不久前,由上海交通大學(xué)、中國科學(xué)院深??茖W(xué)與工程研究所、華大集團聯(lián)合發(fā)起的馬里亞納海溝環(huán)境與生態(tài)研究計劃(MEER計劃)取得重大科研進展。該研究專題集中報道了馬里亞納海溝深淵樣本的研究進展。樣本分析顯示出較高的分類新穎性,呈現(xiàn)出一個海洋深處極度繁榮的生態(tài)系統(tǒng)。這是人類首次系統(tǒng)性地研究深淵生命,揭示了深淵生態(tài)系統(tǒng)的生命適應(yīng)策略與資源潛能,拓展了人類對極端環(huán)境下生命過程的認(rèn)知。
所謂的深淵區(qū)(Thehadalzone)水深超6000米,聯(lián)合國教科文組織則定義為水深超過6500米,代表著地球上最少被探索的極端環(huán)境。深淵區(qū)占海洋垂直深度的45%,以極端高壓(110兆帕)、低溫(接近冰點)、黑暗及有機質(zhì)稀缺為特征。值得一提的是,該項目依托我國自主研發(fā)的“奮斗者”號載人潛水器,及深海生命研究的全國產(chǎn)化軟硬件體系,在深海生命科學(xué)研究領(lǐng)域取得突破性進展。
“十三五”以來,科技部會同中國科學(xué)院,組織近百家科研院所、高校、企業(yè)近千名科研人員,經(jīng)過艱苦攻關(guān),成功完成“奮斗者”號的研制工作。2020年11月10日8時12分,“奮斗者”號在馬里亞納海溝成功坐底,創(chuàng)造了10909米的中國載人深潛新紀(jì)錄,標(biāo)志著我國在大深度載人深潛領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平,進入深??瓶嫉谝惶蓐?。
“奮斗者”號載人潛水器有效載荷220公斤,其高速水聲通信系統(tǒng)及高國產(chǎn)化率,顯著提升了采樣精度與效率。研究顯示,在2021年TS21航次中,“奮斗者號”采集了約1700份分層沉積物和原位海水樣本,覆蓋6000-10900米深度。
另外,2024年以來,“深海勇士”號載人潛水器下潛132次,“奮斗者”號載人潛水器已下潛116次,無論是單獨下潛次數(shù),還是合計下潛次數(shù),均創(chuàng)歷史新高。其中,“深海勇士”號完成了南海西北陸坡一號、二號沉船第三階段現(xiàn)場調(diào)查工作,進一步提高深海文物探測、提取和安防保護技術(shù),推動深海技術(shù)與水下考古跨界融合。
水下機器人屬于高端制造業(yè)范疇,就水下機器人發(fā)展來看,目前其市場規(guī)模還不算大,主要集中在國家戰(zhàn)略層面,規(guī)模化快速發(fā)展尚需假以時日。據(jù)“艾思深海”統(tǒng)計:2024年我國的深海潛水器產(chǎn)量為5582臺/套,預(yù)計到2025年,這一產(chǎn)量將達(dá)到6903臺/套。而對于水下機器人總量則缺少詳細(xì)統(tǒng)計資料。
水下機器人集成了海洋工程、材料科學(xué)、電子技術(shù)、信息技術(shù)等多個領(lǐng)域的高新技術(shù),涵蓋水下機器人的設(shè)計、研發(fā)、制造、應(yīng)用和服務(wù)等多個環(huán)節(jié)的新興產(chǎn)業(yè)。該產(chǎn)業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級,推動深海探測與開發(fā)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用,廣泛應(yīng)用于海洋科學(xué)研究、海洋資源開發(fā)、海洋工程、國防安全、環(huán)境保護等領(lǐng)域。
水下機器人(DUV)主要包括以下三種類型:一是載人潛水器(HOV),是搭載人類進入深海的工具,配備耐壓艙和生命支持系統(tǒng),可搭載科學(xué)家直接觀察海底、采集樣本,如中國的“蛟龍?zhí)枴薄皧^斗者”號等;二是無人遙控潛水器(ROV),通過電纜與母船連接,由操作人員遠(yuǎn)程控制。它配備高清攝像頭和機械臂,可完成海底設(shè)備安裝、管道檢測等復(fù)雜任務(wù),廣泛應(yīng)用于海洋工程和科學(xué)研究,操作安全且成本較低;三是自主水下航行器(AUV),可自主航行,按預(yù)設(shè)程序完成海底測繪、環(huán)境監(jiān)測等任務(wù)。
水下機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可以分為起步期、成長期和快速擴張期三個階段。隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用領(lǐng)域的持續(xù)擴展,水下機器人將在未來扮演更加重要的角色,不僅提高海洋科學(xué)研究、資源開發(fā)、環(huán)境保護等領(lǐng)域的效率,還將推動海洋工程、國防安全等領(lǐng)域發(fā)展。
