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1、 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。1 证券研究报告 航天军工航天军工 光纤水听器:海洋之耳,前景广阔光纤水听器:海洋之耳,前景广阔 华泰研究华泰研究 航天军工航天军工 增持增持 (维持维持)研究员 李聪李聪 SAC No.S0570521020001 SFC No.BRW518 +(86)10 6321 1166 研究员 朱雨时朱雨时 SAC No.S0570521120001 +(86)10 6321 1166 联系人 田莫充田莫充 SAC No.S0570121040043 +(86)21 2897 2228 行业行业走势图走势图 资料来源:Wind,华泰研究
2、2023 年 2 月 08 日中国内地 专题研究专题研究 水水听器是被动声呐系统的核心部件,光纤传感技术助力实现性能突破听器是被动声呐系统的核心部件,光纤传感技术助力实现性能突破 声呐是水底探测领域的重要装备,而水听器则是帮助被动声呐捕捉海洋之音的“耳朵”。其属于高精尖产品,约占声呐系统成本的 15%-20%。完整的水听器系统由湿端传感器探头和干端调解设备组成,二者缺一不可。水听器最早在军用领域被广泛使用,二战结束后相关技术逐渐成熟,下游应用也开始向民用领域拓展。历经多年发展,使用光纤传感技术的水听器凭借噪声低、动态范围大、抗干扰能力强、传输与组阵能力强、系统可靠性高、施工难度小等优点逐步取代
3、传统压电陶瓷水听器,成为未来主流发展方向。海洋信息化时代来临,技术创新与国产替代成为行业发展主旋律海洋信息化时代来临,技术创新与国产替代成为行业发展主旋律 中国海洋资源丰富,在国家政策的指引下,信息化成为推动海洋经济更进一步的新增长极。2014 年,国家将搭建海底观测网列为建设海洋基础设施的首要任务,而水听器则是完成该任务的重要装备。在海洋信息化背景下,随着光纤传感技术的快速发展,光纤水听器呈现出多元化发展态势。在国际竞争层面,英国和美国是光纤水听器领域的开拓者,相关产品已在部分主战装备中列装。中国起步相对较晚,国内部分科研团队已经在干端数据算法上实现突破,国产替代有望成为推动光纤水听器产业发
4、展的主要增长逻辑。光纤传感技术通用性较高,下游应用领域广泛光纤传感技术通用性较高,下游应用领域广泛 光纤水听器所使用的光纤传感技术具有较强的通用性,技术可变程度高,被广泛应用于水下安防、周界安防、石油勘探、智慧管线等领域。在水下安防领域,中国海洋面积辽阔,光纤水听器可以通过智能核心算法实现对于入侵目标的识别和预警;在周界安防领域,光纤传感器在利用振动和压力进行目标识别的同时,有效提升系统稳定性,降低周界监控成本;在石油勘探领域,中国本土石油消耗量大,需要大量进口,光纤探测器有助于降低勘探成本,实现勘探渠道拓展;在智慧管道方面,中国部分城市管线超服役期,光纤传感器能够实现及时预警。军民领域需求持
5、续增长,未来市场发展前景广阔军民领域需求持续增长,未来市场发展前景广阔 军用领域方面,中国海军装备较美国仍有较大差距,水听器市场需求旺盛,我们预计 2023-2032 年中国军用光纤水听器市场乐观情况下将达 506 亿元,中性情况下将达 439 亿元,悲观情况下将达 363 亿元;民用领域方面,我们对水下安防、周界安防、石油勘探以及智慧管线领域的市场进行了分别测算,我们预计2023-2032年民用光纤传感器市场乐观情况下将达1487亿元,中性情况下将达 1103 亿元,悲观情况下将达 795 亿元。中性情况下未来 10年军民市场合计达 1542 亿元,发展前景广阔。产业链参与主体数量众多,下游
6、军用领域用户较为集中产业链参与主体数量众多,下游军用领域用户较为集中 光纤水听器产业链上游供应商较为分散,中游制造商主要分为军用和民用两个领域,其中军用参与主体多为有军工背景的企业或体制内科研院所和单位,民用参与主体较多。相关代表企业有集智股份、中国海防、中科海讯、光格科技、神州普惠等;下游军用领域用户多为舰船、潜艇以及水下安防主体单位,用户集中在中国船舶体系的中船重工和中船工业下属造船厂,民用领域用户较为分散。风险提示:技术产业化速度不及预期风险,行业竞争加剧风险,疫情影响海洋业发展风险。(25)(17)(8)19Feb-22Jun-22Oct-22Jan-23(%)航天军工沪深300 免责
7、声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。2 航天军工航天军工 正文目录正文目录 水听器:探析海洋世界的“水下之耳”水听器:探析海洋世界的“水下之耳”.3 水下声波优秀捕手,被动声呐核心组件.3 两次世界大战推动技术发展,光纤水听器成为发展方向.5 聚焦光纤传感技术,高性能、高可靠、易操作等优势并存.8 海洋信息化大势所趋,光纤水听器乘风而起海洋信息化大势所趋,光纤水听器乘风而起.11 海洋经济快速增长,信息化时代已经到来.11 产业逐步迈入快速成长期,技术突破推动产品多样化.13 多国光纤传感技术发展迅速,国产替代奏响产业主旋律.15 光纤传感通用性高,应用领域广泛光纤传感通用
8、性高,应用领域广泛.17 水下安防.17 周界安防.18 石油勘探.19 智慧管线.19 军民领域两翼齐飞,市场发展前景广阔军民领域两翼齐飞,市场发展前景广阔.21 军用市场:中国海军加速赶超,中性情况下未来十年市场空间约 439 亿元.21 民用市场:多领域并进助力发展,中性情况下未来十年市场空间约 1103 亿元.22 相关企业梳理相关企业梳理.26 集智股份(300553 CH).26 中国海防(600764 CH).27 中科海讯(688122 CH).28 光格科技(A22418 CH).29 神州普惠(未上市).30 风险提示.31 YUlWoXiWsVdYyQyQ9P9RaQpN
9、oOnPtQlOqQpNlOoOwPbRoOxOxNnRoQNZmPsM 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。3 航天军工航天军工 水听器:水听器:探析探析海洋世界的“水下之耳”海洋世界的“水下之耳”水下声波水下声波优秀优秀捕手捕手,被动声呐核心组件,被动声呐核心组件 作为一种机械波,声波作为一种机械波,声波是传递水下信号是传递水下信号的的重要载体。重要载体。波动是自然界最为常见的物质运动形式。作为一种振动能量传递方式,波动可以将波源介质中质点与质点的相对扰动以振动为途径进行传播,从而实现信息的生产和传递。从波动的性质角度看,波可以划分为电磁波、机械波、引力波和物质波。
10、其中,机械波和电磁波在当今世界中被广泛使用于广播、电视、通信、探测等领域。根据传递介质的不同,电磁波和机械波的传播特点也有所不同:电磁波:电磁波:是以波动的形式传播的电磁场。在真空环境中,传播速度最高,可以达到光速;在空气环境中,传播速度较快,但会受到空气介质的吸收、折射和散射;在水环境中,电磁波的电场产生传导电流,能量转化为热能,导致振幅不断衰减,频率越高衰减的越快,因此只有低频电磁波可以在水中传播。机械波:机械波:由机械振动产生、需要在介质中传播的波动。介质的特点和属性很大程度上决定了机械波的传播性能。以声波为例以声波为例,其在真空环境中无法传播;在空气环境中,传播速度较电磁波更低,通常为
11、 340m/s,受温度影响较大。通常而言,温度越高,传播速度越快;在水环境中,传播速度是空气环境的 5 倍,且传播距离较远,通常可达数十乃至上百公里。低频声波的传输能力也较为突出。正因如此,声波成为了水环境中较为重要的信号载体之一。图表图表1:电磁波和机械波在不同介质中的传播速度电磁波和机械波在不同介质中的传播速度 资料来源:普通高中课程标准实验教科书-物理(选修 3-4)(中学物理教材编写组,【山东科学技术出版社】,2005 年出版),华泰研究 声呐是水底探测的核心系统,按工作方式分为主动和被动声呐。声呐是水底探测的核心系统,按工作方式分为主动和被动声呐。正因为声波在水环境中具有传播性能优势
12、,因此能够捕捉声波的声呐成为了“探查海洋之眼”。声呐(Sound Navigation And Ranging,SONAR)又名声音导航与测距,是一种利用声波的水下传播特征,以声电转换为核心,通过分析声音信息,完成水下探测任务的技术。其基本工作原理是根据水下不同物体运动所发出的声波,对物体的运动趋势以及特征进行测算和判定,从而实现导航、测距、定位、跟踪等功能。根据工作方式的不同,声呐可以分为主动声呐和被动声呐。主动声呐主动声呐:核心组件包括基阵、收发转换器、接收机、定时中心、发射机、控制同步设备、指示器。在工作方式上,首先向水下发射声波信号,该信号遇到水下物体会被反射回接收机,通过计算发射和接
13、收声波时的时间差和相对频移从而判断物体的位置、距离、移动速度等。其探测能力较强,但向外界发射声波的同时也会暴露自身位置,危险系数较高;免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。4 航天军工航天军工 被动声呐:被动声呐:核心组件包括基阵、波束形成器、接收器、控制同步设备和指示器。在工作方式上,主要依赖接收水下或水面物体的运动噪声进行监听和定位。例如,针对舰船,被动声呐可以监听其机械噪音、螺旋桨噪音和艇体运动所产生的水噪音。由于每艘舰艇在正常航速下的螺旋桨转速较为稳定,因此被动声呐也可以基于螺旋桨噪音和机械噪音判断舰船的型号乃至速度,做到听声辨位和听声识船。被动声呐不发送声波,因
