2013年，海洋试点国家实验室提出“透明海洋”概念，2015年，“透明海洋”工程雏形正式形成。 “透明海洋”工程是指使用现代海洋观测与探测技术，构建“海洋物联网”体系，实现海洋的状态透明、过程透明、变化透明、目标透明，继而解决海洋环境变化、气候效应等一系列的重大科学问题，为国家海洋事业和经济社会发展提供全面精准的海洋信息技术支撑与服务。
“透明海洋”工程概念图
目标确定后，如何实现？我国虽为世界第二大经济体，但海底观测网傍人篱壁，海洋高端技术与装备智能化不足、稳定性不够，关键元器件和传感器需要大量从国外进口，对外依赖度高。
不驰于空想不骛于虚声
聚焦“卡脖子”核心技术
2016年起，为服务海洋强国重大战略，海洋试点国家实验室联合山东省科技厅共同组织实施“问海计划”项目，围绕“透明海洋”工程，聚焦海洋科学前沿研究和海洋规律探究，以发展深海定点与无人智能移动平台及传感器观探测技术、形成高可靠性的产品和系统装备为目标，依托各联合实验室先后立项18项，累计投入经费8100余万元。布局了大深度水下滑翔机、深海自持式智能剖面探测浮标、可替代大浮标波浪滑翔器、仿生机器人、实时通讯潜标、水听器等10个方向，主要聚焦“透明海洋”的“海气交互”、“深海星空”和“海底透视”三大子计划。
“问海计划”项目的组织实施对标达帕（DARPA）模式，根据海洋试点国家实验室发展战略目标和重点任务，通过“自上而下”使命导向和“自下而上”自由探索相结合的方式，构建“问海计划”项目库。实行责任专家负责制，严把过程质量控制，坚持技术、质量和专利三线并进，并引入技术经理人全程参与项目研发和服务。经长期技术攻关和多次海试验证，产出了一批实用可靠的国产海工装备，刷新了多项世界纪录。
“海燕”系列滑翔机
刷新大洋探深和长序观测纪录
2018年3月23日，海洋试点国家实验室“问海计划”2018年度海试设备专项航次起航！ 海洋试点国家实验室科考船队成员——向阳红18号，满载着各型待试设备，带着所有海洋试点国家实验室人的祝福和嘱托，驶向蔚蓝的西太平洋。 道阻且长,行则将至。历经台风洗礼，2018年4月12日，系列大深度水下滑翔机-4000米级和10000米级，在马里亚纳海沟附近海域顺利通过历时6天的海上综合性能测试，成功回收。水下滑翔机共完成了18个剖面的下潜观测，其中最大工作深度达到8213米，创造了水下滑翔机下潜深度的世界纪录！
“问海计划”2018年度海试专项航次参试设备
同年11月，“海燕-L”号水下滑翔机实现了连续734个海洋温盐等水文环境参数的剖面观测，连续航程突破了3619.6公里，刷新了国产水下滑翔机续航里程等多项纪录，代表了国产水下滑翔机在续航能力上的最高水平。
“海燕”系列化滑翔机
大洋4000米自持式
智能剖面探测浮标初露锋芒
2019年7月29日，湛江码头。8台4000米自持式智能剖面探测浮标静静地躺在甲板上。迎接科考队员们的，不只是“问海计划”2019年度海试设备航次，更是一次严格的考验。立项三年，秣马厉兵，现在正是检验成果的时候。7、8月份，正是西太平洋台风多发的时候，科考队员们做了充分的准备工作，海洋试点国家实验室专门成立岸上气候预报小组，将最新的台风路径及时发送到船上。8月5日，科考船抵达作业海域，并于当天完成所有设备布放工作。 目前，“问海计划”支持的4000米自持式智能剖面探测浮标在西太平洋海域已连续运行50余天，平均下潜深度超过4000米，目前仍在稳定运行中。
大洋4000米自持式智能剖面探测浮标布放
波浪滑翔器基本实现
大范围、高密度、低成本观测
海洋试点国家实验室在已有技术基础上，改进波浪滑翔器对海气界面关键参量的观测能力，基本实现深远海海气通量大范围、高密度、低成本观测。
