水運作為現(xiàn)代綜合立體交通網(wǎng)的重要組成部分，承擔(dān)著我國90%以上外貿(mào)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(shè)施是構(gòu)建智慧、綠色、安全、經(jīng)濟的現(xiàn)代水運體系的基礎(chǔ)保障，其建設(shè)的科學(xué)性、運營的高效性、維護的便利性均需要長期、可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)支撐，沒有潮流波浪泥沙的數(shù)據(jù)，港口設(shè)計無從談起，沒有準(zhǔn)確的水深數(shù)據(jù)，船舶航行安全將受到影響。水運監(jiān)測裝備是了解水運基礎(chǔ)設(shè)施健康狀態(tài)、提升水運智慧、安全水平，保護內(nèi)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(jié)構(gòu)監(jiān)測類裝備，當(dāng)前，我國正在加快形成空間、水面、水下、水底立體式水運監(jiān)測裝備體系，并向一體化、實時化、多尺度、高精度的方向發(fā)展。

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

構(gòu)建水運監(jiān)測裝備產(chǎn)業(yè)計量測試技術(shù)體系，發(fā)揮先進計量測試的支撐保障作用，推進水運領(lǐng)域科學(xué)研究和應(yīng)用技術(shù)相互融合與協(xié)調(diào)發(fā)展，為我國水運監(jiān)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(jiān)測裝備科技整體實力，促進產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

產(chǎn)業(yè)計量是水運監(jiān)測裝備“完備可控”的重要保障。產(chǎn)業(yè)計量從水運監(jiān)測裝備產(chǎn)業(yè)鏈上游的原材料、基礎(chǔ)傳感器、機械配件到產(chǎn)業(yè)鏈中游的結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工工藝、測試方法，以及產(chǎn)業(yè)鏈下游的安裝、使用、維護過程，均對關(guān)鍵過程參數(shù)提出了可控的指標(biāo)要求，保障了水運監(jiān)測裝備全壽命周期內(nèi)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(jiān)測裝備“先進適用”的重要途徑。目前，國內(nèi)水運監(jiān)測裝備與國際先進水平的差距正在縮小，在浪、潮、流等主流監(jiān)測裝備關(guān)鍵過程參數(shù)上已達(dá)到國際先進水平，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(shè)計、制造等領(lǐng)域以及裝備現(xiàn)場測量的精準(zhǔn)性、適用性、穩(wěn)定性、耐久性上與國外仍存在著較大的差距，這往往是國內(nèi)實驗室計量測試環(huán)境水平達(dá)不到裝備性能驗證要求造成的。產(chǎn)業(yè)計量在水運監(jiān)測裝備全壽命周期內(nèi)，為設(shè)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(jiān)測裝備研發(fā)、使用過程中的技術(shù)難題，提升水運監(jiān)測裝備國際化水平。

產(chǎn)業(yè)計量是水運監(jiān)測裝備規(guī)范化、系列化發(fā)展的重要支撐。產(chǎn)業(yè)計量通過梳理、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(jiān)測裝備產(chǎn)業(yè)計量測試保障體系和檢測評價體系，規(guī)范產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、使用，提升產(chǎn)品工藝、質(zhì)量水平，實現(xiàn)我國水運監(jiān)測裝備產(chǎn)業(yè)從生產(chǎn)到“智造”的轉(zhuǎn)變以及體系化和規(guī)?；l(fā)展。

產(chǎn)業(yè)計量是水運監(jiān)測裝備加快國產(chǎn)化進程的重要推進力。以打破壟斷、滿足需求、自主創(chuàng)造、穩(wěn)固市場為目的，建立起真正自主知識產(chǎn)權(quán)的綜合性、系統(tǒng)性、國產(chǎn)化的水運監(jiān)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(jiān)測裝備設(shè)計研發(fā)、加工制造、性能測試過程及工藝流程控制中，解決“測不準(zhǔn)、測不到、測不了”的難題，從全產(chǎn)業(yè)鏈提升國產(chǎn)水運監(jiān)測裝備的質(zhì)量水平，推進水下聲吶設(shè)備、潛水器等中高端水運監(jiān)測裝備國產(chǎn)化發(fā)展步伐。

