潜标系统实际应用问题研究

马贲 余向军

摘  要：本文主要介绍了我国潜标技术的发展状况，并结合实际工作经验，简要分析了潜标系统在布放与回收实际作业过程中需要注意的一些问题。

关键词：潜标系统;海洋调查;布放;回收

引言：潜标技术是上世纪六十年代由一些海洋发达国家开始使用并发展起来的，潜标系统是对海洋水下环境进行长期、定点、多参数剖面观测的仪器设备系统，是海洋立体监测系统的重要组成部分，在海洋科学研究、海洋综合利用和国防事业发展中发挥着重要作用。潜标系统系泊于海面以下，并可通过释放装置回收，具有获取海洋水下环境剖面资料的能力，并具有观测时间长、隐蔽性好、不易被破坏、测量不易受海面气象条件影响等优点，上世纪七十年代就在国外得到了广泛的应用。

一、我国潜标技术的发展状况

我国从上世纪六、七十年代开始潜标的研制工作，上世纪九十年代以来，随着我国海洋科学研究、海洋综合利用和国防事业发展的需要，我国对海洋环境监测的力度不断加强，对海洋水下环境监测仪器设备的需求日益增强，潜标系统在我国也逐渐得到了较广泛的应用。

1. 自持式剖面循环探测

“九五”期间我国开展了H/HQB型海洋潜标系统的研制工作，2000年完成海上试验，同年通过设计定型审查，在我国南海北部及巴士海峡海域连续12次的实际使用中，系统回收率达到100%，获取资料上千万组，最大布放深度达到4700米，使我国的潜标技术进入了实际应用阶段。该型潜标采用在主浮体上安装ADCP的方法，解决了潜标主浮體以上浅表层海流测量问题;编制了潜标在海流作用下的姿态及系统张力计算软件，可方便的进行潜标的设计计算;研制了潜标系统的关键仪器QFS1-2A型声学应答释放器，保证了系统回收的可靠性。

2. 防拖网坐底式海洋调查潜标

防拖网坐底式海洋调查潜标平台是近年来国外发展起来的又一种浅海海洋调查装备，布放于海底，利用安装的ADCP，向上测量海流剖面，并可通过声学释放装置和浮力块进行回收。坐底式海洋调查潜标系统主要由防拖网底座、仪器设备安装框架、浮力部件、声学应答释放器、释放结构、测量仪器、雷达信标机及声学指令接收机等组成。我国跟踪国际先进技术开展的防拖网坐底式海洋调查潜标系统研制工作成功解决了小型声学应答释放器、浮力部件和防拖网结构件等的设计、制造等关键技术。

3.实时传输海洋潜标系统

在“十五”863国家高新技术发展计划的资助下，国家海洋技术中心联合中船重工集团710研究所开展了实时传输海洋潜标系统的研制工作。该潜标具备将海洋环境测量数据通过可自动补充的水面通讯浮标与卫星双向通讯，实时传输到岸站的功能。潜标系统可搭载ADCP、海流计、温度链等海洋测量设备进行0-200m海流剖面测量和1000m温盐深流测量，最大使用海域水深4000m，水下服役期210天，测量数据的存储能力大于210天。

三、潜标布放与回收时需关注的问题

潜标一般工作在水深4000-5000m的深海区域，工作时间大约几个月到一年，潜标的布放和回收都有着复杂的流程，需要十几个人经过熟练的配合才能完成。

1.潜标系留姿态计算

目前，我国最常用的是H/HQB型海洋潜标系统。该系统可使用的深度较大，搭载海洋测量仪器种类较多，系统安全性较高，适用范围广。设计该型潜标系统需先大概了解目标海区水文状况，对其底质、水深、表层流速等要素进行必要的掌握，然后用潜标姿态计算软件进行潜标系统系留姿态的详细计算。

系统设计必须考虑整体的浮力、主浮体在海流作用下的偏移量及各层次海洋测量仪器的搭配，确保整个系统受力合理、姿态科学。

2.潜标系统布放时需关注的几点问题

2.1 海洋测量仪器的调试

一套潜标系统搭载的海洋测量仪器有数十台，且所处的层次、深度不同，因此布放仪器的适用水深范围和测量范围必须满足观测海区的水深变化范围和所测要素的范围，仪器布放前必须经过计量检定或校准，并保证在有效期内，对不具备检定和校准条件的，应当通过与传统仪器或方法获得的数据进行比对，以保证仪器的有效性和获取数据的真实可靠。海洋测量仪器的工作环境恶劣，要求对仪器的各项参数、性能有较全面的掌握，防止仪器因锈蚀、漏液、壳体变形等导致的无法工作或数据质量不可靠等问题。调试过程中还应注意检查存储介质是否安装到位，存储空间是否足够，尽量避免因存储空间不足导致的资源浪费。

2.2仪器电池的检查更换

每布放一套潜标系统都要花费相当大的人力物力，必须保证系统能有最大的产出。在深海长期值守的测量仪器中，电池技术一直是一个较大的瓶颈。许多时候就是因为电池续航能力不足而导致整个系统的设计使用时间被迫缩短，无法取得资源的最大利用率。工作人员布放前必须检查仪器设备的电池电量，尤其是声学应答释放器等关系到整个系统能否成功回收的关键仪器设备，必须更换新电池，并在使用中充分考虑电池电量的其他原因消耗，给整个系统留有充分的电池余量。

2.3布放时水文气象条件的影响

潜标系统布放实施前需要对海底进行扫测，选择较为平坦、深度合适的海域进行布放。布放过程中都需要有较好的水文气象条件。一般来说，海况需在三级以下，风速小于五级。海况较差时很容易造成布放失败，给人员的安全也造成较大的威胁。表层流速过大时，会增大已下水部分的系统张力，给实施过程造成不必要的麻烦，从而影响布放进程。但是流速不能太小，防止已下水部分缠绕，造成仪器损坏或者达不到设计效果。因此，在表层流速过小时还必须与作业船密切配合，达到成功布放的目的。布放结束后，还应通过释放器甲板设备与释放器取得联系，确定释放器正常工作。然后通过“三点定位法”，确定系统所在的准确的经纬度，以便于回收。

3.潜标系统回收过程中需关注的问题

潜标系统回收时需要的水文气象条件与布放时相同。先利用布放时的“三点定位法”行驶至目标海域，通过释放器甲板单元与潜标系统上的释放器水下换能器建立声学通信，并发出释放信号，释放器接到信号后启动释放机构使系统浮出水面，发现潜标系统浮出水面后开始打捞。仪器出水后必须先用淡水冲洗并擦拭干净后，后立即利用电脑进行回放数据，及时存储备份，然后关闭仪器并进行数据质量分析。

三、结语

整体上看，我国的潜标技术发展较快，布放与回收等外业实施能力也有较大的进步，但我们在潜标系统的精密仪器设备制造、可靠性、布放深度、外业工作人力依赖程度上与国外还有着较大的差距。鉴于潜标技术在海洋环境监测及国防上的重要用途，我们应更加积极的发展海洋潜标技术和海洋装备建设。

参考文献

【1】 《海洋潜标技术的应用与发展》 毛祖松 2001

【2】 《浮标、潜标技术及其发展》 国家海洋技术中心 2011

【3】 《海洋潜标系统的设计和应用》 李飞权等 2004

1中国海警局  北京，  100097

2海军大连舰艇学院  辽宁大连  116018