14、此隐蔽性较高,但对于相对静音的常规动力潜艇(如装有 AIP 系统的柴电潜艇或热气机潜艇等),或是运动速度较为缓慢的舰船探测效果不好。图表图表2:主动声呐与被动声呐工作原理主动声呐与被动声呐工作原理 资料来源:声呐平台水声信号处理研究与实现(张志彬,【河北科技大学学位论文】,2014 年出版),华泰研究 水听器是水听器是被动声呐被动声呐的的“耳朵”“耳朵”,约占声呐系统成本的约占声呐系统成本的 15%-20%。为了对水下物体进行探测,声呐需要将声波信息转化为电波信息,继而进行分析和判断,而换能器就是完成上述操作的核心部件。在被动声呐中,专门用于接收声波并转化为电波的换能器又叫做“水听器”。其功能
15、定位类似于雷达中的天线,在被动声呐系统中充当着“耳朵”的重要角色。主要工作原理是通过各类传感器将声波能量转化为可供分析的电磁能量。由于一个被动声呐系统会包含多个水听器,因此将其进行一定形式的几何图形排列,如球形、柱形、线形、平板形等,就被称作是水听器基阵。由于水听器具备水下监听能力,因此在水下的探测、识别、通信,以及海洋环境监测和海洋资源的开发方面发挥了重要作用,应用领域广泛。正因为水听器在被动声呐系统中较为重要,因此价值占比较高,据运朝青等 2012 年在半导体光电杂志上发表的细线拖曳声纳研究进展一文测算,细线拖曳水听器占声呐总成本的15%-20%,属于高附加值产品。图表图表3:水听器照片水
16、听器照片 图表图表4:水听器在辽河油田井下的应用水听器在辽河油田井下的应用 资料来源:普赛升官网,华泰研究 资料来源:光纤激光水听器研究进展(张文涛和李芳,【集成技术】,2015年出版),华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。5 航天军工航天军工 完整的水听器系统完整的水听器系统由湿端传感器探头和干端由湿端传感器探头和干端调解调解设备组成,二者缺一不可。设备组成,二者缺一不可。以光纤水听器为例,在水听器系统湿端(水中部分),由于光纤激光传感器具有波长编码特征,因此不同中心波长的激光传感器可以被封装成多个单独的监听阵列单元,然后由一根光纤串联形成水听器阵列,并与干
17、端相连;在水听器系统干端(舰载或陆基部分),主要由信号处理软件和配套运算硬件模块组成。首先,由光纤串联的泵浦源模块为传感器提供泵浦光,反射回来的光信号先经过非平衡光纤干涉仪模块,再经干涉后经过密集型波分解复用器将不同波长和类型的光信号分别送入光电探测器阵列,经过数模转换和调节算法,将光信号还原为声波信号,进而将数据进行存储和展示。在一个完整的水听器系统中,湿端主要负责将声波信号转换为光信号,干端主要负责将光信号还原为声波信号,二者相互配合,缺一不可。图表图表5:水听器系统示意图(以光纤水听器系统为例)水听器系统示意图(以光纤水听器系统为例)资料来源:光纤激光水听器研究进展(张文涛和李芳,【集成
18、技术】,2015 年出版),华泰研究 两次世界大战推动技术发展,光纤水听器成为发展方向两次世界大战推动技术发展,光纤水听器成为发展方向 19 世纪初,世纪初,水听器水听器技术初现雏形。技术初现雏形。水听器技术的 2 个诞生基石均出现在十九世纪。1827年,来自瑞士的两位物理学家首次测算出了水下声速,为水下测距和定位技术奠定了理论和技术基础;随后在十九世纪中叶,科学家模仿海豚传达信息的方式,发明了一种碳粒微音器,这是世界上出现最早的水听器。该器件成为了现代声呐系统的鼻祖。20 世纪初,泰坦尼克事件世纪初,泰坦尼克事件凸显凸显水听器水听器重要性重要性。1912 年泰坦尼克豪华巨轮与冰山相撞,事故造
19、成 1517 人丧生。本次事故凸显了舰船航行中进行水下探测的重要性,也推动水听器技术的发展。1914 年,美国科学家制造出第一台回声探测仪,之后被舰船声呐系统所采用,用于探测冰山、暗礁等航行障碍物。20 世纪中叶,两次世界大战推动世纪中叶,两次世界大战推动水听器水听器快速发展。快速发展。1914 年,第一次世界大战爆发。德国的U-9 潜艇在短短一小时内击沉了 3 艘万吨级英国巡洋舰,创造了海战史上的奇迹。此后,各国便开始大力推进水听器技术研究,潜艇声呐和反潜声呐成为了研制的核心。1925 年,德国“信号”公司将其生产的声纳设备定名为“测深仪”,并在美国和英国销售。美国海军实验室积极改进对潜艇进
20、行回声定位的方法,通过采用磁致伸缩换能器找到了回声定位中合适的发射换能器。与此同时,由于电子学的发展,已经可以使声呐信息经过放大和简单的处理显示给观察者。1931 年,第二次世界大战爆发,德国凭借潜艇部队的先进装备,在大西洋战场上长期处于有利地位,这进一步刺激了同盟国水听器技术的快速推进。1938 年,美国研制出成熟的声呐设备并开始大规模生产和列装。到战争中后期,轴心国和同盟国的大部分舰艇和潜艇都装备了声呐设备。战争过程中双方损失了 1000 余艘潜艇,绝大部分都是被声呐发现后被摧毁的。免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。6 航天军工航天军工 20 世纪后期,世纪后期,
21、水听器水听器向民用领域推广并呈现出多元化发展趋势。向民用领域推广并呈现出多元化发展趋势。20 世纪 80 年代,随着海洋资源开发的兴起以及电子信息技术的进步,水听器技术迎来了快速发展,出现了导航声纳、通信声纳、侧扫声纳、远程警戒声纳、水声对抗声纳、拖曳阵声纳、鱼雷自导声纳、水雷自导声纳等不同类型的技术形态,并被广泛应用于水下导航、水下通信、石油勘探、灾害预警等民用领域。图表图表6:水下无人监听技术发展历程水下无人监听技术发展历程 资料来源:水声学研究进展(李启虎,【声学学报】,2001 年出版),华泰研究 需求需求增长增长带动带动水听器水听器技术发展,压电式水听器成为主流。技术发展,压电式水听
22、器成为主流。随着世界范围内开发利用海洋资源的需求与日俱增,以及水下军事防务建设的迫切性日渐升高,水听器技术在短时间内快速发展。传统的电容式和压阻式水听器逐渐被更为稳定和成熟的压电式水听器所取代。其基本运作原理是:水听器中的压电陶瓷在受外力作用时会产生形变,表面会因压电效应产生电荷,根据电荷的大小,可以测量水中声波的声压。此类水听器多使用陶瓷作为核心材料。相较于传统电容式和压阻式水听器,压电陶瓷水听器具有较强的压电性能和较高的机电耦合系数,介电损耗较小,更适应高频应用,性能更强。同时,由于压电陶瓷的可塑性较高,因此可以制作成不同形状和功率的水听器,适用范围更广,因此被广泛采用。图表图表7:压电水
23、听器结构示意图压电水听器结构示意图 资料来源:光纤激光水听器研究进展(魏兵等,【集成技术】,2015 年出版),华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。7 航天军工航天军工 光纤水听器是最新一代技术,未来有望取代压电水听器。光纤水听器是最新一代技术,未来有望取代压电水听器。20 世纪 70 年代以来,随着光导纤维以及光纤通信技术的发展,以光纤为核心材料的光纤水听器问世,并迅速成为了水听器行业的新增长极。不同于压电陶瓷水听器,光纤水听器以光纤和光电子技术为基础,在传感器结构、阵列结构、性能方面有较大不同。根据基础原理不同,光纤水听器可以分为干涉型、强度型和光栅型。图
24、表图表8:光纤水听器光纤水听器示例示例 图表图表9:光纤水听器系统结构示意图光纤水听器系统结构示意图 资料来源:光纤激光水听器研究进展(张文涛和李芳,【集成技术】,2015年出版),华泰研究 资料来源:光纤激光水听器研究进展(张文涛和李芳,【集成技术】,2015年出版),华泰研究 干涉型光纤水听器:干涉型光纤水听器:此类光纤水听器运用较为广泛,其基本工作原理为,激光器首先发射激光,经光纤耦合器分为两路,一路为参考臂,不受外界影响,一路为信号臂,接收水中声波的调制。通过反射,光纤耦合器接收两路信号并形成干涉,最终将干涉的信号转化为光电信号。干涉型光纤水听器灵敏度高,信号传输损耗小,产生串扰问题的
25、可能性也更低。但是要求干涉条纹清晰,两路干涉光强相等、单色性好。图表图表10:干涉型光纤水听器示意图干涉型光纤水听器示意图 资料来源:从“马航事件”浅析光纤水下声音探测技术(缪璇等,【中国公共安全】,2014 年出版),华泰研究 强度型强度型光纤水听器:光纤水听器:此类光纤水听器研究开发较早,主要基于光纤中传输光强被声波调制的原理制作。具体而言,两个活塞式组件受声压调制,从而挤压中间的光纤,导致光纤产生形变,继而根据因形变产生的光损耗计算声压信号。此类光纤水听器受光源起伏、光纤弯曲、连接损耗和探测器老化影响程度较大。免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。8 航天军工航天军
26、工 图表图表11:强度型光纤水听器示意图强度型光纤水听器示意图 资料来源:从“马航事件”浅析光纤水下声音探测技术(缪璇等,【中国公共安全】,2014 年出版),华泰研究 光栅光栅型型光纤水听器:光纤水听器:此类光纤水听器技术较为先进,主要基于光栅的谐振耦合波长随外界参量变化而移动为原理制造,通常使用光纤布拉格光栅(FBG)进行测量。该类型光纤水听器继承了普通传感器的优点,同时传感信号是波长调制,不受光源起伏和强度变化的影响,能够使用波分复用技术在一根光纤汇中串接多个 FBG 进行分布式测量。图表图表12:光栅型光纤水听器示意图光栅型光纤水听器示意图 资料来源:从“马航事件”浅析光纤水下声音探测
27、技术(缪璇等,【中国公共安全】,2014 年出版),华泰研究 聚焦光纤传感技术,高性能、高可靠、易操作等优势并存聚焦光纤传感技术,高性能、高可靠、易操作等优势并存 光纤传感光纤传感技术技术测量敏感度较高,便于连接后端设备测量敏感度较高,便于连接后端设备。光纤水听器所使用的光纤传感技术在性能方面具有较大优势。依托光纤优良的传输性能和传感特性,光纤传感器可以对各类物理量和机械量进行测量,具有灵敏度高、抗电磁干扰性强、绝缘性高、重量小、成本低等优点。根据光纤传感器在军事上的应用(杨跃轮,【信息化研究】,2010 年出版)一文,以光纤温度传感器为例,其探测范围约为-10到 300,精度为1到3,响应时
