在海底“装Wi-Fi”,能否实现海底无线通信通畅无阻?深圳电子信息企业密集“跳深海”,将如何助力传统海洋产业转型升级?深圳建设全球海洋中心城市,如何打造“深蓝样板”?揭开向海图强的“战略蓝图”与“技术密码”,万米深海的“中国方案”有多硬核?
深圳海洋电子信息产业/创新研究院院长、电子科技大学(深圳)高等研究院教授、深圳市智慧海洋科技有限公司创始人/首席科学家崔军红教授做客深圳卫视《大湾区会客厅》,带您一同挖掘“蓝色宝藏”,打造全球海洋中心城市!
报道实录(文字版)
【主持人出镜】 在众多海洋技术中如何实现高效畅通的水下无线通信是一道世界性的技术难题。最近我们听说有一家科技企业竟然想要在海底装上WiFi,将很多的水下节点设备装备进行互联互通,打造真正的水下物联网,让我们在陆地上或者海面上也可以实时看到海底发生了什么,到底是怎么一回事,让我们一起去看看。
探访深海WiFi科技企业 扎根深圳有何考量?
【主持人】:崔教授,您好
【崔军红】:婉盈好,欢迎来到深圳海洋电子信息产业研究院
【正文】:智慧海洋,通信先行。崔军红曾在美国工作生活18年,获得过美国自然科学基金杰出青年科学家奖(NSF CAREER)、美国海军科学研究办公室青年科学家奖(ONR YIP)。互联网出身的她早在2003年就开始攻克水声通信技术,2007年她带领团队成功研制出水声通信工程样机将通信速率提升近百倍,引起全球业界关注。通过三年技术迭代。水声通信机二代产品被美国国家海洋和大气管理局(NOAA)采用。此后,她辗转中国沿海城市多次深入调研,于2016年回国开启“海洋物联网”创业之路,最终选择落户深圳。
【崔军红】:2012年的时候,有一个激动人心的就是“蛟龙”下海,那时候就开始讲海洋高科技、海洋经济,海洋强国就开始提出来了。
【崔军红】:在国外假如说你只是想做一个普通的工程师,普通的教授没有问题,但是你真要想做点事情,确实是祖国真的不一样。
【崔军红】:2012年到2016年之间也做了很多的调研。
【崔军红】:深圳这个地理位置,做事要天时地利人和,这就是“地利”。那“天时”就是整个的国家重视海洋,“人和”,在深圳有很好的产业政策、有服务性的政府、很好的营商环境、整个的产业链。
【崔军红】:2016年全职回国,深圳市智慧海洋科技有限公司就是2016年的8月10日注册。
水下通信基站有何黑科技让海洋变得“耳聪目明”?
【正文】没有通信,万米深海既“聋”又“盲”。崔军红说,借助海洋电子信息技术可以让海洋变得“耳聪目明”。回国后的近十年崔军红带领团队不断自我突破提升水声通信速率,并研发生产出多款水声通信机满足不同海洋场景的需求。
【崔军红】:这就是我们的通信机,你看我们这边基本都是一对一对的。它就是基站,这就是信标,信标相当于我们一般的通讯终端。在陆地上通信基站放在一个架子里,在水下其实放在一个船上,或者放在水下一个固定的地方,比如说我们机器人搭载上基站就可以实现通信了。
【主持人】:其实这些水声通信机它其实就是像陆地上的一个又一个的基站。
【崔军红】:对,一样的,只是它的介质不一样。(陆地上)用的是电磁波,(水下)用的是声波。
【崔军红】:你看从这么一点点小,然后到下一个稍微大一点,那边就越来越大,这就是频率,也就是我们用声音来做通信,它频率是越来越高的话它体积就越小,比如75k,也就是75赫兹(Hz)就这么一点点。
【崔军红】:但距离比较近,一般可以通信一公里的样子,那边是24k赫兹(Hz)的,24k赫兹(Hz)频率可以到3公里到5公里。
【崔军红】:3K到6K赫兹(Hz)我们可以到50公里到100公里,跟我们陆地上的通信一样,陆地上的通信我们也在不同的频段,所以水下的水声通信基本就做到了谱系化了,谱系化之后,同样我们还要做谱频管理,我们已经在跟国家的相关的标准组织在推水声通信标准,以后标准就是我们参与制定的,其实现在已经成为事实上的标准了。
海底无线通信技术突破让水下也能连Wi-Fi
【正文】在提高水下通信速率的同时,崔军红团队也在水下组网技术实现了重大突破,目前已实现水下一万平方公里互联互通,海洋物联网时代已经开启。
【主持人】:其实您现在是以水声为一个切入点,来研究我们海底下的这种互联网,这是一个非常难的领域,它是怎么做的?
