从东方之星事故谈水下机器人在援潜救生中的应用

6.1东方之星沉没事件是指发生在2015年6月1日约21时28分的沉船事故。隶属重庆万州，从南京开往重庆的豪华游轮“东方之星”因突遇龙卷风，在一两分钟之内倾覆倒扣在水中。据长江航务管理局最新情况，出事船舶载客458人，其中内宾406人、旅行社随行工作人员5人、船员47人。事故发生以后最紧要的就是救援工作，然而除了安排潜水员下水紧急救援以外，水下机器人在此刻也应发挥其重要作用。


水下机器人，也称无人遥控潜水器，即ROV。一种工作于水下的极限作业机器人，能潜入水中代替人完成某些操作，又称潜水器。水下机器人主要运用在海上救援，井下行道地形复杂，运煤轨道等条件都将限制起作用发挥。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。它的工作方式是由水面母船上的工作人员，通过连接潜水器的脐带提供动力，操纵或控制潜水器，通过水下电视、声呐等专用设备进行观察，还能通过机械手，进行水下作业。目前，无人遥控潜水器主要有，有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种，其中有缆避控潜水器又分为水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行式三种。

ROV 的最大优点是母船可以为其源源不断地提供能源，因此它能在水下长时间地工作，并且可以安装机械手等作业工具，支持复杂的探测设备和较大的机械作业，从而具备作业功能。 同时，水下图像、 机器人的状态参数和各种测得的数据、 参数，均可实时传送到水面控制台，水面操作员也可对机器人进行实时控制，信息和数据的传递和交换快捷方便、数据量大。ROV的总体自动化水平较高，因此应用广泛，比如海军防救部队配备的 Ocean Modules V8 Sii ROV，在防救抢险、援潜救生等应急救援方面发挥了巨大作用。
Ocean Modules V8 Sii 采用完全开放和模块化设计，可搭载多种传感器和设备，如各种固定安装摄像机、 拱形透明罩安装摄像头、 HD 高清摄像头和静态摄像头、 卤素灯、 LED 照明灯、 声呐、 机械手和各种传感器，可根据用户工作需要，配置成专业的、 完美的水下工作载体。



ROV 在援潜救生中的应用
Ocean Modules V8 Sii 可以配备在大、 中型打捞救生船上，与其他装备配合执行 300 m 以内的援潜救生和打捞沉船（艇）、 飞机、 导弹、 鱼雷以及有经济、 战略价值的沉物等重要任务。 通过配置水下作业工具，可进行多种援潜救生水下作业；通过配置水下照相机、 声呐等设备，可执行水下搜索、 水下观察等作业。

水下机械手及作业工具包
Ocean Modules V8 Sii 可以通过选配机械手和作业工具包进行水下作业。机械手既可直接进行水下作业，又可抓牢构件以辅助其他作业工具操作。 另外还可在机械手上安装各种液压工具，在执行援救任务时，可协助深潜救生艇或救生钟清理对口平台周围的障碍物，设置声信标，带缆挂钩，为失事潜艇艇员输送工具、食品；在执行打捞任务时，可完成调查目标周围的地质和障碍物情况、 清理现场等工作。作业工具包可对水下目标进行刷洗、切割水下缆绳、 夹持小型目标沉物。

水下搜索
Ocean Modules V8 Sii 主要靠声像声呐开展水下搜索作业，其配备了 Tritech Super SeaKing DST 声呐，该型声呐采用 chirp 技术，是一种双频声纳，工作频率为 250 ~ 720 kHz，最大工作深度 4 000 m。 探测距离最大为 300 m，因此，在距离 300 m 的范围内，可发现沉船（艇）、 飞机、 导弹、 鱼雷等目标，并实施记录，且可标出目标的方位和距离。潜器本体活动半径为 500 m，因此，执行搜索任务的理论工作半径可达 800 m。

水下观察
水下观察主要靠水下电视，当声像声呐发现目标后，V8 Sii 便可接近目标进行详细观察，了解目标的水下姿态、 破坏情况并记录，指挥员可根据水面监视器了解水下情况，也可依靠记录结果进行分析判断，进而制定作业计划。V8 Sii 配备固定的广角摄像头、 PTRZ 圆顶摄像头、 LED 灯泡，声呐、 操作器以及传感器，使得 V8 Sii成为众多作业的最佳工具。

水下定位
对 ROV 进行定位首先要确定其在水中的精确三维位置，这就是水下定位技术。 目前通用的方法是利用水声传感器结合水声技术对其进行测量，即利用多个阵元接收信号，通过求解定位方程获得目标的位置信息。这需要在海底布设声标或应答器，ROV 上所携带的定位设备需要与信标或应答器配合使用。

ROV 在援潜救生中的展望
传统的援潜救生水下作业主要依靠潜水员，实践表明，单纯依靠潜水员进行水下作业具有非常大的局限性。一方面，潜水员作业效率低下，作业过程中，需要大量的保障人员，作业时间受到减压等时间限制。另一方面，潜水员水下作业过程中，如果安全措施不到位、 防护装备差或水下水流条件恶劣等都可能引发安全事故。未来的援潜救生水下作业必然要加强新技术的运用，特别是各种水下机器人的运用。ROV 和潜水员相比，有着无可比拟的优势，其在海军援潜救生和应急救援等水下作业中，也将发挥越来越大的作用。

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