鄭志國

（1.海南科技職業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院，?？?570100 2.海南大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，?？?510500）

引言

現(xiàn)階段隨著海洋開發(fā)力度不斷加大以及海洋通信設(shè)備的持續(xù)投入，海水以及海洋環(huán)境對(duì)通信設(shè)備的影響則成為急需研究的課題。以及由于風(fēng)浪、海水流速等外界條件影響造成海水浸漬與試驗(yàn)室的浸漬試驗(yàn)還存在一些不同之處。因此，研究海水浸漬試驗(yàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備及其附件產(chǎn)生的影響，根據(jù)試驗(yàn)情況整理出一套海水浸漬試驗(yàn)方法對(duì)提高通信設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性和可靠性具有重要作用，同時(shí)也對(duì)了解諸如武裝泅渡、海訓(xùn)等行動(dòng)時(shí)海水對(duì)通信設(shè)備造成的影響，都具有著重要的意義。

1 海水試驗(yàn)步驟

海水對(duì)金屬材料及其制品會(huì)造成腐蝕，研究這一特性對(duì)新一代野戰(zhàn)物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備及其附件產(chǎn)生的影響，對(duì)提高物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性和可靠性，為了解諸如武裝泅渡、海訓(xùn)等行動(dòng)可能造成的影響，都有著重要的研究意義。

1）試驗(yàn)內(nèi)容

①背負(fù)式物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備及其附件的海水浸漬；

②車載物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備天線及底座在海水浸漬（此處只考慮暴露在車體外面的部分）。

2）試驗(yàn)場地

海南熱帶沿海地區(qū)。典型海域?yàn)槟虾＃Ｋ骄韺訙囟葹椋?0～35）℃，表層最大鹽度為37 %。

3）環(huán)境監(jiān)測項(xiàng)目

試驗(yàn)時(shí)對(duì)太陽輻射強(qiáng)度、空氣濕度、風(fēng)速、降水（時(shí)間、量）、海水（表層溫度、表層最大鹽度、海浪、海流表層速度）等外界環(huán)境因素進(jìn)行記錄。

4）試驗(yàn)時(shí)間

海南每年5～10月是一年中溫度最高的時(shí)間，因此選擇該時(shí)段的中午11點(diǎn)至下午4點(diǎn)左右的時(shí)間，此時(shí)海南溫度為每天的最高值，有利于更好的激發(fā)出故障。

5）浸漬深度

背負(fù)式物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備及其附件采用（0.2～0.3）m覆蓋深度，這個(gè)數(shù)值考慮了武裝泅渡和登陸作戰(zhàn)的應(yīng)用條件，該深度不考慮物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備意外落入海水中的情況。

車載天線及底座采用1 m覆蓋深度，這個(gè)數(shù)值考慮了坦克和裝甲車涉深水時(shí)的應(yīng)用條件，以及海浪對(duì)此造成的影響。

6）浸漬時(shí)間

背負(fù)式、手持式涉水時(shí)間為30 mins，車載式涉水時(shí)間1 h。如果為了檢驗(yàn)產(chǎn)品在海水中浸漬多長時(shí)間會(huì)失效，則采用多組物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備分別浸漬不同時(shí)間并進(jìn)行多次觀察，統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)時(shí)間直至產(chǎn)品部分失效或全部失效。

7）試件工作狀態(tài)

由于預(yù)期的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境不可知，試驗(yàn)可考慮完成靜態(tài)（物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備不加電工作）和動(dòng)態(tài)（物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備加電工作，試驗(yàn)前應(yīng)考慮此種方式是否對(duì)物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備或人體造成傷害）試驗(yàn)。

8）樣品數(shù)量

為了分析試驗(yàn)效果，試驗(yàn)樣品建議選擇同一批次的物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備，數(shù)量應(yīng)不小于3部，其中1部作為封樣。

9）試驗(yàn)準(zhǔn)備

①設(shè)備安裝

背負(fù)式物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備及其附件安裝到背架上，車載天線及天線座固定到試驗(yàn)支架上。試驗(yàn)時(shí)樣品可通過試驗(yàn)支架放置于近海位置（該方法有可能受潮汐影響，浸漬深度會(huì)產(chǎn)生變化），也可使用繩索吊于浮排下進(jìn)行。

