“潜龙二号”完成50次下潜 迎技术升级新阶段

我们在深海装备方面的应用太少了
源自：新京报

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上传时间: 2016-3-14 14:48

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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。
　　本版采写/摄影 新京报特派记者 金煜

源自：新华网

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　　新华社北京4月6日电（记者：刘诗平）正在西南印度洋执行中国大洋49航次科考任务的“潜龙二号”无人潜水器，于当地时间4月6日凌晨成功完成第50次下潜，并将在本航次科考任务结束后正式进行技术升级。
　　记者从中国大洋协会了解到，“潜龙二号”于2015年正式下海，在南海进行了15次验收试验，在西南印度洋进行了35次下潜作业。目前，“潜龙二号”在西南印度洋作业航程已超过2000公里。
　　由科技部支持、中国大洋协会组织研制的“潜龙二号”，是我国首台自主研制的4500米级深海资源自主勘查系统，具备在深海进行热液异常探测、高精度微地形地貌探测、高精度近底磁力探测和海底照相等功能。
　　“经过50次下潜，‘潜龙二号’的运行状态越来越稳定。”“潜龙二号”装备负责人、中科院沈阳自动化所研究员徐春晖说，“潜龙二号”目前处于升级方案详细设计阶段，在本航次任务结束后将正式进行技术升级。
　　据介绍，无母船值守作业是其中的一项升级内容。目前，“潜龙二号”布放后，为了实时监控其作业状态，须在母船使用声通信机与其保持通信，其间母船无法执行其他任务。
　　为了“解放”母船、同时达到监控目的，“潜龙二号”研发团队设计了一个无人监控平台，它可单独浮在海面利用声通信机与“潜龙二号”保持通信，母船可在附近进行其他作业。待“潜龙二号”作业结束后，母船返回到作业区对其进行回收。在本航次第二航段时，这项功能已进行初步验证。
　　此外，经过50次下潜的实践摸索，“潜龙二号”还将实现多探测传感器模块化搭载作业、海水采样、系统自动检测等多项新功能，以更好地满足科考应用需求。

源自：人民日报

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蔡华伟制图
　　潜龙二号是我国目前最先进的自主水下机器人，初出茅庐就创下多项纪录

“黄胖鱼”有何过人之处（关注）

⊙记者：刘诗瑶

　　正在执行中国大洋49航次业务化调查任务的“向阳红10号”带上了一件探海利器──潜龙二号。它是我国自主研发的4500米级深海资源自主勘查系统，也是目前国内最先进的自主水下机器人。

潜龙二号长啥样？它有何过人之处？未来又将如何应用？
　　相比潜龙一号，潜龙二号更像一辆越野车，能更好地在复杂地形中作业
　　见过潜龙二号的人，都对它印象深刻。
　　与很多潜水器不同，潜龙二号看起来就像一条鱼：长3.5米，高1.5米，体重1.5吨，立扁形身体通体鲜黄，还有4只“鳍”──科学家亲切地称之为“黄胖鱼”。
　　潜龙二号奇特的模样在国内独树一帜。“这是国际上首次应用非回转体立扁鱼形设计，有利于减少垂直面的阻力，便于它在复杂海底地形中垂直爬升，也可以增强水面航行能力。”潜龙二号总设计师、中科院沈阳自动化研究所研究员刘健说，“我们设计的初衷并非为了仿照鱼形，外形设计依据的是水动力优化计算的结果，没想到最后和鱼的外形类似。”
　　科研人员在潜龙二号上倾注了大量心血，盼望它担负起深海探测的重任。
　　潜龙二号是在国家863计划支持下，由我国科研人员自行设计、历时5年艰苦攻关研制的。作为一套集成热液异常探测、微地形地貌探测、海底照相和磁力探测等技术的实用化深海探测系统，它主要用于多金属硫化物等深海矿产资源的勘探作业。
　　浩瀚海洋中蕴藏着丰富的资源，根据国际海底管理局的相关规章，哪个国家最先探测到海底资源，并提供相应数据和资料，就能获得优先开采权。仅靠人类的潜水技术，不能到达深海的绝大部分区域，水下机器人就有了用武之地。
　　水下机器人通常分为三类：载人潜水器（HOV）、遥控水下机器人（ROV）和自主水下机器人（AUV）。其中，大名鼎鼎的蛟龙号是载人潜水器，海龙号是无人遥控潜水器，二者均擅长局部作业、定点精细探测，却不擅长大范围精细探测。潜龙号则不同，它是无人无缆自主潜水器，可以自由行动，在较大的区域范围内进行精细探测，可以自主导航、自主作业以及自我保护。
　　我国第一台实用型6000米水下机器人潜龙一号诞生于“十二五”期间，应用于海底较平坦的多金属结核区。

早就有潜龙一号了，还要“黄胖鱼”做什么？
　　“洋中脊多金属硫化物区的海底地形异常复杂，上下起伏达1000多米，探测难度很大。”大洋49航次第二航段首席科学家、国家海洋局第二海洋研究所研究员陶春辉说，有些任务潜龙一号胜任不了，需要升级版的潜龙二号。
　　相比潜龙一号，潜龙二号更像一辆越野车，能更好地在复杂地形中作业：除了探测多金属硫化物，它还能探测多金属结壳资源，获得同时间同位置的声学微地貌、温盐深、浊度、甲烷、氧化还原电位、磁力等多种数据，进而圈定矿化区。