水下機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展周期,來自艾思產(chǎn)研數(shù)據(jù)平臺
水下機器人產(chǎn)業(yè)鏈包括了上游、中游和下游產(chǎn)業(yè)鏈。上游產(chǎn)業(yè)鏈為核心硬件和關(guān)鍵材料供應(yīng),如耐壓材料、傳感設(shè)備和通信系統(tǒng)等;中游產(chǎn)業(yè)鏈為技術(shù)系統(tǒng)與設(shè)備集成,包括導(dǎo)航定位、環(huán)境監(jiān)測和仿真技術(shù)等;下游產(chǎn)業(yè)鏈為應(yīng)用領(lǐng)域,涉及海洋工程、水產(chǎn)養(yǎng)殖、科學(xué)研究和環(huán)境監(jiān)測等多種場景。
水下機器人產(chǎn)業(yè)鏈圖譜,來自艾思產(chǎn)研數(shù)據(jù)平臺
據(jù)艾思產(chǎn)研平臺數(shù)據(jù)統(tǒng)計,截至2025年2月,中國水下機器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有50.17萬家企業(yè)(未統(tǒng)計港澳臺地區(qū)),其中,廣東約7.47萬、江蘇約6.10萬、浙江約4.09萬、山東約3.41萬、安徽約2.50萬,這些?。ㄊ校┑钠髽I(yè)數(shù)量位列全國前五。
上游企業(yè)包括閥門領(lǐng)域,鋰電池、密封件提供商,推進器供應(yīng)商,耐壓殼體供應(yīng)商,以及高性能陶瓷、濕度傳感器、壓力傳感器等。主要集中在江蘇、廣東、浙江、上海和山東等?。ㄊ校?,珠三角、長三角和京津冀區(qū)域優(yōu)勢明顯。其中,江蘇以超過3.78萬家的企業(yè)數(shù)量占據(jù)領(lǐng)先地位,廣東企業(yè)數(shù)量也高達(dá)3.72萬余家,浙江企業(yè)數(shù)量達(dá)2.87萬余家。
水下機器人產(chǎn)業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)企業(yè)布局,來自艾思產(chǎn)研數(shù)據(jù)平臺
中游產(chǎn)業(yè)鏈為技術(shù)系統(tǒng)與設(shè)備集成,包括材料體系、動力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、探測系統(tǒng)、布放回收、指揮控制等,如仿真技術(shù)、水下導(dǎo)航定位、目標(biāo)探測與識別、水聲通訊、控制電子技術(shù)、視頻傳輸、3D打印、模擬軟件、流體動力學(xué)模擬、結(jié)構(gòu)強度分析以及環(huán)境監(jiān)測設(shè)備等,這些技術(shù)共同支撐著潛水器的設(shè)計、制造、操作和維護,確保其能在極端的深海環(huán)境中執(zhí)行各種任務(wù)。在中游各環(huán)節(jié)中,企業(yè)數(shù)量分布存在差異,其中3D打印核心技術(shù)企業(yè)占比最高,達(dá)57%;其次是環(huán)境監(jiān)測設(shè)備,占比約24%;控制電子技術(shù)占比約17%;模擬軟件占比約1%;其他核心技術(shù)系統(tǒng)占比不足1%。
水下機器人產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)企業(yè)布局,來自艾思產(chǎn)研數(shù)據(jù)平臺
中游企業(yè)主要集中在廣東、江蘇、浙江、山東、上海等?。ㄊ校?。其中,廣東的企業(yè)數(shù)量超過1.3萬家,在產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程中占據(jù)關(guān)鍵地位。江蘇、浙江、山東、上海的企業(yè)數(shù)量超過2500家,是推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支撐點。
中國水下機器人產(chǎn)業(yè)下游企業(yè)主要集中在廣東、江蘇、山東、安徽、湖南等省份。其中廣東省以超過2.59萬家的企業(yè)數(shù)量遙遙領(lǐng)先,占據(jù)絕對優(yōu)勢。緊隨其后的是江蘇省,企業(yè)數(shù)量超過1.94萬家,山東省以超過1.79萬家的數(shù)量位列第三。安徽省、湖南省和湖北省的企業(yè)數(shù)量均超過1.3萬家,形成第三梯隊。
