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打造海上科技高地

2021-01-12 10:19:00    来源: 中国自然资源报    作者:王 晶 倪晨华

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国家海洋综合试验场建设规划布局示意图

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海上运行的“国海试1”号

近日,海洋能海上试验场体系建设及运行维护项目通过专家评审。记者跟随该中心工作人员登上位于威海褚岛北部海域“国海试1”号海上试验平台,探访海洋试验场是如何助力国产自主海洋技术装备研发,如何开展技术服务和支撑工作的。

2019年9月,随着“国海试1号”海上试验平台顺利布放和试运行,国家海洋技术中心在山东威海建立的首个国家浅海海洋综合试验场基本具备试验能力。

据悉,随着我国海洋科技的快速发展,一批成果从实验室走向了产业化和应用推广。但整体上看,缺乏权威、公平、便利化、低成本的海上试验测试环境已成为制约我国海洋技术装备研发、海洋科学研究及海洋科技成果转化的瓶颈问题。建设功能齐全、服务于海洋科技创新及产业发展的海上试验场的需求日益迫切。

“在新发展阶段贯彻好新发展理念,服务新发展格局,海洋自然资源管理工作需要更高质量、更高效率、更加完善的技术和装备的支撑与保障能力。”国家海洋技术中心副主任彭伟表示。

研建国家海洋综合试验场意义重大 

海上试验场是公益性产业服务和科技支撑平台,是我国海洋观测、监测和调查仪器设备研发、海洋科学研究和海洋可再生能源开发利用的重要试验平台,对我国海洋科技和海洋产业的发展具有明显的促进作用。

彭伟表示,建设国家级海洋综合试验场有利于夯实海洋强国建设的能力基础,提升海洋技术原始创新能力和应用水平,推动关键技术取得突破和进步;有利于推动我国海洋高新技术装备产业链形成和发展,促进装备质量提升,提高市场竞争力;有利于提高海洋观测监测调查装备业务应用水平,保障我国海洋观测业务系统长期稳定可靠运行。加快国家海洋综合试验场建设,意义重大。

目前,国外的海上试验场,都是集技术装备试验、方法研究、模式检验和科学观测等多种功能于一身的综合试验/实验场,其发展趋势由单一功能向多功能发展,由近海向深远海和海底发展。例如美国蒙特雷湾海上试验场,位于新泽西州外海的海洋生态试验站,是功能完备的综合性海上试验场。试验场的建设和业务化运行推动了美国技术和装备的不断进步。

与国外相比,国内现有的若干海上试验设施共同的特点是功能比较单一、开放共享程度低,而且缺乏统一的标准规范体系。

“海上试验场已成为制约我国海洋技术装备研发、仪器设备业务化应用评估以及科技成果孵化转化的瓶颈。建设国家海上试验场将填补国内该领域的空白,可为海洋技术装备的研发、测试、评价等提供科学有效的试验环境,可为海洋调查观测技术装备的现场试验和定标检验、海洋观测监测方法研究、海洋学模型模式检验、水下通信和组网试验、水下传感器网络试验、卫星和航空遥感器现场定标和检验等提供技术服务平台。” 彭伟表示。

根据不同海域特点规划布局 

目前,我国海洋高技术成果转化与推广应用严重滞后,海洋监测技术成果转化的中间环节严重缺位,如缺乏中试试验、示范基地、公共试验平台等。长期以来,我国海洋技术装备研制重原理与样机,而轻质量、可靠性和现场试验的现象较为突出,很多技术成果无法从实验室走向应用,影响了海洋高技术产品的产业化进程。国外产品占据了我国绝大部分海洋仪器市场。因此,在海洋高技术装备研制过程中必须遵循海洋技术装备研制的特殊性与自身规律,加强规范化研制和海上试验工作,缩短研制周期。

国内外海洋仪器设备产品众多,标准不一,质量和性能参差不齐。例如,已被国内各海洋领域广泛使用的声学多普勒海流剖面测量仪等海洋调查设备,至今尚无检定校准的有效手段,直接影响了海洋调查数据的真实性和一致性。因此,为保证海洋观测监测的数据质量,需要对其进行规范化的测试、比测,并进行评价。海上试验场的建立和业务化运行,可有效地利用其建立的评价体系为海洋仪器设备提供相应的测试、比测、评价条件。此外,为了规范仪器设备在海洋观测系统中的应用,有必要开展技术测试和评估,以确保在海洋调查、监测、海洋环境预报等各项活动中获取真实、可信的测量数据。

