Ｄｏｉ：１０．１９６６１￣．ｃｎｋｉ．ｍｉ．２０１８．０３．０１２ 【实践与应用】 海洋信息装备发展现状及重点 张羽 ，宋积文２，陈胜利２ （１．中国海洋石油集团有限公司北京１０００１０； ２．中海油信息科技有限公司北京分公司北京１００１０１） —一我国海洋信息装备在经历了数字化、网络化、业务化之后，正在迎来智能化发展阶段，应着重发展ＡｕＶ、水 下滑翔器、Ａｒｇｏ浮标、ＭＡＭＰ、海洋大数据等技术，解决海洋信息的智能感知、智能分析和智能决策，促进我国海洋 信息化的发展，提升我国海洋信息化的智能水平。 ——一海洋信息化；智慧海洋装备；海洋大数据 ———一Ｘ８３４；Ｐ７５６ Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｋｅｙ ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ’ｓ ｍａｒｉｎｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ＺＨＡＮＧ Ｙｕ ，ＳＯＮＧ Ｊｉ—ｗｅｎ ，ＣＨＥＮ Ｓｈｅｎｇ—ｌｉ （１．Ｃｈｉｎａ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｆｆｓｈｏｒｅ Ｏｉｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００ １ ０，Ｃｈｉｎａ； ２．ＣＮＯＯＣ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｂｒａｎｃｈ，ＢｅＯｉｎｇ １００１０１，Ｃｈｉｎａ） 圈■—暖Ｃｈｉｎａ’Ｓ ｍａｒｉｎｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｓ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ｍｏｒｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ａｆｔｅｒ ｇｏｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ，ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ，ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｇｅｓ．Ｍｏｒｅ ｆｏｃｕｓｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐｕｔ ｏｎ ＡＵＶ，ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｇｌｉｄｅｒ，Ａｒｇｏ ｆｌｏａｔｓ，ＭＡＭＰ ａｎｄ ｍａｒｉｎｅ ｂｉｇ ｄａｔａ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｓｅｎｓｅ，ａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄ ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｒｉｎｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ａｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｗａｙ．Ｔｈｕｓ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ｌｅｖｅｌ ｏｆｍａｒｉｎｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｈｉｎａ． ■—一ｍａｒｉｔｉｍｅ ｉｎｆｏｎｎａｔｉｚａｔｉｏｎ；Ｓｍａｒｔ Ｏｃｅａｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ｍａｒｉｎｅ ｂｉｇ ｄａｔａ ２０世纪末，随着计算机技术的发展，我国逐 步展开了海洋信息专题数据库建设，初步实现了 海量海洋数据的检索和使用ｌ１］。