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水域安全防御预警及环境监测系统项目投资可行性研究报告(案例分析)

发布时间:2018-12-28 09:53:55

导语1 1 项目发展背景海洋是濒海国家发展的重要生命线,步入新世纪,海洋在我国社会主义事的地位和作用日益突出。党的十八报告中明确提出提高海洋资源开发能力,发展海洋经济,保护海洋生态环境,坚决维护国家海洋权

1.1 项目发展背景
海洋是濒海国家发展的重要生命线,步入新世纪,海洋在我国社会主义事的地位和作用日益突出。党的“十八”报告中明确提出“提高海洋资源开发能力,发展海洋经济,保护海洋生态环境,坚决维护国家海洋权益,建设海洋强国”。习近平总书记在党的十九大报告中明确要求“坚持陆海统筹,加快建设海洋强国”。随着我国经济快速发展和对外开放不断扩大,国家战略利益和战略空间不断向海洋拓展和延伸,海洋事业的发展关乎国家兴衰安危与民族生存发展。
海洋经济已成为我国经济发展新的增长点,国务院先后批复设立了多个沿海经济开发区域,新常态下的海洋经济发展形势对海洋基础环境要素观测及产品服务能力提出了新的需求;海洋资源开发、海上交通运输、海洋渔业、海洋海岛旅游、海洋工程、核电工程建设等新的生产形式的増加,也使得海上突发事件日益増加,气候变化更加加剧了海平面上升、极端天气气候事件等灾害,沿海地区遭受洪涝、风暴潮、海岸侵蚀和咸潮入侵等海岸带灾害加重,登陆台风强度和破坏度増强,这些对海洋安防提出了迫切需求;同时,21世纪海上丝绸之路建设的重要战略部署对我国海洋环境安全保障能力建设提出了新要求,对我国海洋战略体系建设提出了新需求。
随着海洋经济的发展,科技,建筑以及工业的积聚化,安全被提到了空前的高度。如何更好的监控和管理预警给我们提出了新的课题。众所周知,陆地上可视度高,监控和安防技术难度已突破,水下的安防技术含量高,难度大,不便于安防,水下事故造成的损失更大,危害更广,更难以消除。水是生命之源,更好的监控和预防水下的作业和安全尤为重要。
根据国际、国内市场潜在需求,为满足水域、重要港口、重要设施水下安防需要,利用现有技术储备,对标国内领先技术,自筹资金攻关研制了该型超小型成像声纳仪,用于执行水下监测、导航、搜索等任务,配合完成水上搜救、打捞等其他任务,为水下安防保障提供方案,技术以及硬件设施。
2.2 项目发展必要性及意义
1、我国安防事业发展机遇明显
安居乐业、社会安定有序、国家长治久安编织全方位、立体化的公共安全网。公安部和国家相关部委及地方政府出台的一系列政策,将进一步促进安防行业向纵深发展。持续、深入开展的平安城市建设等重大活动,将为安防行业的发展继续带来重大红利,有助于产业结构调整和技术、商业模式创新;由相关部委推进的智慧城市建设试点工作将深入开展,由此引入的PPP模式将逐渐成为融资、建设及运营的主要模式,为安防企业做大做强提供新的发展机会;在社会治理和服务民生领域,随着各行业领域业务融合发展、人口老龄化加速和相关服务需求的日渐旺盛、各种大型活动的持续增加,以及防灾、减灾、环境保护等方面的迫切需求,将使安防行业边界更加模糊,跨界融合既能刺激安防市场的拓展和技术水平的提升,也给传统安防企业带来新的挑战和机遇。 
从全球来看,对安防的需求虽缺乏热点,但仍会保持相对稳定的增长。一方面,国际金融危机冲击和深层次影响在相当长时期依然存在,世界经济在深度调整中曲折复苏、增长乏力,发展中不稳定、不确定和不平衡的因素增多,经济的不景气抑制了部分安防需求;另一方面,各国政府针对恐怖活动和影响社会稳定的暴力犯罪,仍会采取积极措施加大防范打击力度,从而又会刺激安防需求的增长。未来几年,国际直接投资将保持基本稳定,跨境资本流动将更为活跃,国际安防资本投资并购行为将会持续增加。中国政府提出的“一带一路”发展规划,亚投行、金砖国家新开发银行和丝路基金等国际开放金融平台的建立,有利于帮助缓冲国际经营的风险,有助于安防骨干企业实现“走出去”战略。 
2、有助于我国公共安全科技创新发展
长期以来主要发达国家重视并不断加强公共安全科技创新能力建设。美国国土安全部战略规划(2014-2018)确定了防止恐怖袭击、提高国家准备水平和韧性能力等方面的重大任务;欧盟2020地平线计划将保护公民安全、打击犯罪和恐怖主义、保护民众不受自然和人为伤害等作为主要研究方向;日本科学技术基本计划(2016-2020)确定了13个科技创新重点方向,其中国家安全保障等4个方向与公共安全直接相关。
