工程調查;保障體系;北斗系統;衛星通信;健康安全環境;應急保障

中圖分類號：TE51;P711??? 文獻標志碼：A??? 文章編號：1005-9857（2022）05-01 1 1 -06

Study on Guarantee System of Engineering Survey in Far and Deep sea

CHEN Haodong1，HUANG Yi1，ZHONG Bin1，AN Yongning2-3，LI Jing3

（1. CNOOC Hainan Energy Co.，Ltd.，Haikou 570206，China;2. College of Environmental Science and Engineering，Ocean University of China，Qingdao 266100，China;3. Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering，M.O.T.，Tianjin 300456，China）

Abstract：Ocean engineering activities need to be carried out under the conditions of complete pro-cedures and legal approval documents. However，because of the more complex environment and challenges，i t is necessary to establish and improve the investigation and operation guarantee sys-tem. By analyzing the types，characteristics and demands of the engineering survey in far and deep sea，the contents and components of its guarantee system were discussed，and explanations on the ship and equipment support，organization and personnel support，offshore communication support，survey implementation scheme guarantee，quality management and control guarantee，HSE guarantee and emergency plan guarantee were given in detail. The construction method and process of engineering survey guarantee system in deep sea，were furtherly illustrated through an actual survey example. It. is an important prerequisite for the smooth development and completion of the survey to build a complete guarantee system before the work of engineering survey in far and deep sea starts.

Keywords：Far and deep sea，Engineering survey，Guarantee system，BDS，Satellite communica-tion，HSE，Emergency guarantee

0??? 引言

隨著我國海洋工程開發活動的不斷發展，深遠海逐步成了需要探索開發的新領域，深海油氣開采、離岸風電開發、遠海通信光纜和島礁開發建設等海洋工程活動，均需要深遠海工程調查來提供基礎支撐和數據保障[1-4]。

深遠海工程調查不同于淺海常規調查，調查時面臨的大水深、遠航程、惡劣的氣象水文、匱乏的通信手段和長時間補給需求等，都將帶來極大的困難與挑戰。因此，沒有完備的保障體系，就難以完成深遠海工程調查作業，也就難以進行深遠海的開發與利用。

目前，業內對深遠海工程調查的研究主要集中在調查方法及實施、儀器設備的應用等方面，對于保障體系的研究甚少[5-9]。本研究擬對其進行體系組成與內容闡釋方面的探討，并結合實際調查項目進行應用示范。

1??? 深遠海工程調查作業保障體系的組成

建立深遠海工程調查作業保障體系，主要目的是克服深遠海遠離大陸、深水條件所帶來的諸多困難和不便，保障調查作業的順利與安全進行，以達到預定的調查目標，取得預期的調查結果。

深遠海工程調查作業保障體系可分為：船舶及裝備保障，組織及人員保障，遠海通信保障，調查實施方案保障，質量管理和控制保障，健康、安全與環境（Health safety and environment，HSE）保障及應急預案保障等（圖1）。保障體系各方面的內容既有其獨立性又相互制約、相互補充。如，調查船舶制約著調查人員的數量和配置，調查人員影響著調查船舶的選型;調查實施方案、HSE保障方案、應急預案同屬于文本約束類保障內容，但各有側重點，調查實施方案是整個調查工作的技術性指導文件，保障著各項調查工作的合理化開展，HSE保障方案是關于人員健康、作業安全和海洋環境保護方面的常規保障文件，應急預案是關于應對調查期間突發事件如臺風天氣、船舶故障和外船騷擾等緊急事件的應急處理措施文件。

1.1??? 船舶及裝備保障

深遠海調查的首要依托是調查船舶，船舶要求能夠自持航行到預定的調查海域，能夠搭乘規定數量的調查人員并支持其日常生產生活，能夠搭載不同型號的調查儀器設備并支持其正常使用，能夠在已知特定的風浪條件下安全錨泊等。

我國目前應用的調查船主要有兩類，一類是專業的海洋調查船，另一類是用漁船、運輸船等船舶臨時或永久性改造而成的調查船。前者一般由我國自主設計建造，經歷了半個多世紀的發展，已經形成了不同噸位、不同性能、不同用途的調查船系列，是國家海洋科考調查的主力，如“向陽紅”系列海洋調查船[10];后者多由沿海漁船、漁運船等改裝而成，是我國近海海洋工程調查的主力，一部分排水量大、性能較優的船型，也可以承擔深遠海的小型調查任務。如果深遠海調查用到了深拖系統、水下機器人ROV、AUV系統等，則需要配備具有配套支持條件的專業調查船舶。

