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深海装备产业全球创新资源分布研究-情报杂志

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收稿日期:2013-08-28摇摇摇摇摇摇修回日期:2013-09-26基金项目:青岛市软科学课题“海洋高端产业全球创新资源分布路线图研究冶(编号:13-1-3-139-3-(2)-zhc)。作者简介:王云飞(1980-),女,博士,助理研究员,研究方向:专利分析、科技创新体系等;谭思明(1962-),男,所长,副研究员,硕士生导师,研究方向:专利分析、情报研究;赵摇霞(1966-),女,副研究员,研究方向:专利分析、科技查新;初志勇(1976-),男,工程师,研究方向:情报研究;秦洪花(1965-),女,助理研究员,研究方向:专利分析、情报研究。

深海装备产业全球创新资源分布研究*———基于Orbit专利平台王云飞摇谭思明摇赵摇霞摇初志勇摇秦洪花(青岛科学技术信息研究所摇青岛摇266003)

摘摇要摇基于深海装备产业领域Orbit专利数据的统计分析,研究了该产业的全球创新资源分布格局,绘制出创新高地分布图,并对创新高地中重要的创新机构、专利布局、重点涉及领域以及主要产品等情况进行了归纳总结。结果显示,中国创新高地数量最多,发展迅速,并取得大量成果,但市场占有率低下。相比而言,美国、法国、德国与日本的创新高地具有更强的核心竞争力。关键词摇Orbit专利平台摇深海技术摇深潜器摇深海调查摇全球创新资源中图分类号摇G306摇摇摇摇摇摇文献标识码摇A摇摇摇摇摇摇文章编号摇1002-1965(2013)12-0093-05

StudiesonGlobalInnovationResourcesDistributionsofDeepSeaEquipmentIndustriesBasedonOrbitPatentPlatform

WangYunfei摇GuanQuan摇ZhaoXia摇ChuZhiyong摇QinHonghua(QingdaoInstituteofScientificandTechnicalInformation,Qingdao摇266003)

Abstract摇BasedonthestatisticalanalysisofOrbitpatentdataofdeepseaequipmentindustry,itsglobalinnovationresourcesdistributionpatternsarestudiedthoroughly,innovationhighlandsdistributionsarevisualized,andtheinnovationinstitutes,patentpublicationcoun鄄tries,relatedresearchanddevelopmentfieldsandkeyproductsofinnovationhighlandsaresummarizedaswell.Itisfoundthattheinnova鄄tionhighlandsinChinaarewiththelargestnumbers,rapiddevelopmentsandmanyachievements,butarewithlowmarketshare.Incon鄄trast,theinnovationhighlandsintheUnitedStates,France,GermanyandJapanhavestrongercorecompetitiveness.Thefindingsinthispapercanprovidestrategicinformationandreferencesforgovernments,companiesandresearchinstitutions.Keywords摇Orbitpatentplatform摇deepseatechnology摇underwatervehicle摇deepseaexploitation摇globalinnovationresources

0摇引摇言深海装备产业的发展水平在一定程度上标志着国家国防能力和科技水平,发展该项技术不仅对国民经济和社会发展以及国家军事安全有重大的意义,还对未来的海底空间利用、海洋旅游业、深海打捞、救生等有着不可估量的价值和战略意义。此外,深海技术装备产业市场需求也不容忽视,其主要体现在海洋油气开发、海底管线布设和维护、水下结构物的检测/监测、水下施工和作业、水下救援等领域[1]。国家现已出台《深海高技术发展专项规划》,其重点发展方向是深海探测,规划有“深海潜水器技术与装备冶“深海海洋动力环境监测冶“小型探测器冶“海底观测冶等5个重大项目,经费投入将达20个亿。在创新全球化的时代背景下,要想加快发展深海装备产业,必须把握产业创新资源分布格局,找出创新高地,建立全球链接[2]。因此有必要对深海装备产业

的全球创新资源进行研究,以掌握海洋高端产业创新资源在全球范围的分布情况,为企业和研发机构加强国际合作、突破关键技术、以更低的成本和更高的效率获得更强的竞争力等提供支持。