水運監(jiān)測裝備產(chǎn)業(yè)中計量測試的短板

整體來看，水運監(jiān)測裝備產(chǎn)業(yè)計量測試領(lǐng)域，已針對浪、潮、流、沙等傳統(tǒng)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驗室量值溯源路線，逐漸重視在復(fù)雜條件、現(xiàn)場環(huán)境下計量測試能力的建設(shè)，并針對復(fù)雜量、極端量、多參量開展了計量測試技術(shù)研究，但在全產(chǎn)業(yè)鏈、全壽命周期計量測試能力建設(shè)方面，尤其是高端水運監(jiān)測裝備，由于缺乏完整的計量技術(shù)體系，先進計量測試技術(shù)仍處在探索階段，能力較為欠缺。

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

頂層設(shè)計不足，產(chǎn)業(yè)計量測試體系構(gòu)建困難。水運監(jiān)測參數(shù)的準(zhǔn)確性取決于水運監(jiān)測裝備量值溯源與傳遞的準(zhǔn)確性，水運監(jiān)測裝備的計量保障必須得到確認(rèn)，不僅要注重研制過程的計量保障，更要注重裝備使用過程的計量保障。水運監(jiān)測裝備涉及產(chǎn)品范圍較廣、品種多樣，上下游企業(yè)規(guī)模、生產(chǎn)能力差異巨大，目前我國水運監(jiān)測裝備產(chǎn)業(yè)計量測試缺乏統(tǒng)籌布局與頂層設(shè)計，計量測試體系構(gòu)建困難，難以對水運監(jiān)測裝備進行統(tǒng)一規(guī)范化計量管理，導(dǎo)致產(chǎn)品參數(shù)、測量精度各異，通用性、安全性和可靠性均有待規(guī)范與驗證。尤其隨著新技術(shù)的引入、融合發(fā)展，裝備更新?lián)Q代速度加快，現(xiàn)有的水運監(jiān)測計量服務(wù)體系已不能滿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(biāo)、潛標(biāo)、潛水器等綜合性監(jiān)測平臺裝備等高端水運監(jiān)測裝備涉及專用精密計量測試技術(shù)研究，在基礎(chǔ)零部件設(shè)計、加工，核心制造工藝水平等方面與國外存在較大差距，單獨依靠某個計量機構(gòu)或科研院所難以實現(xiàn)“三全”的能力覆蓋和“一前”的技術(shù)突破。生產(chǎn)廠家在尚未突破國外“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(jiān)測技術(shù)或裝備的國家或行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不足，大部分裝備的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)未形成規(guī)范的計量測試方法，工程樣機技術(shù)水平參差不齊，數(shù)據(jù)接口與格式互不兼容，產(chǎn)品整體穩(wěn)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(jiān)測數(shù)據(jù)。絕大部分裝備技術(shù)處于國際上20世紀(jì)90年代初中期水平，技術(shù)含量高的自動化儀表及系統(tǒng)、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個數(shù)量級，測量精度低于國外產(chǎn)品1個數(shù)量級。在基礎(chǔ)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(yán)格，特別是在可靠性問題上，一些關(guān)鍵技術(shù)還沒有得到突破。