深遠海調查的次要依托是調查裝備。深遠海海洋工程調查，按工作內容分為海洋物探調查、海洋地質調查、海洋水文調查和海洋生態調查等不同項目，不同的調查內容需要不同的裝備類型。一般來說，海洋物探調查主要指海底地形地貌、淺地層剖面和海洋重磁等的調查，用到的調查裝備有多波束測深儀、側掃聲吶、淺地層剖面儀和海洋磁力儀等。對于側掃聲吶等拖魚類設備，要考慮利用壓載器沉放，或者采用深拖系統[11];如果水深大于300 m，船載多波束儀器應選用深水多波束型號。海洋地質調查主要指底質采樣、地質鉆探和海洋靜力觸探（CPT）等，底質采樣可選用重力式采樣器或箱式采樣器等;地質鉆探在淺水條件下可以采用鉆機搭載在船舶上來完成，在深水環境下很少應用;CPT多采用海床式CPT裝置，采用船舶吊機或A架吊放到海床面來完成，同樣在深水環境下很少應用。海洋水文調查主要指海流、波浪、潮位和泥沙等測驗，用到的設備有多普勒聲學流速剖面儀（ADCP）、波浪浮球、潮位儀和光學后向散射濁度計（OBS）等，對于波浪、潮位等表層觀測要素，水深條件對儀器選型影響不大，對于底層流速和底層含沙量等觀測要素，則應選用頻率低、穿透強的儀器，或采用潛標將儀器置底觀測。海洋生態調查包括葉綠素a與初級生產力、浮游生物、游泳生物和底棲生物的調查，多采用拖網采樣、底質采樣等方式，與淺海調查的方法類似，設備選型也一樣。

1.2??? 組織及人員保障

深遠海調查作業能否順利實施，核心還是需要依靠調查人員去執行，調查人員執行情況的好壞，決定了調查作業的成敗。人員一旦確定，在調查周期內很難再行調換。由于調查內容的多樣性、任務流程的不可逆性，需要提前根據人員組成，建立起組織架構，進行良好的分配分工，以保障調查作業的合理有序開展。

在調查任務啟動前，就應建立起組織架構，進行人員的配置與分工，以推動各項調查內容的開展。調查任務組織架構一般由項目管理人員、業主/設計方代表、現場外業調查人員、安全監督人員、質量管控人員和內業資料整理人員組成。項目管理人員即項目經理，全面負責調查任務的實施，包括人機調遣、溝通協調、質檢安全、后勤管理等工作;業主/設計方代表主要起到任務要求下達、作業進度監督等作用，與項目經理直接溝通;現場外業調查人員是調查作業實施的主力，根據調查內容的不同可分成不同的小組，可設立小組長負責各項調查內容的具體執行;安全監督人員和質量管控人員全程對調查作業進行安全與質量方面的監督與把控;內業資料整理工作在現場調查完成后實施，可由專門的內業小組承擔，也可由外業調查小組兼任。

在具體人員的選擇上，應考慮工作經驗、資質能力和工種要求等條件，每個人員需具備深遠海海洋調查的作業經驗，具備外業調查和數據處理方面的能力。如需要24小時作業，應配備足夠的作業人員進行輪換班。部分特種設備作業，如ROV、AUV 等，還需配備專業的調查團隊。如進行ROV調查時，需至少配備ROV指揮隊長、操作手、工程師、安全監督等人員組成專業調查團隊。

1.3??? 遠海通信保障

海洋調查作業涉及的通信服務有兩種，一是現場與陸域指揮端之間的聯絡通信和網絡服務通信;二是調查儀器設備之間的組網通信、水下濕端與甲板端采集主機之間的通信和水下聲學定位通信等。前者關系到調查作業團隊能否及時掌握現場天氣變化、任務調整等情況，能否及時向指揮端匯報調查實施進度，以及傳回指揮端需要的現場重要信息;后者主要是保障儀器設備能夠正常采集運行，仍屬于裝備保障體系。因此，遠海通信保障的主要關注點在于，現場與外界的電話、短信和網絡通信服務是否暢通。