“海哨兵”波浪滑翔器
目前，4套海气界面观测波浪滑翔器已完成长期可靠性验证海试，自身状态稳定，达到观测要求。单次海试时长已达131天，累积航程为7276千米，作业能力长期持久；海试全程均速55千米/天（0.6428米/秒），波动幅度小，航行速度稳定；全程实际航向与期望航向差值均值为-2.9227°，路径跟踪最大偏差小于±200米；俯仰和横滚的均值及波动较小，姿态平稳；电压呈现预期的昼夜周期性，稳定可靠。 仪器各参数显示波浪滑翔器的总体性能良好稳定，综合数据反应的时空特征、观测时间、观测海域、观测方式等因素来看，波浪滑翔器测得水温、气温、气压、风速等要素基本可信。
实时监控的海上十余套“海哨兵”波浪滑翔器
实时潜标实现深海3000米数据
的同步实时传输
深海数据的实时传输对提高海洋环境和气候预报精度意义重大。 海洋试点国家实验室在前期已经实现大洋上层1000米洋流数据实时化传输的基础上，积极布局深海潜标大水深数据实时化传输系统研发。
2017年11月26日至2018年2月7日，该系统参加了2017年中科院西太平洋科学观测网综合考察航次，对布放在西太海域的潜标加装了大水深深海数据实时化传输模块，并成功进行了布放，实现了深海3000米以深海水温度、盐度和海流流速、流向等深海数据的同步实时传输。该系统已经成功运行了350余天，回传频次1小时1次，实时数据传输次数达到8400余次，单次传输数据大于100字节，数据成功回传率大于99%。
深海大洋浮标系统数据全球共享
面向“十三五”发展“全球立体海洋观测网”和“透明海洋”需求，海洋试点国家实验室依托我国自主研制的“白龙”浮标技术为基础，实现深水大洋水下感应耦合传输和特种尼龙绳国产化，优化系统集成，发展新一代高国产化率的深海气候观测浮标系统，在大于4000米海域实现海面气象、海气通量和水下0-700米的温度、盐度、海流剖面测量数据从现场到全球电信系统的实时、无缝传输，支持我国和国际社会的海洋观测、研究与服务。
目前，已经分别和澳大利亚、印度尼西亚、马来西亚、泰国、肯尼亚等国家合作，在印度洋布放了浮标，其中，北纬8度，东经100度的“白龙”浮标站位被世界气象组织WMO赋予编号53041。 “白龙”浮标是中国唯一提供实时数据上传到全球电信系统的浮标，也是中国唯一进入全球海洋观测系统的浮标，是我国积极参与全球海洋观测和气候变化领域国际合作的重要代表，有助于进一步提高我国的海洋装备制造能力，提升我国的国际影响力和话语权。
白龙浮标
“海瞳”全海深高清相机
让地球最深的万米深海不再神秘
海洋试点国家实验室自主研发的“海瞳”全海深高清相机于2017年3月跟随“探索一号”完成了马里亚纳海沟科考任务。作为主相机曾4次下潜至7000米深度，3次下潜至万米深度，最大潜深达10909米，采集到十几小时的全海深高清视频数据。并首次记录下了位于8152米深处的狮子鱼，是当时国际上观测到鱼类生存的最大深度。
水下8152米拍摄到狮子鱼进食
“海瞳Ⅱ”全海深高清相机于2018年9月随“探索一号”TS09航次再次进行了马里亚纳海沟科考任务。期间完成了10次下潜，其中4次下潜至万米深度，采集到140小时有效高清视频，数据量共计233G。
“海瞳”全海深高清相机经受住了海试极端环境的考验，实现了将“人类的眼睛”放入万米海深的马里亚纳海沟，使深海状态变化不再神秘。记录的相关视频影像资料为深海科学研究及科普宣传提供了重要的原始数据。所获取诸多珍贵海洋观测资料，填补了多项海洋科研领域空白。
海洋重力仪已具备国际先进水平
