水下无线通信让万米深海“耳聪目明” -水下无线传输技术

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“强天下者必胜于海”。海洋是高质量发展战略要地，发达的海洋经济是建设海洋强国的重要支撑。在建设全球海洋中心城市过程中，深圳结合海滨城市的自然禀赋，利用科技创新、产业集聚、市场流通、对外开放等优势，向海而兴、向海图强，全力做好海洋经济大文章，为海洋强国建设先行示范、作出贡献。一批企业从海洋电子信息、海洋生物、海洋牧场、海工装备、深海资源开发等领域脱颖而出，汇聚成一股令人瞩目的深圳力量。

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水下通信是海洋电子信息发展的基石级需求。在深海实现稳定、高速率的通信传输，是世界共同难题。没有通信，万米深海既“聋”又“盲”。

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深圳创新构建水下WiFi网络，研发水下卫星导航通信网络，解决了水下无线通信的世界性难题，海洋因此“聪慧”起来。

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目前，深圳正利用世界领先的水声通信和水下无线组网技术，在海洋能源勘探开采、国防安全、海洋风力发电、海洋应急处理、海底管网检测维护等方面发挥作用，为我国海洋经济、海洋事业发展贡献力量，并加快在海洋科研、海洋应急环保、海洋环境监测、潜水旅游等领域的应用与服务，与海工装备、海上风电、天然气水合物、深海矿产等海洋经济龙头企业开展合作探索，助推智慧海洋发展。

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▲深圳市智慧海洋科技有限公司开展无人无缆潜器组网建设现场。

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水下WiFi信号畅达万米深海

深圳高新区。深圳市智慧海洋科技有限公司的实验室里，一个硕大的白色水箱装满了海水。水箱底部，安放着一圈锃亮的不锈钢圆筒。一旁的研发人员盯着3台仪器屏幕上跳动的信号传输数据，仔细观察这些水声通信基站在模拟海底的表现。

这种水声通信基站，正是实现“水下WiFi网络”的关键设备。它能让信息在蓝色国土的水面之下流动起来，为海洋及海洋经济插上“智慧的翅膀”。

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海洋电子信息产业是海洋工程、海洋交通、海洋生物医药、海洋新能源、海洋渔业养殖、海洋环保等海洋经济产业数字化和智能化的重要支撑。深圳智慧海洋科技公司科研团队创新研发水声通信、定位及组网技术，打通了智慧海洋发展的“肠梗阻”。

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无线通信有三种方式：电磁波通信、光通信、声通信。常规民用的电磁波水下传播距离最远数十米；激光水下传播距离最远数百米；声波水下传播距离最远可达数千公里。

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2016 年，智慧海洋科技公司的创始者看中深圳产业配套、创新氛围、营商环境等优势，落户深圳湾畔。他们聚焦水声通信、定位、组网等关键技术及算法，瞄准海洋电子信息“卡脖子”技术难题，建立智慧海洋技术体系，开创了 “云－洋计算”方法论，广泛应用于水下无线通信基础设施建设，打造水下移动平台自组织（Ad-Hoc) 网络。2018年一年内，该公司就获批3个国家级重大科研项目，目前承接多个国家、省市各级重大项目。

▲深圳市智慧海洋科技有限公司产品进入国家深海基地蛟龙号测试平台。

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“水声通信是目前水下中远距离双向无线通信的唯一手段，我们已经把技术难题基本解决了。”智慧海洋科技公司副总裁、联合创始人俞知远透露，目前已可实现从100米到1万米深海的水下信号覆盖。

深圳大鹏湾。智慧海洋科技承接相关部委项目的水声通信组网系统海上外场试验，在碧波下昼夜进行。20个移动设备在海底深处不停变换位置，设备之间通信、设备与后台之间通信始终流畅稳定，成为国内首个实现移动节点组网的水声网络。

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“我们的研发团队研究水声通信已经快20年了，技术迭代已到第四代。” 俞知远说，第三代技术的核心产品是“通导一体”，通信融合定位导航功能，好比水下GPS；第四代技术则是“通探导测一体”，可以探察和测绘，应用场景更多、范围更广。

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目前，美国、德国、澳大利亚的水声通信实测速率在0.3Kbps—2Kbps之间。智慧海洋科技实现的速率超过国外同类产品3倍-5倍。该公司在水下网络技术基础上，集成海洋感知、智能控制、数据分析、数据融合与可视化等技术，与水上通信构成了“空天地海”一体化通信网络。

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▲深圳市智慧海洋科技有限公司开展水下敏捷机器人协同作业平台建设现场。

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凭借领跑全球的水声通信技术，智慧海洋科技与海工装备、海洋开发应用等产业上下游紧密结合，实现了对海洋的全面立体感知、广泛互联互通、海量数据共享、信息分析决策。目前，已承接“多节点无人无缆潜水器组网作业技术研究与应用示范”“基于云－洋计算的深海海底观测网无线拓展观测系统研发”“海底沉积物力学特性的位置测试装置”“海洋工程技术与设施海上试验平台”“基于水声通信的水下WiFi网络系统研发与应用示范”等一批国家和省级重点研发项目，提升我国海洋开发、海洋安全保障等能力。

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能下海能登陆用武之地无限广

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碧波万顷的深圳海域。水下跟拍无人机不断接收海底水声通信基站发来的定位信息，并灵巧避开礁石，拍摄的影像资料通过基站，传给海面的通信浮标，再通过4G或5G网络传回陆地控制中心。

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从事海底设备和线路巡检的水下机器人，则通过水声通信网络导航，及时发现移动障碍物并成功避开，顺利抵达海底的充电坞，充电后继续开展巡检工作。

