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一、引言

寰球的海洋监测已统统加入平面监测阶段，继续进展的地面、海面和水中衡量技巧的运用正在使水下海洋成为“通明”的天下。在保守的海洋观察中，定点会见是最重要的方法之一，其依靠于科考船举行功课，获得现场的温度、盐度、流速及其余的海洋处境参数等。但是，保守的会见方法时时极大损耗船时以及人力等，形成会见的成本较高。做为海洋观察技巧的要害构成部份，基于船基的海洋因素现场衡量一向是最直接有用的海洋监测办法，关于海洋科学的研讨具备要害的意义。

在此根底上，关于主动化的衡量做战的须要日趋提升。海外对照早就进展了主动式的拖曳做战系统况且胜利运用于海洋观察中，个中对照榜样的一种拖曳式观察系统为MovingVesselProfiler，简称MVP。其与船基系统合营起来，为海洋科学会见供应了一种卓有成果况且成本较低现场衡量的道路，完结表层海洋多因素以及多标准的不断马上走航观察。现实上，国内初期对该拖曳式系统举行了确定的论证计较与成效评估等，与此同时，国内有不少研讨单位也较早的引进了MVP系统况且胜利的运用于南海和黄海等海区。不过跟着海外对一些主动化类做战的一系列出口束缚，对我国海洋观察的运用形成了确定的影响。

于是基于海洋科学研讨以及国内技巧进展的须要，自年最先，华夏科学院海洋研讨所联关闭海劳雷仪器系统有限公司开展了国内首套全主动拖曳式多参数衡量系统(MVP－)的研发办事。研发组于年10月完竣整套系统的研发，况且在年3月赓续开展了远海和深海的海试办事。其主动式拖曳系统的国产化研发及运用，下降海洋观察成本的同时，能够为未来无人化和智能化的海洋观察供应要害的技巧撑持。

二、系统旨趣与办事本能

MVP－是拖曳式系统的一种，能主动不断举行走航剖面观察，可最大程度的完结无人值守观察。在科考船的拖曳牵引下，经过牢固在船基的绞车管制，变动衡量主体在水中的深度，完竣水下因素长序列、全剖面的不断衡量，数据经过带通信成效的高强度拖缆时刻传到船基末端。该做战可集成CTD、水质传感器等海洋因素衡量做战，完结远海及大洋海疆水下动力与海洋生态平面监测的成效。

系统重要由水下拖体、主动绞车系统以及数据软件搜罗系统等构成。其按照预先设定的工况形式，拖体举行主动投放，在抵达预订的深度或许其判定靠拢海底此后系统主动中断下放，片刻停息后拖体最先迟钝回收至水面，见图1。

图1系统运转示用意

其下放流程可预设为自在落体或许定转速形式，最快降落速率可达3m/s左右，而回收流程的速率相对较慢，约为1m/s，于是下放流程好像于笔直。完竣一个剖面流程此后，拖体回收至水面如下某个深度巡航，正常巡航深度小于5m，同时依据预设时光隔断等候举行下一个剖面的办事。另一方面，拖编制统可在不同的船速环境下举行投放，投放深度随船速的添加而减小，在停船功课时可达最大的投放深度m，完竣一个剖面的时光约为70min，而在12kn船速时剖面可投放深度为m，完竣一个周期时光约为13min，见表1。于是相干于惯例海洋会见来讲，能够得到相对更高程度分辩率的剖面数据，对中标准涡、锋面等海洋中小标准表象的观察研讨能供应要害撑持。

表1不同的航速环境下对应的办事深度和时光表

三、系统重要构成

研发的系统重要分为船面的主动绞车收放系统、水下的拖编制统以及操控实行室内的船面单位数据搜罗系统和管制软件系统4部份构成，见图2。管制计较机重要经过船面单位管制主动绞车的收放以及对水下传感器的数据举行搜罗等，其各部份构成如下。

图2系统办事框架示用意

⒈主动绞车收放系统

主动绞车收放系统为安置于后船面的大型绞车系统，重要用于完结多参数衡量拖体的投放、控速回收、缓冲制动和驻车制动等成效。该系统重要由主框架单位、卷筒缆绳单位、排缆机构、电控单位、外导向轮、扭转折媾和伸缩吊臂等构成，见图3。个中主框架由方管和槽钢焊接的组织件，将绞车安置在主框架内部，上部安置扭转伸缩投放臂。卷筒由液压自在轮马达启动，可完结多参数衡量拖体的自在下坠及控速下放和回收，卷筒安置扭转编码器，用于衡量卷筒的转速，按照卷筒的转速计较排缆丝杆须要的转速、转向。卷筒缆绳单位侧安置盘式行车制动安设，可完结自在下放时的缓冲制动。排缆机构由导杆、丝杆、排缆框构成，按照卷筒的转速挪动排缆框，使卷筒上排缆井然；丝杆由液压马达启动并安置扭转编码器，用于计较排缆。扭转折媾和伸缩吊臂用于将多参数衡量拖体自船面输送至舷外投放及自舷外回收后送回船面，具备负载冲锋手腕。系统经过电控箱搜罗各个传感器状况参数并对做战下达主动收放指令，能在紧迫状况下能完结主动制动，保证系统的平安。

图3主动绞车收放系统什物图

安置在内滑轮中的电缆计数器向MVP管制器计较机供应相干布置的拖缆数目的消息。当处于主动形式时，MVP软件中有庇护举措，能够避让绞车将一齐的电缆从卷筒上释放或将太多的电缆复原到卷筒上使拖体离滚水面，进而保证水下拖体的平安。