“黄胖鱼”构造精、“智商”高，探测成绩创下我国深海自主水下机器人之最
“黄胖鱼”怎么工作？
　　下潜前，科研人员会在“黄胖鱼”的“大脑”中植入参数和使命配置，然后用吊车将其放到水中；之后解除吊车和潜水器之间的联系，“黄胖鱼”就能够下潜到指定区域。
　　“它身上安装了下沉压载铁和上浮压载铁。下水后它依靠自身重力下潜。下潜到预定深度后，它自动抛掉下沉压载铁，然后开始作业。完成作业后，它会自动抛掉上浮压载铁，实现自动上浮，工作人员再通过遥控挂钩或抛绳等方式将它回收到母船。”刘健说。
　　到达作业区的“黄胖鱼”非常忙碌。在“大脑”控制下，它的“眼睛”格外敏锐，背着一架“相机”灵活穿梭，“尾巴”也在同步工作。
　　“眼睛”是指潜龙二号的声呐。其中，前视声呐是一台避碰控制设备，可以将潜水器采集的声学数据转化为图像，用以识别障碍物和周边环境，随后通过自主转动和躲避，保障机体安全和任务正常。据介绍，这项技术也是在国内首次采用。两侧的测深侧扫声呐，会一刻不停地搜集地形地貌数据，进行实时信号处理，沿着规划好的线路在海底来回横扫。
　　在电池支撑下，潜龙二号最长可工作30多个小时。“黄胖鱼”的4只“鳍”，其实就是4个可旋转舵推进器。靠操控推进器和舵进行运动，潜龙二号才能灵活地前进、后退、旋转，在海底“翻山越岭”。
　　“相机”，就是海底照相机，每隔7秒钟就能在伸手不见五指的海底拍摄一张照片，最终形成一张完整清晰的海底照片，供科学家分析研究。
　　“尾巴”是安装在潜龙二号末端的磁力探测仪。“有些多金属硫化物区已经不活动，传统的羽状流探测系统难以探测。而国内首次采用、自主研发的磁力仪却能探测出它的磁异常。”陶春辉说。
　　“黄胖鱼”的先进不仅体现在精良的构造，更在于它高“智商”，自动性好。比如，当它发现自己“身体”出现故障，如果不影响作业，它就会坚持到底；如果感到“大事不妙”，不能再在水下了，它就会自动结束作业上浮回来。
　　“黄胖鱼”初出茅庐，就表现不俗。2016年2月至3月，它在西南印度洋执行了中国大洋40航次第二航段试验性应用任务，这也是它的首次试验性应用。该任务总共进行了8个潜次，其中7个潜次为长航程探测任务，水下时间231.3小时，累计航程661.7公里，探测面积达到218平方公里，探测数据均完整有效。
　　在这次试验性应用中，潜龙二号的探测面积超过我国以往任何深海自主水下机器人的探测面积，连续4个长航程成功探测成绩也创下了我国深海自主水下机器人之最。

“黄胖鱼”的“弟弟”潜龙三号预计今年3月进行首次海试
　　在刘健眼里，“黄胖鱼”就像他的孩子。做父母的，最牵挂的永远是孩子的平安。每次潜龙二号下水，刘健都会“儿行千里母担忧”。
　　刘健盼着这个孩子成长更快。“潜龙二号是我国目前最先进的深海自主水下机器人，已达到国际先进水平。但它的技术水平和性能还需进一步提高。”刘健告诉记者，当从水面将潜龙二号顺利回收后，科学家会下载其探测的各项数据。“今后要通过技术创新缩短数据回传和下载的时间，更及时地处理数据。”
　　“潜龙二号是机器人的一种类型，随着人工智能技术的不断进步，也许未来在充分论证的基础上，有可能将一些最新的智能技术应用到潜水器的升级换代上。”大洋矿产资源研究开发协会办公室副主任李波说。
　　除了潜水器本体和探测技术的改进，专家认为还要改进管理、强化应用。
　　据了解，“黄胖鱼”的“弟弟”潜龙三号预计今年3月进行首次海试。“它和潜龙二号是孪生兄弟，是在其基础上进行优化升级的同类潜水器。”李波说，海洋浩瀚无际，深海探测需求日益增长，“潜龙”家族的主要目标是对深海资源进行大范围精细探测，更好为大洋资源勘查和深海科学调查服务。因此未来潜龙家族潜水器数量还会继续增加，开展集群作业、协同作业。
　　此外，服务于深海探测的新科考母船有望在2019年底下水。届时，它将同时搭载“蛟龙”“海龙”和“潜龙”，“三龙”将有机会携手探海。

源自：新华社

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　　新华社北京2月15日电（记者：刘诗平）大年三十上午，中国大洋49航次科考队队员将4500米级无人潜水器“潜龙二号”布放入水，在西南印度洋我国多金属硫化物勘探合同区进行本航次第二潜，潜水器将在狗年正月初一回收。
　　“潜龙二号”数天前进行了大洋49航次首潜，潜水器在近海底工作30小时，航程约70千米，最大潜深2920米，在地形起伏1800多米的区域内，获得了大量的精细地形地貌数据和多种传感器探测数据。
　　“潜龙二号”研制课题组组长、中国大洋协会办公室副主任李波说，“潜龙二号”能在复杂的海底地形环境下自主稳定航行，在过去40次下潜经历中，获得了西南印度洋合同区多个区块的数据，近海底照片、水体异常数据、近底地磁数据。
　　大洋49航次首席科学家陶春辉表示，按照“蛟龙探海”工程总体部署，“潜龙二号”将在本航次第二、第三航段下潜作业，完成近300平方公里的微地形地貌、水体异常和磁力探测任务，为多金属硫化物合同区区域放弃提供关键数据支撑。