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岸边和船上的科研人员看着仪器屏幕，海底情况实时掌握。根据各种无人设备的工作情况，科研人员不断发出试验指令，指挥水下无人设备完成“规定动作”，远程采集实验数据。

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“海里的试验场实战性很强，水下有了稳定高效的通信，海洋应用才能真正智能起来。”俞知远说，智慧海洋科技已推出水声通信定位网络、水下传感器网络、水下机器人网络、智慧海洋技术、海洋智能装备、海洋大数据等一系列技术产品及解决方案，水声通信、定位、组网等核心产品正在批量生产，导航、探测类产品逐步成熟，快速应用到海洋经济多个领域。

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▲深圳市智慧海洋科技有限公司开展水下平台定位与信息传输系统平台建设现场。

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海洋油气的探测、开采、运输都需要用到水下通信。智慧海洋科技已与中海油、中石油开展水下智慧油气田建设。同时，海上应急环保、环境观测等领域也存在千亿级市场，水下通信大有可为。

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在海洋旅游和运动领域，水下通信也有用武之地。智慧海洋科技研发水下伴侣机器人等潜水安全监测产品，让潜水者与海面、地面保持通信畅通，遇险一键呼叫。据悉，该公司正与多家企业开展水下伴侣机器人的商业合作，同时还有搭载水声通信模块的潜水手表等衍生产品。

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在繁华都市，水下通信一样能派上用场。城市地下污水管网、桥梁、大坝、涵洞等需要日常检查监测。“光成像技术经常看不清水下情况，现在用水声通信技术，不仅看得更清楚，画面还可以实时传回，遇有隐患可马上远程排除。”俞知远说，水声通信解决方案兼具水下通信、水底探测、影像传输、远程控制等多种功能，可用于城市管网日常巡检和安全保障，前景广阔。

“两院一场”创新体系浮出水面

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水深1500米的海底，连续12个月的海底工程地质原位长期观测，是对水下通信设备的一次大考。

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深圳智慧海洋科技公司对此交出高分“答卷”，其深水版点对点水声通信机成功实现1500米海底观测平台与海面之间的实时水声通信，并进入国家深海基地部署在“蛟龙”号平台协助测试。

在我国某领域首届水下机器人挑战赛中，智慧海洋科技负责提供水下平台定位与信息传输系统，比赛期间实现零故障完成水下定位测量、裁判决策辅助等工作。

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▲深圳海洋电子信息产业研究院揭牌仪式。

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智慧海洋科技的源头创新能力和应用开发能力离不开创新体系的支撑。2022年6月，智慧海洋科技携手电子科技大学（深圳）高等研究院，成立海洋电子信息创新研究院。此前，该公司已在各级政府支持下成立深圳海洋电子信息产业研究院。一个致力于科研攻关，一个聚焦海洋电子信息技术孵化及成果转化。加上近20平方公里的海洋电子信息试验场，智慧海洋科技构建起“两院一场”的创新支撑体系，既立足于细分行业专精特新“小巨人”的做大做强需求，也着眼于全产业链的创新发展支撑。

▲崔军红智慧海洋研究中心团队。

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在“两院一场”创新体系中，深圳海洋电子信息产业研究院院长、智慧海洋科技公司董事长崔军红是领军者。作为全球知名的智慧海洋技术专家，崔军红已发表专业论文200余篇，其中水下传感网络、水下机器人网络领域论文累计引用逾万次。截至目前，该公司已获得各类专利和知识产权近百项。近段时间，依托于“两院一场”的研发团队不断壮大，国内外多所知名高校院所的技术专家纷纷慕名而来。

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▲崔军红带领研发团队技术攻关。

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“企业这几年的发展，赶上了深圳全力加快建设全球海洋中心城市的历史性机遇，我们很庆幸当初落户深圳的决策是正确的。在我们看来，深圳完全有能力构建一流的深圳海洋科技创新联盟，对接成为国家海洋战略科技力量体系的一部分。海洋文化精神就是敢于尝试、敢于冒险，我们对深圳、对企业的未来充满了信心。”崔军红说。

短评

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海洋科技攻关需要深圳多出“绝活”

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智慧海洋建设离不开海洋科技，特别是电子信息等基础技术。建设海洋强国，同样必须大力发展海洋科技，尤其要加快核心技术和关键共性技术的研发。

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水下通信正是这样一种基础技术、核心技术、关键共性技术，更是世界各国共同面临的一个技术难题。

深圳市智慧海洋科技有限公司聚焦于这一细分行业，创新研发出领跑全球的水声通信和水下无线组网技术，构建水下WiFi网络、水下卫星导航通信网络，打造水下移动平台自组织（Ad-Hoc) 网络，与水上通信构成“空天地海”一体化通信网络，实现了对海洋的全面立体感知、广泛互联互通、海量数据共享、信息分析决策，让万米深海也可“网上冲浪”、通信畅达。

凭借这一领先技术，智慧海洋科技公司在助推我国智慧海洋发展，为海洋能源、海洋工程、海洋交通、深海养殖、海洋环保、海洋科研等赋能的同时，也为海洋强国战略贡献出深圳力量。国家海洋科技攻关，需要深圳多出这样的“绝活”。

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水下通信、定位、导航、探测等自主技术，是我国海洋经济高质量发展的重要臂助。智慧海洋科技公司一面承接多个国家及省市级重大科研项目，一面构筑“两院一场”创新体系，在努力做大自己的同时，服务于全产业链的创新需求，以带动更多上下游伙伴共同成长。这样的“智慧海洋”，多多益善。

内容来源：深圳特区报记者：吴凡 ( p$ S# ?) v) M$ ^! c' v; i

编辑：钟汝芳

审读：黄淳 吴剑林如需转载，请注明以上内容 ( Y {. D0 Q8 s8 z% y* ^6 \5 A $ v+ f) ?: P1 h ?- T