水運作為現代綜合立體交通網(wǎng)的重要組成部分，承擔著(zhù)我國90%以上外貿貨物的運輸工作，在集裝箱、原油、礦石、糧食等物資運輸中發(fā)揮了重要作用。港口、航道等水運設施是構建智慧、綠色、安全、經(jīng)濟的現代水運體系的基礎保障，其建設的科學(xué)性、運營(yíng)的高效性、維護的便利性均需要長(cháng)期、可靠的監測數據支撐，沒(méi)有潮流波浪泥沙的數據，港口設計無(wú)從談起，沒(méi)有準確的水深數據，船舶航行安全將受到影響。水運監測裝備是了解水運基礎設施健康狀態(tài)、提升水運智慧、安全水平，保護內河、港口、航道環(huán)境生態(tài)的重要工具，包括水文、水體、地形地貌及水工結構監測類(lèi)裝備，當前，我國正在加快形成空間、水面、水下、水底立體式水運監測裝備體系，并向一體化、實(shí)時(shí)化、多尺度、高精度的方向發(fā)展。

產(chǎn)業(yè)計量是水運監測裝備國產(chǎn)化、系列化的基礎保證

構建水運監測裝備產(chǎn)業(yè)計量測試技術(shù)體系，發(fā)揮先進(jìn)計量測試的支撐保障作用，推進(jìn)水運領(lǐng)域科學(xué)研究和應用技術(shù)相互融合與協(xié)調發(fā)展，為我國水運監測裝備產(chǎn)業(yè)提高核心競爭力提供技術(shù)支持，提升我國水運監測裝備科技整體實(shí)力，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

產(chǎn)業(yè)計量是水運監測裝備“完備可控”的重要保障。產(chǎn)業(yè)計量從水運監測裝備產(chǎn)業(yè)鏈上游的原材料、基礎傳感器、機械配件到產(chǎn)業(yè)鏈中游的結構設計、加工工藝、測試方法，以及產(chǎn)業(yè)鏈下游的安裝、使用、維護過(guò)程，均對關(guān)鍵過(guò)程參數提出了可控的指標要求，保障了水運監測裝備全壽命周期內的質(zhì)量水平和適用性，提升了交通水運行業(yè)的智慧、安全水平及運行效率。

產(chǎn)業(yè)計量是水運監測裝備“先進(jìn)適用”的重要途徑。目前，國內水運監測裝備與國際先進(jìn)水平的差距正在縮小，在浪、潮、流等主流監測裝備關(guān)鍵過(guò)程參數上已達到國際先進(jìn)水平，但在產(chǎn)品附加值高的高精度傳感器制造、特殊功能傳感技術(shù)研究及設計、制造等領(lǐng)域以及裝備現場(chǎng)測量的精準性、適用性、穩定性、耐久性上與國外仍存在著(zhù)較大的差距，這往往是國內實(shí)驗室計量測試環(huán)境水平達不到裝備性能驗證要求造成的。產(chǎn)業(yè)計量在水運監測裝備全壽命周期內，為設計方案驗證、技術(shù)缺陷分析、工藝流程優(yōu)化建立科學(xué)、可信的計量測試環(huán)境，解決水運監測裝備研發(fā)、使用過(guò)程中的技術(shù)難題，提升水運監測裝備國際化水平。

產(chǎn)業(yè)計量是水運監測裝備規范化、系列化發(fā)展的重要支撐。產(chǎn)業(yè)計量通過(guò)梳理、整合上下游產(chǎn)業(yè)鏈，打破企業(yè)間的技術(shù)壁壘，聚集優(yōu)勢資源，突破關(guān)鍵技術(shù)難題，建立水運監測裝備產(chǎn)業(yè)計量測試保障體系和檢測評價(jià)體系，規范產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、使用，提升產(chǎn)品工藝、質(zhì)量水平，實(shí)現我國水運監測裝備產(chǎn)業(yè)從生產(chǎn)到“智造”的轉變以及體系化和規?；l(fā)展。