整体来看,公共安全科技创新呈现越来越明显的不同领域加速融合、科技-产业-管理协同发展的趋势。风险评估与预防技术正逐步趋于标准化和模型化,并由单灾种向多灾种综合风险评估转变;监测预测预警技术向综合感知、多灾种耦合与跨领域智能预警方向发展;应急处置与救援技术装备正朝着多技术集成、多功能、智能化及成套化方向发展;综合保障技术更注重基于云计算和大数据的综合决策、多灾种耦合的实验平台建设。同时上述技术在增强城市韧性、保障重大基础设施安全等方面的集成应用也已成为国际上公共安全科技发展的新趋势。
利用现代化的信息技术手段对港口、核设施等周边管辖水域/海面状态安全管理,促进安防事业的顺利发展,有效促进我国公共安全科技产业的发展。
3、项目公司团队及技术优势明显
拥有核心科研和管理团队20余人,其中博士和硕士学位的科研人员8人。具备依照国军标质量体系实现软硬件自主研发、按客户实际需求进行产品订制能力。
公司自成立以来,通过技术交流等多种形式,积极开展与国内大型科研院所及科研类高校的技术交流,同哈尔滨工程大学、中国航天科工集团二院、中科院、清华大学、南京航空航天大学等开展了产学研合作,目前公司完全具备中小型系列声呐、旋翼/固定翼无人机设计能力,测试定型成熟产品超过20型,多型产品国内海警等机关给予了高度评价并表示出比较明确的合作意向。
公司获得国家发明专利2项、实用新型15项,是民用无人机特许飞行证审核标准起草单位,首家获得中国民航总局审定的设计资质,首家获得中国民航总局审定的制造资质、首家获得中国民航总局审定的国际运营资质(特许飞行证,国籍登记证B-913L、B-914L)。
目前公司正在申请国防科技工业保密资质、武器装备科研生产许可资质以及军委装备发展部装备承制资格证书。
第三章  项目市场分析
3.1 项目宏观市场分析

3.1.1 国内外安防市场规模
全球安防服务行业近年来呈现快速的发展趋势。从2015年的2181亿美元到2020年估计的3150亿美元,年复合增长率预期可以达到7.6%。国内市场方面,根据数据,2016年国内安防市场规模接近5700亿元,2020年预计将接近1万亿元,遥遥领先全球其他国家和地区,年增长率保持两位数的高位增长,国内市场空间不断增大。原因分析,从以下几点考虑:
(1)随着自从智慧城市概念提出以来,各地建设热情不断高涨,越来越多的三四线城市加入到安全智慧城市的建设中;
(2)越来越多城市地铁等基础设施建设推动者安防市场的扩大;
(3)随着新兴市场的出现,例如无人超市,自动驾驶等的出现,为安防市场带来了巨大市场增量;
(4)国内市场注重安全和稳定,APEC大会,G20峰会,亚运会以及冬奥会等一系列国际重大活动在国内举办,安防是基础建设的重中之重;
(5)存在的老旧安防产品更新换代,高清智能化替代过程。
图3-1:全球安防市场规模与增长率(亿美元)
 
图3-2:中国安防市场规模与增长率(亿元)
 
3.1.2 国内安防结构与应用市场分析
在国内,安防市场具体到市场结构层面,安防工程(57%)、安防产品(35%)占比最大,安防运营服务占比仅为8%,从应用场景来看,视频监控占比近50%,为最核心安防应用。具体到视频监控领域,目前公共安全、交通、金融等为下游主要应用场景,且和安防行业整体类似,设备和工程实施仍构成视频监控的主要营收,后端运营&分析服务占比仅为5%。
图3-3:安防分类图
 
视频监控作为国内安防市场占比最高的细分行业,一直保持着高增长姿态,高清摄像头成为市场增长的爆发点。根据数据,2013-2016年我国高清摄像机占比由13%增长至59%,首次超过模拟摄像机,实现了视频监控从“看得见”到“看得清”的转变,满足智能化基础需求。摄像头高清化产生海量数据,传统的人工查看方式已不满足日益增长的安防需求。同时,安防领域每年产生大量非结构化数据,将海量非结构化数据结构化后进行智能处理能极大提高追踪效率,人工智能的引入能满足从事后追查到事前防范的安防根本需求。安防领域在实现高清化网络化升级后,急切需要人工智能技术对海量数据进行处理,这些都促使摄像头目前开始向“看得懂”进化,智能安防趋势明显。
伴随着大数据、移动云联网、云计算、物联网、人工智能技术的不断进步,国内“智慧城市”的建设推向了高潮。安防行业作为智慧城市的安全之门,同时也担负着智慧城市中智慧交通、智慧金融、智慧社区等多个系统视频图像识别的“智慧之眼”。随着智慧城市项目不断落地以及智能化要求提高,安防企业凭借多年平安城市项目及技术经验,积极参与智慧城市建设已经成为行业大趋势。
3.1.3 我国核电市场分析
核电在发电过程中的碳排放量接近于零,为清洁的非化石能源。经过60余年的发展,其在安全性与经济性方面进步显著,已成为全球范围内重要的发电构成之一。截止至2018年1月,全球在运核电机组共计447台,其中,拥有机组数量最多的国家包括美国、法国、日本等,分别已投运99台、58台、42台。
