海洋电子信息产业作为海洋经济与电子信息技术深度融合的产物,在全球对海洋资源开发利用需求日益增长的背景下,其重要性愈发凸显。从广义来看,该产业通过卫星遥感、声学探测、雷达监测等技术手段,对海洋环境、资源、生态及人类活动等方面进行数据收集、处理、分析和应用 ,形成了一条涵盖多个环节、涉及众多领域的复杂产业链。
一、产业链上游:数据采集与感知装备制造
(一)海洋传感器制造
海洋传感器堪称海洋电子信息产业的 “神经元”,是获取海洋信息的基础工具。其类型丰富多样,涵盖物理类传感器,用于测量海洋温度、盐度、压力、流速等参数,如常见的温度传感器利用热敏电阻等元件,依据温度变化导致电阻改变的原理,精准感知海水温度;化学类传感器可检测海水中溶解氧、酸碱度、重金属离子浓度等化学指标,例如基于电化学原理的溶解氧传感器,通过检测电极间的电流变化测定海水中的溶解氧含量;生物类传感器则用于监测海洋生物的种类、数量、分布及生理状态等信息,像利用免疫识别技术的生物传感器,能够特异性地识别目标海洋生物标志物。
在技术创新方面,研发方向聚焦于提升传感器的精度、稳定性、抗干扰能力以及拓展其在极端海洋环境(如深海高压、强腐蚀、低温等)下的适用性。例如,通过采用新型材料,如耐腐蚀的特种合金、生物相容性好的高分子材料等,增强传感器的耐用性;运用微纳加工技术,减小传感器尺寸、提高集成度,进而提升其灵敏度和响应速度。目前,国内部分企业如青岛海研电子,在海洋传感器研发制造领域已取得一定成果,产品广泛应用于海洋环境监测、海洋资源勘探等场景。
(二)海洋观测平台制造
为实现对海洋数据全方位、多层次的采集,各类海洋观测平台应运而生。包括海洋浮标,作为一种在海面漂浮的观测设备,可搭载多种传感器,长期、连续地监测海表气象、水文等参数,并通过卫星通信将数据实时传输回陆地接收站;潜标则布放在海洋中特定深度,用于获取不同水层的物理、化学等数据,其能够在深海环境下稳定运行数月甚至数年;无人船可按照预设航线自主航行,灵活穿梭于复杂海域,执行海洋环境监测、海洋测绘等任务,相比传统有人船舶,具有成本低、机动性强、可在危险区域作业等优势;无人机凭借其快速响应、高分辨率成像等特点,可对大面积海域进行巡查,获取海洋表面温度、海冰分布、赤潮等信息;此外,还有水下机器人,如自主式水下航行器(AUV)和遥控水下机器人(ROV),AUV 可独立完成水下探测任务,具备较高的自主性和灵活性,ROV 则通过线缆与母船连接,在操作人员远程控制下,进行精细的水下作业,如深海矿产勘探、海底管道检测等。
国内在海洋观测平台制造方面发展迅速,诸多科研机构与企业积极投入研发。例如,罗博飞等企业在水下机器人制造领域技术较为成熟,其产品性能可靠,已在多个海洋科考与工程作业项目中得到应用,推动了我国海洋数据采集能力的提升。
二、产业链中游:数据传输与处理
(一)海洋通信网络构建
海洋通信是实现海洋数据传输的关键环节,面临着通信距离远、环境复杂、信号衰减严重等挑战。目前,主要的通信方式包括卫星通信、海底光缆通信、无线通信以及水下通信。卫星通信凭借其覆盖范围广的优势,可实现全球海域的数据传输,无论是远洋船舶、海岛基站还是深海监测设备,都能通过卫星链路与陆地进行信息交互。例如,我国的北斗卫星导航系统,不仅具备定位导航功能,还拥有短报文通信能力,为海洋渔业、海上救援等提供了可靠的通信保障 。海底光缆通信则以其高带宽、低延迟、稳定性强的特点,承担着沿海地区及近海岛屿间大量数据传输的重任,是连接陆地与海洋的重要信息桥梁。在无线通信方面,岸基移动通信和海上无线通信可满足近海区域船舶与船舶之间、船舶与陆地之间的通信需求,随着 5G 技术的发展,其在海洋通信领域的应用前景广阔,有望提升近海通信的速率和容量 。水下通信技术相对复杂,主要包括水声通信、蓝绿激光通信等,水声通信利用声波在水中传播实现数据传输,但存在传输速率低、距离有限等问题;蓝绿激光通信具有高速率、低功耗的优势,不过对对准精度要求极高,目前两种技术都在不断优化改进中,以满足深海数据高效传输的需求。
国内众多企业积极参与海洋通信网络建设,如汉缆股份在海底光缆制造领域技术领先,为我国海底通信网络的铺设提供了坚实的产品支撑;泰戈菲斯、声威海洋等企业专注于水声通信技术研发,推动水下通信技术不断进步。