步入２１世纪后， 我国以专题数据库为支撑，以数字海洋等重点专 项工程为抓手，实现了海洋信息系统软硬件的升 级，初步建立了涵盖主要涉海机构和行业的海洋 １ 国外海洋信息化发展现状 经过几十年的发展，美、加、甘、欧等国在 海洋信息化建设方面取得了长足发展，已基本实 现海洋信息的数字化、网络化和业务化。例如美 国，在上世纪６０年代就设立了国家海洋数据Ｌ｝Ｊ 心，并逐步建立了岸海空天潜五维一体的海洋观 测体系。至２０世纪末，随着Ａｒｇｏ浮标、ＲＯＶ、 信息化系统，基本满足了当时国家战略发展的需 求。近年来，随着“海洋强国”战略和“一带一 路”战略的实施，对我国认知海洋、管理海洋、 经略海洋提出了全新的要求，也对海洋信息化水 平提出了更高要求。 收稿日期：２０ｌ８－０６．１３ ＡｕＶ、水下滑翔器等一系列智能、自主观测设备 以及辅助决策系统的出现，海洋信息化建设开始 ＩＪ ６２海洋信息２０１８年第３期ＪＩ 朝着智能化的方向发展。 ２０００年前后，美国开始海洋观测系统００Ｉ 建设，包括全球、区域和近海尺度节点。在全球 和近海尺度节点均布置有ＡＵＶ、水下滑翔器等 自主观测设备，可实现自主、智能观测；在区域 尺度节点部署有海底观测网，可实现各种海洋现 象的永久、持续、实时观测。该系统经过多年的 建设，已于２０１６年６月进入试运行阶段。 ２００９年，加拿大建成了世界上首个区域海底 观测网——海王星海底观测网，由加拿大Ｏｃｅａｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ公司运营。之后，加拿大政府计划在３ 年内投资２ ０００万美元支持该公司建设“智慧海 洋”系统（Ｓｍａｒｔ Ｏｃｅａｎ Ｓｙｓｔｅｍ）嘲。 “智慧海 洋”系统是一项加拿大科技创新计划，旨在利用 加拿大世界先进的海底有缆观测系统，为公众提 供有关海洋安全、海洋环境的信息，为海洋管理 和使用提供科学决策，使加拿大成为海洋技术的 全球领导者。加拿大已初步实现海洋观测的智能 化，正在开展海洋数据应用的智能化。 ２０１１年，爱尔兰、挪威等１３个欧洲国家联 合推出ｉＭａｒｉｎｅ计划，旨在研制并建设一套信息 化基础设施，实现海洋数据开放共享与协同处理。 此外，爱尔兰继智慧海湾项目（ＳｍａｒｔＢａｙ）之 后，也提出了智慧海洋（ＳｍａｒｔＯｃｅａｎ）建设，旨 在利用爱尔兰已建海洋基础设施，开发相关产 品，为全球海洋研究服务。 除了各国单独的发展计划外，世界海洋理事 会（ＷＯＣ）还提出了智慧海洋／智能工业（Ｓｍａｒｔ Ｏｃｅａｎ／Ｓｍａｒｔ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）国际计划，旨在通过全 球运输船舶和平台持续、定期收集全球水文气象 数据，并向相关国际组织、国家提供数据，提高 海洋预报能力、海洋安全和生态管理能力。 ２我国海洋信息化发展现状 ２０００年以前，我国海洋信息化程度远低于发 达国家，仅初步实现海洋信息的数字化。２００３ 年，国务院正式批准实施“我国近海海洋综合调 查与评价”专项（９０８专项），拉开了我国数字海 洋建设的序幕。经过５年多的努力和技术攻关， 建成了我国数字海洋信息基础框架，实现了海洋 信息的网络化和业务化。 在数字海洋的基础上，我国科学家近年又先后提出 了透明海洋、智慧海洋［ ，旨在实现对海洋的全 面立体感知、广泛互联互通、海量数据共享、知 识分析与决策、深入智慧服务，从而提升海洋军 事、海洋管控和海洋开发能力。 目前，我国科学家正在构建以海洋卫星、定 点智能潜标、智能浮标、水下滑翔器、水下自主 潜航器等为主要观测手段，覆盖海底到海面的立 体综合透明观测网络，并已初步实现“两洋一 海”的透明化，正在向透明南大洋和透明两极推 进。与此同时，智慧海洋工程建设已经形成共 识，相关单位正在进行建设方案编制。 ３智能化是我国海洋信息化发展的 必由之路 从世界范围来看，美、加、欧等国家和地区 投入大量资源进行海洋信息智能化研究，海洋信 息化在经历了数字化、网络化和业务化之后，正 在迎来智能化发展的热潮，智能化已成为我国海 洋信息化发展的必由之路。 经过数字海洋工程、透明海洋工程的建设， 我国海洋信息化建设已经实现了数字化、网络化 和业务化，为海洋信息的智能化发展奠定了基 础，海洋信息智能化建设——智慧海洋工程已经 提上日程。智慧海洋是海洋信息智能化的具体表 现，是智能化信息技术与海洋活动的结合，是 “海洋工业化与海洋信息化”的深度融合，是 “互联网＋”时代的海洋形态。是全面提升我国 经略海洋能力的整体解决方案。