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 2015年12月，“向陽紅10號(hào)”船將搭載我國******自主研制的4500米級(jí)深海資源勘查系統(tǒng)（AUV）“潛龍二號(hào)”前往西南印度洋我國多金屬硫化物勘探合同區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)性應(yīng)用與航次勘查工作。來自國家海洋局第二研究所的張金輝教授級(jí)高工作為“潛龍二號(hào)”項(xiàng)目副總師、探測(cè)系統(tǒng)研制課題組組長對(duì)“潛龍二號(hào)”傾注了大量的心血。近日，記者前往位于杭州的國家海洋局第二海洋研究所，對(duì)張金輝進(jìn)行了******專訪。

自主研發(fā)AUV磁力儀 打破國外技術(shù)壁壘
　　2011年，國家863計(jì)劃設(shè)立“十二五”重大項(xiàng)目“4500米級(jí)深海資源自主勘查系統(tǒng)”，張金輝任 “4500米級(jí)深海資源自主勘查系統(tǒng)－探測(cè)系統(tǒng)研制”課題負(fù)責(zé)人。該課題主要研究內(nèi)容之一研制深海AUV三分量磁力儀,用來探測(cè)近底高精度地磁數(shù)據(jù)，服務(wù)于多金屬硫化物資源調(diào)查。因AUV三分量磁力儀不僅可用于科學(xué)調(diào)查，亦具有軍事應(yīng)用價(jià)值，屬于高科技敏感設(shè)備，而我國尚未有AUV磁力儀的應(yīng)用先例，國外對(duì)我國高精度三分量磁力儀進(jìn)行技術(shù)封鎖，難以從國外進(jìn)口購置，因此要想得到AUV近底磁測(cè)數(shù)據(jù)，必須依靠自主研發(fā)，需要解決磁力儀的高精度、小型化、較強(qiáng)的磁梯度適應(yīng)性和AUV磁干擾校正等技術(shù)問題。
　　課題組成立以來，他們對(duì)AUV磁力儀的研制花了很大的精力，首先要研制高精度、小型化、高穩(wěn)定性的三分量磁力儀，更要攻克AUV磁力儀的磁干擾校正技術(shù)。課題組采用了無磁探頭艙、24位高精度A/D轉(zhuǎn)換、電路高集成度小型化等技術(shù)設(shè)計(jì)，小到每顆固定螺絲均需經(jīng)測(cè)試合格的無磁材料，通過大量實(shí)測(cè)及元器件定型，實(shí)現(xiàn)了AUV磁力儀的高精度及小型化。由于“潛龍二號(hào)”上存在下沉壓鐵、上浮壓鐵、電池艙和電子艙等磁性物質(zhì)，對(duì)磁力儀探測(cè)造成嚴(yán)重的磁干擾，影響AUV磁力儀的探測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量，所以要想得到可靠、具有應(yīng)用價(jià)值的AUV磁測(cè)數(shù)據(jù)，必須解決AUV對(duì)磁力儀的磁干擾校正技術(shù)問題。張金輝團(tuán)隊(duì)閱讀了的國外研究資料，結(jié)合大量陸上、湖上測(cè)試數(shù)據(jù)，采用“AUV圓周旋轉(zhuǎn)參數(shù)擬合法”解決AUV對(duì)磁力儀的磁干擾校正問題。在今年7、8月份的南海海試中，AUV磁力儀******工作水深達(dá)4500米，海試過程中工作正常。探測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)磁干擾校正處理，磁測(cè)結(jié)果與測(cè)區(qū)國際地磁場(chǎng)查詢結(jié)果吻合，探測(cè)結(jié)果質(zhì)量較好，成功實(shí)現(xiàn)了我國首次AUV近底磁測(cè)。張金輝對(duì)記者說，目前，我國自主研發(fā)的AUV磁力儀工作非常穩(wěn)定，性能可靠，不僅可以搭載在“潛龍二號(hào)”自主潛器上，還可以搭載在“蛟龍?zhí)?rdquo;、“海馬號(hào)”等潛器中。“現(xiàn)在不論從技術(shù)上還是材料上，深海AUV磁力儀要實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)完全沒有問題”，張金輝自豪地說。
　　“潛龍二號(hào)”集光、聲、電多傳感器同步探測(cè)，快速數(shù)據(jù)融合輸出結(jié)果
　　“潛龍二號(hào)”集地球物理、物理海洋、海洋化學(xué)、光學(xué)等探測(cè)技術(shù)，除了研制磁力儀，張金輝帶領(lǐng)的AUV探測(cè)系統(tǒng)研制課題組還負(fù)責(zé)AUV上搭載的其他探測(cè)傳感器的配置、維護(hù)和數(shù)據(jù)處理分析。此次大洋40航次，AUV探測(cè)系統(tǒng)研制課題組負(fù)責(zé)保障AUV各探測(cè)設(shè)備工作正常，確保探測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠。為了使各探測(cè)設(shè)備時(shí)間的同步，“潛龍二號(hào)”各探測(cè)設(shè)備的探測(cè)數(shù)據(jù)都通過串口傳送到AUV控制中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行保存。