水運作為現代綜合立體交通網的重要組成部分，承擔著我國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、經濟的現代水運體系的基礎保障，其建設的科學性、運營的高效性、維護的便利性均需要長期、可靠的監測數據支撐，沒有潮流波浪泥沙的數據，港口設計無從談起，沒有準確的水深數據，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、提升水運智慧、安全水平，保護內河、港口、航道環境生態的重要工具，包括水文、水體、地形地貌及水工結構監測類裝備，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、實時化、多尺度、高精度的方向發展。

產業計量是水運監測裝備國產化、系列化的基礎保證

構建水運監測裝備產業計量測試技術體系，發揮先進計量測試的支撐保障作用，推進水運領域科學研究和應用技術相互融合與協調發展，為我國水運監測裝備產業提高核心競爭力提供技術支持，提升我國水運監測裝備科技整體實力，促進產業健康發展。

產業計量是水運監測裝備“完備可控”的重要保障。產業計量從水運監測裝備產業鏈上游的原材料、基礎傳感器、機械配件到產業鏈中游的結構設計、加工工藝、測試方法，以及產業鏈下游的安裝、使用、維護過程，均對關鍵過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量水平和適用性，提升了交通水運行業的智慧、安全水平及運行效率。

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

產業計量是水運監測裝備規范化、系列化發展的重要支撐。產業計量通過梳理、整合上下游產業鏈，打破企業間的技術壁壘，聚集優勢資源，突破關鍵技術難題，建立水運監測裝備產業計量測試保障體系和檢測評價體系，規范產品設計、生產、使用，提升產品工藝、質量水平，實現我國水運監測裝備產業從生產到“智造”的轉變以及體系化和規模化發展。

產業計量是水運監測裝備加快國產化進程的重要推進力。以打破壟斷、滿足需求、自主創造、穩固市場為目的，建立起真正自主知識產權的綜合性、系統性、國產化的水運監測裝備研發和產業化體系，將計量的思維融入水運監測裝備設計研發、加工制造、性能測試過程及工藝流程控制中，解決“測不準、測不到、測不了”的難題，從全產業鏈提升國產水運監測裝備的質量水平，推進水下聲吶設備、潛水器等中高端水運監測裝備國產化發展步伐。

水運監測裝備產業中計量測試的短板

整體來看，水運監測裝備產業計量測試領域，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鍵參量建立了有效的實驗室量值溯源路線，逐漸重視在復雜條件、現場環境下計量測試能力的建設，并針對復雜量、極端量、多參量開展了計量測試技術研究，但在全產業鏈、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體系，先進計量測試技術仍處在探索階段，能力較為欠缺。

目前水運監測裝備產業計量測試的短板主要體現在以下幾個方面。

頂層設計不足，產業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，不僅要注重研制過程的計量保障，更要注重裝備使用過程的計量保障。水運監測裝備涉及產品范圍較廣、品種多樣，上下游企業規模、生產能力差異巨大，目前我國水運監測裝備產業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行統一規范化計量管理，導致產品參數、測量精度各異，通用性、安全性和可靠性均有待規范與驗證。尤其隨著新技術的引入、融合發展，裝備更新換代速度加快，現有的水運監測計量服務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用精密計量測試技術研究，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，單獨依靠某個計量機構或科研院所難以實現“三全”的能力覆蓋和“一前”的技術突破。生產廠家在尚未突破國外“卡脖子”技術的情況下，對已有技術、工藝的封閉式發展，使得水運監測技術或裝備的國家或行業技術標準不足，大部分裝備的關鍵技術參數未形成規范的計量測試方法，工程樣機技術水平參差不齊，數據接口與格式互不兼容，產品整體穩定性和測試精度上與國外存在一定差距，難以獲取高質量可靠的水運監測數據。絕大部分裝備技術處于國際上20世紀90年代初中期水平，技術含量高的自動化儀表及系統、科學測試儀器、傳感器元器件等產品同國外差距明顯，產品的可靠性低于國外產品2個數量級，測量精度低于國外產品1個數量級。在基礎技術和制造工藝上的精度有所欠缺，對產品品質的控制仍不夠嚴格，特別是在可靠性問題上，一些關鍵技術還沒有得到突破。

計量測試基礎保障能力不足，水運監測裝備產業發展緩慢。

水運監測裝備產業鏈前端主要包括水聲、浮力、耐壓材料、基礎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、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、機械品質因數、雜質含量、顆粒度等參數，既是裝備設計過程中的重要依據，也是聲學換能器加工制造性能的重要保證。目前，國內已發布了聲壓透射系數、衰減系數、聲學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、水下電連接器等發布了軍工標準，尚未有成熟的方法對其性能參數進行計量測試。

