科技日报记者 陈 曦
近日，我国自主研发的国际首创深水海管铺设智能监测装备“海卫”系统顺利完成海试。其高耐波无人船、自主遥控水下机器人（ARV）、光通信等多项关键技术性能指标均达到设计要求。这套“黑科技”装备的诞生，标志着我国在深水海洋油气装备智能化、无人化领域取得重大突破。
海上能源生命线面临监测困局
海底管道是海洋油气资源开发的关键基础设施，被称为“海上能源生命线”。目前，我国已建成近1万公里的海底油气管道网络。随着深海油气开发持续推进，管道铺设正向着更深的水域拓展。
在深海管道铺设过程中，管道与海床首次接触的着泥点位置至关重要。这个接触点的状态直接影响管道的结构安全和使用寿命。“准确监测着泥点的位置和状态，能够为管道铺设提供关键数据支持，确保施工质量和安全。”海洋石油工程股份有限公司（以下简称“海油工程”）副总工程师何宁说。
传统上，当作业水深超过200米时，需要动用多功能支持船搭载水下遥控机器人（ROV）进行监测。这种方式不仅存在船舶交叉作业的安全隐患，而且成本较高。虽然国际上已有深水海管智能监测技术的应用先例，但我国在这一领域仍处于空白状态。
相较现有的“无人船+水下遥控机器人/自主水下航行器”模式，海油工程创新性地提出了“无人船+ARV”的解决方案。这种新模式融合了自主性、灵活性和智能化特点，具有部署高效、人力需求低、适应性强等优势，代表了未来深海作业的发展方向。
为此，海油工程专门组建了“深水海管铺设智能监测系统”科研项目组，联合国内多家科研院所和企业，共同开展技术攻关工作，力求突破这一制约我国深海油气开发的关键技术瓶颈。
耗时5年自研全新方案
在辽阔的海面上，18米级的“守护者”无人船正劈波斩浪。作为国内首艘深水铺管监控无人船，它创新集成了USBL高精度定位系统、中继通信模块和定制化绞车系统，为水下作业提供稳定的能源和控制信号，成为整个监测系统的“水面中枢”。
而在海域水面之下，我国首个自主研发的自主遥控水下机器人“领航者”正以3节的抗流能力自如穿梭。这台1500米级自主遥控水下机器人不仅具备10天的超长续航能力，其搭载的高清摄像系统更能精准识别海管着泥点，并通过水下无线光通信技术，将实时监测数据无缝回传至水面无人船，再传输至指挥中心。
“这套‘海卫1.0’系统是我们历时5年研发的成果。”海油工程项目负责人魏佳广介绍道，“团队相继突破了水下光通信的核心技术瓶颈，成功研制出具备全向大功率发射、宽视场高灵敏度接收能力的深海光通信设备。设备可在强背景光下进行跨平台大容量数据高速稳定传输。”
在自主遥控水下机器人的研制过程中，科研人员创新实现了多约束条件下的总体设计。通过反复的耐高压测试，确保关键部件能在1500米的深海环境下可靠工作。目前，该系统的海管着泥点识别正确率为95%，达到行业领先水平。
在指挥中心，工程师们通过高度集成的综合控制平台，可以实时监控无人船、自主遥控水下机器人和中继器的运行状态。这个融合了多源信息的智能平台，不仅实现了对深海作业设备的精准协同控制，更以其快速响应能力和出色的可视化界面，大幅提升了深海管道铺设监测的智能化水平。
值得一提的是，“海卫”系统采用的“无人船+ARV+中继器+光通信”技术方案属国际首创，成功实现了6项国内首次的技术突破。
智能系统展现全方位技术优势
与传统“多功能支持船+ROV”的作业模式相比，“海卫”系统在安全性、经济性和作业效率等方面展现出全方位的技术优势。
在安全性方面，这套智能监测系统正在重新定义深海管道铺设的安全标准。施工人员完全无需下水作业，彻底规避了传统潜水作业的高风险；同时，水面无人船与水下ARV的协同配合，有效避免了传统作业中常见的缆线缠绕隐患，为深海施工筑起了一道坚实的安全屏障。
在作业效率方面，“海卫”系统也展现出智能化装备的独特魅力。当ARV在深海游弋时，其搭载的智能视觉系统能自动识别管道着泥点，通过深度学习算法实时计算坐标位置和管道弯曲度，监测精度达到厘米级。在复杂的海底地形中，ARV就像一位经验丰富的“深海侦察兵”，能自主规划最优路径，灵活避开障碍物，完成全自动监测任务。
更令人惊喜的是，相比“多功能支持船+ROV”的传统方式，“无人船+ARV”投用后日费率将大幅降低，减少了操作人员的数量，降低了经济成本。
展望未来，魏佳广表示：“我们正在根据近岸联调、海试数据及问题项，优化完善监测系统，不断迭代产品功能，为下一步深化国产装备工程化示范应用和持续拓展‘海卫’系统应用场景奠定扎实基础。”
