打破了西方的技术垄断!哈尔滨工程大学北斗/GNSS差分增强定位系统深海平台成功完成测试

来源:海洋知圈   发布时间:2021-07-21 15:27:03 
近日,我国北斗/GNSS差分增强定位系统在南海某区域,装备于“奋进号深水半潜式钻井平台”成功完成测试,这一技术可以使船舶在恶劣多变的海况下仍能保障其高精度定位,为海上钻井平台擦亮了一双“中国慧眼”。

该项科技成果源自哈尔滨工程大学智能学院船舶导航与控制工信部重点实验室,标志着我国海洋开发DP测量领域高精度北斗定位系统的首次国产化应用,打破了西方以GPS为核心的装备对我国深海平台的技术垄断。
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擦亮海上作业的“眼睛”,为奋进号平台保驾护航
据专家介绍,海上石油钻井平台、海工船等海洋工程装备进行油气资源开发、远洋运输作业,需要基于卫星导航的高精度海上位置参考系统保障。但与陆地上不同,受限于海上基站布设及通信手段,实现海上高精度位置应用十分困难。
目前,国内海上位置参考系统市场被西方以GPS为核心的产品所垄断。为实现国之重器的国产化设备安装,突破关键核心技术“卡脖子”难题,中海油与哈工程船舶导航与控制工信部重点实验室开展科技成果转化应用合作,使北斗/GNSS差分增强定位系统应用于奋进号平台上。
从2019年初接到任务开始,由何东旭、杨福鑫、刘建旭、绍兴超、张洁等师生组建的项目团队针对奋进号平台的需求开展技术和工程化攻关。“‘奋进号深水半潜式钻井平台’堪称海洋工程装备里的‘航空母舰’,代表了当今世界海洋石油钻井平台技术的最高水平,服务于奋进号国之重器,我们使命光荣,责任重大。”何东旭说。
“北斗/GNSS差分增强定位系统是国内首个通过CCS型式认可,单北斗定位精度达亚米级,完好性等级达IMO标准的海上高精度位置参考系统,可以使船舶在恶劣多变的海况下仍能保障其高精度定位的可靠性,实现了基于北斗为核心的高安全、自主可控的海上高精度位置服务,为海上钻井平台等海工装备提供了一双高精度、高安全可靠的‘眼睛’。”杨福鑫介绍道。

技术被应用在国之重器上,所有的努力都值得
2020年初至今,为了保障项目的顺利实施,项目团队成员十余次前往奋进号深水半潜式钻井平台、海洋石油982深水半潜式钻井平台和兴旺号深水半潜式钻井平台开展调研工作,与中海油服钻井研究院反复论证技术方案和安装流程。
北斗导航设备除了在中央控制室安装的北斗/GNSS海洋参考位置终端,还需要在钻井平台顶部安装信号接收等设备。天线布设的位置、方向、高度等因素都会影响定位系统的精度,为了实现系统的标准化安装,团队成员“亲自上阵”选点、布设、安装。在接受安全操作相关培训后,近20人次携带安全设备攀爬高度137米的平台井架,进行天线安装及线缆布设。
第一次调试后,一个天线的线缆信号传输出现问题,导致系统无法正常工作。团队成员们寻找原因,攀爬到井架顶部,取下天线装置,检查无误后,重新选点安装保证系统正常使用。
一次,在进行天线布设时,平台因遭遇较大的海风而摇晃剧烈,为了尽快完成设备布设,成员努力保持身体平衡,在平台井架顶部工作近5个小时,直到夜幕降临才返回平台上。“在海上爬到百米高度时,我们真正体会到‘高处不胜寒’,但是大家还是克服了恐惧,坚持完成任务。”何东旭说。
在“奋进者”号进行作业必须有相关资质“持证上岗”。为了作业安全和长周期在平台开展设备保障维护,项目团队全员前往湛江参加中海油组织的海上消防、海上急救、海上逃生、直升机水下逃生、救生艇筏操作等培训,并顺利通过考核,获得了海员五小证等相关资质证书。
2020年1月,团队完成了北斗/GNSS差分增强定位系统的安装调试,并开展为期12个月的奋进号平台实船试运行。
2021年6月,项目团队参加由中海油田服务股份有限公司组织的北斗系统联调验收。杨福鑫作为团队北斗技术负责人,连续24小时在中央控制室开展测试保障工作,保证奋进号平台和平台水下运载器在多变的海况下保持作业安全。平台负责人及动力定位系统操作员一致认为:“北斗/GNSS差分增强定位系统在为期1年多的测试中运行稳定,可全面替代原平台的国外GPS同类型产品为DP3提供高精度、高可靠的位置信息。”
听到这一消息,团队成员将手紧紧握在了一起。“我们的技术被应用在国之重器上,为了这一重大突破,所有的努力都值得。”杨福鑫说。

面向国家需要进行技术突破,各方携手攻关
北斗/GNSS差分增强定位系统要实现对平台原有的GPS定位系统的原位替换,就要保障系统联调和平台原有的DP3动力定位系统在钻井作业测试期间保持接入安全。北斗技术团队与学校DP动力定位技术团队通力合作,充分发挥1+1>2的协同创新效应。
团队DP技术负责人刘建旭从项目论证、CCS型式认可,到技术攻关、平台联调全程参与。在项目论证期,刘建旭从理论角度为北斗系统在平台上应用的可操作性提供支持,在平台联调期间,刘建旭与DP动力定位技术团队大到关键技术攻关,小到在安装时需要拆除、接入的每一根线都进行指导和实操。
“面向国家需要进行技术突破,这是我所在的DP动力定位技术团队一直以来坚持的信念。我们目标一致,配合默契。”刘建旭说。
“目前,项目团队正与中海油服深入开展科技成果转化应用合作,除奋进号平台已实船交付外,北斗/GNSS差分增强定位系统已获签海洋石油982深水半潜式钻井平台供货和服务合同,并将与中海油服共同开展技术专利申请及行业标准建设。后续团队将进一步以北斗系统为突破口,积极配合学校DP等优势技术团队,为学校动力定位系统等国产化海洋装备登陆钻井平台发挥助推作用。”何东旭介绍说。
据了解,北斗/GNSS差分增强定位系统的成功应用为形成DP3动力定位系统研发、生产、服务产业链打下坚实基础,为海洋油气资源开发提供有力保障,对实现“海洋强国”“制造强国”国家战略、保障国家能源安全、维护国家海洋权益具有重要意义。
该团队始终传承哈军工红色基因,坚持把核心技术牢牢掌握在自己手里,努力做到关键技术不受制于人。万顷碧波见证着工程人的不断突破,祖国能听到科研工作者的铮铮誓言。

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