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

水運監(jiān)測裝備產(chǎn)業(yè)鏈前端主要包括水聲、浮力、耐壓材料、基礎(chǔ)傳感器及各類機械配件。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、密實高分子材料、壓電陶瓷材料、稀土材料等，其聲壓反射系數(shù)、透射系數(shù)、吸聲系數(shù)、損耗因數(shù)、插入損失、縱波聲速、復(fù)反射系數(shù)、縱向伸縮模頻率常數(shù)、諧振頻率、機械品質(zhì)因數(shù)、雜質(zhì)含量、顆粒度等參數(shù)，既是裝備設(shè)計過程中的重要依據(jù)，也是聲學(xué)換能器加工制造性能的重要保證。目前，國內(nèi)已發(fā)布了聲壓透射系數(shù)、衰減系數(shù)、聲學(xué)材料阻尼性能測試方法的多項國家標(biāo)準(zhǔn)，但目前國內(nèi)鮮有計量測試機構(gòu)具備上述參數(shù)的測試能力。在水密接插件方面，考慮水運領(lǐng)域應(yīng)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(nèi)僅就聲吶用水密連接器、水下電連接器等發(fā)布了軍工標(biāo)準(zhǔn)，尚未有成熟的方法對其性能參數(shù)進行計量測試。

水運監(jiān)測裝備產(chǎn)業(yè)鏈中端的計量測試涉及產(chǎn)品的設(shè)計參數(shù)、加工制造工藝的計量測試以及環(huán)境適應(yīng)性、現(xiàn)場工作穩(wěn)定性等多項質(zhì)量特性，需運用多個指標(biāo)對多個參評質(zhì)量單位進行評價，裝備類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(shè)計為例，主要設(shè)計流程為：依據(jù)要求的電聲指標(biāo)選擇水聲材料、確定換能器的類型，利用有限元、等效電路法等方法確定各部分尺寸，進行換能器結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計合理的預(yù)應(yīng)力施加工藝、裝配工藝、封裝工藝。目前，針對換能器結(jié)構(gòu)設(shè)計、電聲設(shè)計參數(shù)涉及較少，尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。在加工制造階段，目前國內(nèi)仍以各生產(chǎn)廠家自己制定的工藝流程開展工作，尚未形成統(tǒng)一的、成熟的技術(shù)規(guī)范，此階段產(chǎn)品過程控制的重要節(jié)點，影響著裝備的最終性能。此外，由于缺乏有效的計量手段，室內(nèi)環(huán)境試驗、檢驗和測試并不能完全模擬實際的水運環(huán)境，致使新產(chǎn)品在試用時和初期使用階段暴露出一些問題，影響了監(jiān)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(nèi)溫度測量精度達(dá)到±0.001℃，電導(dǎo)率測量精度達(dá)到±0.0003S/m，壓力測量精度達(dá)到±0.015%，但由于數(shù)據(jù)采樣、傳輸效率不高，缺乏水上工作的穩(wěn)定性、可靠性，現(xiàn)場觀測精度仍難以保證，尚未達(dá)到國際水平。

在產(chǎn)業(yè)鏈后端的使用、維護階段，在現(xiàn)場動態(tài)水體環(huán)境中，溫度、鹽度、海流等環(huán)境參數(shù)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(jiān)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定位延時的測量與修正，聲學(xué)延時的測量與修正，以及使用過程中升沉、聲速、航向等參數(shù)的計量測試等。目前，科研機構(gòu)、高校等正積極開展相關(guān)技術(shù)研究，但尚未形成切實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(jiān)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(dǎo)航及組合系統(tǒng)產(chǎn)品，各類高精度傳感器技術(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口的深水多波束測深系統(tǒng)、深水淺地層剖面儀、水下高精度定位系統(tǒng)和水下通信系統(tǒng)等產(chǎn)品和技術(shù)有可能成為將來“卡脖子”的禁運產(chǎn)品和技術(shù)。以當(dāng)前科技水平、集成度較高的潛水器為例，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)工藝流程較多、市場需求量有限，目前尚未形成標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)模式，國內(nèi)僅針對輕型有纜遙控水下機器人（ROV）發(fā)布了系列國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了水下機器人的水下臍帶纜的通信帶寬、液壓系統(tǒng)額定輸出流量、導(dǎo)管螺旋槳推進器一致性、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(shù)設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計、電源、控制、采集、傳輸?shù)入娐废到y(tǒng)設(shè)計方面，目前仍以各廠家自己的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)，尚未有發(fā)布的統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范。從國內(nèi)外整體情況來看，凡是擁有先進水下機器人研制技術(shù)的機構(gòu)，都有一套與之匹配的專門測試系統(tǒng)，相比國外先進的水下機器人制造及測試技術(shù)，國內(nèi)相關(guān)機構(gòu)還是以測試海洋船舶相關(guān)性能為主，很少或未開展水下機器人性能測試的研究，而已開展水下機器人測試的機構(gòu)，很多也是由船舶測試系統(tǒng)改造過來的，設(shè)備較為大型，測試代價較高。