中国在运核电机组上升至38台,位列全球第四。全球在建核电机组总计58台,亚洲与欧洲为最主要的增量市场。在建核电机组方面,中国、俄罗斯、印度排名居前,其分别拥有在建机组数量20台、7台、6台,占全球在建核电机组比例为35%、12%、10%。2017年12月29日,霞浦快堆核电示范工程项目土建开工,其为2017年国内开工的唯一一台核电机组。
2017年,我国核电机组累计发电量为2483亿千瓦时,同比增长16.46%。随着我国投运核电机组数量的稳步攀升,核电占总发电比例已经由2006年的1.92%上升至目前的3.95%。但是,相较于法国、美国等核电大国而言,差距依旧较为明显,以法国为例,其目前国内核电发电的占比超过70%。
图3-4:我国核电站分布图
 
项目公司利用现代化的信息技术手段对港口、核设施等周边管辖水域/海面状态安全管理、包括实时监视管理、智能识别预警及录像取证的重要仪器设备,保障核设施营运中的安全,保障设备和工作人员生产安全,促进核能事业的顺利发展。
3.2 项目技术分析
3.2.1 声呐技术概况
1、声纳及声纳技术基本情况
电磁波是空气中传播信息最重要的载体,例如,通信、广播、电视、雷达等。但在水下,电磁波使用受限,因为海水是一种导电介质,向海洋空间辐射的电磁波被海水介质本身所屏蔽,其绝大部分能量很快以涡流形式损耗,而且波长越短,损失越大。光波本质上属于更高频率的电磁波,被海水吸收损失的能量更为严重,而且光在水中的穿透能力有限。因此,它们在海水中均不能有效传递信息。实验证明,在人们所熟知的各种辐射信号中,以声波在海水中的传播性能最佳。声波在水中的传播速度远比在空气中快得多,平均速度约为1500米/秒(空气中约为340米/秒)。声波在水中传播的衰减亦相对较小,在深海声道中爆炸一个炸弹,在两万公里外亦可以收到信号,低频的声波甚至可以穿透海底几千米的地层。因此,无论潜艇或者水面船只均利用此项技术的衍生系统,探测水下物体或作为导航依据。
声纳概述
声纳是英文缩写“SONAR”的音译,其中文全称为:声音导航与测距(SoundNavigation And Ranging),是一种利用声波在水下的传播特性,通过电声转换和信息处理,完成水下探测、定位和通讯任务的电子设备,是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。
现代声纳的定义已经超出原有“声音导航与测距”的范畴,凡属于对水中目标进行探测、定位、跟踪、识别、导航、制导、通信、测速和对抗等方面的水声设备均属于军用声纳范围。军用声纳是各国海军进行水下监视使用的主要技术,是海军所独有的装备之一,是作战舰艇、潜艇和反潜飞机实施反潜、反水雷、水下警戒、观测、侦察和通信的重要装备。现在几乎所有的舰艇均装有不同形式的声纳,以适应水下作战的需要。
除军用领域之外,声纳亦可广泛用于海洋资源勘探、水文测量、鱼群探测、海底地貌勘测等民用探测领域。
图3-5:简单的声纳装置及工作原理图
 
2、声纳的结构
声纳系统主要包括干端(水上部分)和湿端(水下部分)两个组成部分。湿端主要由水声换能器或换能器基阵组成,干端主要由信号源、发射设备、信号处理平台、电源设备、显控单元等构成。基阵由水声换能器以一定几何图形排列组合而成,其外形通常为球形、柱形、平板形或线列行,有接收基阵、发射基阵或收发合一基阵之分。湿端系统还包括连接电缆、水下接线箱和增音机、与声纳基阵的传动控制相配套的升降、回转、俯仰、收放、拖曳、吊放、投放等装置,以及声纳导流罩等其他辅助设备,干端系统一般有发射、接收、显示和控制等分系统,其中信号处理平台为信息数据处理运算中心。
换能器是声纳中的重要器件,它是声能与其它形式的能如机械能、电能、磁能等相互转换的装置。它有两个用途:一是在水下发射声波,称为“发射换能器”,相当于空气中的扬声器;二是在水下接收声波,称为“接收换能器”,相当于空气中的传声器(俗称“听筒”)。换能器在实际使用时往往同时用于发射和接收声波,专门用于接收的换能器又称为“水听器”。换能器的工作原理是利用某些材料在电场或磁场的作用下发生伸缩的压电效应或磁致伸缩效应。
图3-6:简要声纳系统内部结构参考示意图
 
影响声纳工作性能的因素除声纳本身的技术状况外,外界条件的影响很严重。比较直接的因素有传播衰减、多路径效应、混响干扰、海洋噪声、自噪声、目标反射特征或辐射噪声强度等,它们大多与海洋环境因素有关。例如,声波在传播途中受海水介质不均匀分布和海面、海底的影响和制约,会产生折射、散射、反射和干涉,会产生声线弯曲、信号起伏和畸变,造成传播途径的改变,以及出现声影区,严重影响声纳的作用距离和测量精度。现代声纳根据海区声速——深度变化形成的传播条件,可适当选择基阵工作深度和俯仰角,利用声波的不同传播途径(直达声、海底反射声、会聚区、深海声道)来克服水声传播条件的不利影响,提高声纳探测距离。又如,运载平台的自噪声主要与航速有关,航速越大自噪声越大,声纳作用距离就越近,反之则越远;目标反射本领越大,被对方主动声纳发现的距离就越远;目标辐射噪声强度越大,被对方被动声纳发现的距离就越远。