【崔军红】:通信其实就是点到点实现通信,作为一个网络来说很多的这种基站或者什么叫节点一起来通信,叫整个互联互通,而且关键是有很多的互相影响。互相影响的情况下公司就要解决冲突的问题,这么大一个范围怎么样实现可靠效率更高?
【主持人】:现在我们达到的最高的组网水平能达到多少?
【崔军红】:最近的一次测试是我们做了140点的一个网络。
【主持人】:这大概是一个什么样的概念?
【崔军红】:140个节点我们由很多小网组成/大概有20个节点网络,每个20个节点的网络,1个子网子网,咱们合再汇成1个更大的网络。它的1个子网的面积可能就是500平方公里到1000平方米,10个这样的网络就是一万平方公里。
【主持人】:如果和陆地上的通信速度来比较的话,可能我们是从多少G到多少G?
【崔军红】:水下的速度肯定是比较低的。
【崔军红】:我们现在二代已经成熟了,现在已经在应用了。然后第三代是速率进一步提高,而且关键是在于探通导测合在一起整个一个融合系统,再加上一个空天海潜的跨域。把云-洋计算的一个系统级别的一个整体技术怎么提升,咱们其实可以这样达到了3G的技术了。
水下无线通信技术能否满足大量海底数据传输?
【崔军红】:现在我们到了kbps(千比特每秒)级别,到了kbps(千比特每秒)级的跟陆地上有法比吗?
【崔军红】:还是没法比对不对?也就是说到了k级别的话,你说你要传高清图片,要传视频。
【主持人】:还是不够,远远不够。
【正文】正如崔军红所说,即使水下通信速率已经实现了kbps(千比特每秒)级别的跨越式技术突破,但仍无法满足大量海底数据的传输。崔军红开创了“云-洋计算”方法论,让深海中视频、声音等数据轻松传输至陆地。
“云—洋”计算如何轻松实现陆海互联互通?
【主持人】:您在打造整个智慧海洋技术网络一体化的过程当中,您就提出了“云—洋计算”,这是一个什么样的方法论?
【崔军红】:“云—洋计算”是整个智慧海洋或者说海洋电子信息产业体系的这一个核心和基础的一个深入的方法论。
【崔军红】:把有用的东西传回来之后,在这边在云端再重构,重构之后再可视化的什么这些就AR和VR的技术给他们用在一起就可以看到全部的东西,所以云-洋计算的核心是什么?就是我什么东西我放在洋端干?什么东西我放在云端?
【崔军红】:实际上我是做一个分工,分工这就是一个优化,核心就是优化算法,不同的应用有不同的优化算法。
【崔军红】:水下的高清图片、视频,你在船上在陆地上就可以看得见了。
【主持人】:就看到海底世界了。
【崔军红】:所以“云-洋计算”加上高速通信网络,其实就是把海洋世界就可以智慧起来了。你可以真的可视化、不仅仅可视化,你可以认识、开发、都不是个事儿,所以说智慧海洋就是通信先行。
【崔军红】:水面以上大家都很不错,我们国内跟国外其实没什么差距,在智慧海洋这个领域现在可以认为是领跑的,我们领跑的到底怎么样?还需要很多的地方,国家各方面来支持,但是我觉得这几年发展还是很快,但是我希望更快。
【正文】我国海洋科技历经40余年经历了从零起步到跟跑、国际并跑的阶段,而智慧海洋技术网络一体化技术让我国的海洋科技实现了国际领跑。近十年来,崔军红也一直积极推动深圳海洋产业高质量发展。她不仅是广东省六大海洋战略性新兴产业之首“海洋电子信息产业”的谏言者,还积极引导深圳电子信息企业“下海”,组建深圳海洋电子信息产业研究院、深圳海洋电子信息创新研究院等产学研平台。
崔军红:搭建“两院”平台 引导深圳电子信息技术“下海”
【主持人】:从回国到现在已经8年多迈入第9年了,这些年您观察到我们国内的海洋电子信息产业的发展有什么样的变化?
