我国海洋观测装备“卡脖子”问题的破解对策建议

摘 要：该文中“卡脖子”问题是指我国海洋观测装备在发展过程中遇到的瓶颈和限制，阻碍了海洋科学研究和海洋资源利用。该文对我国海洋观测装备的发展进行需求分析，从海洋观测平台和海洋传感器的发展两个方面介绍我国海洋观测装备发展的现状；从创新能力、成果转化能力、国产化应用、技术标准和测试试验等方面分析“卡脖子”问题出现的原因，针对这些问题提出加强海洋仪器设备应用的调研和评估、提升设备的精准度和可靠性、进行海洋仪器设备攻关加快研发和推广、完善海洋标准和试验测试体系等一系列措施建议。有助于提高我国海洋观测装备的整体技术水平，促进海洋科技的进步，推动我国在海洋观测领域的可持续发展。

关键词：海洋观测装备；观测平台；传感器；对策建议；海洋科技

中图分类号：P715 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2024）27-000７-0４

Abstract： The "stranglehold" problem refers to the bottlenecks and limitations encountered in the development of marine observation equipment in China， which hinders marine scientific research and the utilization of marine resources. This paper analyzes the demand for the development of ocean observation equipment in China， and introduces the present situation of the development of ocean observation equipment in China from two aspects of the development of ocean observation platform and ocean sensor. The causes of "stranglehold" problems are analyzed from the aspects of innovation ability， achievement transformation ability， domestic application， technical standards and testing， etc. In view of these problems， a series of measures and suggestions are put forward， such as strengthening the investigation and evaluation of the application of marine instruments and equipment， improving the accuracy and reliability of equipment， tackling key problems of marine instruments and equipment， speeding up research and development and popularization， and perfecting marine standards and test systems. It will help to improve the overall technical level of China's ocean observation equipment， promote the progress of marine science and technology， and promote the sustainable development of our country in the field of ocean observation.

Keywords： ocean observation equipment; observation platform; sensors; countermeasures and suggestions; marine science and technology

海洋观测是海洋科学和海洋产业发展的基础，为了更好地了解海洋环境和开发海洋资源，我国一直在加大海洋观测装备的投入[1]。我国海洋观测装备的水平，直接反映了其在综合科技实力和海洋管理能力方面的表现，是推动海洋强国建设的重要支柱。海洋观测装备作为我国开展海洋科学研究和保障国家海洋环境安全的重要工具，一直受到政府和科研机构的高度关注[2-6]。党的十八大以来，“建设海洋强国”连续三次写入党的全国代表大会报告。2022年4月，习近平总书记在海南考察时强调，要推动海洋科技实现高水平自立自强，加强原创性、引领性科技攻关，把装备制造牢牢抓在自己手里，努力用我们自己的装备开发油气资源，提高能源自给率，保障国家能源安全。因此，发展我国海洋观测装备具有深远的战略意义。随着国家海洋强国战略推进以及面对复杂的国际形势[7]，对海洋防灾减灾、海洋生态保护和修复、海防安全[8]、海洋科学认知[9]等方面提出了更高的需求。先进的海洋观测技术不仅为科学研究提供了可靠数据支持，深化了对海洋环境、气候变化和生态系统的理解，同时也为海洋资源的可持续开发和管理提供了科学依据。

1 我国海洋观测装备发展需求分析

1.1 发展海洋观测装备是防灾减灾的需要

积极推动海洋观测装备的发展，是实现防灾减灾的重要战略措施。近年来，全球范围内海洋灾害频发，包括气候变暖、海平面上升、风暴潮和灾难性海浪等，给沿海地区带来严重损失，每年直接经济损失高达数十亿元。当前沿海区域在应对这些灾害时的应急观测和预警能力明显滞后，导致损失不断扩大。发展先进的海洋观测装备，实现自动化和智能化监测，对提高海洋灾害的应急观测和预警水平至关重要，可以更有效地防范和减缓灾害带来的影响。

1.2 发展海洋观测装备是生态保护与修复的需要

全球海洋生态系统受到气候变化、人类活动等多重压力的影响，生态平衡受到破坏，海洋生物多样性受到威胁。先进的观测技术能够提供全面的海洋数据，有助于监测海洋环境的健康状况，识别潜在的生态问题。通过及时获取信息，可以采取科学的生态保护和修复措施，促进海洋生态系统的可持续发展，确保海洋生物和环境的健康。

1.3 发展海洋观测装备是海防安全的需要

面对全球复杂多变的安全威胁，包括海洋灾害和安全隐患，强大的观测能力是维护海域安全和国家海防利益的重要保障。先进的观测技术可以提供实时、精准的海洋信息，帮助预警潜在威胁，提升国家对海域的感知和控制能力，从而有效应对海上挑战，确保海域的安全和稳定。我国海洋安全面临严峻形势，尤以南海为甚，亟需发展海洋观测装备，提升对拥有主权的海域建立掌控能力[8]。