海洋试点国家实验室自主研制的SAG-2M海洋重力仪是我国航天惯性技术向海洋探测装备拓展应用的代表性成果。
与现有平台式海洋重力仪相比，SAG-2M型海洋重力仪具有动态适应性强、性能可靠、使用维护方便、动态测量精度高的优势。该型重力仪综合技术水平国内领先、国际先进，主要技术指标达到已报道的国内外同类产品先进水平。
海洋重力场要素是海战场环境基础信息及其重要的组成部分，是武器作战效能的有力保障。目前，发达国家已获得全球大部分区域重力场的分布信息，但其核心技术对我国实行封锁。我国海洋重力仪长期依赖进口，SAG-2M型海洋重力仪的成功研制，打破了进口产品的垄断局面，同时有力保障了重力数据信息的安全性。2017年，SAG-2M型海洋重力仪成为首批国产重力仪，对实施海洋强国战略具有重要意义。
SAG-2M型海洋重力仪
无人系统组网观测试验稳步推进
2017年，海洋试点国家实验室提前布局，与天津大学、中国海洋大学联合组织面向海洋中尺度涡最大规模的海上立体综合组网观测。我国自主研发的水下滑翔机、波浪滑翔器、C-Argo浮标、综合调查潜标、小型水下航行器（AUV）等总计30余套海洋观测装备参与了此次调查，调查作业覆盖大气-海水界面至4200米水深范围的14万平方公里海区。
2019年1月，吴立新院士在全国两会上指出：“目前的海洋观测网空间布局稀疏、时空分辨率不够，尚不能进行全海域、全水深的实时数据传输，无法满足海洋事业快速发展的实际需求。”因此，构建新一代海洋观测网迫在眉睫。
2019年5月，海洋试点国家实验室利用水下滑翔机、波浪滑翔器、AGRO浮标和潜标等70余台/套海洋无人观测技术装备，在南海等海域开展世界最大规模的多型异构编队协同观探测试验。截至目前，已完成77台/套设备布放，验证了多型异构编队自主协同控制，开展中尺度、亚中尺度海洋动力过程及台风等极端环境下的海气相互作用现场观测，实现对我国南海特定区域的高时空分辨率水文气象信息多方位立体耦合观测，验证无人系统网络观测数据多信道传输能力，初步构建海洋试点国家实验室规划的“海洋物联网”体系。此外，通过对无人观测系统的数据融合处理，为预测特定时间内的海洋环境变化并最终实现“透明海洋”提供数据支撑，可实现海上突发情况的快速响应以及对敏感海区的多源水文气象数据观测及处理，有效提升我国海洋环境信息的获取能力，对于保障我国领海安全具有重大意义。
无人系统协同组网海上试验示意图（2019年）
水下滑翔机台风现场观测网运行轨迹（截止至9月20日）
台风轨迹图
联合聚焦发力问海奋发图强
习近平总书记指出，“建设海洋强国，我一直有这样一个信念，发展海洋经济、海洋科研，一定要抓好它。我们对海洋的认识是在逐步加强的，关心海洋、认识海洋、经略海洋，下一步这方面要发力，推动它的发展。关键的技术要靠我们自主研发。”海洋观测是认识海洋的基本手段，是海洋经济开发、环境保护和权益维护的基础。近年来，海洋试点国家实验室不断整合国内优质创新资源，分别与中船重工集团、中国航天科技集团、中国航天科工集团、中国科学院、中国水科院、天津大学等单位共建联合实验室，自主组织实施“问海计划”、“鳌山计划”等项目，联合研发的水下滑翔机、自持式智能剖面探测浮标、波浪能滑翔机等关键装备，可靠性进一步提高，逐步具备产业化能力，“问海”“海燕”“海马”“海瞳”“黑珍珠”“白龙”等一批国产海洋装备品牌正在成为行业的标杆。未来，希望有更多科研院所和企业积极投身海洋装备研发及产业化，共同发力，为海洋强国战略提供重要支撑。
—END—信息来源：海洋国家实验室转载请注明信息来源及海洋知圈编排
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