28、间为 2s。如果使用砷化镓(GaAs)、锑化镉(CdTe)、磷化镓(GaP)等材料制成的光纤温度传感器,那么测量误差则会降低到0.5的水平。以上表明了光纤传感器的测量灵敏度和性能较高。同时,由于光纤自身的传输速度较电缆更快,结构也更为简单轻便,因此可以与后端数据分析模块轻松连接兼容,从而实现探测、分析、显示一体化流程。免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。9 航天军工航天军工 图表图表13:光纤传感器和电子传感器的比较光纤传感器和电子传感器的比较 比较内容比较内容 光纤传感器光纤传感器 电子传感器电子传感器 传感分布特性 检测点连续,可以全面检测被监视对象的各点的情况;检
29、测范围大(几公里至几十公里)。检测点间断,只有检测探头接触的点,才能被检测;检测范围小。探头 使用光纤,抗干扰性能强,绝缘性能好,无击穿、烧毁等问题。使用电子传感器,有电路通道,极易受电磁干扰,对与高压设备的绝缘要求特别高;检修维护很难。检测信号输出 光信号,不受电力设备的电磁干扰。弱电信号,极易受到电磁干扰。信号通道 使用光纤,探头与信号通道一体,不怕干扰,不怕高压,系统简单安全。使用电路,对与高压设备的绝缘要求特别高;检修维护很难。信号处理技术 检测:光电技术;检测:模拟电子;传输:光信号;传输:弱电信号;处理:高速数字技术。处理:数字技术。系统可靠性 由于系统精简,可靠性很高。可靠性低,
30、受探头、信号传输通道、主机等全部设备影响。施工、安装 方便,能在细小的夹缝、易燃、易爆、有毒、有害、恶劣环境下安装;布线简单;基本不需要维护。不方便,许多地方无法实施甚至无法安装;布线复杂;维护困难。其它特点 不带电,抗射频和电磁干扰、防燃、防爆、抗腐蚀、耐高压和强电磁场、耐辐射,能在各种有害的环境中工作。早期技术,过去应用广泛;在许多特殊环境下无法使用。资料来源:光纤测温系统在电力系统的应用(李伟良和张金成,【青海电力】,2002 年出版),华泰研究 根据光纤水听器的原理与应用(张仁和和倪明,【物理】,2004 年出版)一文,以光纤传感器为核心的光纤水听器,继承了以上特点,相较于传统压电陶瓷
31、水听器,具有以下优势:噪声较低:噪声较低:光纤水听器采用光学原理结构,因此自噪声比压电陶瓷水听器低。在高灵敏度和低自噪声的加持下,光纤水听器可监测的最小信号比压电陶瓷水听器高 2-3 个数量级,因此弱信号探测能力较强。特别是在低信噪比的情况下,光纤水听器的噪声波动远远小于压电陶瓷水听器,性能较为稳定。动态范围大:动态范围大:由于光纤对于水下物体运动所产生的声波敏感性较高,因此光纤水听器的动态范围通常可达 120-140dB,比陶瓷水听器 80-90dB 的动态范围高约 30%,所能监听到的声音范围更广。抗干扰能力强:抗干扰能力强:全光纤水听器的信号感应和传输均以光作为载体,由于光具有独特的物理
32、特征,导致其受百兆赫以下的电磁干扰影响较小,且不同通道间的信号串扰可能性也大幅降低。传输与组阵能力强:传输与组阵能力强:光纤相较于传统电缆传输损耗更小,更适用于长达几十公里的传输距离。且多数光纤水听器采用频分、波分和时分技术,可以实现多路复用,即多个水听器由一条光纤连接,因此适合水下大规模复杂组阵。系统可靠性高:系统可靠性高:光纤水听器由光源发射激光,经过光纤线传输至水听器,在声波干涉下再经由光纤返回岸基或船基处理设备,所有零部件和设备都由光纤连接,结构简单,一体化程度高,不容易出现转接损耗和故障。同时光纤对水密性、温度、腐蚀等要求较低,因此系统整体可靠性较高。施工难度小:施工难度小:光纤水听
33、器的探测缆和传输缆均为光纤,体积小、重量轻,便于收放,因此降低了水下布线的难度。特别是对于拖曳阵而言,光纤水听器的出现解决了许多难以跨域的技术鸿沟。免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。10 航天军工航天军工 图表图表14:光纤水听器的优势光纤水听器的优势 资料来源:光纤水听器的原理与应用(张仁和和倪明等,【物理】,2004 年出版),华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。11 航天军工航天军工 海洋信息化大势所趋,光纤水听器乘风而海洋信息化大势所趋,光纤水听器乘风而起起 海洋经济快速增长,信息化时代已经到来海洋经济快速增长,信息化时代已经
34、到来 中国海洋资源丰富,海洋经济快速增长凸显中国海洋资源丰富,海洋经济快速增长凸显其其重要地位重要地位。21 世纪以来,全球经济建设重点开始从陆地向海洋拓展,许多国家将海洋资源的开发与利用列为重要的国家发展战略。根据自然资源部数据,中国拥有约 300 万平方公里的海域和 1.8 万公里的海岸线,海域辽阔。其中物产资源丰富,石油资源量估计为240亿吨左右,天然气资源量估计为14万亿立方米,还有大量的天然气水合物资源。作为当之无愧的海洋资源大国,近年来中国海洋经济发展稳步发展,生产总值由 2010 年的 38439 亿元增长至 2019 年的 89415 亿元,2011-2019年 CAGR 达
35、9.8%,海洋产业 GDP 占国民 GDP 比维持在 8%-9%左右。虽然 2020 年海洋经济受疫情影响出现一定下滑,但随着生产恢复和经济复苏,发展前景持续向好。从海洋产业结构看,第三产业占比持续增长,从 2010 年的 47.5%提升至 2020 年的 61.7%,在2020 年的产业结构中,滨海旅游业的贡献值最高,在主要产业中占比近一半,其余占比排名依次为海洋交通运输业、海洋渔业、海洋油气业、海洋船舶工业等。随着中国对于海洋资源的进一步开发和利用,海洋经济未来有望保持持续增长态势。图表图表15:2010-2020 年中国海洋经济年中国海洋经济 GDP 及占国民及占国民 GDP 比重比重
36、图表图表16:2020 年中国海洋主要产业结构年中国海洋主要产业结构 资料来源:历年中国海洋经济统计公报,华泰研究 资料来源:2020 年中国海洋经济统计公报,华泰研究 政策引领指明发展方向,信息化为海洋经济发展注入新动能。政策引领指明发展方向,信息化为海洋经济发展注入新动能。为了大力发展海洋经济,中国推出了一系列海洋战略发展规划。在二十大报告中,多次强调发展海洋经济,保护海洋生态环境,加快建设海洋强国;在加快构建现代海洋产业体系的过程中,获取并利用海洋信息成为了连接和激活海洋产业链各环节的关键抓手。2014 年底,国家海洋局印发了全国海洋观测网规划(2014-2020 年),将海底观测网建设
37、列为海洋基础设施建设的首要任务。2017 年,中国最大的海底观测网正式开始建设。各地也根据中央政府的精神围绕海洋信息化推出相关政策。我们预计,随着国家对于海洋经济的关注以及相关产业扶持政策的持续升温,海洋信息化产业有望迈向发展快车道。图表图表17:各地各地所所出台与海洋信息化相关的十四五规划文件出台与海洋信息化相关的十四五规划文件 省份省份 相关政策相关政策 主要内容主要内容 广东省 广东省海洋观测网“十四五”规划 提升海洋观测能力,增强对海洋的认知和管控能力。山东省 山东省十四五数字强省建设规划 统筹推进海洋立体观测网、海洋通信网络、海底数据中心、海底光纤电缆等基础设施建设。海南省 海南省海
38、洋经济发展十四五规划 推进海洋新型基础设施建设,加快建设海南海底数据中心。资料来源:各地方政府网站,华泰研究 7.0%7.5%8.0%8.5%9.0%9.5%10.0%010,00020,00030,00040,00050,00060,00070,00080,00090,000100,00020000192020(亿元)海洋经济GDP海洋经济占GDP比重 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。12 航天军工航天军工 世界海底观测网建设进入上行通道,中国持续加大海底观测网项目投入世界海底观测网建设进入上行通道
39、,中国持续加大海底观测网项目投入。海底观测网投入大,周期长,因此各国开始加快推进建设。目前,欧盟的 ESONET/EMSO 观测网涉及供应商176 家,总投资额达 2.4 亿欧元;加拿大 NEPTUNE 观测网使用了 9000 余个传感器,海底线缆长度达 850 公里,投入超 2.03 亿美元;美国 OOI 观测网投入 3.9 亿美元,海底线缆长度达 880 公里;中国起步稍晚,于 2017 年批复了海底科学观测网项目,将在我国东海和南海分别建设海底观测系统,并在上海港建设数据观测和分析中心,项目总投资超 20 亿元,建设周期 5 年。我们预计该项目将进一步拉动海底观测网的建设,推动光纤水听器
40、的产业化落地进程。图表图表18:全球海底观测网建设情况全球海底观测网建设情况 图表图表19:中国部分海底观测网位置中国部分海底观测网位置 资料来源:全球有缆海底观测网概述(朱俊江等,【热带海洋学报】,2017年出版),华泰研究 资料来源:海底有缆在线观测系统研究与应用综述(翟方国等,【海洋科学】,2020 年出版),华泰研究 海底观测网建设立体化信息体系,水听器是关键组成部分海底观测网建设立体化信息体系,水听器是关键组成部分。当前,中国海洋信息化建设仍处于起步阶段,目前国家致力于构建覆盖“天、空、岸、海、潜”的立体化海洋信息体系,以感知、传送、应用、管控为核心功能,实现全时域事态感知、全海域网