一般來說，遠海基本沒有手機網絡信號覆蓋，通信主要通過衛星進行，具體的手段包括衛星電話、基于北斗衛星的通信系統和船載衛星寬帶終端等[12-14]。

（1）衛星電話。基于衛星通信系統來傳輸信息的衛星中繼通話器，是現代移動通信的產物，其主要功能是填補現有通信終端無法覆蓋的區域，為人們的工作提供更為健全的服務。衛星電話通信的距離遠、信道多、通信質量好，但資費高，受遮擋時影響大，且常會出現通話延遲現象。

（2）基于北斗衛星的通信系統。2020年7月，我國全面建成了“北斗三號”全球衛星導航系統，可提供開放服務和授權服務兩種服務方式，具有短報文通信能力。

（3）船載衛星寬帶終端。通過衛星通信實現互聯網連接，廣泛應用于各類遠海調查船舶，因實現了互聯網的連接，其通信方式可以為文字和語音等，相比于衛星電話和北斗通信系統，其通信形式更加多樣，但設備更為昂貴。

3種通信方式各有其優缺點，且均能滿足現場與陸地的通信需求，建議遠海作業同時配備兩種方式，確保溝通的順暢進行。因各種方式都采用衛星通信的方法，設備可能會產生無法跟星和衛星失鎖等問題，大部分情況下是因為天線對星方向被遮擋、船舶大幅度轉向及速度過快等原因所致，一般調整船舶姿態及航速就能恢復。當衛星通信不穩定或搜不到衛星信號時，可嘗試重啟設備、重裝SIM卡或檢查線路連接、重新連線，調查人員應掌握多種解決問題的方法。

在深遠海進行調查作業時，應建立嚴格的通信保障制度，定時、定點與陸域指揮端匯報，保障作業的順利開展。

1.4??? 調查實施方案保障

調查實施方案是調查實施的技術性指導文件，是重要的文本保障。調查前，應制定詳細的調查方案，方案內容包括前期準備、技術要求、技術標準、技術路線和實施計劃等。

技術要求一般由業主制定，如果業主未提供，應根據項目的目標、需求和特點等信息，參照相關規范編制技術要求，并取得業主的同意。技術路線要根據調查任務要求、海區的水深水文等條件，制訂合理的技術路線。如果調查海區同時存在深水區、淺水區、島礁區，應體現不同調查方法、設備、船舶等的差異性。

調查時首先進行較大范圍的普查，初步查明調查海區的水下地形后，再進行詳細的調查，確保作業安全。根據調查要素的屬性和特點，進行測線、站點布設，選用合理的調查設備，制訂科學的數據處理和評估分析方法等。同時，應考慮深遠海調查作業的復雜性，當預定技術路線無法滿足調查要求時，應預判技術偏離情況，制訂相應的技術路線調整預案。

1.5??? 質量管理和控制保障

為了保證調查項目能夠按期、優質地完成，需要制定完善的質量管理和控制方案，作為必要的文本保障。質量管理和控制措施可以保證調查作業采集成果的質量，并保證調查實施時及時發現問題及時糾正，做到預防為主。質量管理和控制保障應基于ISO9001等國際性質量管理體系標準、現行作業規范標準、調查單位內部的質量管理規定。質量檢查應貫穿于整個調查作業實施的全過程，應執行三級檢查制度，項目組自檢、單位內檢、業主檢查并重。

1.6??? 健康、安全與環境（HSE）保障

健康、安全與環境（HSE）保障方案也屬于深遠海調查必要的文本保障，要基于HSE管理體系。HSE管理體系是國際石油天然氣工業通行的管理體系。它的形成和發展是石油勘探開發多年管理工作經驗積累的成果，集各國同行管理經驗之大成，體現了完整的一體化管理思想，突出了預防為主、領導承諾、全員參與、持續改進的科學管理思想，是石油天然氣工業實現現代管理，走向國際大市場的準行證[15]。

