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工作日志▏“海哨兵”波浪滑翔器西北太平洋漂流记

孙秀军、溪流 溪流之海洋人生 2023-05-07
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作者序


凡是过去,皆为序章。本文通过对“海哨兵”小型波浪滑翔器出海场景的回顾,来细数我们的故事,写给自己,也写给我们的团队,以此来追忆这段难忘的岁月。


   “海哨兵”波浪滑翔器于2017年10月13日通过中国海洋大学“东方红2号”科考船在西北太平洋(日本以东海域)布设,直到目前已连续运行近150天,航行总里程约5000多公里。10月23日,波浪滑翔器遭遇台风“兰恩”(最大风力有13级)破坏出现轻微故障,目前仍然在岸基监控中心操控之下,实时回传平台状态和环境测量数据。

“海哨兵”小型波浪滑翔器

“海哨兵”波浪滑翔器是孙秀军团队最新研制的一款“黑珍珠”小型波浪滑翔器,该平台具有体积小、质量轻、成本低和效能高的特点,适合在广阔的外海大洋进行大规模布设,支撑区域性海气界面阵列观测。“海哨兵”波浪滑翔器利用太阳能发电,利用波浪能前向驱动,具有自动导航、位置保持和卫通监控等功能。平台总质量60千克,长1.6米,峰值发电功率80瓦,平均前进速度0.5米/秒,典型配置集成温盐、波浪、气象等要素传感器。

日期:2017-09-19


时间:09:16

△孙秀军:

大家好,为方便沟通,建立临时群。

小型波浪滑翔器已经运到青岛,图片请及时发到该群,方便大家了解情况。

时间:09:17

△孙秀军:

请青岛市市南区莘县路39号石发光收好,电话×××××××××××。

□于兆河:

时间:09:19

△孙秀军:

兆河和焕正在现场,请及时向此群发送照片,并及时汇报情况。

时间:09:20

感谢二位!!

时间:09:21

□陈朝晖:

诸位辛苦了!我们在国家实验室无法过去。

时间:09:22

△孙秀军:

朝晖实时了解情况就好。

□陈朝晖:

好的。

时间:09:25

△孙秀军:

周莹那边监控软件回收信息是否正常?

周莹安排开机,调试机器。

时间:09:28

□周莹:

没带气象传感器的那台刚才上电后收到一组数据正常,带传感器那台在昨天运走时是上电的,昨天晚上运行正常。

好的,老师!

时间:09:29

△孙秀军:好的。


日期:2017-09-20

时间:07:05

□周莹:

目前两艘波浪滑翔器监控数据正常,即将出发。

时间:07:08

□周莹:

当前两艘波浪滑翔器目标点均为 E 121°N 36°。

时间:07:09

△孙秀军:

好的。

小于出海了吗?

时间:07:11

□周莹:

刚打过电话,说快要出发了。

时间:07:37

△孙秀军:

好的。

时间:11:11

□周莹:

波浪滑翔器1号传回今天的数据。

□桑宏强:

哪台是1号?

时间:11:12

□周莹:

带传感器的那个波浪滑翔器是1号,桑老师。

△孙秀军:

趋势看来还可以吗?期望航向和实际航向对应如何?

□李灿:

还是不错的。

△孙秀军:

对应的,那就好。

时间:11:13

□周莹:

请看传回的数据。

□周莹:

这是波浪滑翔器2号的回传数据。

□李灿:

6080的运行轨迹。

时间:11:14

△孙秀军:

差10度,是固定误差。

时间:11:15

△孙秀军:

可以通过更改转向参数来修正。

时间:11:18

□周莹:

请看传回数据做出的比对曲线。

时间:11:19

△孙秀军:

固定偏差可以通过调整零位舵角来校准。

时间:11:20

□周莹:

这个是不带传感器的波浪滑翔器的期望航向与实际航向图。

△孙秀军:

两个都有了吗?

□李灿

两条船的运行轨迹。

时间:11:21

△孙秀军:

好像也可以。

□周莹:

老师,于哥他们开始回收了。

时间:11:22

△孙秀军:

可以。

可以回收,一切正常。

时间:11:23

△孙秀军:

没有气象站的小型波浪滑翔器要搬运到小于家附近海域锚系,然后进行长期可靠性验证。

时间:11:25

△孙秀军:

有气象站的直接运往哪里可以问马昕老师和陈朝晖老师。

时间:11:46

□于兆河:

有气象站的运到哪?@孙秀军 

△孙秀军:

应该是海洋国家实验室。

□于兆河:

好的,把联系人电话发给我。

时间:11:50

△孙秀军:

陈朝晖老师马上就给大家说地址,稍等下。

关于长期可靠性测试的波浪滑翔器是否安置妥当了?@于兆河

时间:11:51

□马昕:

山东省青岛市市南区鱼山路5号中国海洋大学文苑楼×××。

△孙秀军:

没有气象站的放在兆河家门口的海上,锚系,长期测试。

时间:11:52

△孙秀军:

有气象站的需要有一个小车,小车去小于家拉过来。

□于兆河:

拉了。

△孙秀军:

好的。

□于兆河:

长期测试不敢放?