41、络覆盖、全方位信息服务、全体系安全管控。而海底观测网则是实现上述目标的重要方式。根据国家海洋局规划,我国正在建设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。作为海洋信息化体系的核心,感知和传送是信息收集端的核心业务活动,而水听器则在其中发挥了水下监听、勘探等一系列不可替代的作用。我们认为,水听器是实现海底观测网、构建海洋信息化体系的重要装备,也是保障海洋经济增长的大国重器,具有稳定、持续发展的增长潜力和活力。免责声明和
42、披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。13 航天军工航天军工 图表图表20:立体化海洋信息体系立体化海洋信息体系 资料来源:中国电子科学研究院,华泰研究 产业逐步迈入快速产业逐步迈入快速成长成长期,技术突破推动产品多样化期,技术突破推动产品多样化 水下探测需求增长迅速,光纤声波传感技术成为大势所趋水下探测需求增长迅速,光纤声波传感技术成为大势所趋。类似于摩尔定律,水下探测领域也存在硬件性能与时间发展间的固定关系。李启虎在发表于物理杂志的第一讲 进入 21 世纪的声呐技术中,做了如下测算:在 19 世纪中叶到 20 世纪初期,潜艇的辐射噪声大约每年下降 0.5-1.0dB 左右,导致
43、监测距离每年缩短 0.5-2.0 公里左右。而以压电陶瓷水听器为主的声呐检测能力每年只能上升约 0.75dB,导致传统水下无人监听技术无法弥补这一下降趋势所带来的监测能力空白。特别是对于压电陶瓷水听器而言,此类材料早在 19世纪 70 年代就到达了理论设计极限,无法实现性能飞跃。因此,为了弥补压电陶瓷水听器所产生的噪音监听市场空白,以光纤为核心材料的光纤水听器技术快速发展,并逐步成为未来水听器技术的主要发展方向。图表图表21:水下监听领域的“摩尔定律”水下监听领域的“摩尔定律”资料来源:第一讲 进入 21 世纪的声呐技术(李启虎等,【物理】,2006 年出版),华泰研究 免责声明和披露以及分析
44、师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。14 航天军工航天军工 新型光纤水听器技术日趋成熟,为水下监测技术注入新动能。新型光纤水听器技术日趋成熟,为水下监测技术注入新动能。随着越来越多的资源投入光纤水听器的研发,除传统干涉型、强度型和光栅型光纤水听器外,又有矢量光纤水听器和分布式光纤水听器问世,较大程度地拓展了光纤水听器的功能和使用场景。矢量光纤水听器矢量光纤水听器:矢量光纤水听器是一种新型的水声测量设备,与传统水听器类似,其可以测量水下声压,但不同之处在于还可以直接、同步测量声场动能密度与声能流密度(声场坡印廷矢量),这为水下监测和测量提供了更精准和丰富的数据支撑。在结构上,矢量光纤水听器由传
45、统无指向性声压传感器和偶极子指向性的质点振速传感器复合构成,其中质点振速传感器是核心零部件,决定了矢量光纤水听器的性能表现。根据光纤水听器技术的研究进展(孟洲等,【激光与光电子学进展】,2021 年出版)一文,与传统光纤水听器相比,其具有三方面的优势:1)通过声压信号与矢量信号的结合,使得单个水听器获得心形空间指向性,空间增益达 4.8-6.0dB,从而能有效抑制环境噪音,消除左右弦模糊,提升探测距离;2)指向性不与声波频率相关,可以更好的实现低频探测;3)声压与振速信号的联合处理提供了新的数据维度,可以进一步提升整体探测性能,同时所需的阵列规模较小。目前,矢量光纤水听器的应用领域覆盖了水声警
46、戒声呐、水雷声引信、鱼类探测、多基地声呐、水下导航等领域,同时也可以在空气中对隐身飞机和直升机进行噪音源识别和探测。图表图表22:矢量光纤水听器基本结构矢量光纤水听器基本结构 图表图表23:B&K 公司矢量水听器公司矢量水听器 资料来源:光纤水听器技术的研究进展(孟洲等,【激光与光电子学进展】,2021 年出版),华泰研究 资料来源:B&K 公司官网,华泰研究 分布式光纤水听器:分布式光纤水听器:分布式光纤水听器是利用分布式光纤传感技术(DAS)探测水下声波信号的光纤水听器阵列。传统光纤水听器由一个光纤干涉仪组成,其中内置光纤耦合器和法拉第旋转镜等光器件。多个光纤水听器组成阵列,对水下声波进行
47、空间分离拾取。而分布式光纤水听器仅由一根光纤组成,因此可靠性有所提升,同时也可以实现空间连续拾取水下声波。其基本原理是利用激光在光纤中传输的后向散射光来进行传感,能够测量温度、应变、磁场等。传统光纤水听器受光衰减和光反射限制,单根光纤上最多有十几根阵元,且由于采用光纤激光器作为传感元件,因此成本较高。即便是干涉型光纤水听器,单根光纤阵元数也难以超过 100 个,且结构复杂,导致造价居高不下。而分布式光纤水听器则能实现空间连续、长距离的测量,且所有光纤传感器单缆成阵,采用简单结构的时分复用技术就能实现大规模阵列,从而降低了成本。免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。15 航
48、天军工航天军工 图表图表24:分布式光纤水听器分布式光纤水听器 图表图表25:分布式光纤传感技术分布式光纤传感技术结构结构 资料来源:光纤水听器技术的研究进展(孟洲等,【激光与光电子学进展】,2021 年出版),华泰研究 资料来源:Borehole flow monitoring using a non-intrusive passive distributed acoustic sensing(DAS)(Finfer 等,【SPE Annual Technical Conference and Exhibition】,2014 年出版),华泰研究 技术驱动应用技术驱动应用形式形式转变,多接收
49、阵转变,多接收阵模式模式并驾齐驱。并驾齐驱。在光纤水听器技术快速发展的背景下,水听器在水下作业的应用形式呈现出多元化发展态势。目前主流的接收阵应用形式有岸基阵、拖曳阵、舷侧阵三种。其中:1 1)岸基阵)岸基阵主要使用分布式光纤水听器,在近海海底布设的主要用于监视海湾,在远海布设的主要用于组成监视基阵。通常而言,岸基阵布设在离岸数十公里的海域中,由几百至上千个光纤水听器组成,并通过光纤传递信号;2)拖曳阵拖曳阵是一种移动式光纤水听器,通常由舰船或潜艇拖曳一条较长的光纤,光纤中布设多个光纤水听器,通过移动实现运动监听;3 3)舷侧阵)舷侧阵主要应用于潜艇,其将光纤水听器在两舷侧壳上排列,不占舰船或
50、潜艇的内部空间,且左右舷分辨效果好。但由于阵列过于靠近螺旋桨和发动机,因此监听效果不及上述两个方式。图表图表26:拖曳阵光纤水听器示意图拖曳阵光纤水听器示意图 图表图表27:美国弗吉尼亚级潜艇的美国弗吉尼亚级潜艇的舷侧阵舷侧阵和拖曳阵水听器和拖曳阵水听器 资料来源:光纤水听器技术的研究进展(孟洲等,【激光与光电子学进展】,2021 年出版),华泰研究 资料来源:Submarine Diary,华泰研究 多国光纤传感技术发展迅速,国产替代奏响产业主旋律多国光纤传感技术发展迅速,国产替代奏响产业主旋律 美英是光纤水听器领域的开拓者,其他国家呈现追赶态势。美英是光纤水听器领域的开拓者,其他国家呈现追
51、赶态势。早在 20 世纪 70 年代,美国海军研究实验室(NRL)就开始对光纤水听器进行研究,并于 1981年封装了第一个 Brassboard光纤水听器;1983 年,美国海军流动噪声驳船系统开始配备塑料芯轴型光纤水听器,并成功部署于巴哈马群岛;1984 年,美国提出了全光拖曳阵水听器阵列计划,并在约 10 年间累计投入了超 1 亿美元的经费支持光纤水听器的研制。这也拉开了各国研制光纤水听器的大幕。英国同一时期开始了对于光纤水听器的研究工作,主要由 Plessy 国防研究公司、海军系统分公司以及马可尼水下系统公司联合研制,制成了全光拖曳水听器阵列以及海底光纤水听器监视系统等。日本和法国紧随其
52、后,在 20 世纪 80 年代开始了一系列光纤水听器的研制工作,并取得了一定成果。免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。16 航天军工航天军工 图表图表28:各国典型光纤水听器项目或产品各国典型光纤水听器项目或产品 国别国别 发布时间发布时间 项目或产品名称项目或产品名称 项目或产品概述项目或产品概述 美国 20 世纪 80 年代中期 全光拖曳阵列计划 完成基于频分复用的8单元拖曳阵列海试和48单元拖曳阵列的研制和海试验证,证明光纤水听器拖曳阵具有优异的声信号采集能力和海洋环境适应性。美国 1990 年 两个基于芯轴型 Michelson 干涉仪结构的水听器,一个光纤船体
53、穿透器和一套光电子系统 Litton 制导和控制公司与海军研究实验室合作研制,该设备装备于 668 级攻击型潜艇和海狼级攻击潜艇。美国 2004 年 全光可拓展水听器系统(AODS)该系统实现深海光纤布设,采用时分和波分混合复用技术,阵列由 64 单元组成,可扩展至 256 单元,应用于岸基检测,最大距离可达 100 公里。美国 2004 年 96 单元光纤水听器海底阵列(FOBMA)英国 QinetiQ 公司与海军研究实验室合作研制,该阵列采用 6 路波分、16 路时分的复用方案,按 48 单元为一段,全阵两段的方式设计,工作水深大于 300 米。美国 21 世纪初 TB-33 细线拖曳阵
54、由切萨皮克科学公司与海军研究实验室合作研制,水听器采用低反射率光纤布拉格光栅结构,探头直径约 10 毫米,采用时分和波分复用技术,将解调干涉仪集成到传输缆中,使每一路波分都有独立的解调干涉仪,系统降噪约 70dB,装备于弗吉尼亚级核潜艇。美国 21 世纪初 全光轻型宽孔径舷侧阵(LWWAA)整个系统由 6 个子面阵列组成,分别安装在潜艇两侧,每个子阵列包括 450 个光纤水听器单元,装备于弗吉尼亚级核潜艇。在重量和成本上,比“海狼”级攻击型核潜艇装备的 AN/BQG-5 型宽孔径基阵声呐降低了 54%和 37%。英国 1998 年 32 单元光纤水听器阵列 由英国防卫评估研究局(现属 Qine