第32卷摇第12期2013年12月摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇情摇报摇杂摇志JOURNALOFINTELLIGENCE摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇Vol.32摇No.12Dec.摇20131摇数据与方法根据《国家深海高技术发展专项规划》的表述,深海高技术主要包括:深海潜水器与作业技术及深海通用技术、深海海洋环境监测技术、深水油气及天然气水合物勘探开发技术等[3],因此,本文涉及的深海装备包括水下运载设备、深海环境监测设备、水下取样设备。其中,深水油气及天然气水合物勘探开发技术涉及的装备目前在本文中只涉及了水下取样设备,其他设备如钻井平台、井下测量、海底管道铺设船等将做其他专门分析。具体来说,水下运载设备是指运载各种电子装置、机械设备、甚至人员到深海特定区域的超常环境中,进行特定作业的深潜技术,包括载人深潜器(HUV)、有缆无人遥控潜水器(ROV)以及无人自治潜水器(AUV)、水下滑翔机(glider)等[4]。深海海洋环境探测用设备是指用于测量海洋物理性质、化学性质、调查生物、地质情况的传感器,包括高精度温、盐、深探测仪、水质分析仪、激光粒度仪、声学多普勒流速剖面仪、海流计、光学吸收与衰减仪、深水声学拖曳系统、连续浮游生物记录仪等[5]。水下取样设备指用于在深海取样的设备,其要实现岩芯样品保持或接近原始状态,包括保压取芯器、保温保压取样器、保压取样筒、欧盟保压取样系统等[6]。根据以上描述中深海装备涉及的内容,结合专利分类号,可将检索式定义为:水下运载设备检索式1:((UNDERWATERFVE鄄HICLE?)OR(UNDERWATERFROBOT?)OR(UN鄄DERSEAFVEHICHL?)OR(UNDERSEAFRO鄄BOT?)ORROVORAUV)/BIAND(B63GORB63CORB63BORB63H)/ICANDAPD<=2013-06-30深海环境探测设备检索式2:(((((SONARORECHOSOUNDER)AND(WAVEORCURRENTORBATHYMETRYORSEAFLOOR))/BIAND(O鄄CEANORMARINEORSEAORUNDERWATER)/BI/TX))or(((SEATEMPERATURE?ORSEASA鄄LINITYORCTD)ANDSENSOR?)/BIAND(O鄄CEANORMARINEORSEA)/BI/SA)or((SEN鄄SOR?AND((WATERSQUALIT+)ORSEDIMENTORCHLOROPHYLLORCDOMOR(COLOREDWDISSOLVEDWORGANICWMATTER))AND(O鄄CEANORMARINEORSEAORUNDERWATER))/BI/SA))and(G01NORG01S)/ICANDAPD<=2013-06-30水下取样设备检索式3:(((SAMPLING+ORSAMPLER+)AND(UNDERWATERORUNDER鄄SEA))/BIANDAPD<=2013-06-30总检索式:1or2or3专利数据来自法国电信集团子公司Questel开发的联机检索平台Orbit系统。检索专利时间截止至2013年6月31日,检索结果共2271个专利家族。2摇结摇果

摇2.1摇总体趋势

图1摇深海装备领域相关专利公开数量总体趋势图1显示了全球深海装备领域相关专利公开数量的总体变化趋势,整体呈指数增长。最早的公开专利是在1948年,共两个专利,都与回声测深相关。随后,增长速度缓慢,到70年代,专利数量才开始增多,发展速度加快,专利内容开始涉及深潜器、深海探测设备等,不再局限于海洋声学类。90年代之后,公开专利数量更是呈现急剧上升趋势,其中深潜器领域的专利快速增加。总体来看,水下运载设备公开专利数增长最快,深海探测类设备专利增长趋势也很明显,水下取样设备公开专利数增长较为缓慢。此外,水下运载设备、深海探测设备、水下取样设备相关专利分别占总数的55.4%、28.7%、16.9%,可以说,水下运载设备是深海装备中的重要领域,且发展迅速。总体变化趋势呈指数增长的主要原因有以下几点:一是需求的增长。前期对深海装备的需求主要体现在军用领域,现在则有越来越多的民用需求,如海洋工程、海洋石油开发、海洋科研等。二是相关高新技术的发展。水下运载设备技术涉及的高新技术范围很广,包括复合材料耐压仪表舱技术、深水耐压浮力材料技术、高精度定位技术及水下目标跟踪技术、水声通信和图像传输技术、动力装置技术等。这些技术的快速发展也促进了深海装备产业的发展。三是相关政策的支持,由于深海技术装备产业在国家战略和市场需求等方面具有不可估量的价值和意义,各国一直都不甘示弱,都给予相关的政策支持,鼓励研发。摇2.2摇专利优先权国家历年情况摇图2给出了深海

装备相关专利主要的优先权国家(地区)随时间专利数量的变化,气泡的大小代表专利数量。需要注意的是,俄罗斯与前苏联的专利情况应该进行综合考虑。由图2可以明显看出,美国、法国、德国、英国是深海装

·49·摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇情摇报摇杂摇志摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇第32卷