在智慧海洋工程 建设中需要处理好以下关系： 数字海洋、透明海洋与智慧海洋的关系。数 字海洋、透明海洋、智慧海洋是海洋信息化发展 的不同阶段，代表了海洋信息化的发展方向。数 字海洋的核心在于海洋信息的数字化，是透明海 洋、智慧海洋建设的基础，是海洋信息化建设发 展的基础。透明海洋的核心是海洋状态透明、过 程透明、变化透明，是海洋信息由数字化发展到 智能化的过渡阶段，是在数字海洋的基础上，向 智慧海洋迈出的重要一步，将大幅提升我国认知 海洋的能力。智慧海洋的核心在于海洋信息的智 能化，包括海洋信息的智能感知、智能分析、智 Ｉｌ海洋信息２０１８年第３期６３ 能决策，是海洋信息化发展的必然结果，将大幅 提升我国经略海洋的能力。 海洋大数据与智慧海洋的关系。海洋大数据 是大数据技术在海洋领域的科学与工程实践，是 大数据技术在海洋领域的价值实现，是实现海洋 信息智能决策的必要基础，是智慧海洋建设的重 要内容。海洋大数据作为一种战略性资源，已成 为实现海洋强国的重要基础。 ４我国海洋信息化发展的重点 我国海洋信息化在经历了数字化、网络化、 业务化之后，正在迎来智能化时代，其分为智能 感知、智能分析和智能决策３个层面。在智能感 知层面，主要以自主化、智能化海洋仪器设备为 基础，包括无人水面艇（ＵＳＶ）、自主水下潜航 器（ＡＵＶ）、水下滑翔器、Ａｒｇｏ浮标、锚系自主 移动剖面（ＭＡＭＰ）等；在智能分析与决策层 面，主要以海洋大数据技术和人工智能为基础。 其中ＡｕＶ、水下滑翔器、Ａｒｇｏ浮标、ＭＡＭＰ、 海洋大数据技术是现阶段我国海洋信息化发展的 重点。 ４．１ 自主水下潜航器 自主水下潜航器具有观测灵活、可长期进行 水下航行、保障费用低等特点。目前，国外最具 代表性的ＡＵＶ主要是Ｂｌｕｅｆｉｎ系列、ＲＥＭｕＳ系 列。Ｂｌｕｅｆｉｎ系列重量从５０ ｋｇ到７５０ ｋｇ，潜深从 ２００ ｍ到５００ ｍ，续航能力从１２ ｈ到３０ ｈ，可搭 载ＣＴＤ、ＤＶＬ、侧扫声纳、多波束、水下摄像 机、荧光汁、浊度计等多种传感器。ＲＥＭＵＳ系列 重量从３７ ｋｇ到８６２ｋｇ，潜深从１００ｍ到６０００ｍ， 续航能力一般为２２ ｈ，可搭载设备与Ｂｌｕｅｆｉｎ系 列基本相同。而国内仅发展２０余年，虽在ＡＵＶ 的运动控制、水下目标图像处理和特征提取、水 下运动目标自主追踪等方面取得了一定的成果， 但在ＡＵＶ的智能理论与方法研究、多ＡＵＶ协 蚓控制研究、系统与设备的可靠性方面与国外还 存在一定的差距，在开展实际海上应用方面差距 较大，是未来的发展重点。 ４－２水下滑翔器 水下滑翔器是一种新型水下机器人，依靠自 身浮力作锯齿状剖面运动，水平速度可达０．７～ Ｉ『６ｌ４海洋信息２０１８年第３期Ⅲ ｌ ｋｍ／ｈ，持续观测时间长达几个月，续航能力可 达上千千米，但受能力和体积的限制，允许支持 的科学载荷较小。国外最具代表性的产品有 Ｓｌｏｃｕｍ、Ｓｐｒａｙ、Ｓｅａｇｌｉｄｅｒ等，美国在水下滑翔 器的组网观测方面进行了大量的试验与应用，如 ＯＯＩ ＲＳＮ中水下滑翔器作为对缆系观测系统的扩 展，担负了区域观测任务。此外，美国还解决了 水声通信距离、传输速率等问题，如美国“金枪 鱼”和ＲＵＭＵＳ系列无人潜航器均采用伍兹霍尔 海洋研究所研制的低功耗水声通信系统，传输速 率为８０ ｂ／ｓ￣５．４ ｋｂ／ｓ，可建立起多个潜器之问的 实时通信链路，进行信息交换与相对位置调整， 成功进行了多个潜器的自主组网观测。 国内经过ｌ０多年的发展，天津大学、中科 院沈自所、中国海洋大学等多家单位研制成功水 下滑翔器．我国水下滑翔器单体技术逐渐成熟， 具备了应用基础。但面向实际需求的水下滑翔器 应用技术、多滑翔器编队和组网观测技术，还处 于初步探索阶段。 ４－３ Ａｒｇｏ浮标技术 在Ａｒｇｏ汁划的推动下，Ａｒｇｏ浮标得到了较快 的发展，已在全球按照３。×３。网格布放了１ １００ 多个Ａｒｇｏ浮标，其多数对２０００ ｍ以内浅海域进 行温度、盐度观测。目前，国际上正在大力发展 深海Ａｒｇｏ浮标技术，美日等国已研制成功相关 产品，可实现对全球深海（可达６０００ ｍ）的大 面积、长时间、近实时观测。除了大力发展深海 观测之外。多要素观测也是Ａｒｇｏ浮标技术的发 展重点。 ４．４锚系自主活动剖面技术 锚系自主活动剖面技术的研究始于７０年代， 近年来相关技术逐渐发展成熟，各类锚系自主活 动剖面仪在海洋观测系统上的应用越来越多。目 前，美、欧、俄、日等国共发展了ｌ０余种产品， 按照运动方式主要分为绞车式和爬行式两大类， 如美国ＯＯＩ观测计划中使用的ＳｅａＣｙｃｌｅｒ为绞车 式，美国马里兰实验室研制的ＭＭＰ则为爬行 式。