55、tiQ 公司)与联合应用物理研究所研制,基于时分复用结构,具有 5 公里以上的信号传输能力。法国 2002 年 32 单元光纤水听器阵列 水听器阵列系统光路噪声低于零级海况海洋环境噪声约 15dB,该系统的技术成果用于拖曳阵列。日本 1990 年 北极海冰下光纤声纳 在离岸 800 米,冰下 100 米深处,安装 2 个光纤水听器,间距 2 米,能够检测到 26dB 以下的微弱声波。日本 21 世纪初 光纤水听器系统 用于日本东南海域长期水下地震监测。资料来源:细线拖曳声纳研究进展(运朝青等,【半导体光电】,2012 年出版),华泰研究 中国在光纤水听器领域起步较晚,国产替代中国在光纤水听器领
56、域起步较晚,国产替代有望成为发展主旋律。有望成为发展主旋律。中国在声呐系统研制上起步较晚,对于光纤水听器的研究也一直处于追赶国际领先水平阶段。在“七五”期间,中国初步开始光纤水听器的研究,并在“八五”和“九五”期间将相关课题列入研究计划,但大部分工作处于理论研究和实验阶段;在“十五”期间,部分技术取得突破性进展:在光栅型和干涉型水听器领域,由于现有技术较为成熟,因此已经达到实用水平。根据光纤水听器的原理与应用(张仁和和倪明,【物理】,2004 年出版)一文,21 世纪以来,我国光纤水听器研究进程提速明显,于 2002 年首次完成了大规模海上试验,并且在 2014 年中国国际防务电子展上亮相,标
57、志着我国岸基阵光纤水听器进入了具体应用阶段。虽然当前大部分关键组件仍需要从国外进口,但国内许多科研团队已经在干端数据算法上实现突破,随着未来光纤水听器大规模量产并投入使用,可变成本将会降低,国产替代有望成为推动光纤水听器产业发展的主要增长逻辑。图表图表29:2014 年中国防展展示的大规模光纤水听器阵列年中国防展展示的大规模光纤水听器阵列 资料来源:光明网,华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。17 航天军工航天军工 光纤传感通用性光纤传感通用性高高,应用领域广泛,应用领域广泛 光纤水听器所使用的光纤传感技术具有较强的通用性,技术可变程度高,被广泛应用于水光纤水
58、听器所使用的光纤传感技术具有较强的通用性,技术可变程度高,被广泛应用于水下安防、周界安防、石油勘探、智慧管线等领域。下安防、周界安防、石油勘探、智慧管线等领域。水下安防水下安防 中国海洋面积辽阔,如何防止水下渗透成为关键话题。中国海洋面积辽阔,如何防止水下渗透成为关键话题。根据自然资源部数据,中国管辖海域面积达 300 万平方公里,接近陆地领土面积的三分之一,500 平方米以上的岛屿 7372 个,大陆架面积居世界第五位。在领海面积广阔、岛屿众多、水下地形复杂的多重条件下,如何保障港口和海军基地的水下安全,建立有效、完善的水下安防体系,成为了关键话题。特别是当前水下渗透技术高速发展,蛙人、水下
59、机器人和微型潜艇技术日趋成熟,构建水下无人监听体系成为了解决上述问题的重中之重。图表图表30:英国蛙人部队英国蛙人部队 图表图表31:外国现役或在研微型潜艇型号外国现役或在研微型潜艇型号 国家国家 现役型号现役型号 在研型号在研型号 朝鲜 玉高级、山高级、鲑鱼级-伊朗 卡迪尔级-巴基斯坦 SX-756、X-908/PA-瑞典 海匕首级-俄罗斯-超级比拉鱼级 韩国-HDS-400、HDS-500 资料来源:水下奇兵:“蛙人”部队漫谈(姜森,【检察风云】,2022 年出版),华泰研究 资料来源:国外微型潜艇装备技术发展研究(李春光等,【舰船科学技术】,2020 年出版),华泰研究 分布式光纤水听器
60、构建保护网,智能核心算法提供持续屏障。分布式光纤水听器构建保护网,智能核心算法提供持续屏障。针对水下安防需求,结合光纤水听器,特别是分布式光纤水听器的优势,可以构建对水上、水下目标渗透入侵提供持续警戒和识别的监测网络。该网络主要包括湿端的分布式光纤水听器以及干端的传感监控中心。将分布式光纤水听器布设在需要监控的水域,并连接岸上或海面的传感监控中心,对不同类型的物体(如蛙人、潜艇、舰船等)进行感应,并通过智能算法进行识别和预警。图表图表32:分布式光纤水听器安防示意图分布式光纤水听器安防示意图 图表图表33:典型分布式光纤水听器典型分布式光纤水听器 资料来源:光电汇官网,华泰研究 资料来源:光电
61、汇官网,华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。18 航天军工航天军工 周界安防周界安防 分布式光纤传感器提升系统稳定性,降低周界监控成本。分布式光纤传感器提升系统稳定性,降低周界监控成本。分布式光纤水听器除了可以在水中发挥作用,其所使用的分布式光纤传感技术还可以应用于地面和地底。如在周界安防中,分布式光纤传感器就可以替代传统红外线对射、视频监控、泄漏电缆以及电子围栏等手段,在提升监控效率的同时,凭借自身抗干扰能力强、结构简单等优势,提升系统的整体稳定性。同时,使用光纤传输信号的能耗远远低于电缆,维护成本也更低,因此能有效降低周界监控成本。图表图表34:分布式光纤
62、传感器在周界监控中的应用分布式光纤传感器在周界监控中的应用 资料来源:汇安谷官网,华泰研究 利用振动和压力进行目标识别,使安全隐患无处遁形。利用振动和压力进行目标识别,使安全隐患无处遁形。分布式光纤传感仅仅依靠声波和振动对物体进行探测,因此在识别性能和灵敏度上具有较大优势。同时,分布式光纤传感器可以通过挂网安装、墙体安装、地埋安装等多种方式安装,适用于变电站、看守所、机场、边境等多种多样的环境。在提升隐蔽性的同时,也能更好地识别和判断出入侵类型和方式,实现全天候监控。图表图表35:分布式光纤传感器对不同类型入侵的识别分布式光纤传感器对不同类型入侵的识别 资料来源:杰锐智联科技官网,华泰研究 免
63、责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。19 航天军工航天军工 石油勘探石油勘探 中国石油消费量中国石油消费量较高,分布式光纤传感技术助力拓宽石油勘探渠道较高,分布式光纤传感技术助力拓宽石油勘探渠道。中国的石油消耗量常年位居世界第一,国内原油产量无法满足市场需求,因此需要大量进口,对外依赖程度较高。为了保障中国石油供给安全,需要借助分布式光纤传感技术进行石油勘探,从而拓宽石油获取渠道。图表图表36:2013-2022 年中国成品油消费量年中国成品油消费量 注:2020 年和 2022 年只披露了前 9 个月的数据。资料来源:发改委,华泰研究 分布式光纤传感器在提升石油勘探效率
64、的同时,降低了勘探成本。分布式光纤传感器在提升石油勘探效率的同时,降低了勘探成本。美国壳牌公司在 2011 年首次将分布式光纤传感技术用于石油勘探,并于 2013 年公布了垂直地震测井勘探方案。此后,该技术在石油勘探领域被不断优化和推广。其利用光缆对地震信号传感,将光缆下井,测试光缆的部署简易,整条光纤都可以动态监测地震波信号,实现“单炮全井数据覆盖”,相比传统地震检波器的点式勘探,较大促进了地震勘探生产提质降本增效。智慧管线智慧管线 我国我国部分部分城市管线超服役期,智能管线监控需求大。城市管线超服役期,智能管线监控需求大。根据人民政协陕西省十一届委员会第五次会议第 631 号提案,我国大部
65、分城市在城镇化建设开展之初,没有经过完善的规划和设计,因此多数管线和地下管网服役时间过长,出现了老化、损毁等问题,如何对上述管线进行监管,并在问题出现之前进行预警,成为了亟待解决的问题。特别是在地面施工过程中,部分施工人员操作失误或野蛮开挖,导致管线损毁。以上问题的解决需要借助分布式光纤传感技术。分布式光纤传感分布式光纤传感技术技术可以实现长距离管线监测,降低潜在风险。可以实现长距离管线监测,降低潜在风险。分布式光纤传感将光纤作为传感器,利用光纤中瑞利散射光对振动敏感的特性,对光纤沿途外界扰动信息以及管道的泄露信号进行分布式感知和精确定位,实现全时段、全方位监测。同时,依靠后端算法处理和信号识
66、别技术,可以实现风险预警。05,00010,00015,00020,00025,00030,00035,00040,0002000022(万吨)中国成品油消费量 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。20 航天军工航天军工 图表图表37:使用分布式光纤传感器的智能管线体统使用分布式光纤传感器的智能管线体统 资料来源:光格科技官网,华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。21 航天军工航天军工 军民领域两翼齐飞,军民领域两翼齐飞,市场发展前景广阔市场发展前景广阔 军用市场:中国海
67、军加速赶超,军用市场:中国海军加速赶超,中性情况下中性情况下未来十年未来十年市场空间约市场空间约 439 亿元亿元 我国我国海军装备较美国仍有较大差距,军用水听器市场需求旺盛海军装备较美国仍有较大差距,军用水听器市场需求旺盛。从甲午海战到建国初期,我国海军在世界范围内处于较为落后的地位,增强海军战斗实力,打造世界一流海上军队成为了实现强国强军目标的关键任务之一。为此,我国在近年间大力发展海军装备。从 2012年辽宁舰入列至今,中国海军装备研发和服役速度持续提升,根据环球网资料,目前中国海军已经拥有了 3 艘航母,3 艘两栖攻击舰、近 50 余艘驱逐盾舰以及百余艘护卫舰,成为了世界重要的海上力量