1.4 发展海洋观测装备是海洋科学认知的需要

全球海洋研究面临着诸多未解之谜，涉及海气相互作用、多尺度动力过程、深海热与碳吸收机制、物理地球化学环境变化对资源和气候的影响、洋底过程等众多前沿科学问题。先进的观测技术提供了丰富、精准的海洋数据，为科学家深入研究海洋生态、气候变化、地质构造等提供了坚实基础。为了深入探索和解决这些问题，迫切需要大规模发展先进海洋观测装备，以实质性推动我国在全球海洋科技领域的领先地位。通过发展海洋观测装备，可以加深对海洋科学现象的理解，推动学科的发展，为人类更好地保护、利用海洋资源提供科学依据[9]。

2 我国海洋观测装备发展现状

2.1 海洋观测平台发展迅速

我国已经成功掌握了固定海洋观测平台的核心技术[10]，包括岸基海洋观测站和雷达站技术已经相当成熟，达到了国际先进水平[11-12]。在海洋观测领域，浮标平台产品系列化，特别是在西风带环境监测浮标方面，我们的可靠性在极端恶劣海况下已经达到或超过国际领先水平，满足了沿海海域的业务化运行需求。此外，海洋生态在线监测平台的发展良好，与发达海洋国家相比差距不大，我们在黄海海域已经成功进行了长期在线生态环境监测系统的示范运行，验证了相关技术成果。然而，在移动观测平台方面，尤其是无人航行器等移动平台在我国的业务化海洋观测网中尚未有示范和应用[13]，而水下、水面、空中无人航行器等移动观测平台虽然发展迅速[14-16]，但在业务化应用方面仍有待进一步发展[17]。在卫星平台方面，发展了海洋水色、海洋动力环境、海洋监视监测等系列海洋卫星，多颗卫星在轨运行。逐步建设由国产卫星主导的海洋天基观测网，基本实现全球海洋环境的逐日观测。在水色遥感、海洋要素反演、卫星精密定轨等技术方向成果丰硕，支持了业务化监测应用与示范。

2.2 海洋传感器整体处于“跟跑”阶段

近年来，我国在海洋传感器技术方面取得了显著进展，然而与国际先进水平相比，国产化海洋传感器技术整体仍然面临着跟进的挑战[18-20]。约70%的近海和常规传感器已国产化，但超80%的深远海和高端传感器仍依赖进口，带来潜在的“卡脖子”风险。海洋气象传感器中，风速、风向、雨量和能见度等多为国产，但在可靠性等方面与国外著名的仪器相比还是有差距。温湿度和气压传感器性能满足要求，但在环境适应性差、准确度低等方面还存在问题，导致目前应用的设备几乎都是进口的。海洋动力传感器中温盐深传感器总体水平已基本跟上国际先进装备水平，但国内研发单位没有形成规模效应，批量小、市场认可度低，导致在应用上与美国海鸟公司（Sea-bird Scientific）相比有较大差距。测流和测波仪技术进步大，全球应用，但国产化率低，仍主要依赖进口。海洋生态传感器中在线监测传感器发展门类齐全，突破了一批国际前沿关键技术，但与国外仍有差距。已研发水质监测传感器，逐步推广，但指标较国外低端产品略逊，需持续改进。目前，对海水微塑料、新型有机污染物等的监测传感器仍在方法探索和试验样机阶段，而在国内外，成熟的在线监测设备相对较为稀缺。总体来说，国产生态传感器仍在追随国外技术的阶段，自主创新能力相对较低。关键材料和器件对外依赖程度较高，而在产品的长期运行可靠性、稳定性和数据准确性等方面，还需要进一步提升和完善，需要经过更多的现场测试验证。

3 我国海洋观测装备当前存在问题

3.1 “从0到1”原始创新能力不足

我国在海洋观测装备研究方面主要表现为追随国外研究、模仿成熟产品，原始理论创新相对不足。核心关键技术对外依存度高，存在易受制于他人的风险。举例而言，温盐深测量仪已有20多年的自主研发历史，但仍然无法自主生产所需的高精度压力传感器、压电晶体以及万分之一精度石英谐振传感器等关键组件。深海探测关键技术装备目前主要依赖进口，尤其在缺乏整体水平超越国外、达到世界领先水平的同类产品方面，进口比例高达90%以上。这突显了我国在海洋观测装备领域面临的一些挑战和依赖性。

3.2 “从1到10”的成果转化能力不够

国内各类科技计划纷纷支持海洋领域的关键核心技术，但各承担单位更注重项目的申报和立项，而在项目执行过程中只是追求达到项目验收指标，形成的核心技术成果往往在项目结题后未能得到后续研发改进的投入。缺乏后续应用的考核机制，导致产品化开发工作滞后，技术迭代和固化相对较少。此外，技术研发与市场有效结合的机制不够完善，普遍存在过于重视技术突破和系统集成，却相对轻视产品化和产业化的情况。