【崔军红】:广东省那时候海洋有五大战略性新兴产业:海洋高端工程装备、海洋生物、天然气水合物、海上风电和现代服务业,当时我就在思考广东省在海洋产业做的别的地方也都能做,广东省有什么特点?其实也就想到了海洋电子信息,海洋电子信息按理说它其实在每个产业都有体现,但单独拿出来为什么?因为其实深圳的电子信息占全国 GDP的1/6。
【崔军红】:我说那就一定要我们深圳的电子技术“下海”。
【崔军红】:我要搭建这个平台,是引导陆地上更多的企业“下海”,陆地技术可以“下海”、陆地资源可以“下海”。
【崔军红】:创新研究院是什么?主要是我还是依托于水声通信、定位、组网络的技术,把海下的互联网、物联网、包括大数据、人工智能把核心做出来,及时攻克技术,现在我们第二代技术已经成熟了,第三代技术正在过程中,已经突破了基本的技术也已经在试用期。产业研究院肯定是要去落地这些事情,不仅仅是这些核心技术,我还有什么?我要做机器人,比如说ROV,ROV就是带缆的,AUV就是无缆的。还包括整个潜标、浮标等等产品。而且我们还要供电,我们还要去做海图、测绘,关键我们还要应用,应用到哪里?海上油气、海上风电、海上采矿呀。
【主持人】:就是应用到具体的行业里。
【崔军红】:对,因为行业不一样的要求也不一样,所以我经常讲的产业研究院就是链接技术端和应用端的,正在落地的比如和中海油交流的“海洋智慧油气产业研究院”。
海底Wi-Fi让水下机器人摆脱脐带缆限制”
【正文】油气行业作为传统海洋产业,正在朝着智慧海洋转型,而高端装备——水下机器人是其中的关键。目前,水下机器人主要分为ROV和AUV两类,即缆控水下机器人和水下无人自主机器人。ROV水下机器人的通信必须依靠线缆。“如何帮ROV脱缆”?作为水下无线WiFi的专家,崔军红与水下机器人操作能手韩超进行了深入交流。
【崔军红】:我们一直也想到我们把水声通信定位导航的网络要用到ROV,用到海洋工程上。
【韩超】:我们未来也是往无人船像这种无人的远程遥控这方面去发展,包括这些网络,我们最近也在立了一个项目叫做远程遥控水下机器人。它通过卫星网络然后去遥控船上的ROV,但是目前还是摆脱不了脐带缆的依赖。
【崔军红】:这个事儿今天咱们好好聊聊,就是ROV怎么样脱缆?
【韩超】:现在带宽、包括这些通信这些怎么样?
【崔军红】:带宽现在已经至少到了kbps(千比特每秒)级别,距离不用那么远的话,咱们可以达到几十kbps(千比特每秒)。
【韩超】:目前图像还传输不了。
【崔军红】:可以。如果能做到实时的像您说实时的通信的话,我觉得可能对我们这个事来讲的话就方便多了。
【崔军红】:打个类比这有个基站,ROV(缆控水下机器人)、AUV(水下无人自主机器人)出去之后,它就相当于一个移动终端一样的,就相当于咱们的 WiFi网络,我经常打个比方叫下的WiFi网络,做过实验20公里我最好可以达到3.4kbps的速率。
【韩超】:那它的什么延时能做到多少?
【崔军红】:实时、传送图片这些都没有问题,我觉得都是可以做得到的。
与海洋产业密切互动 拓展水下无线通信应用
【正文】经过深入交流,崔军红和韩超一拍即合,共同搭建真实场景测试平台,加速推进水声通信在油气行业的真正应用。
【崔军红】水声通信这一块,从某种意义上来领先同行10年。把ROV脱缆变成真正自己可以在水下自己可以自主的这种机器人,这个我觉得会引领全球的,一点都不夸张。
【韩超】对,因为我是觉得这样的,因为海油可能现在无论是在这些周围的这些作业区,陆丰、番禺,还有荔湾它都有这种作业区,作业区里面的这些固定设施都有、固定的场景都有,是不是可以在这旁边再搭建出一个测试平台。
【崔军红】应用示范,它就是真实的应用场景,那就更好了。
【韩超】太好了,期待紧密合作。
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