68、。虽然中国海军的发展迅速,但仍与美国海军有较大差距。根据中国军网资料,以美国第 7 舰队为例,其标准配置为:1 艘蓝岭级旗舰、1 艘尼米兹级航母、3-4 艘大型巡洋舰、18-20 艘导弹驱逐舰、5-6 艘攻击型潜艇、5-8 艘登陆舰、18 艘后勤保障船和若干气垫船、辅助船等。在紧急时还会增派 1-2 艘航母,并从第 3 或第 5 舰队抽调舰艇,整体配置堪称豪华。在维护领海权的重要性日趋凸显的今天,建设强大的现代化海军已经成为了构建世界一流军队的重要途径之一。未来中国海军规模有望进一步提升,而光纤水听器作为舰船在海洋中的“洞察器官”,也会迎来快速发展。图表图表38:我国第三艘航母福建舰下水我国第
69、三艘航母福建舰下水 图表图表39:055 型万吨大型驱逐舰型万吨大型驱逐舰 资料来源:福建省退役军人事务厅,华泰研究 资料来源:中国军网,华泰研究 我们预计我们预计 2023-2032 年年中国军用光纤水听器中国军用光纤水听器市场乐观情况下市场乐观情况下将达将达 506 亿元亿元,中性情况下将,中性情况下将达达 439 亿元,悲观情况下将达亿元,悲观情况下将达 363 亿元亿元。考虑到我国维护东海、南海领土主权的需要,同时参考中国和美国海军的军舰和潜艇配置情况,我们对中国军用光纤水听器市场进行了如下测算:1)以美国和中国现有海军攻击舰和潜艇配置为基础,测算中国海军增量舰艇需求:航空母舰增量参考
70、美国舰队配置,美国共有 7 支舰队,其中第 10 舰队为信息化部队,其余舰队平均拥有约 2 艘航母;两栖攻击舰增量参考美国第 7 舰队配置,与航空母舰数量一致;驱逐盾舰增量参考美国海军驱逐盾舰与航母和两栖攻击舰比例;潜艇增量、护卫艇增量与其他战斗舰艇增量参考中国军力报告 2021中的预测数据。2)根据光纤水听器类型的不同,分别测算拖曳阵、舷侧阵、岸基阵水听器的未来需求,其中,拖曳阵每艘攻击舰、航母或潜艇配备 1 套(备装 1 套),舷侧阵每艘潜艇配备 2 套(备装 2 套),岸基阵每个军港配备 1 套(备装 1 套);3)在岸基阵测算方面,主要以能够承载航母的海港为样本。以辽宁舰为例,其排水量
71、约 6万吨,吃水深度约 10.5 米。满足停靠航母战斗群的海港有:大连港、青岛港、香港、三亚港、上海长兴岛、舟山港、湛江港等 7 处。免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。22 航天军工航天军工 4)在光纤水听器存量换装率和增量列装率方面,按照乐观、中性和悲观三种情况进行讨论:乐观情况下,中国海军舰艇、潜艇和军港实现光纤水听器的全面换装列装,覆盖率达 100%;中性情况下,光纤水听器在新装备型号中推广顺利,增量列装率达 100%。根据人民网报道,一些旧型号舰艇所搭载的电子设备和机电系统比较落后,如果再进行改造升级,成本很高,因此该部分型号装备仍将使用传统压电陶瓷水听器,光
72、纤水听器存量换装率为 85%;悲观情况下,约有 85%的新装备使用光纤水听器,仅有 7 成的老型号换装光纤水听器,换装率为 70%。5)航空母舰、两栖攻击舰、驱逐盾舰、护卫舰、常规潜艇和核潜艇的光纤水听器价格参考美国主力声呐型号 AN/SQQ-89 的价格:根据美国国防部所披露的数据,AN/SQQ-89 系统价格达 1.59 亿元,据运朝青等 2012 年在半导体光电杂志上发表的细线拖曳声纳研究进展一文测算,细线拖曳水听器占声呐总成本的 15%-20%,且大型舰船与潜艇使用水听器数量较多,因此推算光纤水听器单价为 3180 万元。其他战斗舰艇光纤水听器价格参考中科海讯相关产品价格,约为 180
73、 万元。岸基阵光纤水听器价格参考美国水下综合监视系统(IUSS)成本,约为 17 亿元。图表图表40:2023-2032 年中国军用光纤水听器市场测算年中国军用光纤水听器市场测算 航空母舰航空母舰 两栖攻击舰两栖攻击舰 驱逐盾舰驱逐盾舰 护卫舰护卫舰 常规潜艇常规潜艇 核潜艇核潜艇 其他战斗舰艇其他战斗舰艇 军港军港 中国 2022 年合计(艘或个)3 3 44 102 46 12 145 7 美国 2022 年合计(艘)11 9 92 24 0 68 100-中国增量(艘)3 3 11 32 0 12 44-乐观情况:存量换装比例 100%100%100%100%100%100%100%10
74、0%乐观情况:增量列装比例 100%100%100%100%100%100%100%-中性情况:存量换装比例 85%85%85%85%85%85%85%85%中性情况:增量列装比例 100%100%100%100%100%100%100%-悲观情况:存量换装比例 70%70%70%70%70%70%70%70%悲观情况:增量列装比例 85%85%85%85%85%85%85%-水听器单价(万元)3180 3180 3180 3180 3180 3180 180 170000 单艘拖曳阵数量 2 2 2 2 2 2 2-单艘舷侧阵数量 0 0 0 0 4 4 0-岸基阵数量-2 乐观情况:市场空
75、间(亿元)4 4 35 85 88 46 7 238 乐观情况:总市场空间(亿元)乐观情况:总市场空间(亿元)506 中性情况:市场空间(亿元)4 4 31 75 75 42 6 202.3 中性情况:总市场空间(亿元)中性情况:总市场空间(亿元)439 悲观情况:市场空间(亿元)3 3 26 63 61 35 5 166.6 悲观情况:总市场空间(亿元)悲观情况:总市场空间(亿元)363 资料来源:人民网,美国国防部网站,中国军力报告 2021,中科海讯招股说明书,华泰研究预测 基于上述测算,基于上述测算,我们预计我们预计 20 2 年中国军用光纤水听器市场乐观情
76、况下将达年中国军用光纤水听器市场乐观情况下将达 506506亿元,亿元,中性情况下将达中性情况下将达 439439 亿元,悲观情况下将达亿元,悲观情况下将达 363363 亿元亿元。民用市场:多领域并进助力发展民用市场:多领域并进助力发展,中性情况下,中性情况下未来十年未来十年市场空间约市场空间约 1103 亿亿元元 根据下游应用范围不同,我们分别从水下安防、周界安防、石油勘探和智慧管线等根据下游应用范围不同,我们分别从水下安防、周界安防、石油勘探和智慧管线等 4 4 个领个领域对域对光纤光纤传感器市场进行测算:传感器市场进行测算:水下安防领域:水下安防领域:我们预计我们预计 2 202023
77、 3-2032032 2 年年中国市场中国市场乐观情况下乐观情况下将达将达 543 亿元亿元,中性情况下将,中性情况下将达达 415 亿元,悲观情况下将达亿元,悲观情况下将达 287 亿元亿元。考虑到日益增长的海洋资源开发、监控和管理需求,以及部分地区在“十四五”规划中将建设海底观测网和实现海洋信息化作为海洋战略发展目标,我们对未来10年建立海底观测网所产生的光纤水听器市场规模进行了如下测算:1)以 200 平方公里作为单台光纤水听器的探测范围;免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。23 航天军工航天军工 2)光纤水听器覆盖率按照乐观、中性和悲观三种情况进行讨论:在乐观情
78、况下,我国海底观测网建设基本完成,实现大面积海域覆盖,光纤水听器覆盖率设定为 85%;中性情况下,我国海底观测网实现重点海域覆盖,光纤水听器覆盖率设定为 65%;悲观情况下,我国海底观测网仅实现部分港口和少数海域覆盖,光纤水听器覆盖率设定为 45%。3)民用光纤水听器的价格以光格科技招股说明书中披露的价格为基础,每套光纤水听器设备约 270 万元。图表图表41:2023-2032 年中国海底观测网市场年中国海底观测网市场测算测算 乐观情况乐观情况 中性情况中性情况 悲观情况悲观情况 中国海底面积(平方公里)4730000 4730000 4730000 光纤水听器探测范围(平方公里)200 2
79、00 200 光纤水听器覆盖率 85%65%45%需要光纤水听器个数 20103 15373 10643 光纤水听器单价(万元)270 270 270 市场空间(亿元)市场空间(亿元)543 415 287 资料来源:中华人民共和国年鉴,光格科技招股说明书,华泰研究预测 周界安防领域:周界安防领域:我们预计我们预计 2023-2032 年年中国中国市场市场乐观情况下乐观情况下将达将达 284 亿元亿元,中性情况下将,中性情况下将达达 254 亿元,悲观情况下将达亿元,悲观情况下将达 207 亿元亿元。考虑到智慧城市的普及以及周界安防重要性的日趋凸显,我们对未来 10 年中国周界安防所需要的光纤
80、传感器市场规模进行了如下测算:1)以 Frost&Sullivan 所统计的 2019-2022 年中国周界安防市场规模作为预测基准:2019-2022 年中国周界安防市场规模分别达 3.4/4.5/5.8/7.8 亿元,对应增长率分别达32%/29%/34%;2)未来市场增长率按照乐观、中性和悲观三种情况进行讨论:在乐观情况下,中国周界安防市场快速发展,相关需求持续增长,新技术和产品形态的出现不断孕育新市场,2023 年将延续 2022 年约 34%的增长速度,并且在 2025 年前增速维持在 30%以上。2025 年后,市场增长速度逐步放缓,到 2032 年降低至 10%左右;在中性情况下
81、,2023-2025 年与乐观情况发展类似,增速维持在 30%以上,2025 年后,市场逐渐趋于饱和,因此增速稳步下降,2032 年降至 6%左右;悲观情况下,2025 年前市场迎来需求高峰,各大厂商加大供给,但市场快速饱和,导致产能过剩,2025 年后市场增长率出现大幅下滑,并于 2032 年降至4%左右。图表图表42:2023-2032 年中国周界安防市场空间预测年中国周界安防市场空间预测 资料来源:Frost&Sullivan,华泰研究预测 0554045502002220232024202520262027202820292030203120
