0 引　言

“深海勇士”号载人潜水器是我国继“蛟龙”号^[1]以来第2台大深度载人潜水器，其国产化设计率达到90%以上，是我国第1台自主研制的大深度载人潜水器。

自2017年8月“深海勇士”号载人潜水器开展工程海试^[2]以来，截至2021年9月底，“深海勇士”号先后完成了14个航次、28个航段、620余天的海上航行和作业任务，平均水中时长8 h 23 min，平均水下作业时长6 h 04 min，下潜海域包括中国南海、西南印度洋、太平洋、印度尼西亚等，成功搭载了40家单位，1221人次的下潜人员完成包括科学考察、工程测试等多种类型的作业任务，累计完成了409个潜次的海上科考作业任务，形成了一套与科考母船适配的运行维护体制，获得了大量珍贵的海底样品和视频资料。

随着“深海勇士”号下潜次数增多，大量的数据、文档、设备运行记录等信息亟待归纳与梳理。考虑到目前“深海勇士”号载人潜水的运行维护管理流程与实验数据存储多是通过纸质文字进行记录，这种形式不利于运行维护数据的保存和提取，也无法多维度、全寿命周期的记录和跟踪设备特征。尽管“蛟龙”号和“深海勇士”号都是大型科考深海装备，但是从服役时间、运维机制、用户单位等多个角度比较，并不具备一致性。由此可见，目前“蛟龙”号设计的信息管理系统^[3]也无法照搬到“深海勇士”号上使用。因此，亟待建立一套适配于“深海勇士”、科考母船、三亚深海科研基地的运维保障应用系统，并形成适配的应用规范^[4]。

考虑到“深海勇士”号运维保障业务具备阶段性、地区性、周期性等特征，且业务之间交叉并行，本运维平台设计的前提，是通过收集和梳理在“深海勇士”号载人潜水器已经开展的各项作业流程，对潜水器运维业务种类进行分类，搭建符合自身作业流程的运维保障系统，有效提高运维团队的工作效率与设备管理手段。

1 系统设计

考虑到潜水器大部分的工作都是在海上进行科考作业，海上无法通过互联网网络进行大量的数据传输，因此，本系统依托于科考母船上的局域网完成数据传输，系统硬件部署方案如图1所示。

“深海勇士”号载人潜水器运维保障系统采用C/S架构实现：在服务器端利用oracle建立数据库，存储整个运维系统的数据资源，利用android语言开发移动端软件，并通过无线组网模式，从服务器端获取当前作业内容，移动终端完成工作记录后，通过http通信协议上传至服务器端汇总，系统软件架构示意图如图2所示。

根据用户实际需求，运维平台设计了4个功能模块内容：海上作业运行流程、日常拆检维护、备品备件管理和信息统计汇总，各个模块具体功能如表1所列。

2 “深海勇士”号载人潜水器运维保障系统功能 2.1 海上作业运行流程管理

无论是近海还是远洋，任何一次海上作业任务，消耗的人力、物力、财力都是巨大的。在科考母船上，根据工作内容将海上科考人员分配成4个部门，分别是潜水器部门、科学家部门、船舶部门（含甲板和轮机）、实验部门（水面支持）。此外，联合深海所、潜水器研制单位、水面支持系统研制单位建立岸基保障部门，用于海上发生突发情况时，能立刻进行支援。

根据工作的时间顺序，将整个航次分为启航、下潜作业（备潜、下潜）、返航3个进程，图3列出了整个科考航次工作的流程。每个部门要求独立完成本部门工作，在进行科考作业或特殊作业时期，需要交叉配合，完成工作。其中潜次作业流程复杂而又具备重复性，任何操作上的失误，都会造成无法估量的损失。

为保障潜次安全性，可以通过梳理的规范化潜次流程，通过设计的运维保障管理平台，完成涵盖航次数据、潜次数据的表单填写工作，从而将信息进行规范化存储，同时通过http通信协议将表格共享的方式，使得船上工作人员能及时了解每个工作节点的进程。

1）航次信息录入

“深海勇士”号载人潜水器是以航次作为海上作业运行的时间单元，每个航次的作业任务、作业海区、作业时长、参航人员都不尽相同，以“深海勇士”号载人潜水器运行维护需求为核心，对以下字段进行数据采集，以便后续开展数据统计工作：航次航段、启航日期、靠码头日期、下潜次数、有效潜次、支持项目、航次性质、航次领队、航次首席科学家、航次首席科学家助理、潜水器部门长、船长、实验室主任、航次突破记录、航次成果、航次汇报视频、航次文件、航次下潜地图。