□马昕:

你们找车拉过去了?

□于兆河:

船太多。

△孙秀军:

在你们家门口那个地方不可以吗?

□马昕:

我已经联系车了。

时间:11:53

△孙秀军:

就在港口里面。

□于兆河:

等我下船给你打电话说吧。

△孙秀军:

好的。

□马昕:

拉过去的时候给我电话。

时间:11:54

△孙秀军:

来几张海上试验照片,还有布放过程和回收过程的,兆河。

□于兆河:

@马昕,请问您电话多少?

□马昕:

××××××××。

△孙秀军:

好极了!大家辛苦,暂告一段落。


日期:2017年10月9日

时间:11:09

△孙秀军:

马老师,如果不晕船,给来个坐标点吧。

□马昕:

好的,我直接告诉你经纬度算了。

□陈朝晖:

你用的卫星信号。

△孙秀军:

好的。

时间:11:14

□马昕:

你要这个图也没用,正好船也到站了。

△孙秀军:

现在在哪来?

□陈朝晖:

再过两天才能到投放位置。

时间:11:21

△孙秀军:

这里,对吧?


日期:2017年10月10日

时间:16:21

△孙秀军:

马昕老师,可以开机了

□陈朝晖:

马昕,@马昕,可以开机了,有问题在这里讨论。

时间:17:49

□马昕:

@孙秀军,我现在去开机,开了之后告诉你。

△孙秀军:

好的,开了之后在群里面说一下。

时间:17:50

△孙秀军:

周莹和张鑫贵请监控下。

时间:17:52

□马昕:

开了,尾翼动了。

时间:18:01

□张鑫贵:

好的,尾翼动了,基本就没事,等着回传信息看看。

□马昕:

@孙秀军:开了之后,就不关了?直到布放?

时间:18:05

△孙秀军:

是的,开了就不关了。

时间:19:09

□周莹:

时间:19:11

□周莹:

信息是正常的,但铱星通讯信号不是很好,不知道是天气不好还是有遮挡?

时间:19:13

□马昕:

今天天气还可以,后甲板东西有点多,不过应该不会有遮挡。

□周莹:

好的,老师,我再监控看看。

时间:19:15

□马昕:

不过或许扔海里就好了,仪器有一点靠近船舱,可能真的会有影响。

时间:19:16

△孙秀军:

放水里就好多了。


日期:2017年10月11日

时间:13:30

△孙秀军:

这是,船在走还是波浪滑翔器在走啊?数据好像对应错了,温度。

时间:13:32

□周莹:

气象传感器只采集四个值。

△孙秀军:

风速、风向、气温、气压?

□周莹:

气压、温度、风速、风向是正确值,Ve一栏显示的是波浪滑翔器的速度,Lo和La显示当前目标点经纬度。

△孙秀军:

好的。

时间:13:44

□周莹:

这应该是船在走,请布放波浪滑翔器之前说一下。

时间:13:49

□陈朝晖:

船在走,估计明天布放。

□马昕:

船在走,目前布放时间改为后天凌晨。

□周莹:

好的,老师。


日期:2017年10月12日

时间:21:41

△孙秀军:

航向保持还可以,请问是今天晚上12点布放波浪滑翔器么?

□周莹:

老师,应该还没有布放。

时间:21:50

□陈朝晖:

估计凌晨四点以后。

△孙秀军:

那就早点睡觉吧。

时间:21:51

△孙秀军:

不要等着了,应该没有问题的,现在回传数据是正常的。

时间:21:55

□陈朝晖:

明天早晨看一下吧。


日期:2017年10月13日

时间:06:44

□马昕:

时间:06:44

□马昕:

波浪滑翔器入水,请注意经纬度和入水时间。

□周莹:

好的,老师。

时间:07:10

△孙秀军:

好的。

时间:07:46

□陈朝晖:

秀军,我把我的学生张岳奇拉进这个群,主要就是跟你们每天对接一下数据,由他负责绘图。具体你找你的学生跟他联系即可。@理查德张狗子 @孙秀军

△孙秀军:

好的。

时间:08:02

△孙秀军:

周莹把每天的数据导出来发到群里面。

□周莹:

好的,老师。

时间:08:21

□张岳奇:

收到。

时间:15:36

△孙秀军:

不知道,现在状态如何?把监控软件发到群里面,说一下铱星编号@周莹

□周莹:

好的,老师,稍等。

时间:15:41

□周莹:

时间:15:42

△孙秀军:

这是跑哪里去了,快到日本了?

