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在海上布放“眼睛”,摸清大海的“脾气”

日期:2021-11-19 14:51    作者:    来源:青岛日报     打印    加大 减小

大海就像是喜怒无常的巨兽,让人难以捉摸,时而平静,犹如一面明镜;时而暴怒,涌起万丈狂澜。新晋中国工程院院士,国家海洋监测设备工程技术研究中心主任、齐鲁工业大学(山东省科学院)学术委员会主任王军成所“执着”的事,就是摸清这头巨兽的“脾气”。

43年来,王军成一直致力于海洋环境监测技术研究与仪器装备研制,主持了国家863计划项目、军工科研项目10余项及省部级项目20余项,突破了海洋监测浮标系列关键技术,构建发展了海洋资料浮标设计理论与技术体系,实现了我国海洋浮标的系列化、产品化,支撑建设了国家海洋环境浮标监测网、国家海洋气象网,在我国海洋环境预报、海洋防灾减灾、海洋环境保护、海洋资源开发、海洋权益维护等方面发挥了重大作用。如今,王军成团队又开始了5.0版本海上浮标(即新型智能海上浮标)的研究。

摸着石头过河,探索研究海洋浮标

王军成出生在招远一个离海不远的小村庄,站在村头就可以远远地看到大海。迷恋于大海的深邃与广阔,探究海洋的种子从小就深埋于他的心底。

1978年,王军成从哈尔滨工业大学无线通信技术专业毕业后,来到青岛从事海洋监测技术与仪器研究。

在各种海洋仪器当中,海洋浮标是一个重要“成员”。它是一种锚定于海上长期、连续、全天候、自动化海洋观测装备,主要用于海洋业务化环境观测与预报,以及台风、海啸、风暴潮、赤潮等自然灾害的实时监测,是构成海洋环境立体监测网的重要装备。

“美国等国家上个世纪七八十年代就建立起了海洋浮标监测网,我国也曾引进了几套国外的浮标,但监测范围与数据有限,解决不了实际问题。”王军成回忆。我国海洋浮标研制始于上世纪60年代,研究了10多年却仍然处于起步阶段,海洋装备和海洋技术研究几乎是零。这意味着,王军成选择的是一条艰难而富有开创性的道路。上世纪70年代末,全国科技大会召开,海洋仪器研究得到重视。

不畏艰险,一年三分之一时间漂在海上

台风、巨浪、腐蚀、高湿、高温、高盐、生物附着……“海洋浮标的研发有至少三分之一的阶段要在海上完成。”王军成和团队经常出海,有时连续两三个月漂在海上,一年有近三分之一的时间在海上度过。

上世纪八九十年代,我国浮标技术还不成熟,需要进行大量的海上试验,有些设备三四个月可能就会出现故障。“越是恶劣海况下的数据,越有采集的价值”,为了确保设备运行,检修需要及时,即便遭遇大风大浪他们也必须出海。

长期的海上作业需要克服身体不适、精神痛苦,甚至要冒着生命危险。1993年的一次海上检修,就遇到了糟糕的海况,王军成和同事勉强登上了浮标,一边呕吐一边工作。一晃4个小时过去了,海况愈发恶劣,浪高甚至达到了4米。浮标与船体激烈碰撞,王军成无法从浮标回到船上。无奈之下,他只好套上救生圈跳到了海里,再由船上同事用绳子把他拖回到船上。事后,他们才发现船体由于激烈碰撞已经漏水。

海洋环境恶劣仅仅是他们面对的困难之一。上世纪90年代,海洋浮标的研发经费捉襟见肘,在2000年前的10年时间里,科研经费总共不足200万元。为了将研究进行下去,王军成选择了“以副养主”策略——为企业“打工”。“海尔、海信都曾是我们的合作单位,我们为他们做配套产品研发,赚来的钱就用来做浮标研究。”进入新世纪,国家专门制定了海洋发展规划,王军成的海洋浮标事业也迎来了春天。

王军成的国庆、中秋等假期几乎都是在实验室或海上度过的。1992年,他的父亲病重住院,母亲怕耽误他的工作,便没有告诉他。直至父亲弥留之际,家人才通知了他,可为时已晚。

43年坚守,将浮标用传感器国产化率提高到80%

王军成坦承自己不是“学霸”,但身上有一股“永不言败,坚韧不拔”的韧劲,“只要坚持,只要努力,没有克服不了的困难。”

1993年,王军成团队研制成功我国第一台业务化组网的大型海洋浮标系统并在黄海投运,实现了我国业务化大浮标从无到有的突破。目前,这台浮标仍在运行,只是随技术进步不断更“芯”。

43年的坚守,王军成团队实现了多项技术突破。突破了浮标用传感器研制关键技术,研制了高湿、高盐、高浊度等复杂环境动力与生态参数稳定、精准测量的浮标用系列新型传感器,极大提升了浮标的综合观测能力,使浮标用传感器国产化率从10%提高到约80%;创新开发了浮标研制的系列关键技术,突破了大风大浪海况下抗恶劣海洋环境、高可靠性、深海系留、拼装式浮标等技术瓶颈,浮标平均故障率显著降低,在位科考运行时间提高了3倍。

王军成团队构建了我国海洋监测浮标技术体系,研制了10米单层浮标、6米拼装浮标、船型浮标、波浪浮标等12种规格系列浮标产品,形成了我国系列浮标标准,全面支撑国家浮标网建设。功能从常规业务化浮标拓展到专用浮标,从动力环境拓展到生态等综合环境,观测参数由最初的7种扩展到现在的30多种。

王军成多次获国家奖励:1993年获国家科技进步奖二等奖,2001年获国家科技进步奖二等奖……王军成被授予国务院政府特殊津贴专家、“十一五”国家科技计划执行突出贡献奖、全国优秀科技工作者、中国仪器仪表学会会士等荣誉。

我国200多套海上浮标,他研发了九成以上

关键技术一项项突破,王军成团队研制的海洋浮标也在不断刷新纪录。

2008年奥帆赛浮标项目被该领域世界水平的某国外公司中标,可它们的浮标运行不到半年就坏了两次。奥帆委随即决定改用我国自主研发浮标,王军成团队承担了该任务。“2007年夏天,我们的浮标布设到了海里,持续运行了两年都没有出故障。”王军成骄傲地说。这次临时“替补”出色完成了任务,让他们大放光彩。

2012年,王军成团队研发的首个极地大型海洋观测浮标实现在挪威海布放和长期连续运行。这也是我国首次将自主研发的浮标和观测技术应用于北极海域,并利用大型浮标对海气相互作用进行连续观测,标志着我国自主研发的浮标观测与布放技术达到世界先进水平。

2014年,布放南海的浮标抵御了历史上有记录以来南海最强台风“威玛逊”的正面冲击,实时记录了台风经过浮标的天气过程,观测到了74.1米/秒的最大风速。这是我国有史以来利用仪器在海上现场观测到的最大风速,超过17级以上超强台风评级极限……现如今,在中国沿海布设的200多套海上浮标组成了世界第二锚泊浮标监测网,其中九成以上浮标来自山东省科学院海洋仪器仪表研究所,来自王军成团队的研发。

40多年发展壮大,王军成团队成员从最初的十几人,发展到现在的50多人;海洋浮标从最初的1.0版本,发展到现在的4.0版本。让海洋浮标更智能、测量数据更准确,更好服务于国家海洋战略,如今,68岁的王军成与团队又瞄准了5.0版海洋浮标的研发,向着新型智能浮标的“诞生”奋力前进。