国产海洋观测设备如何应对复杂水文环境?——从偶信科技的实践看技术适配逻辑

国产海洋观测设备如何应对复杂水文环境?——从偶信科技的实践看技术适配逻辑

内河航道数字化浪潮:偶信科技ADCP如何赋能内河航道数字化升级?偶信科技通过自主研发打破高端ADCP垄断,凭借技术突破和战略布局,推动国产ADCP从“可用”走向“好用”“必用”,引领行业新发展。

深远海大深度海流观测,偶信相控阵75K ADCP为何成为刚需?

偶信Ocean-ADCP-75-PA4相控阵ADCP,依托75kHz低频声学架构,专门面向深远海观测场景打造,重新定义国产深水ADCP的能力边界。

深海海域开展海流剖面观测,一直是海洋监测领域难度较高的工作。近海常用300K、600K频段ADCP,受海水声波吸收损耗限制,有效探测深度存在明显上限,无法完成数百米级全水柱剖面采集。传统活塞式低频设备体积庞大、波束旁瓣干扰突出,在深海悬浮物稀少、回波信号微弱的环境下,经常出现剖面断档、有效数据占比偏低的问题。

偶信Ocean-ADCP-75-PA4相控阵ADCP,依托75kHz低频声学架构,专门面向深远海观测场景打造,重新定义国产深水ADCP的能力边界。


传统低频ADCP在深海作业的现实短板

很多项目人员简单认为,只要频率足够低,就可以顺利完成深海测流,实际海上布放之后,往往会遇到各类意料之外的问题。传统活塞式低频ADCP依靠多只独立换能器机械倾斜形成测量波束,整机外形尺寸大,重量高,给潜标、坐底基座的整体配平带来很大压力。

深海环境下,水体散射粒子少,回波信号本身就十分微弱。活塞探头波束旁瓣控制能力有限,容易接收海底、温跃层产生的虚假杂波,造成流速跳变,中层剖面成片失效。另外,机械探头阵列安装角度存在离散误差,长期承受洋流冲击、海水压力,结构微小形变就会带来波束偏移,引入系统性测量偏差。

除此之外,进口低频设备采购成本高,交付周期漫长,海上出现故障之后,维修流程繁琐,核心部件需要返回海外原厂处理,少则两三个月,直接造成整个观测周期的数据作废。在国内海洋观测网络加速建设的背景下,单纯依靠海外设备,已经难以满足多点位、大批量深远海布放的现实需求。

相控阵架构,从底层改善深海信号采集逻辑

偶信Ocean-ADCP-75-PA4最大的特点,就是抛弃传统分立活塞探头方案,采用平面相控阵四波束Janus架构,依靠阵列相位电控合成测量波束,不需要机械倾斜换能器本体。相控阵波束指向一致性更高,旁瓣被有效抑制,减少跃层、海底界面带来的杂波干扰,提升深海弱回波的识别能力。

声学参数层面,宽带模式剖面550米,窄带模式最大拓展至650米,底跟踪能力可达1000米,能够完整覆盖大陆架、大陆坡海域的大深度剖面观测需求。分层厚度4-32米可自定义设置,最多支持255层,科研项目可以调小层厚获取更多垂向细节,工程普查场景调大层厚,换取更长续航距离。流速测量精度达到±1.0%±5mm/s,即便遇到0.1m/s级别微弱深海环流,依然可以稳定输出有效流速流向数据。

机身集成姿态、压力、温度一体化传感器,海底泥沙堆积、强海流冲击造成设备发生俯仰倾斜,仪器内部算法可以自动完成姿态校正,消除姿态偏移带来的流速计算错误,这对于长达数月无人值守的深海坐底观测尤为关键。

Ocean-ADCP-75-PA4硬件防护适配深海严苛工况

深海不仅仅只是水深更大,高压、高盐氯离子腐蚀、温差变化、海底硬物撞击,都会持续考验设备生存能力。Ocean-ADCP-75-PA4提供1000m、3000m、6000m三档钛合金耐压舱可选,一体化锻造舱体重量更轻,抗海水腐蚀性能优异,长期浸泡不会发生锈蚀点蚀问题。密封系统采用多重独立O型圈冗余密封,3000米以上规格增设金属端面密封,出厂全部完成高压舱老化测试,规避长期水压作用下渗水风险。


该机型具有直读和自容两种产品型号,直读式型号适合科考船船载走航、海上平台固定基座安装,实时输出剖面数据;自容式型号依靠内置电池供电,不需要外接线缆,适配潜标、坐底载体,连续无人值守工作时长可达半年以上,内置大容量本地存储,完整保存全部原始剖面数据。

实际项目选型的边界条件与落地建议

75kHz低频ADCP具备大深度优势,但也存在客观性能边界,选型不能盲目放大设备能力。受低频物理特性限制,设备近场存在一定盲区,坐底向上观测时,仪器上方数米范围无法测量,布放潜标、坐底基座的时候,需要把盲区纳入载体设计考量。同时垂直分层分辨率不如中高频设备,更加适合大洋环流、海底工程环境普查;如果需要捕捉温跃层内部厘米级精细流态,建议搭配中高频设备组合观测。

针对我国南海、外海科考、深海风电基底环境监测等场景,Ocean-ADCP-75-PA4补齐国产大深度相控阵ADCP的产品缺口,在满足核心观测指标的前提下,缩短交付周期,提供国内本地化技术支持,为深远海观测国产化落地提供可行方案。