3、声纳的分类
声纳按其工作方式、装备对象、安装方式等分类方法可分为不同的声纳。按工作方式可分为主动声纳和被动声纳。主动声纳是指通过声纳主动发射声波“照射”目标,而后接收水中目标反射的回波时间,以及回波参数以测定目标的参数的声纳装置。主动声纳大多数采用脉冲体制,也有采用连续波体制的。它由简单的回声探测仪器演变而来,它主动地发射声波,然后接收回波进行计算,适用于探测冰山、暗礁、沉船、海深、鱼群、水雷和关闭了发动机的隐蔽的潜艇;被动声纳是指通过声纳被动接收舰艇等水中目标产生的辐射噪声和水声设备发射的信号,以测定目标的方位和距离的声纳装置。被动声纳由简单的水听器演变而来,它收听目标发出的噪声,判断出目标的位置和某些特性,特别适用于不能发声暴露自己而又要探测敌舰活动的潜艇。
声纳按装备对象可分为水面舰艇声纳、潜艇声纳、航空声纳等。该种声纳的分类方式主要是按声纳装载的对象不同作为区分依据,如根据舰艇、潜艇、飞机等不同的使用装备予以区分。
声纳按安装方式可分为舰壳声纳、拖曳声纳、吊放声纳等。舰壳声纳系安装在舰艇首部的声纳;拖曳声纳系一个拖曳体将声纳基阵置于拖体内,通过拖缆拖曳在尾部对潜艇进行探测;吊放声纳系由反潜直升机携带,工作时直升机悬停在一定高度,将基阵放入水中进行探测,具有机动灵活、搜潜速度快等特点。
4、声纳技术的应用领域
声纳技术至今已有一百多年历史,它是1906年由英国海军的刘易斯•尼克森所发明。他发明的第一部声纳仪是一种被动式的聆听装置,主要用来侦测冰山。
这种技术到第一次世界大战时被应用到战场上,用来侦测潜藏在水底的潜水艇。近年来,随着科学技术的高速发展,人类对覆盖地球总面积70%的海洋的认识逐渐深化,海洋因其经济上的巨大潜力和战略上的重要地位越来越被人们所重视。人们利用声波在水下可以相对容易地传播及其在不同介质中传播的性质不同,研制出了多种水下测量仪器、侦察工具和武器装备,即各种“声纳”设备。声纳技术不仅在水下军事通信、导航和反潜作战中享有非常重要的地位,而且已经成为人类认识、开发和利用海洋的重要手段。
在军事方面,声纳技术已成为各国海军进行水下监视使用的主要技术,用于对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪,进行水声通信和水下导航,实现水面舰艇、潜艇间相互通信和交流,保障舰艇、反潜飞机和反潜直升机的战术机动和水中武器的使用。此外,声纳技术还可用于鱼雷制导、水雷引信等方面。随着现代声纳技术的发展和进步,新一代声纳具有更先进的探测性能和更远的探测距离,一些高科技声纳还具有相当高的分辨率,能够识别蛙人和可疑水下航体。在民用领域,声纳技术广泛应用于鱼群探测、海洋石油勘探、船舶导航、水下作业、水文测量和海底地质地貌的勘测等领域。
3.2.2 声呐行业全球技术发展分析
声呐应水下目标预警探测而生,因目标演变、环境变化和任务多元而不断发展。从潜艇探测到鱼雷、水雷探测,从主动测量到主被动联合探测,从中频到高频和低频,从机械扫描到相控阵,从平面阵到线列阵和共形阵,从常规脉冲到脉冲压缩、单脉冲、合成孔径、逆合成孔径,从舰载到艇载、机载,从单基地到双、多基地,从单独作战到分布式组网,从预警监视到定位识别、跟踪火控、测深规避、通信导航、水声对抗,从声感知到雷达、激光、磁异探测异质联合,从军用到民用,声呐技术装备不断演进。随着美国重返亚太、第三次抵消战略、南海竞争形势的发展和空海一体战水下信息感知的作战需求,声呐技术和装备将持续受到高度关注。同时,在人工智能、信号处理和工艺材料等基础能力的推动和认知、MIMO等新型体系架构方式的牵引下,声呐系统将在功能和性能领域不断拓展。
全球的水下声呐技术方面,代表性区域主要为美国、欧洲、俄罗斯与中国。
1)美国的水下声呐技术主要有:AN/SQR-19声呐、AN/BQQ-5综合声呐系统、AN/BQQ-10综合声呐系统、典型SAS系统、C3D测深侧扫声呐系统。
AN/SQR-19被动拖曳线列阵声呐是在AN/SQR-18的基础上开发的,工作始于1976年。它是由美国西屋电气公司、古尔德公司和通用电气公司协作研制的。到1982年把第一部AN/SQR-19试验样机首次安装于美国海军DD-980(Moosbmgger)号导弹驱逐舰上,经试验鉴定后,自1983年开始正式批准生产。1985年7月AN/SQR-19第一套生产样机正式交付使用。