產(chǎn)業(yè)計量是水運監測裝備加快國產(chǎn)化進(jìn)程的重要推進(jìn)力。以打破壟斷、滿(mǎn)足需求、自主創(chuàng )造、穩固市場(chǎng)為目的，建立起真正自主知識產(chǎn)權的綜合性、系統性、國產(chǎn)化的水運監測裝備研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化體系，將計量的思維融入水運監測裝備設計研發(fā)、加工制造、性能測試過(guò)程及工藝流程控制中，解決“測不準、測不到、測不了”的難題，從全產(chǎn)業(yè)鏈提升國產(chǎn)水運監測裝備的質(zhì)量水平，推進(jìn)水下聲吶設備、潛水器等中高端水運監測裝備國產(chǎn)化發(fā)展步伐。

水運監測裝備產(chǎn)業(yè)中計量測試的短板

整體來(lái)看，水運監測裝備產(chǎn)業(yè)計量測試領(lǐng)域，已針對浪、潮、流、沙等傳統測量裝備以及水深、地形地貌、水下定位等高端裝備的關(guān)鍵參量建立了有效的實(shí)驗室量值溯源路線(xiàn)，逐漸重視在復雜條件、現場(chǎng)環(huán)境下計量測試能力的建設，并針對復雜量、極端量、多參量開(kāi)展了計量測試技術(shù)研究，但在全產(chǎn)業(yè)鏈、全壽命周期計量測試能力建設方面，尤其是高端水運監測裝備，由于缺乏完整的計量技術(shù)體系，先進(jìn)計量測試技術(shù)仍處在探索階段，能力較為欠缺。

目前水運監測裝備產(chǎn)業(yè)計量測試的短板主要體現在以下幾個(gè)方面。

頂層設計不足，產(chǎn)業(yè)計量測試體系構建困難。水運監測參數的準確性取決于水運監測裝備量值溯源與傳遞的準確性，水運監測裝備的計量保障必須得到確認，不僅要注重研制過(guò)程的計量保障，更要注重裝備使用過(guò)程的計量保障。水運監測裝備涉及產(chǎn)品范圍較廣、品種多樣，上下游企業(yè)規模、生產(chǎn)能力差異巨大，目前我國水運監測裝備產(chǎn)業(yè)計量測試缺乏統籌布局與頂層設計，計量測試體系構建困難，難以對水運監測裝備進(jìn)行統一規范化計量管理，導致產(chǎn)品參數、測量精度各異，通用性、安全性和可靠性均有待規范與驗證。尤其隨著(zhù)新技術(shù)的引入、融合發(fā)展，裝備更新?lián)Q代速度加快，現有的水運監測計量服務(wù)體系已不能滿(mǎn)足新裝備的計量測試需求，亟需完善。此外，多波束測深儀、掃描聲吶等水下聲學(xué)裝備、浮標、潛標、潛水器等綜合性監測平臺裝備等高端水運監測裝備涉及專(zhuān)用精密計量測試技術(shù)研究，在基礎零部件設計、加工，核心制造工藝水平等方面與國外存在較大差距，單獨依靠某個(gè)計量機構或科研院所難以實(shí)現“三全”的能力覆蓋和“一前”的技術(shù)突破。生產(chǎn)廠(chǎng)家在尚未突破國外“卡脖子”技術(shù)的情況下，對已有技術(shù)、工藝的封閉式發(fā)展，使得水運監測技術(shù)或裝備的國家或行業(yè)技術(shù)標準不足，大部分裝備的關(guān)鍵技術(shù)參數未形成規范的計量測試方法，工程樣機技術(shù)水平參差不齊，數據接口與格式互不兼容，產(chǎn)品整體穩定性和測試精度上與國外存在一定差距，難以獲取高質(zhì)量可靠的水運監測數據。絕大部分裝備技術(shù)處于國際上20世紀90年代初中期水平，技術(shù)含量高的自動(dòng)化儀表及系統、科學(xué)測試儀器、傳感器元器件等產(chǎn)品同國外差距明顯，產(chǎn)品的可靠性低于國外產(chǎn)品2個(gè)數量級，測量精度低于國外產(chǎn)品1個(gè)數量級。在基礎技術(shù)和制造工藝上的精度有所欠缺，對產(chǎn)品品質(zhì)的控制仍不夠嚴格，特別是在可靠性問(wèn)題上，一些關(guān)鍵技術(shù)還沒(méi)有得到突破。