深遠海調查作業，因離岸較遠，如遇突發情況，獲取外部幫助和救援的難度較大，因此，做好HSE 保障尤為重要，應至少做好以下工作。

（1）人員健康管理。作業前對人員進行健康體檢，做好傳染性、流行性疾病篩查，登船作業人員的健康證和四小證應在有效期內。

（2）醫療資源配置。作業動員前應配備充足的常用疾病藥品和醫用器械，當調查周期較長、調查人員較多時，應配備專職醫生。

（3）船舶設施衛生管理。保持廚房、餐廳和客房等區域的干凈整潔，避免因衛生條件差導致的健康問題。

（4）航行安全保障。加強船舶瞭望，及時收聽氣象，作業及航行時避開淺灘或暗礁海區。

（5）嚴格執行相關的HSE程序。作業前進行安全交底，做好風險源辨識并做好相關預防措施，制訂各項應急預案和應急聯絡方法，在調查開展前進行應急預案的演練。

1.7??? 應急保障

建立應急保障主要是為了應對突發事件，突發事件指調查作業過程中可能造成人員傷亡、財產損失的緊急事件，分為以下4類。①船舶本身，包括船只碰撞、擱淺、棄船、破損、進水、溢油污染、操縱失靈和失去動力等：②作業人員，包括人員墜海、患病和受傷等：③自然環境，包括突發性惡劣氣象（大風、大浪、大霧）、臺風和海嘯等不可預見的自然災害：④外部環境，包括在有爭議海區遭遇敵情，或相鄰船只作業干擾等。

應急預案中應有設置應急機構的內容，明確應急保障的職責，針對突發事件可按照嚴重性程度分級，對每一項事件應有指揮、協調、聯絡、處置的明確方法。

2??? 深遠海工程調查作業保障示范

以中國海洋石油集團有限公司在我國南沙海域實施的“遠海勘探錨泊區選劃工程”調查項目為例，來介紹深遠海工程調查保障體系的構建和實施。

2.1??? 船舶及裝備選型

本次調查的陸域指揮端位于廣東省湛江市，船舶依托港口為湛江港，調查海域距離湛江港的直線距離約1 000 km。調查海區包含島礁區、淺水區和深水區，調查范圍內的水深變化在0～1 000 m。

結合項目特點，調查船舶選型需滿足以下要求。①具備國家規定的各項證書，且均在有效期內;②船舶配備的導航、助航、救生、環保設備充足且有效：③具備A架、絞車等拖曳設施，具備專用工作艙室供調查用，生活艙室充足，具備較長時間的續航能力：④船舶配員規范，滿足天氣良好的條件下24小時作業的條件，且船長、船員具備相關海洋調查經驗：⑤調查船長宜在40～50 m之間，鐵質船舶，后甲板須具備充足的空間進行設備的收放工作。

綜合考慮安全、經濟和適用等因素，最終選用了一艘由鋼質漁船改造而成的調查船，長約45 m、寬約8 m、吃水約3 m、排水量約580 t、總功率約900 kW，船上配備雙發動機，具有國家規定必須擁有的各項證書和檢驗證書，核定可適用于遠海航區，船上配員10人，船舶及船員具備豐富的作業經驗。考慮到島礁周緣水深太淺，船舶航行施測困難，因此，補充增選了一艘中型無人船，用來承擔島礁區及5m以淺水域的調查任務。

本次調查的采集要素包括：水深地形、海底地貌、淺地層剖面、底質、剖面海流和潮位等，相應的儀器設備選擇了多波束測深儀、側掃聲吶、淺地層剖面儀、箱式取樣器、ADCP、自容式潮位儀和聲速剖面儀等。由于水深測量的量程跨度較大，因此，多波束測深儀包含了船載深水多波束和潛載小型多波束兩種型號。

同時，本次調查還準備了各種船載設備的備用設備各一套，以備應急。

2.2??? 人員及組織架構

本次調查共投入作業人員10名，項目經理1名，同時兼任安全監督員，外業調查人員6名，兼任內業整理工作，質量檢查人員1名，后勤保障人員2名（圖2）。

2.3?? ?作業報備與許可

在調查作業前，由單位層級溝通與協調，向主管調查海域的地方政府、海洋與海事部門及軍方進行了請示與報備，取得了作業允許意見。

2.4??? 通信方式

北斗系統除了可以提供授位授時服務，還可以提供短報文通信服務，這也是北斗系統的特色與亮點。我國已經基于北斗系統研發出了多類衛星通信軟硬件產品和衛星通信運營系統等。本次調查應用了某款基于“北斗三號”的民用衛星通信系統，它通過移動互聯網與北斗衛星導航系統的短報文衛星通信技術的結合，實現了衛星通信的手機應用，可以為海上作業端和陸域指揮端提供溝通工具。該系統支持多種通信方式，包括手機短信、微信、電子郵箱和海聊設備間的互聯互通，并針對海上作業專門開發多種配套功能，包括天氣查詢、位置組隊和一鍵SOS求救等。