该声呐的主要使命是对潜远距离被动探测、噪声测向、跟踪和识别,对水面舰艇也具有远距离探测能力。在AN/SQQ-89(V)舰载综合反潜作战系统中,AN/SQR-19承担了大范围远距离初始探测,引导舰载反潜直升机SH-60B迅速飞往目标区域,使用机载探潜设备对潜艇实施精确定位,用机载反潜武器对潜攻击或经数据链给母舰传输目标数据由舰载远程武器对潜攻击。AN/SQR-19还与AN/SQS-53C声呐相互配合,互为补充,保证中、近程对潜探测、跟踪、识别、定位以及武器的使用。
该声呐由于技术先进和性能优良,美海军已将该系统装备于舰艇,以及改装型CG-47级导弹巡洋舰、DD-963级驱逐舰、DDG-51级导弹驱逐舰和FFG-7级导弹护卫舰,作为舰载综合反潜作战系统AN/SQQ-89(V)中的一个分系统。此外,该系统也已向澳大利亚、加拿大和西班牙等国出售。
2)欧洲的水下声呐技术主要有:2054综合声呐系统、2076综合声呐系统、TSM2233综合声呐系统、CSU90和DBQS-40综合声呐系统、SES-96参量阵测深/浅地层剖面仪、典型SAS系统。
2076声呐是泰雷兹公司为英国皇家海军设计的一种潜艇声呐探测系统,是世界上最先进的全综合被动/主动搜索和攻击声呐系统。2076声呐的开发工作始于1990年。2002年在英国皇家海军“托贝”号核潜艇上进行了2076声呐系统宽孔径舷侧噪声测距声呐部件的海试。“托贝”号和“锋利”号分别于2003年和2004年完成2076声呐改换装工作。“机敏”级核潜艇从建造开始就把2076声呐装备在艇上。2076综合声呐设备采用了重要的商用成熟技术,被称为第5阶段的一个提高计划将用COTS产品部分替代过去的结构。这种“开放”结构能够迅速嵌入新的软件功能。一旦所有的工作完成,2076第5阶段的系统将完全部署在整个英国皇家海军的攻击型核潜艇舰队中。
3)俄罗斯的水下声呐技术主要有:MGK-540综合声呐系统、Irtysh/Amfora综合声呐系统。
俄罗斯基本上继承了苏联的潜艇声呐技术,是世界上少数能自行研制拖曳阵声呐的国家之一。现在俄罗斯潜艇上普遍装备了艇壳式基阵声呐和拖曳变深声呐。MGK-540综合声呐系统装备在俄罗斯海军现役的所有主战潜艇上,其中包括“阿库拉”Ⅰ、Ⅱ型,“塞拉”Ⅰ、Ⅱ型核潜艇等。该系统主要用于连续监视潜艇所在水域的水面和水下状况,以被动监听方式对目标进行探测、定向和跟踪。
4)中国的水下声呐技术主要有:H/SJG-206低频被动拖曳线列阵声呐、双频合成孔径声呐。
国产首款低频被动拖曳线列阵H/SJG-206直到2008年才伴随054A型护卫舰加入人民解放军战斗序列。截至2016年该型声纳已装备16艘054A型导弹护卫舰与6艘052C型导弹驱逐舰,使用时从舰尾右侧的水声设备开口中放出。舰尾左侧开口对应的则是拖曳式鱼雷诱饵。除了近些年新建的战舰之外,更早服役的112“哈尔滨”,113“青岛”,540“淮南”,542“铜陵”等水面战舰也在现代化改装过程中引入了H/SJG-206。
5)技术发展趋势:
目前水下声呐技术及装备发展趋势主要体现在三方面:全自适应智能化认知、共址和分布式MIMO声呐、广域异质多传感器联合感知。
全自适应智能化认知。传统主动声呐系统在处理目标反射回波时,没有考虑声呐接收机感知的环境信息和目标特性的先验知识对发射机的影响,发射信号参数固定。因此,在传输衰减、噪声、混响、多径、时变和大多普勒等复杂水下环境中很难获得理想的探测效果。受近年认知无线电、认知雷达快速发展的启发,通过将先验知识和连续学习引入传统声呐系统,建立对发射端的自适应反馈控制,提出了认知声呐。基于知识理论的智能化认知声呐能够根据环境变化和目标特性的先验知识对发射机和接收机进行联合自适应控制,提高对水下目标信号的探测和识别能力。
共址和分布式MIMO声呐。MIMO技术首先在通信和雷达领域得到应用,分为共址MIMO和分布式MIMO。共址MIMO利用发射信号的分集特性扩展收发阵列的虚拟孔径,提高目标探测能力。分布式MIMO阵元分开排列,发射正交信号,从不同角度照射目标,减低起伏衰落,提高探测稳定性。水下特别是近海航船数量多、噪声大、声场复杂、多径和多普勒效应严重,对水雷、蛙人、静音潜艇等弱小目标探测难度大,传统主被动雷达都难以达到理想效果,MIMO声呐为解决这一问题提供了一条新途径。
广域异质多传感器联合感知。单一传感器探测效率低,难以满足大范围、长时间水下信息获取需求,通过网络技术将警戒监视海域内多个不同位置布放的声呐、雷达、激光、红外等传感器进行互联,实现数据的交换、分发和汇聚,进行集中或分布式数据处理,可以形成分布式网络化水下警戒探测系统,实现对覆盖范围内目标的探测、定位、跟踪和分类识别功能。分布式网络化水下预警探测系统具有机动灵活、成本低、效费比高等优点,能够有效增强水下战场信息感知能力。
随着国际形势的变换和新形势下任务需求的牵引以及软硬件基础支撑技术的进步,声呐将引来新一轮变革与发展。