时间:15:45

□周莹:

今天早上布放的,大多轨迹是船的轨迹。

时间:15:47

□周莹:

这个是今天波浪滑翔器的轨迹,跑了大约20公里。

时间:15:54

△孙秀军:

不建议距离日本太近,尽量让他跑回中国。

□周莹:

好的,老师,我改一下航迹点。

时间:15:59

△孙秀军:

现在的目标点是青岛吗?

□周莹:

是的,老师。

时间:16:00

□周莹:

1点是目标点。

△孙秀军:

让他向下方拐个弯再回来,要不就去小日本那里了。

□周莹:

好的,老师。

时间:16:04

□陈朝晖:

不是说让它绕着KEO浮标转圈吗?

时间:16:21

△孙秀军:

这个机器定制的脐带缆质量有问题,坚持不了多久,如果早点往回走的话,可以保全不损失了。所以我想让他回来,目前在KEO浮标附近,可以利用最近几天的数据进行比对了。

时间:16:26

□陈朝晖:

好,可以。不过让他自己回来,我感觉凶多吉少啊,回家的路上全是渔民……

时间:16:31

△孙秀军:

哈哈,过了岛链就快到家了。


日期:2017年10月14日

时间:07:35

□周莹:

△孙秀军:

效果不错。


日期:2017年10月15日

时间:07:31

□周莹:

一天平均跑65公里。

时间:07:33

△孙秀军:

以前平均是20到30公里,现在快了,250、288,差别30。

时间:07:37

□周莹:

这个是昨天早上7点到今天早上7点的航程,直线距离有56公里。

时间:07:40

△孙秀军:

时间:07:41

□周莹:

时间:07:45

△孙秀军:

继续监控,每天数据上传一下。

□周莹:

好的,老师。


日期:2017年10月15日

时间:08:06

□周莹:

时间:20:26

△孙秀军:

周莹,来一张全局的图。

□周莹:

好的,稍等,老师。

△孙秀军:

可以看到日本全貌和中国近海的。

□周莹:

时间:20:28

△孙秀军:

好的,估计一个月后就可以回来了。


日期:2017年10月17日

时间:07:00

△孙秀军:

时间:07:16

□周莹:

时间:18:40

△孙秀军:

周莹再来一张图吧。

时间:18:45

□周莹:


时间:18:49

△孙秀军:

好的,近24小时走过了多少路程?

时间:18:54

□周莹:

□周莹:

直线距离23公里。

□王雷:

目测35公里。

△孙秀军:

曲线差不多,如果每天20公里,那么需要多长时间进东海呢?

时间:18:58

□周莹:

□周莹:

60天,这个是昨天跑的,差不多40公里。

△孙秀军:

按照40公里算一个月。

时间:19:03

□周莹:

□周莹:

前天是50公里,近四天,一共170公里,平均每天42.5公里。

△孙秀军:

恩,好的。

时间:19:07

□于老师:

👍

时间:19:07

△孙秀军:

国家海洋预报中心有关于日本东海流预报,可以查一下,估计是逆流的。

时间:19:18

□李灿:

现在应该暂时还是顺千岛寒流,估计过几天就可能是逆日本暖流。

时间:19:25

□李灿:

这个是海流的。

△孙秀军:

看不出是顺流还是逆流。

□李灿:

恩恩,看不出来。

△孙秀军:

陈朝晖老师知道的,关于海流情况。

时间:19:55

□陈朝晖:

回来肯定会逆流,从大禹海峡到现在这个点是黑潮,黑潮自西向东,如果靠南一点,有可能会遇到顺流情况。

△孙秀军:

好的,逆流也能跑,顺流就更好了。每天50公里的平均速度是0.5到0.6米/秒,相当于1节的速度吧。

□陈朝晖:

对,一节速度。

时间:22:57

△孙秀军:


日期:2017年10月18日

时间:08:21

□周莹:

时间:08:38

□李强:

有个台风过去了。

□李灿:

李老师,是指的这个吗?兰恩Lan。

□李灿:

恩恩。

时间:20:47

□周莹:

△孙秀军:

24小时内跑了多少距离?

□周莹:

40公里。

△孙秀军:

可以。

时间:21:06

□于老师:

@孙秀军 从海大船上放下去的?