2.5??? 其他保障性文件

本次調查作業區前，項目組制訂了詳細的調查實施方案、質量檢查方案、HSE方案和應急方案等文本類保障文件，均取得了單位管理部門的審核與批準。

調查實施方案包含了外業調查作業和內業資料整理的全部實施計劃和執行方法。質量檢查方案貫徹了ISO9001標準和中海油企業級質量管理體系，建立了項目組自檢、質檢部和總工檢查、單位內審的三級質檢程序。HSE方案制訂了健康安全環保程序，確定了執行的目標，如作業防護、設備保護、用水用電和防火防爆等，并制定了例會制度、管理制度和檢查制度等相應的制度。應急預案針對深遠海調查可能遇到的防臺避臺、船舶觸礁、人員中暑中毒、觸電或火災等可能遇到的緊急情況，制訂了詳細的措施。

3??? 結語

各國對海洋權益的重視日趨明顯，我國對海洋的管理與開發也漸趨規范。作為獲取地形、水文、地質和環境等基礎數據的重要手段，海洋工程調查在海洋開發活動中的作用不可忽視。相比在沿岸或近海開展海洋工程調查，深遠海調查作業面臨的環境更為復雜，挑戰更為艱巨，保障體系的涉及面也就更廣，構建的難度更大。

本研究通過分析深遠海工程調查作業的類型、特點以及需求，辨識調查中可能遇到的困難和風險，將船舶及裝備保障、組織及人員保障、遠海通信保障、調查實施方案保障、質量管理和控制保障、HSE保障和應急預案保障等方面，作為深遠海工程調查作業保障體系的組成部分，并探討了各個組成的具體內容和要求。

近年來，我國在深遠海開展的工程調查類項目逐漸增多，調查方法逐漸成熟，調查經驗的積累日益豐富，通過回顧、分析、篩選、總結，探索整理出完善的調查作業保障體系，既是對深遠海歷史調查工作的補充和提升，又能夠為未來的深遠海工程調查作業提供參考與借鑒。本研究探討的調查作業保障體系，能夠應用到一般的深遠海工程調查項目中，且已得到了良好的驗證，但考慮到深遠海調查的多樣性和復雜性，其作業保障體系的進一步健全與完善，仍需相關海洋工作者的廣泛重視與持續努力。

參考文獻

[1]田洪亮，楊金華.全球深海油氣勘探開發形勢分析與展望[J].國際石油經濟，2006，14（9）：1-3.

[2]王桂林，段夢蘭，馮瑋，等.深海油氣田開發模式及控制因素分析[J].海洋工程，2011（3）：139-145.

[3]姜楠.深海風力發電技術的發展現狀與前景分析[J].新能源進展，2015（1）：21-24.

[4]王爽，王曉杰，范麗紅.遠海島礁工程建設對生態環境的影響及應對措施探析[J].環境保護前沿，2020，10（4）：5.

[5]臧建飛，范士杰，易昌華，等.實時精密單點定位的遠海實時GPS 潮汐觀測[J].測繪科學，2017，42（6）：155-160.

[6]周東旭，唐秋華，張化疑，等.星站差分與PPP技術在深遠海調查中的位置服務精度分析[J].海洋通報，2020（2）.

[7]馮強強，溫明明，王功祥.側掃聲納和磁力測量在海底光纜探測中的應用[J].中國科技信息，2014，11（11）：59-59.

[8]田俊峰，崔銀秋.北斗衛星導航系統在遠海島礁建設中的應用探討[J].中國港灣建設，2014（7）：1-3.

[9]孫元宏，任峰，張瑩，等.深遠海調查作業流程的探索與思考[J].海洋開發與管理，2018，35（1）：65-68.

[10]李朗.中國海洋調查船隊建設研究[D].青島：中國海洋大學，2014.

[11]牟健，姜峰，賴新云.深海多波束系統、深拖系統及合成孔徑聲吶系統的技術性能對比[J].武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2012（1）：86-90.

[12]李輝，胡慧.艦艇遠海衛星通信保障相關問題探討[J].現代軍事通信，2013，21（4）：65-68.

[13]譚志榮.國際海事衛星通信及應用前景[J].中國水運，2004 （3）：43-44.

[14]任蔓延，胡知斌，仇文峰.基于北斗衛星的遠海船舶氣象播報系統設計及應用[J].中國港灣建設，2018，38（1）：53-56.

[15]王光軍.質量健康安全環境管理體系實踐與案例[M].北京：石油工業出版社，2005.