考虑到每个航次的参与人员是变动的，因此根据参航人员在本航次的岗位，对其进行针对性的权限设置。

2）科学家作业计划

无论是从下潜地点、深度还是作业内容考虑，每个下潜科学家都会有自己的作业需求考虑。为保证填充信息准确，为下潜科学家提供了一个标准化的作业需求填充表单，除了常规数据录入，还增加了采样篮作业工具布置功能。

3）下潜计划

科学家作业计划填写完成后，会及时更新到下潜计划库。因此，在航次部门长工作例会确认下潜计划时，可以及时、准确的调入科学家下潜计划信息，进行讨论，同时各个部门可以根据实际需求，及时开展工作。

4）均衡配重

潜水器在每一个大深度有效作业的前提是，要求潜水器在当前计划深度的配重尽可能处于均衡状态。因此，在运维保障系统中，专门设立的均衡配重单元，可以快速更新当前潜水器本体信息，支持查看历史配重信息，支持读取不同海域不同深度的海水密度信息。当下潜人员和科学家下潜计划确认后，即可快速准确地完成潜水器均衡配重工作。

5）人员岗位分配

为保障下潜任务顺利进行，潜水器从备潜、作业到回收过程，要求运维团队人员完成特定的岗位工作。本系统在人员岗位分配上设立了流动岗和固定岗，能高效有序的完成岗位分配而不存在漏洞。

6）潜次检查、记录表格

在潜水器下潜作业全流程中，从潜水器本体检查、到水面支持系统检查，要求每个检查节点的岗位人员填写相关工作表单。如图4所示，用户可以根据不同的作业需求设计潜水器维护及作业流程。不同的流程意味着检查表单的多样化，因此为了满足多类别的表单填写要求，在运维平台设计之初，从用户需求考虑出发，要求表格支持自定义内容，支持7种数据记录方式，包括：数字、文字、语音、拍照、签署、是否、时间。考虑到实际作业流程存在交叉性，表格可自定义是否重复上传属性，即多人可填同一个表格。

通过服务器运维保障平台，将电子化表格下发到移动终端，岗位人员根据工作内容完成检查和填写工作，确认无误后上传至服务器，这样所有检查内容都可以通过电子化表格进行记录，便于后期的数据跟踪与统计。

2.2 日常拆检维护管理

潜水器的维护工作，可分为2种状态，分别是重复性检查维护工作和故障性检查维护工作。

对于重复性检查维护工作，通过配置固化的维护表格进行电子化记录。对于因设备故障而引起的检查维护工作，通常会涉及到备件更换、故障原因查询，因此为了持续、准确地跟踪设备全寿命信息，要求对设备故障情况、维护操作、操作人员进行详细记录。通过运维平台上的日常拆检维护模块，能以快速而简便的方式跟踪、记录设备全寿命运维信息。

2.3 备品备件管理

日常拆检模块功能的实现，前提是需要建立1套完整的“深海勇士”号载人潜水器设备及零部件信息库。根据系统功能，将潜水器设备划分到不同的系统，每个设备建立唯一标识的编码，方便跟踪。

在建立好整个设备及零部件架构的基础上，增加备品备件清点功能，便于备航工作。

2.4 统计汇总管理

无论是服务器端的信息填充，还是移动终端的表格填入，以及每日拆检维护工作的记录，从长远看来，这些数据将对潜水器后续的中修、大修计划起到至关重要的作用，有效地引导和证明各项设备的性能。通过一个个潜次获取实的水下海洋数据，也是我国海洋资源原始而宝贵的数据财富，未来会有更多的数据生成。因此亟需一个信息化运维保障平台对这些数据进行管理和记录，以便后续的统计和分析。因此，统计汇总模块主要包括以下3个功能：

1）对每个航次、航段、潜次的相关图纸、文档进行汇总管理；

2）针对故障设备，从时间维度、设备维度、系统维度以及单项数据维度进行归纳；

3）针对每个潜次产生的潜水器运行数据，规范化存储。

3 结　语

本文设计的“深海勇士”号载人潜水器运维保障系统，能够高效地支撑潜航员队伍完成日常维护、备件管理、科学考察、升级改造等多方面需求的运维保障工作，完成设备和零部件数据信息化存储和全寿命跟踪功能。