□周莹:

老师,您好,这艘波浪滑翔器是10月13号早上布放的,目前已经运行5天。

□陈朝晖:

于老师,用的我们学校的东二,在美国KEO附近放的。

□于老师:

👍


日期:2017年10月19日

时间:07:22

□周莹:

□周莹:

近24小时33公里。


日期:2017年10月20日

时间:11:07

□周莹:

时间:20:04

□周莹:

□周莹:

近24小时38公里。

△孙秀军

好的。

时间:20:17

△孙秀军


日期:2017年10月21日

时间:08:18

□周莹:


日期:2017年10月30日

时间:07:16

□马昕:

最近波浪滑翔器怎么样了?这几天没有更新?

△孙秀军

现在到快到日本了,台风引起了故障。周莹把截图和轨迹发来大家看看。

时间:07:55

△孙秀军

还有所有数据。

□周莹:

好的,稍等老师。

时间:07:56

□周莹:

△孙秀军

来个全局点的图,到今天一共多少天了?

时间:08:19

□周莹:

□周莹:

到今天一共18天,一共运行550公里。

时间:08:27

□陈朝晖:

我看气象传感器没有数据了,不会挂了吧?

□周莹:

是的,气象传感器在台风之后出现故障,没多久就没有数据了。

△孙秀军

气象数据没有是什么原因呢?考虑了吗?现在判断是缆的问题,怎么会影响气象站呢,难道是气象站的杆断了?

时间:08:36

△孙秀军

时间:16:36

□陈朝晖:

那个波浪滑翔器现在怎么样了?

△孙秀军

在日本以东,现在有些故障,不过还能走,台风过境,冲击较大,如果有机会就可以回收了。

□陈朝晖:

目前没合适的机会。

△孙秀军

那就等着吧。

□陈朝晖:

转了个圈。

△孙秀军

哈哈。

□陈朝晖:

有数据吗?

△孙秀军

我问一下。

时间:16:39

□陈朝晖:

至少没有到日本岸边被捞走。

△孙秀军

是的,现在怀疑这个机器的定制铠装缆有点薄弱,目前没有气象站的数据了,只有位置点和平台自身的信息,估计气象站被台风卷走了。

□陈朝晖:

嗨…当成一次平台测试吧。

△孙秀军

是啊,这是进步,还需要继续进步,好在故障不是致命的,现在可以继续监控运行。


日期:2017年12月19日

时间:23:42

△孙秀军

跑了70多天了。


日期:2018年1月9日

时间:10:40

△孙秀军

时间:10:43

□钱老师:

跑的不错,好好干!

时间:10:52

△孙秀军

时间:10:54

△孙秀军

103天,2900公里。

□钱老师:

这个慢啊,上次99天,跑了近4000公里。

△孙秀军

这个机器台风过后出了点故障,速度慢下来了。

□钱老师:

哦。

△孙秀军

经历了一次台风,气象杆可能断了,估计铠装缆中的导线也断了几根。

时间:10:58

△孙秀军

这是新研制的小型波浪滑翔器,名字是“海哨兵”,总重量小于60千克,总长度为1.6米。

□杨志国:

👍


日期:2018年1月13日

时间:09:47

△孙秀军

□宋军:

👍


【后记】

目前,“海哨兵”还在海上漂流着,正在朝家的方向缓缓走来……欲知后事如何?且听下回分解!

【作者简介】


孙秀军博士,男,1981年2月出生,山东淄博人,中国海洋大学/海洋国家实验室教授,原国家海洋技术中心副研究员,主要从事海洋移动平台研发及环境观测技术研究;2011年博士毕业于天津大学机械工程学院,美国佐治亚理工学院电气与计算机工程专业联合培养博士,河北工业大学兼职教授/硕士生导师,2014年度863重大研究课题负责人,科技部海洋技术领域专家库成员;孙秀军连续十年从事水下机器人研究,先后主持研发有水下滑翔机(Underwater Glider)、缆控水下机器人(ROV)、波浪滑翔器(Wave Glider)、水下航行器(AUV)、无人水面船(USV)、剖面浮标(Profiler)、声学拖体(Towed Vehicle)等多型海洋移动观测平台;自2007年至今在科研一线长期从事海洋环境监测移动平台的理论计算、结构设计、电控设计、仿真分析、程序编写和海洋环境监测应用研究等工作,作为项目负责人或技术负责人主持和参加过多项自然科学基金、863计划(重大项目)和国家科技重大专项项目的研发工作;发表论文20余篇,其中10余篇被SCI或EI检索,申请发明专利30余项,其中授权20余项,同时合著发表水动力学学术著作1篇,获国家技术发明二等奖1项,天津市技术发明一等奖1项。

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