3.3 国产化应用不足

我国在固定海洋观测平台、岸基海洋观测站、浮标平台等方面取得了一些成功，但移动平台如无人航行器等在国内业务化海洋观测网中尚未有示范和应用。国产生态传感器的发展仍处于跟跑国外技术的阶段，自主创新能力相对较低，国产传感器在长期应用中的可靠性、稳定性以及环境适应性等方面存在显著不足。国内市场仍然被进口传感器主导，而国产传感器的规模化应用相对较少。特别是在深远海和高端传感器领域，绝大部分仍然依赖进口，国产化率几乎为零。此外，市场与技术的结合机制不完善，导致产品化、产业化较为薄弱，影响了海洋观测装备的规模化应用。

3.4 技术标准和测试试验欠缺

目前，典型海洋观测仪器装备的指标体系主要借鉴国外标准，技术标准体系建设滞后，缺乏全面、系统的技术标准，而相关国家和行业标准的研究和更新不够及时，难以满足海洋仪器设备发展应用的迅速变化需求。海洋仪器设备长期处于过度注重研究而轻视测试的发展模式，导致相关产品的长期稳定性和可靠性难以准确评估和不断改进[21-22]。这形成了一个发展“怪圈”：产品质量的不可靠性降低了用户的应用信心，用户应用不足又制约了有效提升产品质量和可靠性的机会，进而加深了产品发展的不确定性。这种循环局面使得海洋观测仪器装备的发展面临一系列挑战。

4 对策与建议

4.1 加强海洋仪器设备应用的调研和评估

以当前在业务化海洋观测系统中应用的海洋仪器设备为主，可以考虑适度引入国外先进仪器设备，并组织专业技术团队（包括生产厂家、用户、数据使用者等）进行全面的应用层面调研、测试和评估。对于核心装备如温湿传感器、海流计、压力传感器等国产化产品，着重评估其性能、先进性、可靠性、利用率、潜在缺陷以及在生态环境和气象等部门的实际使用情况。通过进行权威性的调研和评估，提出详实的报告，为海洋仪器设备的应用和改进提供可信的基础资料，推动仪器设备的性能提高和应用效果的优化。

4.2 对海洋观测装备进行改进、完善和提高

在深入研究和全面评估的基础上，对可替代或商业化水平较低的海洋仪器设备，由国家级业务单位牵头组织国内相关技术单位，进行改进、完善和提升。在条件成熟的情况下，逐步鼓励推进国产海洋仪器设备的研发，特别是对海洋站、浮标系统上的相关传感器进行替代性的提升。已列入各海区局、各海洋站计划中的装备采购将优先考虑国产化传感器或仪器，同时对正在服役的设备，在不影响数据管理要求的前提下，逐步进行国产化改造工作。

4.3 制定海洋仪器设备攻关计划

依照分阶段实施和关键突破的原则，通过综合分析紧迫需求和技术条件等因素，对尚未找到替代方案的项目进行技术攻关计划的制定，并拟定详细的项目指南。对于急需且技术成熟度较高的核心技术，规划三年期的任务计划；对于特殊、复杂、基础较弱的核心技术，制定五年期的任务计划；而对于国家长期发展需求，尤其是当前基础薄弱的核心技术，策略性地进行中长期的任务布局。所有相关工作任务和主要技术指标都应该经过行业专家的论证与评审，确保计划的可行性和科技指标的合理性。

4.4 加快国产仪器设备推广应用

支持在战略性海洋科技工程中优先采用国产产品。在当前专项装备采购中，将已经取得良好示范运行基础和技术应用成效的国产装备纳入专项安排。鼓励科研机构积极购买和使用国产海洋仪器设备，并提供一定的政策性优惠，将应用国产设备的比例纳入考核指标体系。根据国产仪器设备的功能和性能，科学设定评价指标，引导海洋仪器设备的准确示范和广泛应用。设立国产装备示范应用站点，进行全过程评估，当评估效果良好且条件成熟时，逐步扩大示范应用站点的范围。

4.5 完善海洋标准和试验测试体系

为国产海洋传感器和仪器设备设立标准规范的制定和修订提供高效通道；通过建立以国家海洋综合试验场为核心的共享平台，加强海洋装备的试验测试能力；实现海洋仪器设备从产品研发到实际应用的畅通路径，推动海洋领域新理念、新技术、新工艺和新模式的快速应用，并进行组网技术的测试验证。

5 结束语

在我国海洋强国战略的实施过程中，开展海洋观测仪器装备研究是重要的技术途径。通过深入研究和创新，着力攻克“卡脖子”问题的关键技术，包括提升海洋观测仪器装备的精准度、可靠性和适应性。建立国际一流水平的测试体系，保障测试结果的准确性和可靠性。为了更好地推动技术创新应用于实际生产，需要打通研发与产业的链条，加速产业链的循环，实现技术的迅速转化。为确保国产海洋仪器成为“国之利器”，需持续提升性能质量，加大研发投入，鼓励前瞻性基础研究，加强国际合作，快速转化科技成果为生产力。助力我国海洋科技迈向更高水平，支持海洋强国梦。

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