②試驗(yàn)記錄

環(huán)境監(jiān)測記錄表格內(nèi)容包括：時(shí)間、日期、太陽輻射強(qiáng)度、海水表面空氣濕度、海水溫度、鹽度、流速、測試人員簽名和審核員簽名等。

電性能指標(biāo)包括：物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備及附件的主要指標(biāo)測量。

功能外觀記錄表包括：物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備及附件表面的完整性和功能的正常實(shí)現(xiàn)。

③預(yù)處理

涉水前應(yīng)將物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備接口、電池自帶的防水或防塵帽蓋上。

10）試驗(yàn)實(shí)施

①初始檢測

設(shè)備安裝到試驗(yàn)支架前，按試驗(yàn)記錄中要求的項(xiàng)目進(jìn)行測試并記錄。

②試驗(yàn)流程

步驟1：將物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備安裝在試驗(yàn)支架上置于沙灘上暴曬1 h，使物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備表面溫度與海水溫度形成一定的溫差，然后試驗(yàn)樣品放入海中，并記錄環(huán)境指標(biāo)；

步驟2：在確保人身安全條件下，物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備開機(jī)進(jìn)行通信試驗(yàn)（為了安全起見，此項(xiàng)目可以省略不做）。

步驟3:物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備保持關(guān)機(jī)狀態(tài)，將物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備及其天線在海水中放置1 h后，將物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備從海水中取出，其中1部馬上用淡水沖洗干凈，另1部物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備不用淡水沖洗，間隔24 h后檢查物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備及天線的外觀和功能，并記錄。

11）結(jié)果分析

試驗(yàn)結(jié)束后，必須評(píng)估海水對(duì)物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備及其附件產(chǎn)生的短期和長期影響，綜合試驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)際任務(wù)剖析，考慮是否進(jìn)行失效規(guī)律試驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及建議

2.1 試驗(yàn)結(jié)論

1）物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備主機(jī)未進(jìn)水，試驗(yàn)之后指標(biāo)及功能均正常。

2）短波及超短波的電池接口處有進(jìn)水，試驗(yàn)樣品在放置1天后，1部超短波物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備（浸漬2 h）的正極接口有輕微銹蝕現(xiàn)象，波段旋鈕開關(guān)有銹蝕現(xiàn)象。

3）全部的鞭天線的天線桿節(jié)與節(jié)之間的接觸面都出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。

4）2塊12 V鎳氫電池組的充電接口有銹蝕現(xiàn)象。

2.2 建議意見

1）在考慮設(shè)備的防水要求時(shí)，除了對(duì)設(shè)備本身提出防水的要求外，還應(yīng)當(dāng)考慮配套設(shè)備的防水性能。比如，背負(fù)物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備的主要需要防水，但是在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，在渡水的情況下物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備的配套設(shè)備，如電池、天線等設(shè)備也需要防水.因此，建議對(duì)有防水要求的設(shè)備，在其配套件的選型時(shí)也要考慮和主機(jī)相同的環(huán)境條件要求。

2）從試驗(yàn)結(jié)果來看，由于海水具有一定的腐蝕性，在浸泡過海水之后需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的清洗，已清除設(shè)備表面的鹽分.

3）建議在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)階段，針對(duì)在海洋環(huán)境下應(yīng)用的設(shè)備應(yīng)考慮增加對(duì)設(shè)備的浸漬的防護(hù)，這樣在武裝泅渡等條件下就可以很好的對(duì)設(shè)備進(jìn)行防水保護(hù)。

3 海水實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢以及與鹽霧實(shí)驗(yàn)的區(qū)別

海水試驗(yàn)是一種自然環(huán)境試驗(yàn)，目的是考核設(shè)備在海洋的自然環(huán)境條件的適應(yīng)能力。與在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的環(huán)境試驗(yàn)相比，自然環(huán)境試驗(yàn)具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢：

圖1 背負(fù)式設(shè)備海水浸漬試驗(yàn)

圖2 車載式設(shè)備海水浸漬實(shí)驗(yàn)

圖3 背負(fù)設(shè)備電池海水浸漬實(shí)驗(yàn)