計量測試基礎保障能力不足，水運監測裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。

水運監測裝備產(chǎn)業(yè)鏈前端主要包括水聲、浮力、耐壓材料、基礎傳感器及各類(lèi)機械配件。以水聲材料為例，主要包括平面層狀材料、均勻和分層均勻材料、密實(shí)高分子材料、壓電陶瓷材料、稀土材料等，其聲壓反射系數、透射系數、吸聲系數、損耗因數、插入損失、縱波聲速、復反射系數、縱向伸縮模頻率常數、諧振頻率、機械品質(zhì)因數、雜質(zhì)含量、顆粒度等參數，既是裝備設計過(guò)程中的重要依據，也是聲學(xué)換能器加工制造性能的重要保證。目前，國內已發(fā)布了聲壓透射系數、衰減系數、聲學(xué)材料阻尼性能測試方法的多項國家標準，但目前國內鮮有計量測試機構具備上述參數的測試能力。在水密接插件方面，考慮水運領(lǐng)域應用的特殊性，對其外表面的防腐蝕膜厚度、抗拉強度、抗彎強度、抗沖擊等力學(xué)性能具有計量測試需求，對連接端的鎖緊力矩、軸徑向強度、插拔力等機械性能具有計量測試需求。目前，國內僅就聲吶用水密連接器、水下電連接器等發(fā)布了軍工標準，尚未有成熟的方法對其性能參數進(jìn)行計量測試。

水運監測裝備產(chǎn)業(yè)鏈中端的計量測試涉及產(chǎn)品的設計參數、加工制造工藝的計量測試以及環(huán)境適應性、現場(chǎng)工作穩定性等多項質(zhì)量特性，需運用多個(gè)指標對多個(gè)參評質(zhì)量單位進(jìn)行評價(jià)，裝備類(lèi)別的紛繁和測量平臺的多樣化使得計量測試能力覆蓋所有儀器難度極大。以水下聲學(xué)換能器設計為例，主要設計流程為：依據要求的電聲指標選擇水聲材料、確定換能器的類(lèi)型，利用有限元、等效電路法等方法確定各部分尺寸，進(jìn)行換能器結構設計，設計合理的預應力施加工藝、裝配工藝、封裝工藝。目前，針對換能器結構設計、電聲設計參數涉及較少，尚未形成統一的標準和技術(shù)規范。在加工制造階段，目前國內仍以各生產(chǎn)廠(chǎng)家自己制定的工藝流程開(kāi)展工作，尚未形成統一的、成熟的技術(shù)規范，此階段產(chǎn)品過(guò)程控制的重要節點(diǎn)，影響著(zhù)裝備的最終性能。此外，由于缺乏有效的計量手段，室內環(huán)境試驗、檢驗和測試并不能完全模擬實(shí)際的水運環(huán)境，致使新產(chǎn)品在試用時(shí)和初期使用階段暴露出一些問(wèn)題，影響了監測裝備的推廣使用。我國自行研制的溫鹽深（CTD）傳感器，其室內溫度測量精度達到±0.001℃，電導率測量精度達到±0.0003S/m，壓力測量精度達到±0.015%，但由于數據采樣、傳輸效率不高，缺乏水上工作的穩定性、可靠性，現場(chǎng)觀(guān)測精度仍難以保證，尚未達到國際水平。