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水声技术杨坤德等深海声传播信道和目标被动定位研究现状

水声技术杨坤德等深海声传播信道和目标被动定位研究现状

水声技术▏杨坤德等：深海声传播信道和目标被动定位研究现状冷战结束之后，国际水声界的理论和实验研究偏重于浅海，国内水声界的工作也主要集中在我国周边近海的大陆架浅海环境。

但是最近十几年，为了争夺海洋资源，国际上的“蓝色圈地”运动深入深海。

我国海洋科技特别是深海领域起步较晚，与发达国家相比，在装备和技术体系的建设方面存在巨大差距。

《“十三五”海洋领域科技创新专项规划》将深海探测技术研究列为重点任务之一，深海环境中的目标远程探测已经成为当前的研究热点。

研究基于水声传播物理特征的信号处理技术是推动水声装备进一步创新发展的重要途径。

只有将海洋环境复杂性考虑在内，新型声呐才有可能达到最优的技术性能。

从这个角度来说，深海声呐技术取得跨越式发展的重要途径之一，在于对深海环境水声传播特性的深入挖掘。

总而言之，水声物理模型、信号处理技术与海洋环境紧密结合是水声技术发展的必然趋势。

一、深海声传播信道深海最大的特点是其独有的海洋分层现象及其产生的不同声传播模式，这些声传播模式与声呐的工作原理密切相关。

图1为低纬度地区一个典型深海声速剖面下声传播路径示意图。

声速剖面为典型的3层结构：表面等温层（形成表面波导）、温跃层和深海等温层。

在深海等温层，当某深度上的声速与海面声速相同时，该深度称为临界深度。

声线由表面波导底部出射，出射角度为0º～5º，传播路径如图1中所示。

下面分析每种深海信道及其在目标探测中的应用。

图1 低纬度地区典型深海声速剖面下声传播路径示意图⒈表面波导表面波导是由海洋表面等温层导致声速剖面微弱正梯度形成的，表面波导可实现水声的远距离传播，因此，表面波导特性及其声传播受到了广泛关注。

Baker和Schulkin基于实验数据给出了表面波导中近距离声传播损失的经验公式；Duan等分析了声呐在表面波导中主动发射和被动接收时的最优深度，以及表面波导中声波的波达角问题。

夏季的表面波导层很薄并且不稳定，存在强烈的时空变异性，是不稳定的信道。

国内外海洋试验场现状分析

国内外海洋试验场现状分析

国内外海洋试验场现状分析海上试验场是海洋观测、监测和调查仪器设备研发、海洋科学研究、实现科技兴海，促进高新科技成果转化及海洋可再生能源开发的重要试验平台。

国际海洋科技发达国家在国防工业、科学研究和技术开发中，对海上试验场的建设投入了大量研究和建设。

目前，国外海上试验场多数是海军装备研发测试、船舶与海洋装备试验、海洋科学基础问题研究等多功能一体化的综合性试验场，而国内海上试验场建设起步较晚，虽然取得了一定成果，但与国外相比仍存在一定差距。

一、国外试验场（一）挪威特隆赫姆峡湾试验场挪威特隆赫姆峡湾试验场由挪威科技大学自主海洋运行科技中心和挪威政府合作建立，于2016年底正式开放，主要用于海上机器人测试（图3-2），由于峡湾试验海域开阔且交通量相对较少，可以减少测试事故。

该试验场为西北东南走向，长约14 km，宽约1 km，水深近400 m，设有静态试验场、航行试验场、陆上试验站三部分。

静态试验场主要用于对处于系泊状态的海上机器人进行单机设备的测试任务；航行试验场的功能较为丰富，用于对以各种速度和深度航行的海上机器人（USV/AUV/UUV）进行相应的测试工作；陆上试验站配有雷达、通信设施及各种分析设备，负责对测试任务的指挥、实施及处理等工作。

使用该试验场的科研机构和企业包括Kongsberg Seatex、SINTEF Ocean、Maritime Robotics和Rolls-Royce Maritime等，测试从海上机器人（USV/AUV/UUV）的导航和防碰系统到运行安全和风险管理项目的所有内容。

图2-1 挪威特隆赫姆峡湾试验场（二）芬兰杰克蒙瑞智能船测试区芬兰杰克玻瑞（Jaakonmeri）智能船是全球首个与无人驾驶航运项目相关的测试区域，目前已正式运营。

该测试区是全球首个国际性测试区，为全球测试无人驾驶的海上运输、船舶或者相关的技术提供服务，服务的测试对象包括：载人智能船、无人船（USV）、无人潜航器（AUV／UUV）等。