3.2.3 声呐行业上下游产业链情况
上游主要包括电子元器件、传感器件、显示部件、计算软件等行业;下游主要为军用舰艇、军用反潜装置、水下警戒等各种海军水声装备。
图3-7:上下游产业链
 
1、上游行业与本行业的关联及其对本行业的影响
上游行业的供应和价格波动对本行业的影响较小,主要体现为以下两点:首先,上游行业基本属于充分竞争性行业,其产能和供应变化对本行业发展的影响较小,本行业所需的大多数原材料及配件可以从国内得到充足供应。其次,上游电子元器件、传感器件等价格直接影响本行业的成本,对本行业利润产生一定影响,但影响较小,主要原因系军工产品的定价主要结合公司成本,根据相关管理办法定由军方的审价机制最终确定,产品本身具有定制属性,产品方案设计、生产工艺、技术水平等方面的要求较高,这些因素降低了原材料价格波动对产品价格的影响。
2、下游行业与本行业的关联及影响
本行业与下游行业的发展密切相关,下游行业的需求状况直接影响到本行业的发展速度、发展格局。具体表现为,面对愈演愈烈的海洋权益纠纷和复杂微妙的国际关系背景,我国无疑将越来越重视海上力量的加强以维护我国的海洋权益,军用舰艇升级换代、舰艇数量的迅速提升以及海岸反潜警戒、水下警戒装备配备数量的提升等因素均将促进本行业产品的市场空间得到快速扩展;除此之外,随着科学技术的迅速发展,为更好满足海军水声装备先进性、可靠性等市场需求,声纳领域产品在精度、性能等方面的要求亦不断提高,这也促使本行业不断加大技术研发投入,以更好满足客户的需求。
3.2.4 声呐行业竞争格局、市场化程度
军民融合是我国的国家战略,关乎国家安全和发展全局,既是兴国之举,亦是强军之策。为吸收先进科技成果和先进生产力为国防建设服务,国家积极鼓励民间资本进入军工领域,充分发挥市场化分工协作的比较优势。各大舰艇军工集团及下属单位主要负责声纳整机及相关系统的研制与生产,民营企业更多专注于专业化的小型系统级产品、核心模块和核心元器件的研发与生产,军工集团与民营企业形成了有利的补充与良性互动关系。由于保密等因素存在,外资参与军工领域的竞争较少,程度不深。
水声装备声纳领域进入壁垒较高,行业外潜在竞争对手较难进入,行业市场化程度较低,主要是因为:严格的科研生产许可审查条件和审查流程对新进入者形成了较高的资质壁垒;由于涉及技术领域的尖端性和广泛性、产品定型程序的复杂性、对产品质量要求的严格性,行业对拟进入企业具有较高的技术壁垒;由于声纳技术的特殊性,国内专门从事水声声纳研究的人才相对较少,高端人才匮乏,行业对拟进入企业具有较高的人才壁垒;军工企业对配套商的选择有一整套严格的认证程序,配套厂商通过其认证并进入其合格供应商名录有一定的难度,形成了市场壁垒;军品前期研发周期长、研发投入大、研发风险高,需要企业前期垫资较多,而营业收入较少,对新进入企业有较高的资金壁垒。
此外,整机厂主要根据客户订单生产,生产和销售都具有很强的计划性,各级配套商依据上级单位的计划进行生产和销售,同样具有很强的计划性,产品销售价格受市场供求关系波动的影响较小,行业市场化程度不高。
3.2.5 声呐行业内主要企业情况及市场份额
鉴于声学技术的专业性及应用领域的特殊性,国内从事该方面技术研究并产业化应用的科研院所、企业数量相对较少。目前,我国声纳领域企业主要有中国船舶重工集团公司、中国船舶工业集团公司两大集团公司及其下属企事业单位。其中,中国船舶重工集团公司第715研究所集水声装备应用基础研究、型号研制、生产制造、试验测试、综合服务保障为一体,是目前国内规模最大、技术力量雄厚、设备先进、专业配套齐全的水声装备研发生产单位。
此外,在国内,从事声纳、水下及海洋探测相关产品研发、生产和销售的企业还包括长沙湘计海盾科技有限公司、上海柏飞电子科技有限公司、上海海兰劳雷海洋科技有限公司、北京神州普惠科技股份有限公司、江苏中海达海洋信息技术有限公司等,从事声纳模拟仿真系统研发、生产和销售的包括北京神州普惠科技股份有限公司、北京华如科技股份有限公司等。
中国科学院声学研究所是我国专门从事声学和信息处理技术研究的综合性研究机构。经过多年的发展,中科院声学所在新概念声纳技术、数字信号处理与宽带网络接入技术、信号处理专用芯片和平台技术、声学换能器与声表面波器件等方面研究、研制和设计水平居国际先进或国内领先水平。由于军工行业的特殊性,公司无法获取主要生产企业的市场份额数据。
3.2.6 声呐行业发展壁垒分析
1、资质壁垒
军工产品因其应用领域的特殊性,并出于保密技术安全的考虑,对承制单位实行生产许可管理。参与军品生产的企业必须获得“军工四证”,即武器装备科研生产许可证、装备承制单位注册证书、武器装备质量体系认证证书,并依据承担的科研生产任务取得相应的保密资格。获得上述资质需要经过严格的审查程序,申请过程漫长,对于进入军品的民营企业具有极大的挑战。业内参与产品研制的生产厂家主要是国内规模较大、实力雄厚的军工型科研院所、军工企业集团单位及少数具备军品供应资质的民营企业。