在產(chǎn)業(yè)鏈后端的使用、維護階段，在現場(chǎng)動(dòng)態(tài)水體環(huán)境中，溫度、鹽度、海流等環(huán)境參數的變化、安裝、定位誤差的存在都將對裝備的整體性能造成影響，需綜合考慮和修正，如船載水下監測裝備在安裝使用中存在的艏搖、橫搖、縱搖誤差的測量及修正，GPS定位延時(shí)的測量與修正，聲學(xué)延時(shí)的測量與修正，以及使用過(guò)程中升沉、聲速、航向等參數的計量測試等。目前，科研機構、高校等正積極開(kāi)展相關(guān)技術(shù)研究，但尚未形成切實(shí)有效的計量保障能力。

自主創(chuàng )新能力不足，缺少面向高端水運監測裝備的計量測試能力。目前，西方國家仍然對我國禁運的智能裝備包括水下ROV、AUV、UUV系列產(chǎn)品，高精度激光慣性導航及組合系統產(chǎn)品，各類(lèi)高精度傳感器技術(shù)和部件，合成孔徑聲吶產(chǎn)品，海底警誡聲吶產(chǎn)品等。而目前我國主要靠進(jìn)口的深水多波束測深系統、深水淺地層剖面儀、水下高精度定位系統和水下通信系統等產(chǎn)品和技術(shù)有可能成為將來(lái)“卡脖子”的禁運產(chǎn)品和技術(shù)。以當前科技水平、集成度較高的潛水器為例，由于結構復雜、生產(chǎn)工藝流程較多、市場(chǎng)需求量有限，目前尚未形成標準化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)模式，國內僅針對輕型有纜遙控水下機器人（ROV）發(fā)布了系列國家標準，規定了水下機器人的水下臍帶纜的通信帶寬、液壓系統額定輸出流量、導管螺旋槳推進(jìn)器一致性、攝像、照明與云臺中心水平分辨力、承壓水密光學(xué)窗口玻璃光透射比等參數設計要求，但尚未形成有效的計量測試手段。對于AUV等潛水器的機械結構設計、電源、控制、采集、傳輸等電路系統設計方面，目前仍以各廠(chǎng)家自己的技術(shù)標準為準，尚未有發(fā)布的統一技術(shù)規范。從國內外整體情況來(lái)看，凡是擁有先進(jìn)水下機器人研制技術(shù)的機構，都有一套與之匹配的專(zhuān)門(mén)測試系統，相比國外先進(jìn)的水下機器人制造及測試技術(shù)，國內相關(guān)機構還是以測試海洋船舶相關(guān)性能為主，很少或未開(kāi)展水下機器人性能測試的研究，而已開(kāi)展水下機器人測試的機構，很多也是由船舶測試系統改造過(guò)來(lái)的，設備較為大型，測試代價(jià)較高。