而国内受平台技术、系留技术和水下通信技 术的限制，尚无此类设备。 ４．５海洋大数据技术 随着观测频率、分辨率的提高，日积月累积 累了海量的海洋数据，对这些数据进行挖掘和信 息提取，海洋大数据技术不可或缺。在此基础 上，还需通过发展云计算技术、智能分析技术， 结合海洋分析预报模型和辅助决策模型，解决海 洋大数据的智能分析、预报以及决策问题，构建 智慧海洋大数据平台，提升我海洋信息智能分析 与决策能力。 随着大批自主化、智能化海洋仪器设备与 技术的发展，智能化已成为各国海洋信息化建 设的重点，是我国海洋信息化发展的必由之路。 因此，应着重加强ＡＵＶ、水下滑翔器、Ａｒｇｏ浮 标、ＭＡＭＰ、海洋大数据等技术的发展，促进 我国海洋信息化的发展，提升我国海洋信息化 的智能水平。 ５ 海洋信息装备在海洋石油行业中 的应用前景 近年来，我国海洋油气开发行业受益于国家 的高度重视和大力扶持正在蓬勃兴起和发展，装 备和技术水平得到了有效提升和长足进步。海洋 构筑物是海洋油气田开发的基本设施，我国现已 建成或正在建设中的渤海、南海、东海油田群共 有多处油气田，并为之配套建设了规模庞大的海 底管网。海洋信息装备ＲＯＶ和ＡＵＶ，保证海洋 构筑物的安全运作，定期对构筑物水下部分进行 巡检，了解水下的情况，及时发现隐患并予以排 除，保障海洋构筑物的安全运行已有深度应用， 但都存在不足之处。 目前，我国对于较浅的海洋构筑物水下检测 主要依靠潜水员及ＲＯＶ，局限性大、安全性低、 作业效率不高；对于上百米深的海底管线及水下 设施检测基本上是采用有缆遥控式水下机器 人（ＲＯＶ）对管体情况进行检查，ＲＯＶ作业时 需要水面工作母船的支持，使用成本高。不适合 用来做定期常规巡检。ＲＯｖ在海底勘探活动中 起到了十分重要的作用，对于水下短距离、结构 复杂的海洋构筑物的检测，可以利用ＲＯＶ进行， 但对于大深度、长距离的检测，例如对海底油气 管线的检测，ＡＵＶ有优势。利用ＡＵＶ对海底管 道进行自动跟踪有许多优点，它不像ＲＯＶ那样 有脐带电缆的限制，可在水下较大范围内工作， 工作时间长，对母船要求低。 因此，同时具备ＲＯＶ和ＡＵＶ显著特点的 ＡＲＶ在实际水下检测的应用就尤为重要，为此， 亟需开发一种可以减少船舶支持、降低操作费 用、节约巡检时问、并可以人为灵活操作的海洋 构筑物水下部分检测航行载体来完成海洋构筑物 的水下状态巡检任务。 海洋构筑物水下检测ＡＲＶ的研发在以下４ 个方面具有重要意义： （１）突破潜水员作业深度的限制，提高检测 效率，降低水面支持要求、减少操作费。 （２）缩短响应、动员准备时间，节约总体作 业任务时间。 （３）我国长距离、大深度自动检测技术手段 不足，通过本应用研究丰富和完善相应的检测手 段和能力 （４）促进相对技术成熟的军用自主式水下航 行体技术推广应用，加快民用ＡＲＶ产业化步伐。 近年来，我国海上石油开发、近海海洋工程 得到大规模的发展，而海洋开发不仅是一项高投 入和高科技的新兴领域，而且是一项高风险的工 程。为降低海洋开发的风险及成本，国外已采用 大量水下机器人来完成海洋勘探、检测、开发、 维护等作业。目前世界上已研制成的遥控水下机 器人在１ ０００台以上，而我国在这方面则是刚刚 起步，且以观察类型为主，具有操作及观察功能 的海洋钢结构物智能检测机器人开发成功．具有 广阔的市场应用前景和发展空问。 参考文献： ［１］何广顺．海洋信息化现状与主要任务［Ｊ］＿海洋信息， ２００８（３）：Ｉ－４． ［２］Ｈｅｅｓｅｍａｎｎ Ｍ．，Ｙ．Ｌ．Ｉｎｓｕａ，Ｍ．Ｓｃｈｅｒｗａｔｈ，Ｓ．Ｋ．Ｊｕｎｉｐｅｒ， ａｎｄ Ｋ．Ｍｏｒａｎ．Ｏｃｅａｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ Ｃａｎａｄａ：Ｆｒｏｍ ｇｅｏｈａｚ－ ａｒｄｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ ｔｏ Ｓｍａｒｔ Ｏｃｅａｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ】． Ｏｃｅａｎｏｇｒａｐｈｙ，２０１４，２７（２）：１５１－１５３． ［３］程骏超，何中文．我国海洋信息化发展现状分析及展 望［Ｊ］．海洋开发与管理，２０１７，２：４６—５１． 海洋信息２０１８年第３期６５ ＪＩ
