高速水下通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獲突破 開啟海洋wifi時(shí)代

■ 文｜《海洋與漁業(yè)》記者 李易珊 呂華當(dāng)

為青海師范大學(xué)制作的智能浮標(biāo)系統(tǒng)，長期應(yīng)用于青海湖環(huán)境監(jiān)測。

在陸地上，電磁波的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，成為普羅大眾較為常用的通訊手段。然而，當(dāng)介質(zhì)環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，電磁波便會(huì)黯然失色。據(jù)測量，電磁波在水中的傳送距離只有數(shù)米。也就是說，如果要發(fā)展水下無線通訊，靠電磁波顯然是行不通的，深圳市智慧海洋科技有限公司（以下簡稱“智慧海洋”）便將目標(biāo)鎖定到聲波傳送領(lǐng)域。

據(jù)悉，目前，無線通訊技術(shù)的載體不外乎三種形式：電磁波、光波和聲波。由于介質(zhì)的特性不同，聲波在陸上的傳輸速度是340米/秒，而在水下卻高達(dá)1500米/秒，且傳送距離可以從幾公里到幾百公里，是水下通訊的良好載體。早在 2004年，智慧海洋的技術(shù)團(tuán)隊(duì)核心專家崔軍紅就已經(jīng)著手水下聲波通訊的技術(shù)研究，并于 2012年推出了第一款產(chǎn)品，前后消耗經(jīng)費(fèi)折合人民幣兩個(gè)億，擬打造一個(gè)高速水下通信網(wǎng)絡(luò)，開創(chuàng)海洋wifi時(shí)代。

崔軍紅

信號(hào)轉(zhuǎn)換是系統(tǒng)的核心

智慧海洋董事長崔軍紅將整套網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)比喻為電話，電話的功能主要是接收信號(hào)、轉(zhuǎn)換信號(hào)和發(fā)送信號(hào)。當(dāng)一方在說話時(shí)，電話將聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，電信號(hào)就以電磁波的方式在空中進(jìn)行傳送，當(dāng)另一方成功接送并轉(zhuǎn)換回聲信號(hào)時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了空間通話。而智慧海洋的技術(shù)核心正是信息轉(zhuǎn)換與傳送，與電話不同的是，水下通訊所接收到的第一個(gè)元素是電信號(hào)。“網(wǎng)絡(luò) +基站 +終端”形成整體運(yùn)作的形式，同理，該無線網(wǎng)絡(luò)需要配合實(shí)體裝備方可使用，包括浮標(biāo)以及水下節(jié)點(diǎn)機(jī)器等。在系統(tǒng)的覆蓋下，海底的故事由一個(gè)接收器（探頭）開始，當(dāng)接收器采集到圖片、影像、聲音、數(shù)字等水下信息后，處理器會(huì)將這些信息匯總、編碼，經(jīng)過編碼后數(shù)據(jù)即可以聲波的形式在水中進(jìn)行高速傳播，當(dāng)數(shù)據(jù)傳送到接收終端時(shí)，處理器會(huì)將數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，這些信息便可以為操作人員所使用。

網(wǎng)絡(luò)+裝備 助力探索深藍(lán)

水下無線通訊技術(shù)的發(fā)展，為深藍(lán)夢開啟了新的篇章，成為一個(gè)重要的里程碑。隨著科技的進(jìn)步，神秘的藍(lán)色空間也逐漸被揭開面紗。通過海底網(wǎng)絡(luò)，機(jī)器人開始進(jìn)駐海底世界，接下了過去人們力所不能及的任務(wù)。一般地，受到水壓的限制，人類深潛最多只有 30米左右，而深海海參生長于 11000米以下的海底，此時(shí)機(jī)器人便可以輕松完成深海捕撈工作。通過網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)器人在水下作業(yè)，解決了深海作業(yè)高危性的難題。

接收海底監(jiān)測信息，進(jìn)行國際海域超遠(yuǎn)程通信

系統(tǒng)啟用以來，獲得廣泛好評(píng)。2012年，智慧海洋的產(chǎn)品走出國門，美國國家海洋和大氣局（NOAA）在美國切薩皮克灣部署了一個(gè)由 11套浮標(biāo)以及水底節(jié)點(diǎn)組成的環(huán)境檢測網(wǎng)絡(luò)，通過該網(wǎng)絡(luò)收集到的所有資料，將會(huì)顯示在互聯(lián)網(wǎng)上，實(shí)時(shí)更新；2015年，智慧海洋聯(lián)合青海師范大學(xué)制作智能浮標(biāo)系統(tǒng)，對(duì)青海湖的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，包括溫度、電導(dǎo)率、鹽度等指標(biāo)；2017年5月，智慧海洋的產(chǎn)品進(jìn)入國家深?；兀糜隍札?zhí)枩y試平臺(tái)和大型試驗(yàn)水池的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和設(shè)備檢測，未來將被部署到 1500～3000米的深海進(jìn)行實(shí)地測試。

基于海洋 wifi時(shí)代的綜合信息網(wǎng)絡(luò)集聚通信、供電、平臺(tái)、感知、信息和環(huán)境六大模塊，可實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋的立體觀測、互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)共享，提供海洋安全、管控、開發(fā)等方面的綜合應(yīng)用方案。海洋領(lǐng)域初探成果顯著，潛水娛樂、智能終端等將是智慧海洋未來的發(fā)展方向。