⒉水下拖鱼系统

水下拖鱼系统重要完结水下处境参数的获得，由传感器仪器舱、数传供电系统、壳体、尾翼、收放杆等部份构成，个中仪器舱内可搭载温盐深CTD、熔解氧、PH、叶绿素、浊度和声速等衡量传感器。数传供电系统为传感器供应电源并将数据以设定的方法传递至计较机，担当计较机的指令并送至传感器，数传系统可带领多个传感器，传递间隔超出m，供电系统能对传感器办事电压举行经管，满意多种成效组合须要，同时避让传感器电压失稳。壳体用于不变及安置传感器和数传系统等，同时装备空仓可调理全体分量。尾翼用于不变多参数拖体的姿势，避让扭转和大幅摆动。多参数衡量拖体总原料约80kg，在海水中做自在落体活动时速率可抵达3～4m/s，下坠时头朝下，拖曳体回收时尾翼向后。

⒊数据搜罗单位与软件系统

数据搜罗单位重要成效是集成、说明数据以及中端传输系统管制操纵下令。同时室内船面单位设有紧迫操纵按钮，与主动绞车收放系统上的主管制箱紧迫中断制动联开办事，当值守人员发掘任何反常时可举行一键紧迫制动保证水下拖体的平安。数采系统即软件管制系统，采取Labview软件确立MVP系统的人机交互界面，可对各做战传感器举行数据搜罗及数据显示。经过人机交互界面临绞车系统举行主动管制，绞车加入自在轮办事形式后，经过判定多参数衡量拖体的入水深度、放缆长度、多参数衡量拖体距海底的深度举行行车缓冲制动，制动后最先收缆，将缆绳收到拖体巡航地位。同时系统具备主动海底避碰成效，其经过将自在落体拖鱼的深度与测深仪输入的深度举行对照，用以肯定拖体是不是太凑远海底，假如在设定的最小间隔内，将选择紧迫制动中断拖体下放，同时开启回收形式。此外假如船舶的航速偏离指定的最小和最大航速，管制算法也会中断剖面。于是选择了最大限度的举措保证系统的平安运转。

四、MVP海试运用

依靠于中科院海洋所布局的远海海试和“寰球变动与海气互相效用专项”西安定洋春天会见航次，走航式多参数剖面系统于年3月在我国黄海海疆开展了合计两天的MVP，实验性运用，海试的环境见图4，个中图4(a)为海试航速与地位关连图，图4(b)为不同航速下的剖面数目散布图。

图4MVP黄海海试环境示用意

实验起始和起点地位别离为.46°E－36°N和.86°E－36°N，其详细航路和地位见图4(a)。海试历程近km左右，别离举行了不同航速下的MVP投放实验，共完竣剖面78个，实验船速重要集合在7～10kn区间内，在12kn的船速下完竣剖面8个，见图4(b)。该次实验较为系统地考证了MVP百般工况下办事的不变性和靠得住性，在12kn最快的船速下剖面的时光分辩率最快为2min左右，于是在程度方位上可得到最高约1km左右的空间分辩率数据。

图5是MVP黄海海试期间获得的沿36°N断面的温度(图5(a)和盐度(图5(b))数据。终归明确声了然黄海冬末春初高低搀和平匀的榜样温盐特性。在.1°E～.2°E存在的相对高温的水团，体现为黄海暖流水特性，与于非等发掘的黄海暖流地位一致。在程度方位上有温盐的较微小的变动，而保守CTD断面会见的站位间距正常为50km左右，没法对空间组织有深入的了解，于是MVP获得高分辩率数据，能有用补偿保守会见方法空间分辩率不够的题目，对中标准涡、锋面等海洋中小标准表象的观察研讨具备要害意义。

图5黄海海试温盐剖面示用意

五、终了语

走航式拖曳系统是海洋观察中最要害的设施之一，可完结大空间、全剖面、长序列的质料获得。本文针对国产自助研发的首套深水型走航式多参数剖面系统的结媾和海试运用环境举行了详细的说明。海试终归最先考证了整套系统运转的本能，系统能对海洋处境后台实行高空间分辩率的观察。不过暂时该做战仅在深水区开展了有限的剖面衡量，于是没法通盘评估系统办事的不变性和靠得住性等。鄙人一步的办事中将在深海海区开展特意的针对性实验来考证国产MVP的各项计较目标，并按照海试终归鼎新硬件或软件的归纳本能。在未来的海洋观察技巧进展中，该类做战的国产化运用也确定程度上标识着国内海洋技巧的补偿和进取，关于提升海洋现场监测手腕，拓展海洋会见设施和增进我国海洋科学的研讨等方面具备要害的意义。

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文/任强于非魏传杰唐瑛卢楠，别离来自华夏科学院海洋研讨所、华夏科学院海洋大科学研讨中央和上海劳雷仪器系统有限公司。第一做家任强，年出世，男，湖南益阳人，工程师，博士，重要从事海洋观察技巧与海洋中标准动力流程研讨。本文为基金项目，国度海洋局寰球变动与海气互相效用项目(GASI－02－PAC－STMSSpr)\山东省天然科学基金(ZRMD)。文章来自《海洋测绘》（年第2期），参考文件略，用于进修与交换，版权归做家及出书社共通占有，转载已获得受权。

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