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深蓝瞭望(第33期)|深海采矿车下水,低频天线跨介质
访问数量:14发布时间:2026-11-14

本期「深蓝瞭望」聚焦三条主线:装备层面,我国首次在国际海底矿区完成成规模深海多金属结核采集试验,声学定位与巡检机器人成为核心支撑;技术层面,微型低频天线完成水—气跨介质通信实验,国际团队首次实时记录水下滑坡全过程;市场与政策层面,观测网络优化研究显示小幅加密即可显著改善碳汇估算,水下自主智能基础层公司完成种子轮融资,厦门「十五五」海洋经济专项规划落地。以下对近日动态进行梳理,供行业参考。

一、深海采矿:五矿·鲲鹏号完成5330米成规模采集试验

图1. 遥控潜水器(ROV)机械臂将采样管压入布满多金属结核的海床——深海采矿装备的每一次作业,都依赖声学定位与原位感知的配套支撑(图源:NOAA Ocean Exploration,美国政府作品,公有领域)

据哈尔滨工程大学消息,由长沙矿冶研究院牵头、哈尔滨工程大学等单位参与的国家重点研发计划项目,近日在我国东太平洋中国五矿国际海底矿区完成海上试验:重型智能深海多金属结核采矿车「五矿·鲲鹏」号下潜至5330米水深,完成我国首次在国际海底矿区成规模开展的深海多金属结核采集试验。哈工程深海水下信息技术团队承担采矿车水下定位导航系统,攻关立体空间声学定位与多元信息融合组合导航技术,在强噪声环境下实现深海亚米级高精度定位,支撑采矿车水下长时间运行;水下智能机器人技术团队研制了搭载于采矿车内部的专用巡检机器人,完成「子母式」随动巡检作业,实时回传设备状态与环境信息,为作业安全与环境扰动评估提供原位数据。深海采矿装备从样机走向矿区海试,声学定位、水下通信与原位监测是绕不开的配套环节。

图2. ROV「Deep Discoverer」的采样斗正从海底收集沉积物与结核——从科考级取样到矿区级采集,海底作业装备正沿同一条技术谱系升级(图源:NOAA Ocean Exploration,美国政府作品,公有领域)

二、跨介质通信:毫瓦级微型低频天线完成水下实验

西安交通大学联合国内外研究团队在《科学进展》(Science Advances)发表论文,提出压电驱动磁偶极扭转谐振器(PMTR),为低频天线小型化提供新路线:利用压电单晶的微小形变带动永磁体周期性扭转,产生低频交变磁场。谐振器工作频率15.4赫兹、体积约6.3立方厘米,在仅1.6毫瓦器件输入功率下,100米处的交变磁场约为0.62皮特斯拉,与相近尺寸的传统环形线圈相比辐射效率提高约4.9万倍。团队将谐振器、驱动与调制电路、电源和防水结构集成为完整发射系统,在浙江千岛湖开展跨域通信实验:发射机置于约30米水深,115米外的岸上接收端仍测得约0.5皮特斯拉磁场信号,整套系统功耗仅10.4毫瓦,若以2600毫安时锂电池供电有望连续运行一个月以上。水下机器人、海底监测设备与潜水作业长期受困于水—气界面通信瓶颈,这一方向若持续成熟,将为长周期水下监测装备的低功耗数据回传提供新选择。

三、水下滑坡:国际团队首次实时记录全过程

英国杜伦大学与多国合作团队在《科学》发表论文,在加拿大不列颠哥伦比亚省霍马斯科三角洲首次于自然环境中原位观测到水下滑坡发生与发展的全过程。为期18天的观测中,团队以每秒一帧的声呐连续成像监测三角洲陡坡前沿,每日测绘海床,并在下游700米布放浑浊度传感器;11天内记录约30次小型滑坡,共移除约6.1万立方米沉积物,相当于同期河流输沙量的两成。观测显示,滑坡并非整体瞬间垮塌,而是以每秒2至27毫米的速度沿坡面向后「渐进后退」(breaching),单次持续38至100分钟,且全部发生在河流高流量与落潮叠加时段;每次滑坡触发的含沙浑浊流沿海底水道行进至少两公里,浑水持续12至14小时。这一成果改进了对海底滑坡动力过程的认识,对海缆、海底管道与海上风电基础的风险评估具有直接参考价值——这些线性基础设施恰恰是浑浊流与滑坡最常「光顾」的对象。

四、观测网络:小幅加密改善碳汇估算,声学监测走向分布式值守

世界气象组织《气象通报》刊文(GEORGE项目团队参与)指出,海表二氧化碳现场观测目前仅覆盖约2.3%的1°×1°月度网格,南大洋冬季尤为薄弱;模拟实验显示,在缺测海域与季节针对性增补船舶观测和无人艇观测,可将全球海洋碳汇重建估算的偏差降低约33%。GEORGE项目正把新型传感器与采样器集成到Argo浮标、深海着陆器、水下滑翔机与无人艇等自主平台,以补齐极地与南大洋的观测空白。无人系统方面,近期多国参与的水下自主技术演示活动中,分布式被动声学传感系统对从微型到超大型的各类无人水下航行器完成了探测、分类与跟踪验证:固定式声学节点与无人艇布放的大孔径拖曳阵列组合组网,单套系统可连续值守超过90天,声学数据在边缘端经人工智能辅助处理后生成目标航迹。无论用于航道监测,还是港口与关键设施周边的水下态势感知,「固定节点+移动布放+边缘计算」的分布式声学组网正在成为水下监测的新范式。

五、资本与政策:水下智能基础层获融资,厦门规划落地

资本动向方面,深圳初创企业领渊智能宣布完成千万级种子轮融资,定位水下装备的通用智能基础层:不与整机厂商比拼耐压与推进,专注水下自主决策系统,核心是让装备对水流扰动做出预判并自主规划路径、悬停与作业动作,使操作员从「操控者」转变为「指挥者」,一人可同时管理多台机器。团队来自香港科技大学、清华大学与佐治亚理工学院,具备近二十年的水下工程积累。政策方面,厦门市人民政府近日印发《厦门市「十五五」海洋经济发展专项规划》,印发主体由海洋部门首次上升到市政府层面:2025年厦门海洋生产总值预计突破2700亿元、占地区生产总值比重超30%,海洋新兴产业增加值占海洋生产总值近四成,已培育海洋龙头企业30家、涉海上市企业15家;规划提出到2030年海洋新质生产力实现新提升,到2035年全面建成具有国际竞争力的现代海洋城市。

结语

图3. 本期要点速览(图表制作:青岛水德科技有限公司)

从5330米深的采矿车到115米跨介质传回的磁信号,海洋观测与作业装备的每一次延伸,背后都是声学、传感与智能算法的接力。青岛水德科技有限公司将持续跟踪海洋观测与探测装备的最新进展,为行业用户提供前沿资讯与设备选型支持。

来源声明:本文根据哈尔滨工程大学、西安交通大学、《科学进展》、杜伦大学、《科学》、世界气象组织《气象通报》、新浪财经、厦门日报等公开信息整理,内容仅供参考。