科技加持，无人机阵列海水取样项目通过验收鉴定

• 2021-04-07 16:29:39 来源：中国科学报

记者从南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)(以下简称广州海洋实验室)获悉，近日，该实验室深圳分部在深圳市龙岗区大鹏新区组织召开项目验收鉴定会，对广州海洋实验室资助的无人机阵列海水取样项目进行了验收鉴定。据悉，验收鉴定专家组由南方科技大学、北京航空航天大学、清华大学深圳国际研究生院等院士专家组成，一致同意项目通过验收鉴定，并建议尽快推进项目产业化。

随着无人飞行器技术的迅猛发展，其在相关行业中的应用越来越多。由于多旋翼无人飞行器操作简单，起降不受场地限制，可以在我国近海区域生态环境海水原位监测和海水取样的科学研究中发挥重要作用。但目前商用的多旋翼无人机不具备在海上集群智能采集水样功能，也无法适应海上5~6级阵风等海况。

为了解决河口—海洋复杂环境的时间和空间区域取样需求，南方科技大学、广州海洋实验室深圳分部、深圳海洋地球古菌组学重点实验室和深圳市朗诚科技股份有限公司等相关科研平台的优势力量，设计研发出无人机阵列海水取样项目。该项目能在珠江口低氧区、海洋牧场—贝藻综合养殖区等生态环境开展立体应急监测;满足海洋负排放、碳中和生态工程的采样及监测需求;为绘制中国近海物理流场、营养盐分布、初级生产力对微生物参与碳循环影响的集成图提供技术支撑。

2019年，在中国科学院院士陈十一的指导下，南方科技大学海洋科学与工程系副主任、深圳海洋地球古菌组学重点实验室主任张传伦科研团队提出了无人机阵列进行海水原位监测和取样的总体设计和相应的技术指标，并与力学与航空航天工程系系主任单肖文科研团队进行合作。经过2年多的研发测试，定制研发了EMC50无人机阵列智能海水取样设备。目前已获得4项专利，填补了海洋科学在空间梯度多点位同时采样和短时间尺度连续采样高端装备的空白。

据介绍，针对海上阵风、突风等特殊工况以及对无人机载重(5公斤)和航程(10公里)的要求，科研团队通过动力优化配置，结构拓扑优化和3D打印制造工艺，以及飞控和取样装置控制开发，攻克了抗风性和全自动精准定高取样的技术难点，成功实现了11架无人机阵列集群自主取样。通过了稳定性、续航能力、5公里集群智能采水等方面测试，实现指定地点精准重复取样、多地点同时取样、24小时不间断取样等功能。

该项目系统地实现了飞行器集群机载智能取样装置，能够调节飞行器的取样高度，提高取样过程的便捷度与准确度。通过24小时全周期实地飞行测试，完成取样高度、超视距取样、取样容量、集群取样、抗夜间露水等各项设计指标。集群超视距、抗风抗浪作业等技术性能达到国际领先水平。EMC50无人机阵列智能海水取样设备是目前国际上已知的第一套能够进行海上5公里取样1公斤、10架无人机集群采样、24小时不间断采样并完成实际测试的海工装备。

张传伦表示，无人机阵列海水取样项目的推进将有助建设大湾区海洋环境监测系统和生态工程，并在深圳和香港联合管辖海域的海洋环境健康问题监控中发挥引领作用，着力解决改革开放以来，深港海域海洋环境“东优西劣”的历史级难题，率先实验海洋负排放、碳中和生态工程。(作者：朱汉斌)

标签： 无人机阵列海水取样

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