產(chǎn)業(yè)計量測試成效未顯現，企業(yè)認可度、參與度不高。當前，國外在水運監測技術(shù)和裝備上都明顯處于領(lǐng)先地位，以傳感器為例，在其核心技術(shù)如算法、封裝工藝上，我們的差距還很大。水運監測裝備研發(fā)周期長(cháng)、投資大且風(fēng)險高，缺乏針對使用對象而開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用解決方案，主要研究機構為高校和研究院所，其專(zhuān)業(yè)劃分過(guò)于瑣細，科研成果轉化速度慢、效率低，市場(chǎng)推廣更是缺乏積極性。民營(yíng)企業(yè)資金有限、缺乏人才，且各自為陣，難以獲得國家科研項目的支撐，研發(fā)投入很難持續。上述現狀造成的結果是，科研院所、高校對技術(shù)的開(kāi)放度較高，也愿意投入資金進(jìn)行關(guān)鍵過(guò)程參數計量測試技術(shù)的研究，但缺少企業(yè)的參與，技術(shù)研發(fā)與市場(chǎng)機制未能有效結合，成果的適用性、市場(chǎng)推廣度較低。生產(chǎn)單位尚未認識到計量測試對產(chǎn)品質(zhì)量、企業(yè)效益的提升作用，更愿意按照自己的技術(shù)方案、工藝流程進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)，只有在遇到解決不了的問(wèn)題或自身不具備測試條件時(shí)，才會(huì )聯(lián)合科研機構或專(zhuān)業(yè)計量測試機構開(kāi)展相關(guān)技術(shù)研究和驗證活動(dòng)。這都導致了國內水運監測裝備企業(yè)的參與積極性普遍不夠高，企業(yè)總體數量較低，而具有較強競爭力和產(chǎn)業(yè)鏈整合能力的龍頭企業(yè)不多，裝備上下游生產(chǎn)單位、計量測試單位、科研院所間資源、技術(shù)、人才流動(dòng)性較差，有效成果轉化率、利用率較低，阻礙了整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與壯大。

創(chuàng )新產(chǎn)業(yè)計量測試技術(shù)，助推水運監測裝備產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

產(chǎn)業(yè)計量以為產(chǎn)業(yè)提供全溯源鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈、全壽命周期以及前瞻性的計量測試服務(wù)為目標和任務(wù)，致力于解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展對精準測量測試的需求與計量支撐不充分、不平衡之間的矛盾，注重由常規的實(shí)驗室計量向現場(chǎng)、原位、在線(xiàn)計量測試的轉變，由終端產(chǎn)品計量向裝備過(guò)程控制計量方向轉變，由公益屬性向市場(chǎng)化計量測試轉變。我國已轉向高質(zhì)量發(fā)展階段，國內國際新形勢對加快建設交通強國、構建現代化高質(zhì)量國家綜合立體交通網(wǎng)提出了更高要求。隨著(zhù)現代水運體系的逐步構建，水運監測裝備正朝著(zhù)高精確度、高集成度、智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展，如何將現有的計量測試手段、能力水平向產(chǎn)業(yè)鏈的兩端延伸，在全壽命周期內建立水運監測裝備關(guān)鍵過(guò)程參數的量值溯源與傳遞路線(xiàn)，實(shí)現水運監測裝備產(chǎn)業(yè)規范化、系列化發(fā)展，推進(jìn)中高端水運監測裝備國產(chǎn)化水平，是當前亟需解決的重要問(wèn)題。

籌備建設國家水運監測裝備產(chǎn)業(yè)計量測試中心，聚焦產(chǎn)業(yè)發(fā)展短板、瓶頸，堅持需求牽引、創(chuàng )新驅動(dòng)，進(jìn)一步完善基礎設施建設，加強基礎性、前瞻性、產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性計量技術(shù)研究和測試服務(wù)，建立水運監測裝備量值傳遞和溯源體系，基本形成水文、水體、地形地貌等重點(diǎn)水運監測裝備全壽命周期計量測試保障能力。重點(diǎn)開(kāi)展聲學(xué)多普勒流速剖面儀、多波束測深儀、含沙量測深儀、水下機器人等中高端水運監測裝備過(guò)程控制參數計量測試方法，復雜工況、極端環(huán)境下計量測試模擬平臺與量值評定技術(shù)以及現場(chǎng)、在線(xiàn)計量性能保障技術(shù)研究與裝備研制。推動(dòng)建立水運監測裝備產(chǎn)業(yè)計量測試聯(lián)盟，建設資源、技術(shù)、成果、人才共享平臺，深度融合產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢資源，加強科研成果的轉化應用和技術(shù)對接，為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng )新和質(zhì)量提升發(fā)揮積極作用，進(jìn)一步提高我國水運監測裝備產(chǎn)業(yè)的質(zhì)量水平和國際競爭力，助推水運監測裝備產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化、規范化、系列化發(fā)展。