当前正处于海洋可再生能源技术向产业发展初期,海上试验是海洋能发电装置工程样机到成型产品过程中的必备环节,是技术成熟度提升的必经之路。海洋能发电装置海试面临着没有标准化的检测装置和设施进行测试的现状,海试结果存在极大不确定性,海洋环境信息掌握不全,海试风险较高。通过规范化的实海况试验、检测与评价,可对发电装置的各项具体性能和发电成本进行科学评估,为发电装置研发机构提供科学的依据,辅助其改进并完善技术与工艺,引导并促进其产业化进程。

针对以上情况,国家海洋技术中心提出了建设国家海洋综合试验场。围绕海洋仪器设备、海洋能发电装置研制及产品化的需求,通过试验和测试,对研制生产各阶段的技术状态和技术风险进行分析与评估,为相关产业发展提供权威、公平、便利化、低成本的公益服务,降低全社会研发转化成本;围绕海洋观测监测调查仪器设备业务应用需求,通过开展海上测试,对其功能和性能进行评估,为国家海洋观测监测调查业务提供技术保障。

据介绍,根据我国不同海域的海洋环境特点和装备对试验环境的要求,可按照“北东南,浅海+深远海”的思路,规划布局国家海洋综合试验场。

海洋综合试验场“威海模式” 

经过多年的调查、研究和论证,国家海洋综合试验场浅海试验场区选址威海,并启动了前期筹备工作。试验海域位于距离褚岛北侧700米处,最大水深达70米,是我国浅海大陆架中难得的近岸深水区域。试验海域处于黄渤海交界,常年不结冰,四季气候分明,地形地貌变化较大。底质有着暴露基岩到深达几十米沉积物覆盖的显著变化,生态环境比较典型,有利于开展各类海洋仪器设备试验与测试。同时该区域具有开展潮流能和波浪能比例样机试验的资源条件。

记者在采访时了解到,建成后的国家海洋综合试验场浅海试验场区(威海)包括海上和陆地两部分,海上部分主要建设仪器装备试验平台、观测与监测系统、波浪能与潮流能试验泊位;陆域主要建设试验场运行控制与试验管理中心、岸基测试与观测站、装配与调试车间、配电站等基础设施。

“国海试1”号海上试验平台于2019年9月建造完成并下水,平台为双浮体船型,总长30米,宽21米,载重430.20 吨,操作面积达40平方米,可同时开展多类型海洋仪器设备和海洋能发电装置模型的试验与测试。同时,平台周围布设波浪骑士浮标、海床基观测系统、综合多参数浮标等仪器设备,为试验测试提供实时背景场观测数据。

一年多来,在克服新冠肺炎疫情等影响下,威海场区累计试验时间超200天,为国家重点研发计划项目成果、“蛟龙”号深潜器等提供了试验和测试服务。参试单位包括自然资源部第二海洋研究所、国家深海基地管理中心、中国科学院海洋研究所、西北工业大学、天津深之蓝海洋设备有限公司等13家科研院所和企业,参试的仪器设备包括温盐深剖面仪、声学多普勒流速剖面仪、声学波潮仪、水下机器人、波浪滑翔器,以及海洋能发电装置等,有力支撑了我国海洋技术装备研发和测试。

试验场为试验单位提供试验测试方案制定-试验测试准备-运输组装调试-试验布放与试验测试过程-设备和数据回收-试验测试数据分析与评估评价等全流程服务,在试验测试过程中提供实时海洋环境数据、海上通讯传输、实时视频监控等保障,此外还为试验单位提供声学释放器、温盐深剖面仪等辅助仪器装备以及船只车辆等。

“我们既要把试验场建设成一个科技平台高地,同时也作为威海市海洋装备产业发展的先导基地,建成一个高标准、一站式的系统平台。”威海市海洋发展局相关负责人介绍,建设国家浅海海洋综合试验场,有利于推动海洋经济发展急需的核心技术和关键性技术的研究开发,增强海洋资源的开发保护能力,对提升威海海洋科技水平、促进威海海洋产业发展具有重要带动作用。

彭伟表示,试验场将秉持公益、开放、共享理念,继续为海洋产业发展和科技创新提供公共试验和测试服务,为全国海洋监测仪器装备和海洋能装备产业发展提供有力支撑,为国家海洋预警监测、海域海岛动态监视监测和海洋调查提供技术装备应用的业务支撑。

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