1）與環(huán)境試驗(yàn)室的環(huán)境試驗(yàn)相比推薦的方法是自然環(huán)境試驗(yàn)，只有當(dāng)自然環(huán)境試驗(yàn)無法滿足時(shí)才考慮采用環(huán)境試驗(yàn)室的模擬試驗(yàn)。環(huán)境試驗(yàn)室的模擬試驗(yàn)只能盡可能去模擬自然環(huán)境條件下的環(huán)境及指標(biāo)等，但是不能完全代替自然環(huán)境試驗(yàn)。環(huán)境試驗(yàn)室的試驗(yàn)原理和試驗(yàn)方法均來源于自然環(huán)境試驗(yàn)，均要根據(jù)設(shè)備的使用場景和具體環(huán)境的測量數(shù)值來選擇試驗(yàn)的條件和等級(jí)，只有當(dāng)不具備自然環(huán)境試驗(yàn)條件或者不方便實(shí)施的時(shí)候才推薦進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)室的模擬試驗(yàn)。

2）海水試驗(yàn)的部分指標(biāo)在環(huán)境實(shí)驗(yàn)室無法進(jìn)行模擬，比如該試驗(yàn)中的海水的成分、流速、溫度以及海水對(duì)設(shè)備的沖擊效應(yīng)等，這些在環(huán)境試驗(yàn)室中均無法進(jìn)行模擬。因此，環(huán)境實(shí)驗(yàn)室中的模擬試驗(yàn)無法完全代替自然環(huán)境試驗(yàn)，從而會(huì)造成部分環(huán)境實(shí)驗(yàn)室考核通過但是在實(shí)際使用環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)故障的現(xiàn)象發(fā)生。

3）環(huán)境試驗(yàn)室的試驗(yàn)條件由國家標(biāo)準(zhǔn)和軍用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，試驗(yàn)條件相對(duì)固定，但由于不同地方的海洋氣候其地理位置不同、海水成分不同、海水流速不同等因素造成了不能用一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來完全模擬不同地區(qū)的海洋氣候條件。并且，已經(jīng)形成的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)數(shù)年之前的測量數(shù)據(jù)編制而成，隨著時(shí)間的流逝，這些數(shù)據(jù)不一定能概括目前的現(xiàn)狀。因此，根據(jù)設(shè)備的不同使用場景所進(jìn)行的自然環(huán)境試驗(yàn)數(shù)據(jù)更可信，更能反映出設(shè)備在此環(huán)境下使用會(huì)暴露的問題，也更具備推廣和應(yīng)用的價(jià)值。

與已經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn)的鹽霧實(shí)驗(yàn)相比，兩者有著如下的不同點(diǎn)：

1）實(shí)驗(yàn)環(huán)境不同：與鹽霧實(shí)驗(yàn)相比，本文中提出的試驗(yàn)方法屬于自然環(huán)境試驗(yàn)的范疇，與鹽霧等在環(huán)境實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的環(huán)境試驗(yàn)相比屬于兩種不同的試驗(yàn)方法。

2）實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟煌罕疚慕榻B的試驗(yàn)方式是考察設(shè)備的防海水浸漬的能力以及試驗(yàn)結(jié)果評(píng)估海水對(duì)通信設(shè)備及其附件產(chǎn)生的短期和長期的影響；而鹽霧試驗(yàn)是看設(shè)備的構(gòu)成材料對(duì)鹽霧的防護(hù)能力，兩者的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮涂己藘?nèi)容不同。

3）實(shí)驗(yàn)方式不同：由于鹽霧試驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，可以控制試驗(yàn)箱的溫度，并將其調(diào)整到所要達(dá)到的溫度（比如35 ℃）。而本文中所提出的海水試驗(yàn)時(shí)無法控制海水溫度、流速、鹽分等指標(biāo)，只能在試驗(yàn)前和試驗(yàn)中如實(shí)記錄上述指標(biāo)，并對(duì)比上述指標(biāo)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

4 結(jié)束語

本文介紹了海水試驗(yàn)的目的、意義，具體實(shí)施方法及步驟，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了問題并給出了相關(guān)的意見和建議。隨著海洋開發(fā)力度的不斷加大，越來越多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在海洋探測、海洋感知以及信息傳輸?shù)确矫嫫鸬皆絹碓街匾淖饔?。因此，研究海洋等自然條件下的環(huán)境試驗(yàn)的試驗(yàn)方法以及組織實(shí)施就成為一個(gè)緊迫的任務(wù)。