(二)海洋数据处理与分析
当海量海洋数据通过通信网络传输至陆地后,需借助先进的数据处理与分析技术挖掘其中的价值。这一过程涉及数据清洗,去除因传感器故障、传输干扰等产生的噪声数据和错误数据,保证数据的准确性和完整性;数据存储则采用分布式存储、云存储等技术,将海量海洋数据安全、高效地存储起来,以便后续调用和分析,例如青岛建立的全球最大海洋大数据存储体系,为海洋数据存储提供了范例 。在数据分析环节,运用大数据、人工智能、机器学习等技术,对海洋数据进行深度挖掘。如通过深度学习算法对卫星遥感图像进行分析,可识别海洋中的鱼群分布、海洋污染范围等;利用大数据分析方法整合海洋环境监测数据、海洋资源勘探数据等多源数据,构建海洋生态系统模型,预测海洋生态环境变化趋势,为海洋资源开发与保护提供科学依据 。同时,数据可视化技术将复杂的海洋数据以直观的图表、地图等形式呈现,方便科研人员、管理人员等快速理解和应用数据。
在海洋数据处理与分析领域,国内的励图高科、中科曙光等企业具备较强实力,研发的相关技术和平台在海洋科研、海洋管理等方面得到广泛应用。
三、产业链下游:信息应用与服务
(一)海洋资源勘探开发应用
在海洋油气资源勘探中,海洋电子信息产业发挥着重要作用。利用高精度地震勘探技术,通过向海底发射地震波并接收反射波,结合先进的数据处理算法,构建海底地质构造的三维模型,精准定位油气藏位置,大大提高勘探效率,降低勘探成本。在深海矿产资源勘探方面,借助水下机器人搭载的高分辨率声呐、成像设备以及地球物理探测仪器,对海底多金属结核、热液硫化物等矿产资源进行探测,获取其分布范围、储量等信息,为后续的开采决策提供依据。例如,我国自主研发的深海探测装备在南海等海域的矿产资源勘探中取得了一系列重要成果。
(二)海洋环境监测与灾害预警服务
海洋环境监测涵盖海洋水文、气象、生态等多个方面。通过实时监测海流、水温、盐度、海平面高度等水文参数,以及风速、风向、气压、降水等气象要素,结合海洋生态环境指标如浮游生物数量、海水富营养化程度等,运用数据模型进行分析预测,为海洋灾害预警提供支持。例如,对台风、风暴潮、海啸等灾害的预警,通过监测海洋气象数据和海平面变化,利用数值模拟模型提前预测灾害路径和强度,及时发布预警信息,帮助沿海地区做好防灾减灾准备,减少生命财产损失 。同时,海洋环境监测数据对于海洋生态保护、渔业资源管理等也具有重要意义,为制定合理的海洋开发利用政策提供科学依据。
(三)海洋交通运输与物流信息化服务
在海洋交通运输领域,电子信息产业助力船舶导航、航运管理和港口运营实现信息化、智能化。船舶导航系统结合卫星定位、电子海图、雷达等技术,为船舶提供精确的位置、航向、航速等信息,保障船舶航行安全。航运管理系统通过对船舶动态、货物信息、港口资源等数据的整合与分析,实现船舶调度优化、航线规划、货物跟踪等功能,提高航运效率,降低物流成本。例如,智能港口利用物联网、大数据等技术,实现港口设备自动化控制、货物快速装卸与转运、港口物流信息实时共享,提升港口的运营管理水平和服务质量,增强港口的竞争力。
(四)海洋渔业信息化服务
海洋电子信息产业为传统渔业转型升级赋能。通过海洋环境监测数据,渔民可了解渔场的水温、盐度、溶解氧等环境信息,结合渔业资源监测数据,精准寻找鱼群分布区域,提高捕捞效率,同时避免过度捕捞。在水产养殖方面,利用传感器实时监测养殖水域的水质、水温、溶氧等参数,通过智能化控制系统自动调节养殖环境,实现精准投喂、病害预警等功能,提高养殖产量和质量,降低养殖风险。此外,渔业信息化服务平台还为渔民提供市场行情、渔业政策等信息,促进渔业产业链各环节的信息流通与协同发展 。
海洋电子信息产业产业链各环节紧密相连,上游的数据采集与感知装备制造为中游的数据传输与处理提供数据来源,中游高效的数据传输与深度处理分析为下游丰富多样的信息应用与服务奠定基础,而下游的应用需求又反向推动上游装备制造和中游技术服务的创新发展,共同构成一个有机的、不断发展演进的产业生态系统,在推动海洋经济发展、维护海洋权益、保护海洋生态环境等方面发挥着不可替代的重要作用 。