由于各探測(cè)設(shè)備探測(cè)數(shù)據(jù)沒有定位信息，需要基于時(shí)間信息與“潛龍二號(hào)”組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)得到定位數(shù)據(jù)進(jìn)行融合得到位置信息，為了保證海上作業(yè)的及時(shí)決策，需要快速得到AUV探測(cè)數(shù)據(jù)處理結(jié)果。課題組開發(fā)了“AUV探測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”和“AUV多參數(shù)探測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”，在南海海試中得到很好應(yīng)用，對(duì)于30多個(gè)小時(shí)長航程潛次的探測(cè)數(shù)據(jù)，可在3個(gè)小時(shí)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)快速融合、入庫管理和輸出預(yù)處理結(jié)果，為下一步海上作業(yè)提供科學(xué)依據(jù)。
　　張金輝說，此次大洋科考將前往西南印度洋，該海區(qū)海況比較惡劣，海底地形復(fù)雜，這對(duì)“潛龍二號(hào)”及其探測(cè)設(shè)備將是真正的考驗(yàn)，通過本次南海海試的成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)此還是充滿信心，并相信AUV磁力儀將在熱液硫化物礦區(qū)資源調(diào)查中發(fā)揮重要作用。張金輝解釋道，熱液硫化物礦區(qū)分為活動(dòng)和非活動(dòng)的，對(duì)于活動(dòng)的熱液硫化物，可通過溫鹽深儀、多參數(shù)水質(zhì)儀和甲烷探測(cè)儀等物理海洋、海洋化學(xué)傳感器來探測(cè)熱液異常；而對(duì)于非活動(dòng)停止的礦區(qū)，這些傳感器將無能為力，而利用AUV磁力儀還可以探測(cè)到其異常,AUV近底磁測(cè)數(shù)據(jù)還對(duì)多金屬硫化物礦區(qū)的三維結(jié)構(gòu)、礦區(qū)儲(chǔ)量研究具有重要科學(xué)意義。
　　為了“潛龍二號(hào)”總設(shè)計(jì)師感動(dòng)落淚　 AUV將在海洋調(diào)查中大有可為
　　講到“潛龍二號(hào)”，張金輝非常自豪，他對(duì)沒有見過潛龍二號(hào)真面目的記者描述道：“它外觀很漂亮，流體立扁型，像一條魚，機(jī)動(dòng)性非常好，專門針對(duì)西南印度洋海底復(fù)雜地形而設(shè)計(jì)的”。
　　他還向我們透露了一個(gè)秘密：此次南海海試三亞總結(jié)會(huì)上，“潛龍二號(hào)”總設(shè)計(jì)師劉健感動(dòng)落淚。“剛開始進(jìn)行的5個(gè)潛次試驗(yàn)進(jìn)展都不大順利，雖然大家都知道研制高科技產(chǎn)品不會(huì)總是一帆風(fēng)順。但真親身遇到情況，參研人員都非常擔(dān)心海試失敗。相到國家花了那么多錢投資下去研發(fā)一個(gè)裝備，要是最后海試結(jié)果失敗了是誰都不愿意看到的結(jié)果，所以大家肩負(fù)的壓力都挺大，好在劉健總師臨危不懼，穩(wěn)扎穩(wěn)打，步步解決發(fā)現(xiàn)問題，最后“南海龍王”可能都被我們的精神感動(dòng)了，后面潛次試驗(yàn)都非常順利，在二次長航程潛次試驗(yàn)中，潛器都工作了31個(gè)多小時(shí)，直到電池能耗到設(shè)定閥值潛器才拋載上浮壓鐵而出水，各個(gè)探測(cè)設(shè)備工作都正常，海試非常成功。作為責(zé)任心特別強(qiáng)的劉總師，整個(gè)海試期間所受壓力是******的，所以會(huì)在南海海試三亞總結(jié)會(huì)上感動(dòng)落淚。在會(huì)上劉健總師感謝海試過程中上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和理解，兄弟參研單位在解決問題時(shí)的通力合作和密切配合，是我們遇到困難解決問題的重要精神支柱”，張金輝說。
　　“AUV可實(shí)現(xiàn)目前常規(guī)的船載、拖曳調(diào)查方式無法完成的任務(wù)，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在近底全覆蓋精細(xì)地形調(diào)查、近底高精度地磁調(diào)查、熱液羽狀流三維分布研究和近底高清相片拍攝等方面，可為科學(xué)家提供高精度的海洋探測(cè)數(shù)據(jù)以滿足不同科學(xué)研究的需要。隨著AUV研制技術(shù)、AUV可靠性和應(yīng)用技術(shù)的提高及研發(fā)成本的降低，相信不久以后將會(huì)采用多AUV水下同時(shí)作業(yè)模式，這將大大提高AUV作業(yè)效率及調(diào)查成本，相信AUV在大洋調(diào)查中大有可為，將在西南印度洋我國1萬平方公里多金屬硫化物合同區(qū)詳查中發(fā)揮重要作用”，張金輝信心滿滿地說。