產(chǎn)業(yè)計量測試成效未顯現(xiàn)，企業(yè)認(rèn)可度、參與度不高。當(dāng)前，國外在水運監(jiān)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(jiān)測裝備研發(fā)周期長、投資大且風(fēng)險高，缺乏針對使用對象而開發(fā)的專用解決方案，主要研究機構(gòu)為高校和研究院所，其專業(yè)劃分過于瑣細(xì)，科研成果轉(zhuǎn)化速度慢、效率低，市場推廣更是缺乏積極性。民營企業(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(xù)。上述現(xiàn)狀造成的結(jié)果是，科研院所、高校對技術(shù)的開放度較高，也愿意投入資金進行關(guān)鍵過程參數(shù)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)與市場機制未能有效結(jié)合，成果的適用性、市場推廣度較低。生產(chǎn)單位尚未認(rèn)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、工藝流程進行產(chǎn)品研發(fā)，只有在遇到解決不了的問題或自身不具備測試條件時，才會聯(lián)合科研機構(gòu)或?qū)I(yè)計量測試機構(gòu)開展相關(guān)技術(shù)研究和驗證活動。這都導(dǎo)致了國內(nèi)水運監(jiān)測裝備企業(yè)的參與積極性普遍不夠高，企業(yè)總體數(shù)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)、人才流動性較差，有效成果轉(zhuǎn)化率、利用率較低，阻礙了整個產(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(jiān)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(biāo)和任務(wù)，致力于解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展對精準(zhǔn)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(guī)的實驗室計量向現(xiàn)場、原位、在線計量測試的轉(zhuǎn)變，由終端產(chǎn)品計量向裝備過程控制計量方向轉(zhuǎn)變，由公益屬性向市場化計量測試轉(zhuǎn)變。我國已轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，國內(nèi)國際新形勢對加快建設(shè)交通強國、構(gòu)建現(xiàn)代化高質(zhì)量國家綜合立體交通網(wǎng)提出了更高要求。隨著現(xiàn)代水運體系的逐步構(gòu)建，水運監(jiān)測裝備正朝著高精確度、高集成度、智能化、自動化方向發(fā)展，如何將現(xiàn)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(nèi)建立水運監(jiān)測裝備關(guān)鍵過程參數(shù)的量值溯源與傳遞路線，實現(xiàn)水運監(jiān)測裝備產(chǎn)業(yè)規(guī)范化、系列化發(fā)展，推進中高端水運監(jiān)測裝備國產(chǎn)化水平，是當(dāng)前亟需解決的重要問題。

籌備建設(shè)國家水運監(jiān)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(qū)動，進一步完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加強基礎(chǔ)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(jiān)測裝備量值傳遞和溯源體系，基本形成水文、水體、地形地貌等重點水運監(jiān)測裝備全壽命周期計量測試保障能力。重點開展聲學(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(jiān)測裝備過程控制參數(shù)計量測試方法，復(fù)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(xiàn)場、在線計量性能保障技術(shù)研究與裝備研制。推動建立水運監(jiān)測裝備產(chǎn)業(yè)計量測試聯(lián)盟，建設(shè)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(zhuǎn)化應(yīng)用和技術(shù)對接，為推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和質(zhì)量提升發(fā)揮積極作用，進一步提高我國水運監(jiān)測裝備產(chǎn)業(yè)的質(zhì)量水平和國際競爭力，助推水運監(jiān)測裝備產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化、規(guī)范化、系列化發(fā)展。