82、32(亿元)周界安防乐观情况周界安防中性情况周界安防悲观情况 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。24 航天军工航天军工 石油勘探领域:石油勘探领域:我们预计我们预计 2023-2032 年年中国中国市场市场乐观情况下乐观情况下将达将达 494 亿元亿元,中性情况下将,中性情况下将达达 318 亿元,悲观情况下将达亿元,悲观情况下将达 228 亿元亿元。考虑到国内大量丰富油气资源有待开发以及高涨的石油需求,我们对未来 10 年中国石油勘探光纤传感探测器市场进行了如下测算:1)新增探井数以自然资源部所披露的 2016-2020 年新增探井数平均值为基准,并按照乐观、中性和
83、悲观三种情况进行讨论:2016-2020 年,中国新增探井数维持在 2800 口左右,并且国家能源局2021 年能源工作指导意见指出确保勘探开发投资力度不减,由此预测,在中性和悲观情况下,未来 10 年我国新增探井数将保持每年增加 2854 口(2016-2020 年平均值);在乐观情况下,我国新增探井数将保持每年 3%的增长幅度。2)光纤传感器布设比例按照乐观、中性和悲观三种情况进行讨论:在乐观情况下,光纤传感器市场推广较为成功,下游用户逐渐采用光纤探测器进行石油勘探,渗透率提升速度较快,2023-2029 年将每年增加 10pct,并达到 70%。2030-2032 年,市场逐步进入成熟期
84、,渗透增长率出现下滑,每年增加 3pct,最终达到 79%;在中性情况下,光纤传感器市场渗透率稳步提升,2023 年小部分下游用户开始使用光纤探测器,渗透率达 5%,2024 年市场开始逐步接受光纤探测器,渗透率达 10%,随后产品稳步推广,2025-2029 年渗透率以每年增加 10pct 的速度达到 60%,超一半下游用户将使用该技术,市场结构稳定,2030-2032年渗透率增长趋于平稳,以每年增加 3pct 的速度增长至 69%;在悲观情况下,光纤传感器市场推广受阻,只有少数用户使用,2023-2028年渗透率以每年增加 5pct的速度达到 30%,随后市场增长出现停滞,2029-203
85、2 年渗透率以每年增加 1pct 的速度达到 34%。3)石油勘探光纤传感探测器价格以光格科技招股说明书中披露的价格为基础,每套光纤传感器设备约 270 万元。图表图表43:2023-2032 年年中国石油勘探光纤中国石油勘探光纤传感传感器器市场市场测算测算 乐观情况乐观情况 中性情况中性情况 悲观情况悲观情况 10 年新增探井数 37655 31398 31398 光纤传感探测器布设比例 最高达 79%最高达 69%最高达 34%需要光纤探测器个数 18311 11789 8434 光线传感探测器单价(万元)270 270 270 市场空间(亿元)市场空间(亿元)494 318 228 资料
86、来源:自然资源部,光格科技招股说明书,华泰研究预测 智慧管线领域:智慧管线领域:我们预计我们预计 2023-2032 年年中国市场中国市场乐观情况下乐观情况下将达将达 166 亿元亿元,中性情况下将,中性情况下将达达 116 亿元,悲观情况下将达亿元,悲观情况下将达 73 亿元亿元。考虑到国内城市地下管线老化所产生的监控需求以及电网电缆等长距离管线的风险管理需求,我们对未来 10 年中国智慧管线光纤传感器市场进行了如下测算:1)地下管廊长度预测方面,以住建部所披露的城市道路里程与地下管廊配建率为基准:2015-2021 年,中国城市道路建设稳步推进,道路里程增长率维持在 4%-9%。我们预测2
87、023-2027 年城市道路建设将保持持续稳定增长态势,增长率与 2015-2021 年复合增长率持平,达 5.77%。2028-2032 年,重点区域城市道路建设基本完成,增长率稳中有降,每年下降 0.5pct,最终达 3.27%。2019-2020 年地下管廊配建率保持在 8.1%,在乐观情况下,地下管廊建设快速发展,2023-2032 年配建率延续 8.1%的增长态势。在中性情况下,2023-2025 年,地下管廊快速发展,配建率达 8.1%,2026-2032 年,市场进入成熟期,地下管廊配建率每年下降 0.2pct,最终达 6.7%。在悲观情况下,2023-2032 年,地下管廊推广
88、受阻,配建率从 2023 年达 8.1%开始每年下降 0.3pct,最终达 5.4%。免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。25 航天军工航天军工 2)在电网电缆领域,以中电联所披露的 220 千伏及以上输电线路长度数据为基准。2019-2021 年,220 千伏及以上输电线路长度增长率维持在 4.5%-5.7%区间,呈现出稳步发展态势,平均增速达 5.0%。在乐观情况下,电网电缆长度增长速度较快,达到 2019-2021年平均增速;在中性情况下,电网电缆建设保持平稳发展,增长速度保持在 4.0%;在悲观情况下,电网电缆建设发展速度放缓,增长速度设定为 3.0%。3)地下
89、管廊和电力电网领域光纤传感器的覆盖率根据乐观、中性和悲观三种情况讨论:在乐观情况下,光纤传感器实现对地下管廊和电力电网的大面积覆盖和监控,覆盖率假设为85%;在中性情况下,光纤传感器对超一半的地下管廊和电力电网进行覆盖,覆盖率假设为 65%;在悲观情况下,光纤传感器仅对小部分地下管廊和电力电网实现覆盖,覆盖率为45%。3)在地下管廊领域,光纤传感器价格以光格科技招股说明书中披露的价格为基础,每套光纤传感器设备约 260 万元;在电网电缆领域,光纤传感器价格以光格科技招股说明书中披露的价格为基础,每套光纤传感器设备约 70 万元。图表图表44:2023-2032 年年中国中国智慧管线智慧管线光纤
90、传感器光纤传感器市场市场测算测算 乐观情况乐观情况 中性情况中性情况 悲观情况悲观情况 其中:地下管廊市场 地下管廊长度(公里)28199 26318 23581 光纤传感器探测范围(公里)50 50 50 光纤传感器覆盖率 85%65%45%需要光纤传感器个数 479 342 212 光纤传感器单价(万元)260 260 260 其中:电网电缆市场 220 千伏及以上输电线路长度(公里)1293535 1175489 1067228 光纤传感器探测范围(公里)50 50 50 光纤传感器覆盖率 85%65%45%需要光纤传感器个数 21990 15281 9605 光纤传感器单价(万元)70
91、 70 70 市场空间(亿元)市场空间(亿元)166 116 73 资料来源:住建部,中电联,光格科技招股说明书,华泰研究预测 基于上述基于上述对水下安防、周界安防、石油勘探以及智慧管线领域的对水下安防、周界安防、石油勘探以及智慧管线领域的测算,我们预计测算,我们预计 2 2年年民用光纤传感器民用光纤传感器市场乐观情况下将达市场乐观情况下将达 1 1487487 亿元,中性情况下将达亿元,中性情况下将达 11031103 亿元,悲观情况亿元,悲观情况下将达下将达 795795 亿元亿元。免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。26 航天军工航天
92、军工 相关企业梳理相关企业梳理 光纤水听器产业链中游制造企业和单位数量较多,下游军用领域用户较为光纤水听器产业链中游制造企业和单位数量较多,下游军用领域用户较为集中集中。我国光纤水听器产业链分为上游零部件供应、中游制造以及下游应用三个环节。其中上游的零部件主要包括组成水听器的机箱、光纤、数据传输、转换分析芯片、电源等,供应商较为分散;中游制造环节主要分为军用和民用两个领域,主要参与主体多为有军工背景的企业或体制内科研院所和单位;下游应用主要围绕军用和民用展开,其中军用领域用户多为舰船、潜艇以及水下安防主体单位,用户集中在中国船舶体系的中船重工和中船工业下属造船厂。民用领域用户较为分散,在智能管
93、线、石油勘探、周界安防领域均有不同用户。图表图表45:光纤水听器及传感器产业链相关企业梳理光纤水听器及传感器产业链相关企业梳理 资料来源:各公司公告,各公司官网,华泰研究 集智股份(集智股份(300553 CH)杭州集智机电股份有限公司成立于 2004 年,并于 2016 年在深交所创业板上市,是国内唯一一家主营全自动平衡机产品的A股上市企业。自成立以来便专注于全自动平衡机的研发、设计、生产和销售,掌握了全自动平衡机核心技术,解决了精密速度传感器设计、精确定位、数学模型建立、自动对刀与进刀、动态密度补偿等难题,在 2020 年入选国家专精特新小巨人企业名单。图表图表46:集智股份集智股份营业收
94、入及同比增速营业收入及同比增速 图表图表47:集智股份集智股份归母净利润及同比增速归母净利润及同比增速 资料来源:Wind,华泰研究 资料来源:Wind,华泰研究 -10%0%10%20%30%40%0.00.51.01.52.02.52002020211Q-3Q22(亿元)营业收入YoY-60%-40%-20%0%20%40%60%80%100%120%0.000.050.100.150.200.250.302002020211Q-3Q22(亿元)归母净利润YoY 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。27 航天军工航天军工
95、与之江实验室展开深度合作,进军光纤水听器领域。与之江实验室展开深度合作,进军光纤水听器领域。公司 2020 年起开始涉足光纤水听器领域,2022 年以子公司谛听智能为主体,与之江实验室合作开发智能声学传感系统。之江实验室是浙江省政府、浙江大学、阿里巴巴共同举办的混合所有制新型研发机构,以智能感知、未来网络、大数据分析及人工智能等主要方向。根据公司定增招股书披露,公司目前已完成分布式光纤传感系统和海量传感信号处理方法与特征识别 AI 算法等技术研发。图表图表48:集智股份发展历程集智股份发展历程 资料来源:集智股份公告、集智股份官网,华泰研究 顶级学者坐镇,之江实验室矗立分布式光纤传感研究前沿顶