只有在完成自身体系、制度建设的前提下,才有资格进行军工资质的申请,而且资格认证本身的长周期及其先后顺序的规定与要求增加了认证的难度。因此,新进入者难以在短期内进入市场,参与竞争。
2、技术壁垒
声纳技术系涉及物理学、机械工程、海洋工程、电子技术、计算机、计算机软件等多学科、多专业领域的综合性技术,而且更注重各类技术的综合运用。军用声纳是海军所独有的装备之一,是作战舰艇、潜艇和反潜飞机实施反潜、反水雷、水下警戒、观测、侦察和通信的重要装备,对技术的可靠性、先进性具有极高的要求。由于涉及技术领域的尖端性和广泛性、产品定型程序的复杂性、对产品质量要求的严格性,行业对拟进入企业具有较高的技术壁垒。非军工企业进入军工行业,要对企业的生产设备、人员结构和管理方式进行相应的改进,同时,由于民用产品的技术指标和军品标准的差异,极易出现产品不符合要求的现象,一旦按照军品要求检验不合格,则企业将面临极大的风险。
3、客户及销售壁垒
产业链的参与主体主要包括军方、舰艇整体制造厂商、整体系统提供商、核心模块供应商、元器件供应商等。作为军方总装系统供应商的企业直接面向军方销售,作为配套供应商的企业需要面向下游各大军工集团进行产品销售。军工行业产业链相互之间的业务层级明确,从上而下依次传递产品需求,从下至上依次交付合格产品。在我国现行国防工业体系下,各大军工集团占有支配性地位且专注于各自领域,舰艇整体制造厂商和系统级产品一般由军工集团及下属单位负责。军工电子信息产品,尤其是应用于现代化武器作战平台上的核心电子信息组件和小型系统级产品,一般为定制化产品。鉴于武器装备领域的特殊性,军方对供应商执行严格的遴选和考核制度,只有进入军方合格供应商名录的企业才能向军方提供产品,因此军工行业具有客户明确且高度集中的特点。
军工行业资质、技术等壁垒较高,军工产品一旦装备部队后,且基于整个装备体系的安全性、稳定性、可靠性、保障性等考虑,军工产品一般均由原研制、定型厂家保障后续生产供应。军方用户一般不会轻易更换该类产品,并在其后续的备件采购、产品升级和技术改进中对原有供应商存在一定的技术路径依赖,因此该类产品的生产企业一般可在较长期间内保持优势地位。因此,与客户之间合作关系稳定,新进入者在短时期内难以获得客户认可并获得订单。
4、人才壁垒
水声装备声纳领域属于技术密集型和知识密集型行业,只有掌握了该领域中的核心技术并拥有持续研究开发能力的技术团队,才能在该行业中处于有利地位。目前国内声纳领域高端人才主要集中于大型军工企业集团、军工科研院所、中科院声学所等研究机构,其共同特点是数量较少、聘用成本较高、具有海军水声装备生产资质的企业普遍对其核心技术人员具有较强的管控能力。这使得新进入者在人才稀缺的情况下,无法在短期内突破研发领域中的技术难关,从而难以形成自身的技术或差异化优势。
3.2.7 声呐技术发展前景分析
1、我国国防科技工业正处于补偿式发展阶段,未来发展前景广阔
我国长期坚持以经济建设为中心,国防投入相对有限,国防装备的质量及性能均与西方军事强国存在一定的差距,因此迫切需要发展现代化国防力量。随着我国综合国力的日益提升,已具备了大力发展国防工业的经济基础,我国的国防工业自本世纪开始进入补偿式发展阶段。在2016年中央和地方预算草案的报告中,国防支出预算为9543.54亿元,比2015年增长7.6%;2017年国防预算比2016年增长7%,将首次超过1万亿元人民币。国防支出预算增长带动军备数量质量升级。以“十三五”为起点,各种新型装备的需求将会高速增长,未来3-5年将带动相关产业订单跨越式增长。随着我国武器装备现代化建设、信息化建设进程的加快,未来我国国防预算在军事装备领域的开支预计将相应持续提升,也就意味着整个军工产业的军品销售收入也将随着国防预算保持相应增长。
尽管我国国防费用持续增加,但与西方国家的差距仍然很大,2016年我国国防费用占GDP比重约为1.25%,西方大多数国家都超过2%,美国和俄罗斯更是超过3%。我国的国防费用与我国的综合国力和国际地位不相匹配,无法满足我国日益增长的国防需要,未来我国军费还有较大的提升空间,军费中用于信息化装备采购的经费处于持续加大趋势。目前,我国国防信息化建设正处于快速发展的关键时期,我国军事电子设备将面临大规模升级换代,我国的现代化国防工业仍然具有非常广阔的增长空间。
2、新时期海军地位凸显,海军现代化、信息化建设投入的持续增加,有利于行业的长远发展