水下機器人產(chǎn)業(yè)鏈下游應(yīng)用領(lǐng)域中,環(huán)境監(jiān)測占比最高,達(dá)到35%,其次是水產(chǎn)養(yǎng)殖和科學(xué)研究,分別占33%和14%。水下娛樂占13%,海洋工程占3%,而市政管道檢查、資源勘探、海底搜救打撈等其他應(yīng)用占比較小。這些數(shù)據(jù)表明,水下機器人在環(huán)境監(jiān)測、水產(chǎn)養(yǎng)殖和科學(xué)研究等關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。
全國水下機器人產(chǎn)業(yè)鏈下游環(huán)節(jié)企業(yè)布局,來自艾思產(chǎn)研數(shù)據(jù)平臺
肆
水下機器人產(chǎn)業(yè)涵蓋了潛水裝備、海洋探測、深海水密電纜接插件、深海探測技術(shù)裝備、無人潛水器和海工裝備等多個相關(guān)領(lǐng)域,分布在北京、浙江、江蘇、廣東等經(jīng)濟活躍地區(qū)。例如,中國船舶重工股份有限公司在水下機器人領(lǐng)域取得顯著成就,成功研制了“奮斗者”號載人潛水器,是中國首艘全海深載人潛水器,代表了國際最高技術(shù)水平;又如中潛股份有限公司作為國內(nèi)潛水裝備行業(yè)領(lǐng)域的龍頭企業(yè)和全球主要的潛水服及漁獵服生產(chǎn)企業(yè)之一,在潛水裝備領(lǐng)域具有顯著的地位;江蘇中天科技股份有限公司在深海水密電纜接插件領(lǐng)域具有專業(yè)優(yōu)勢,為海洋工程提供關(guān)鍵技術(shù)支持;深之藍(lán)海洋科技股份有限公司專注于水下機器人和海洋探測領(lǐng)域,在水下機器人領(lǐng)域取得了顯著的成就,為海洋探測和水下作業(yè)提供了重要的技術(shù)支持。等等。
與我國水下機器人的數(shù)量逐年遞增相同,據(jù)艾思數(shù)研統(tǒng)計,我國水下機器人的產(chǎn)業(yè)規(guī)模也在不斷上升,進入了發(fā)展的快車道。如下圖,2017年我國的深海潛水器產(chǎn)值規(guī)模為5.8億元人民幣左右,到2024年已經(jīng)增加至15億人民幣的規(guī)模,7年間產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長了近10億元。
2017-2024年中國深潛器產(chǎn)量及市場規(guī)模
據(jù)研精畢智市場調(diào)研網(wǎng)發(fā)布的數(shù)據(jù),我國水下機器人市場規(guī)模從2015年的12.52億元增長至2021年的31.63億元。其中,2022年中國水下機器人行業(yè)市場規(guī)模達(dá)到110.2億元,較上年同比增長26.1%。
水下機器人分為資源勘查類、安全檢測類、搜索救援類、商業(yè)及個人娛樂類、調(diào)查研究類、水產(chǎn)養(yǎng)殖類、鋪設(shè)線纜類。其中資源勘查類、安全檢測類、搜索救援類、商業(yè)及個人娛樂類水下機器人需求較高,2020年市場占比分別為41.59%、33.45%、11.75%、10.85%,其余類型水下機器人需求占比不足1%。
未來,水下機器人產(chǎn)業(yè)前景廣闊,將聚焦智能化、多功能化以及深海資源開發(fā)利用等三大關(guān)鍵方向。在智能化領(lǐng)域,水下機器人有望深度融合人工智能、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù),實現(xiàn)自主決策、智能感知與精準(zhǔn)操控,顯著提升作業(yè)效率與安全性。多功能化方面,潛水器將突破現(xiàn)有功能局限,集深海探測、樣本采集、環(huán)境監(jiān)測、工程作業(yè)等多種功能于一體,滿足海洋科研、資源開發(fā)等多元需求。而在深海資源開發(fā)利用上,隨著全球?qū)Q筚Y源的需求與日俱增,水下機器人將成為開發(fā)深海油氣、礦產(chǎn)等資源的核心裝備,為海洋經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展注入強勁動力。另外,由于技術(shù)水平和品牌影響力等因素的限制,中國水下機器人在國際市場上的份額仍相對較低。
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原文標(biāo)題:我國水下機器人的產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析
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