水運監測裝備產業鏈中端的計量測試涉及產品的設計參數、加工制造工藝的計量測試以及環境適應性、現場工作穩定性等多項質量特性，需運用多個指標對多個參評質量單位進行評價，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規范。在加工制造階段，目前國內仍以各生產廠家自己制定的工藝流程開展工作，尚未形成統一的、成熟的技術規范，此階段產品過程控制的重要節點，影響著裝備的最終性能。此外，由于缺乏有效的計量手段，室內環境試驗、檢驗和測試并不能完全模擬實際的水運環境，致使新產品在試用時和初期使用階段暴露出一些問題，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，現場觀測精度仍難以保證，尚未達到國際水平。

在產業鏈后端的使用、維護階段，在現場動態水體環境中，溫度、鹽度、海流等環境參數的變化、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定位延時的測量與修正，聲學延時的測量與修正，以及使用過程中升沉、聲速、航向等參數的計量測試等。目前，科研機構、高校等正積極開展相關技術研究，但尚未形成切實有效的計量保障能力。

自主創新能力不足，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系列產品，高精度激光慣性導航及組合系統產品，各類高精度傳感器技術和部件，合成孔徑聲吶產品，海底警誡聲吶產品等。而目前我國主要靠進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品和技術有可能成為將來“卡脖子”的禁運產品和技術。以當前科技水平、集成度較高的潛水器為例，由于結構復雜、生產工藝流程較多、市場需求量有限，目前尚未形成標準化、產業化生產模式，國內僅針對輕型有纜遙控水下機器人（ROV）發布了系列國家標準，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、導管螺旋槳推進器一致性、攝像、照明與云臺中心水平分辨力、承壓水密光學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，目前仍以各廠家自己的技術標準為準，尚未有發布的統一技術規范。從國內外整體情況來看，凡是擁有先進水下機器人研制技術的機構，都有一套與之匹配的專門測試系統，相比國外先進的水下機器人制造及測試技術，國內相關機構還是以測試海洋船舶相關性能為主，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，很多也是由船舶測試系統改造過來的，設備較為大型，測試代價較高。

產業計量測試成效未顯現，企業認可度、參與度不高。當前，國外在水運監測技術和裝備上都明顯處于領先地位，以傳感器為例，在其核心技術如算法、封裝工藝上，我們的差距還很大。水運監測裝備研發周期長、投資大且風險高，缺乏針對使用對象而開發的專用解決方案，主要研究機構為高校和研究院所，其專業劃分過于瑣細，科研成果轉化速度慢、效率低，市場推廣更是缺乏積極性。民營企業資金有限、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、高校對技術的開放度較高，也愿意投入資金進行關鍵過程參數計量測試技術的研究，但缺少企業的參與，技術研發與市場機制未能有效結合，成果的適用性、市場推廣度較低。生產單位尚未認識到計量測試對產品質量、企業效益的提升作用，更愿意按照自己的技術方案、工藝流程進行產品研發，只有在遇到解決不了的問題或自身不具備測試條件時，才會聯合科研機構或專業計量測試機構開展相關技術研究和驗證活動。這都導致了國內水運監測裝備企業的參與積極性普遍不夠高，企業總體數量較低，而具有較強競爭力和產業鏈整合能力的龍頭企業不多，裝備上下游生產單位、計量測試單位、科研院所間資源、技術、人才流動性較差，有效成果轉化率、利用率較低，阻礙了整個產業的發展與壯大。

創新產業計量測試技術，助推水運監測裝備產業高質量發展

產業計量以為產業提供全溯源鏈、全產業鏈、全壽命周期以及前瞻性的計量測試服務為目標和任務，致力于解決產業發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，注重由常規的實驗室計量向現場、原位、在線計量測試的轉變，由終端產品計量向裝備過程控制計量方向轉變，由公益屬性向市場化計量測試轉變。我國已轉向高質量發展階段，國內國際新形勢對加快建設交通強國、構建現代化高質量國家綜合立體交通網提出了更高要求。隨著現代水運體系的逐步構建，水運監測裝備正朝著高精確度、高集成度、智能化、自動化方向發展，如何將現有的計量測試手段、能力水平向產業鏈的兩端延伸，在全壽命周期內建立水運監測裝備關鍵過程參數的量值溯源與傳遞路線，實現水運監測裝備產業規范化、系列化發展，推進中高端水運監測裝備國產化水平，是當前亟需解決的重要問題。

籌備建設國家水運監測裝備產業計量測試中心，聚焦產業發展短板、瓶頸，堅持需求牽引、創新驅動，進一步完善基礎設施建設，加強基礎性、前瞻性、產業關鍵共性計量技術研究和測試服務，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、地形地貌等重點水運監測裝備全壽命周期計量測試保障能力。重點開展聲學多普勒流速剖面儀、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程控制參數計量測試方法，復雜工況、極端環境下計量測試模擬平臺與量值評定技術以及現場、在線計量性能保障技術研究與裝備研制。推動建立水運監測裝備產業計量測試聯盟，建設資源、技術、成果、人才共享平臺，深度融合產業優勢資源，加強科研成果的轉化應用和技術對接，為推動產業技術創新和質量提升發揮積極作用，進一步提高我國水運監測裝備產業的質量水平和國際競爭力，助推水運監測裝備產業國產化、規范化、系列化發展。