深海矿产资源开发的技术与管理

深海矿产资源开发的技术与管理

深海矿产资源开发的技术与管理在当今世界，随着陆地资源的日益枯竭，人类将目光投向了广袤无垠的深海。

深海蕴藏着丰富的矿产资源，如多金属结核、富钴结壳、热液硫化物等，这些资源对于满足人类社会不断增长的需求具有重要意义。

然而，深海矿产资源的开发面临着诸多技术和管理方面的挑战。

深海环境极其恶劣，巨大的水压、低温、黑暗以及复杂的地形和地质条件，都给资源开发带来了巨大的困难。

首先，在技术层面，深海勘探技术是开发的前提。

目前，常用的深海勘探技术包括声学探测、地质取样、地球物理勘探等。

声学探测技术通过发射声波并接收回波来获取海底地形和地质结构信息；地质取样则能够直接获取海底的岩石、沉积物和矿产样本，以便进行详细的分析和研究；地球物理勘探则利用磁力、重力等物理场的测量来推断海底的地质构造和矿产分布。

深海采矿技术则是资源开发的核心。

常见的深海采矿方法包括连续链斗式采矿、穿梭艇式采矿、液压提升式采矿等。

连续链斗式采矿系统通过一条长长的链斗在海底挖掘和收集矿产；穿梭艇式采矿则使用小型穿梭艇在海底进行定点采集；液压提升式采矿则依靠强大的液压将海底的矿产提升到海面。

然而，这些技术目前仍处于试验和改进阶段，存在着效率低下、成本高昂、对环境影响较大等问题。

深海矿产资源的加工和处理技术也至关重要。

由于深海矿产往往与其他杂质混合在一起，需要进行复杂的选矿和精炼过程，以提取出有价值的金属。

这不仅需要先进的设备和工艺，还需要消耗大量的能源和资源。

在管理方面，深海矿产资源开发涉及到众多国际法规和政策。

由于深海不属于任何一个国家的管辖范围，属于国际公共区域，因此其开发需要遵循国际海底管理局制定的相关规则和制度。

国际海底管理局负责管理深海矿产资源的勘探和开发活动，确保其在公平、公正、可持续的原则下进行。

同时，各国也需要制定本国的深海矿产资源开发战略和政策。

这包括投入资金进行技术研发、培养专业人才、建立监管机制等。

在开发过程中，要注重环境保护，避免对深海生态系统造成不可逆转的破坏。

深海探测装备的可视化与数据处理技术

深海探测装备的可视化与数据处理技术

深海探测装备的可视化与数据处理技术深海探测装备的可视化与数据处理技术是现代海洋科学发展中的重要一环。

随着人类对海洋资源的开采和研究的不断深入，对深海环境的了解和探索变得日益重要。

深海探测装备的可视化与数据处理技术能够帮助科学家们更好地理解和利用深海资源，同时也为深海生态环境保护提供了有力的技术支持。

深海探测装备的可视化技术通过将深海的景象和数据以图像的形式表现出来，打破了人类对于深海所谓“未知”的认识。

可视化技术能够将深海的岩层、地形、生物等信息以直观的方式呈现给人们，使人们能够更加清晰地了解深海的真实模样。

同时，可视化技术还可以结合虚拟现实技术，使得科学家们能够身临其境地观察深海环境，甚至能够进行虚拟深海潜水，从而获取更加准确和立体的深海数据。

数据处理技术在深海探测中起着至关重要的作用。

深海探测装备所产生的数据极其庞大和复杂，其中包含了深海地质、深海生物、水文信息等多个方面的数据。

如何从这些庞杂的数据中提取有效信息，成为了科学家们亟待解决的问题。

数据处理技术通过对深海数据进行分析、整理和统计，能够将其中的规律性和关联性呈现给科学家们。

同时，数据处理技术还能够进行数据压缩和数据优化，使得数据的存储和传输更加高效和可靠。

在深海探测装备的可视化与数据处理技术中，还涉及到一些先进的传感器技术。

这些传感器能够通过对深海环境的实时监测，获取到更加准确和全面的数据。

例如，声纳技术可以通过声波在海水中的传播来测量水深、水温、盐度等物理参数，从而为深海环境研究提供实时和精确的数据。

激光扫描技术可以通过激光束对深海地质构造进行高精度的测绘，为深海地质研究提供详细的地貌和岩层信息。

深海探测装备的可视化与数据处理技术在现代海洋科学研究和深海资源开发中发挥着重要的作用。

可视化技术的应用使得人类能够更加直观、全面地了解深海环境，为科学家们的研究提供了强大的支持。

数据处理技术的发展使得科学家们能够从大量、复杂的深海数据中提取出有意义的信息，为深海资源的开发和利用提供了技术保障。