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行业动态
“我们在深海装备方面的应用太少了”
  作者:杭州龙鳞甲  日期:2016/3/16

    刘健

    “潜龙二号”总设计师、“潜龙一号”课题负责人,中科院沈阳自动化研究所水下机器人[0.92% 资金 研报]研究室总工,曾担任我国早期“CR-02 6000米自治水下机器人”总设计师。

    “潜龙二号”名片

    全名:“潜龙二号”自主水下机器人。

    年龄:研制五年,首次试验性应用 体重:1.5吨。

    装备:载有CTD、氧化还原电位计、浊度计、甲烷传感器、磁力仪等设备。

    战绩:已在我国南海、西南印度洋进行了海上试验并通过验收。

    战区:马达加斯加以南9000海里以外的西南印度洋龙旂、断桥、玉皇热液区。

    任务:在近海底进行地形地貌、热液异常、磁力等探测。

    战况:获得200多平方公里的近海底精细三维地形地貌数据,发现多处热液异常点等。

    “潜龙二号”第一次进入大洋进行试验,是在我国南海。

    一开始,接连三次投放都失败了。

    各种声音出现,“潜龙二号”的总设计师刘健感到无以言表的压力。“特别痛苦,甚至觉得要进行不下去了。”

    多年的科研经历告诉他,再坚持一下,也许曙光就在眼前。第四次试验,终于成功了。

    刘健难忘南海试验的一些画面。他说,一次回收时,海况变得非常差,潜器在波浪中左摇右晃难以操控,船长一声令下,所有人都去后甲板帮忙抛绳、拉绳,一名70多岁的老专家也硬要帮忙回收。

    “这个情形我至今想起来还是非常感动。困难不容易让人流泪,感动却能。”说着说着,他低头扶起眼镜,悄悄擦去泪花。

    研制“潜龙二号”,刘健和团队常面临“赶进度”和“保质量”的选择题。

    一次,潜器的重要部件需要修改,但课题进度“在那儿摆着”,各方都着急督促尽快海试,他最终选择了延期。“现在看是做对了。搞科研的,一定要进度服从质量,否则一时省去必要的环节,留下隐患,将后患无穷。”

    刘健自称“搞工程的人”或“技术男”。他尊重技术自身的规律,那就是,不过分强调光鲜的“第一次”或“某某之最”,也不因出现了难题而轻易放弃。

    3月10日,在西南印度洋度过40天的“向阳红10”船靠港毛里求斯路易港,为大洋科考第40航次第二航段画上句号。“潜龙二号”几近完美地完成了首次试验性应用任务,这意味着这个研制五年的水下机器人,将走向实用道路。

    今年,“潜龙二号”研发课题即将结题验收,刘健及其团队的“待嫁女儿”即将交付给使用方。这位“搞工程的人”说,最希望看到辛苦研制出来的设备被持续不断地使用,一次次潜入未知的深海,为我国大洋科考和海底勘探做出贡献。

    谈研制成本

    潜器本身约两三千万

    新京报:哪些类型的水下机器人能进入深海研究?

    刘健:一种是载人潜器(HOV),它更适用于科学研究及定点精细作业,但本身有局限性。因为人要下去,系统要做得很复杂,体积重量要大,水下活动范围较小。做试验时,母船保障的费用也更高些。国际上20世纪60年代研究很兴盛,但后来逐渐减少。我国最近做了蛟龙号载人潜器。

    第二种是遥控潜水器(ROV)。载人潜器人在下面,对安全性要求很高,所以科学家们就思考,让人在船上操作机械手或其他设备进行作业。它的局限性是有个电缆,水下容易缠绕,操作的整个过程人都要严密监视,所以不能进行太大范围的作业。

    这两种都适用于局部调查和精细作业。

    新京报:自主水下潜器(AUV)是怎么出现的?

    刘健:随着科技发展,人们又想,船上的科学家能不能不要那么累,让潜器智能起来?这就造就了全自主潜器。上世纪80年代导航、计算机、通讯技术的大力发展给制造AUV提供了条件,国际上普遍开始研制,我国也在那时候起步。

    我们的AUV可以近距离把海底大范围的微地形做出来,同时能探测热液异常。但目前因技术局限,它很难实现对周围环境的自动识别,也难以实现精细作业。

    新京报:这几种水下机器人的成本和效益如何?

    刘健:载人潜器最贵,研制成本大致上亿元。AUV和ROV差不多,潜器本身研制成本大约两三千万。

    收益得看站在哪个角度。首先,科学研究的价值难以衡量。我们现在做的海底资源调查,将来具备开采价值,真正开采了,获得了实际资源,这个收益就无法比拟了。

    谈实用标准

    “安全回来”最重要

    新京报:如何判断一个深海自主潜器是否实用?

    刘健:要看这几点要求:第一,智能控制水平。AUV如果智能水平高,就可以大大减少编程时间,更重要的是减少人为错误。现在AUV的智能控制水平已达到较高程度,可以基本避免人为干涉,提高使用效率。

    第二,可靠性。这非常重要,有时候甚至超过技术水平。好比你买了个彩电,如果老出问题,档次再高大家也不爱用。我们连续四个长航程都没有问题,就说明可靠性过关了,这意味着使用起来,不用老是去排查故障。

    第三,实用性。看它用起来是否方便。现在的AUV使用还是很方便的,也就是释放、回收过程需要人来做,其他的都不用人干预。

    第四也是最重要的,就是安全性。俗话说,留得青山在不怕没柴烧。对潜器来说,只要你安全回来,即使出现一些问题,也有机会去改正、排查。我们设计了上百个对潜器健康判断和状态评估的系统,如果潜器发现自身出现无法完成探测任务的故障,能够主动抛载上浮,保证安全。

    新京报:“潜龙二号”在国际上的位置如何?

    刘健:深海AUV目前基本是发达国家在做,包括美国、日本、加拿大、英国等,广大发展中国家还不具备条件。从技术上说,我们跟发达国家相当。但“潜龙二号”毕竟刚进入试验性应用阶段,应用程度和国外还不能比,所以说成熟度、经验方面和国外先进深海AUV还有差距。

    谈发展前景

    重技术,更重“实战”。

    新京报:你对我国目前深海装备发展有何建议?

    刘健:首先要克服过分追求技术上的先进性而忽视实际的应用。上世纪90年代,我们分别研制了CR01和CR02两台6000米级AUV,前者还在1998年被评为我国十大科技成果之一,获得科学技术进步一等奖。它的贡献无疑是巨大的,但之后由于缺乏持续的投入,十年左右未得到持续改进。这期间,我们跟国外在技术上没有太大差距,但他们应用得更多,更成熟,我们应用得太少了。

    最近几年,我国对深海AUV的应用加强了投入,因此跟国外的差距又缩短了些。一个工程设备,从突破技术难关到真正使用,有很长的路要走,而实际应用更应该被重视,因为只有使用它,才能对海底资源调查作出更大贡献。

    新京报:“潜龙二号”今后的应用是否也可能是挑战?

    刘健:对“潜龙二号”来说,我们第一航段创下了好多个“首次”,第二航段也有几个“突破”,再往后,你可能很难再写出什么轰动的话来,但不代表它就没有成绩,随着它应用的探测面积越来越多,对矿产资源评估、对科学调查都是非常有意义的,也同样需要持续的关注。

    新京报:这种关注,具体指什么?

    刘健:如果一个项目完了,资金也停了,那课题组只能解散,这一页就算翻过去了。但如果能够对已走上应用之路的深海装备给予持续的支持,我们就可以有专人长期地、持续不断地去完善它,让它成熟起来,这才是真正重要的地方。

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