海洋关系着国家的长治久安和可持续发展。提高海洋资源开发能力,坚决维护国家海洋权益,建设海洋强国,已上升为国家重要发展战略。建设海洋强国需要强大的海洋军事力量支撑,我国已迎来海军建设的高潮期。根据国家海洋强国战略部署,海洋装备制造是关系国民经济、社会发展和国家安全的战略性先导产业,属于国家大力倡导发展的产业之一。2015年5月26日,中国政府发表《中国的军事战略》白皮书,海军将“按照近海防御、远海护卫的战略要求,逐步实现近海防御型向近海防御与远海护卫型结合转变,构建合成、多能、高效的海上作战力量体系,提高战略威慑与反击、海上机动作战、海上联合作战、综合防御作战和综合保障能力”。同时,深刻指出“必须突破重陆轻海的传统思维,高度重视经略海洋、维护海权。建设与国家安全和发展利益相适应的现代海上军事力量体系,维护国家主权和海洋权益,维护战略通道和海外利益安全,参与海洋国际合作,为建设海洋强国提供战略支撑”。
近年来,海上安全问题成为我国周边安全形势紧张的重要诱因,周边国家与我国之间的海洋领土争端、海上权益等问题日益突出,各种矛盾和争议层出不穷,中国深海战略面临的海上压力将常态化。随着“一带一路”战略的实施、周边国家与我国围绕东南沿海海洋岛礁争议的持续,我国海军军事战略逐步转型,对海军建设的投入将持续大幅增加。近年来我国海军核心装备包括护卫舰、驱逐舰、核潜艇等各类舰艇的数量和质量都在快速提升,航母也开始列装我国海军,预计在未来较长一段时间内海军建设仍将持续加大投入,包括新建航母在内的各类海军核心装备,已有各类舰艇装备的更新换代,高素质的新型海军军事人才训练与培训,都将有力地促进包括声纳装备、声纳模拟仿真系统在内的舰艇配套产的发展,拓展水声装备行业的市场空间。
3、海洋经济的到来,海洋探测行业有望迎来跨越式发展
进入21世纪,全球已经进入大规模高科技开发海洋的新时期,包括我国在内的许多国家都把海洋综合利用列入国家发展战略。我国是一个拥有300万平方公里海域、6500多个岛屿和32000多公里海岸线及岛岸线的濒海大国;也是一个拥有15米等深线以内2.1亿亩浅海和滩涂、有油气开发前景的海域面积达100多万平方公里的海洋大国,海洋经济在我国国民经济中占有举足轻重的地位。从海洋经济总体运行情况来看,根据2016年国家海洋局发布的《2015年中国海洋经济统计公报》,我国海洋经济保持平稳增长,2015年全国海洋生产总值64669亿元,比上年增长7.0%,连续5年稳健增长。2014年海洋生产总值占国内生产总值的9.6%,其中海洋第一、第二、第三产业增加值占海洋生产总值的比重分别为5.1%、42.5%和52.4%。
在大力发展海洋经济的进程中,海洋信息获取的广泛性、准确性、及时性及预见性变得尤为重要。2014年底,国家海洋局印发的《全国海洋观测网规划(2014-2020年)》中指出:我国海洋观测网的发展现状已不适应国家海洋经济发展新形势的需求,并计划到2020年,建成以国家基本观测网为骨干、地方基本观测网和其他行业专业观测网为补充的海洋综合观测网络,覆盖范围由近岸向近海和中远海拓展,由水面向水下和海底延伸,实现岸基观测、离岸观测、大洋和极地观测的有机结合,初步形成海洋环境立体观测能力。目前,海洋信息化建设提速及海洋监测综合实力提升已成为我国参与世界海洋竞争、加快实现海洋强国战略目标的关键任务。
产品可广泛应用于涵盖海洋权益维护和安全保障、海洋综合管理、海洋生态与环境保护、海洋防灾与气候变化、海洋资源可持续利用和海洋观测与信息服务等诸多领域,可以预见,未来海洋水声探测行业发展前景广阔,有望迎来跨越式发展。
3.3 项目市场前景预测
我国《产业结构调整指导目录(2011年本)》(2013年修订)中,将“海洋观测、探测、监测技术系统及仪器设备”、“水下潜器、机器人及探测观测设备”列为国家鼓励发展的产业。《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2011年度)》,产品涉及“海洋”产业中的“海洋监测技术与装备”、“信息”产业中的“软件及应用系统”、“新型元器件”和“计算机及外部设备”等,行业属于国家鼓励发展的高技术产业和战略性新兴产业。
我国拥有钻井平台、跨海大桥、沿海核电、远海岛礁、港口码头、水电大坝等诸多海上重要设施,水下安全已经成为国家安保系统中重要的环节之一。立足于声纳技术储备,通过对水下目标探测、预警、识别、定位等手段实现对港口、核设施等周边管辖水域/海面状态安全管理,能有效预防和处理水下安全隐患,成为镇守水下的“安全卫士”。通过产品的发展从而促进我国水下安防事业的顺利发展。
项目采用军民融合式发展模式,满足国家水下安防领域日益增长的安全需求,具有广阔的市场应用与前景。
 
略……

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