96、级学者坐镇,之江实验室矗立分布式光纤传感研究前沿。2019 年,饶云江受聘成为之江实验室光纤传感首席科学家,其至今一直担任“光纤传感与通信”教育部重点实验室主任,曾带领团队成功研制 uDAS 分布式光纤传感地震仪,标志着我国井中地球物理技术井中光纤“卡脖子”技术实现跨越式发展。在饶云江的坐镇下,之江实验室重点打造光纤水听系统、光纤传感系统、传感光纤光缆、光子集成器件四大研究方向。依托之江实验室-电子科技大学光纤传感联合研究中心、之江-富通联合创新研究中心,通过打造产学研合作联盟,将逐步形成一支超过 200 人的一流光纤传感研发队伍,力争成为国际一流的光纤传感研究中心和产业基地。中国海防中国海防
97、(600764 CH)中国船舶重工集团海洋防务与信息对抗股份有限公司成立于 1993 年,1996 年公司在上交所上市。2017 年,中国海防经历第一次资产重组,主营业务转变为水声信息传输装备和各类电控系统的研制和生产,具体产品包括各类军民用水声信息传输装备、水下武器系统专项设备等军品领域产品,以及压载水电源等民品领域产品;2019 年,经历第二次资产重组,在现有业务基础上新增水下信息探测、水声信息侦测和处理、水下控制系统等等领域的业务,业务协同进一步加强。免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。28 航天军工航天军工 图表图表49:中国海防中国海防营业收入及同比增速营业收
98、入及同比增速 图表图表50:中国海防中国海防归母净利润及同比增速归母净利润及同比增速 资料来源:Wind,华泰研究 资料来源:Wind,华泰研究 水声电子防务是一大业务,具有较强竞争力。水声电子防务是一大业务,具有较强竞争力。2021 年公司收入结构中,水声电子防务产品实现收入 19.81 亿元,占比达 40.64%,是公司收入和利润的主要来源,也是竞争力最强的业务。目前,在水下信息化领域,公司处于行业领先地位,主要产品包括水下信息获取/探测/通信/对抗/导航系统及设备、水声换能器、各类水声仪器及器材、航空声信标、压电陶瓷元件等。公司是防务领域通信声纳装备的核心供应商和一体化声纳水声通信功能系
99、统总体牵头单位,掌握和拥有水下通信、水下探测、水下信息对抗设备的主体技术和核心技术。图表图表51:2021 年中国海防业务结构年中国海防业务结构 资料来源:Wind,华泰研究 多个子公司从事多个子公司从事水听器水听器及水声系统研制生产,技术实力和市占率领先市场。及水声系统研制生产,技术实力和市占率领先市场。公司子公司长城电子、海声科技、辽海装备等均具备多年从事水声系统的研发生产经验,目前市场占有率高,竞争力强,在部分产品上属于国内独供。例如,根据公司重组报告,瑞声海仪所生产的水面舰船拖曳水听器在国内是唯一供应商,目前是军方单一来源供货商,2019 年市场占有率 100%。中科海讯中科海讯(68
100、8122 CH)公司成立于 2003 年,长期专注于声纳领域相关产品的研发、生产和销售。主要提供信号处理平台、声纳系统、水声大数据与仿真系统、无人探测系统等声纳领域相关产品,应用于国家特种电子信息行业声纳装备领域,声纳装备主要作用为水声目标探测与识别、水声通信与数据传输、水声导航与测绘等。其中,信号处理平台已广泛列装于我国海军各类主战舰艇;声呐模拟仿真系统可提供逼真的水下作战环境模拟,已批量应用于海军军事训练;矢量阵声呐系统主要用于水下探测与预警。除此之外,公司亦持续丰富产品种类,目前多型声呐相关产品处于型号研制阶段。-200%0%200%400%600%800%1000%1200%01020
101、304050602002020211Q-3Q22(亿元)营业收入YoY-200%0%200%400%600%800%1000%024680Q-3Q22(亿元)归母净利润YoY电子信息产品,26%水声电子防务产品,41%特装电子产品,32%专业技术服务,1%其他主营业务,1%免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。29 航天军工航天军工 图表图表52:中科海讯中科海讯营业收入及同比增速营业收入及同比增速 图表图表53:中科海讯中科海讯归母净利润及同比增速归母净利润及同比增速 资料来源:Wind,华泰研究 资料来
102、源:Wind,华泰研究 聚焦矢量光纤传感器,短期业绩受疫情影响波动较大。聚焦矢量光纤传感器,短期业绩受疫情影响波动较大。公司的矢量阵声纳系统主要包括以声阵缆为核心的矢量阵声纳水下(湿端)信息采集系统和以信号处理平台为核心的(干端)矢量阵声纳信号处理中心,其可广泛用于水下探测与侦察领域;2020-3Q22,公司受疫情影响业绩出现较大波动:一方面,2020 年公司下游客户产品的招投标、研发、生产、交付、验收等环节不同程度地受到延误;另一方面,2021 年公司信号处理机备品备件收入占比下降、验收的特殊类型项目增加、原材料采购单价上涨等因素影响毛利率大幅下滑。1Q-3Q22,公司实现收入 1.4 亿元
103、,同比下降 0.7%,实现归母净利润 0.1 亿元,同比下降 8.4%。光格科技(光格科技(A22418 CH)公司成立于 2010 年,是专注于新一代光纤传感网络与资产数字化运维管理系统研发、生产与销售的高新技术企业。目前已形成电力设施资产监控运维管理系统、海缆资产监控运维管理系统、综合管廊资产监控运维管理系统等系列产品,广泛应用于电力电网、海上风电、综合管廊、石油石化等国民经济重要领域。公司自主研发的分布式光纤传感器、边缘计算网关、智能终端和资产数字化运维管理软件平台等产品所组成的一体化管理系统通过感知、通信、计算,为资产密集型企业的线性资产提供状态监测、预测性维护和全生命周期管理的解决方
104、案,实现资产的数字化、精益化、智能化管理,提升运行管理水平。图表图表54:光格科技光格科技营业收入及同比增速营业收入及同比增速 图表图表55:光格科技光格科技归母净利润及同比增速归母净利润及同比增速 资料来源:Wind,华泰研究 资料来源:Wind,华泰研究 -60%-40%-20%0%20%40%60%80%0.00.51.01.52.02.53.03.52002020211Q-3Q22(亿元)营业收入YoY-80%-70%-60%-50%-40%-30%-20%-10%0%10%20%0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0201720182
105、0Q-3Q22(亿元)归母净利润YoY0%10%20%30%40%50%60%70%80%0.00.51.01.52.02.53.020Q-3Q22(亿元)营业收入YoY0%20%40%60%80%100%120%140%0.00.10.20.30.40.50.60.720Q-3Q22(亿元)归母净利润YoY 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。30 航天军工航天军工 民用光纤传感器龙头,业绩保持高速增长。民用光纤传感器龙头,业绩保持高速增长。公司开发了分布式光纤、点式光纤、光纤光栅等多种监测产品,可为长
106、距离大空间的温度监测、局部发热点监测和线状分布热点监测分别提供有针对性的解决方案,同时也在周界安防、海缆防锚害、电缆防盗、油气管线防盗、海底电缆监测、桥隧结构健康监测、水库大坝结构健康监测等领域有所运用。依托产品优势,公司快速开拓市场,根据公司招股书,2021 年在电力电网领域市占率超 16%,在综合管廊领域市占率超 5%,在海底电缆领域也有较为突出的竞争力。凭借市占率的提升,公司业绩屡创新高,2021 年实现收入 2.8 亿元,同比增长 43.6%,实现归母净利润 0.66 亿元,同比增长 87.45%。公司业绩存在季节波动性,2019-2021 年第四季度收入占比达 50%以上,因此会出现
107、前三季度增速低于全年增速的情况。神州普惠神州普惠(未上市)(未上市)公司成立于 2003 年,是致力于仿真模拟训练、AI 大数据、海洋科技装备领域的高新技术企业。主要从事复杂产品与分布式系统的顶层设计、系统仿真、虚拟试验、集成测试、声振测试、试验数据管理和训练模拟器的产品研发、销售和技术咨询服务。公司提供水声探测和水声测量装备解决方案,并成功开发出了基于大规模光纤水听器阵列的新一代水声探测和测量系统,已在数据采集系统、测试系统、集成与仿真软件、水声电子系统方面拥有自主研发核心技术,并形成了成熟的水声阵列探测相关技术基础。可广泛应用于海军水声装备,水下安防装备、海洋石油勘探和海洋地质调查装备的开
108、发和应用中。2021 年公司入选北京市第一批拟认定“专精特新”中小企业公示名单。图表图表56:神州普惠光源光调制放大系统神州普惠光源光调制放大系统 图表图表57:神州普惠水声信号处理系统神州普惠水声信号处理系统 资料来源:神州普惠官网,华泰研究 资料来源:神州普惠官网,华泰研究 以水声光电技术为核心,光纤水听器产品种类丰富以水声光电技术为核心,光纤水听器产品种类丰富。公司大规模光纤水听器阵列探测系统由光纤水听器阵列、光源光调制放大系统、光电信号处理系统、水声信号处理系统、综合信息存储显控系统等部分组成。其中,光纤水听器阵列为湿端设备,光源光调制放大系统、光电信号处理系统、水声信号处理系统、综合
109、信息存储显控系统为干端设备。公司产品结合湿端大规模阵列集成技术和干端海量数据高速采集、存储、处理技术,可广泛应用于海军水声探测、水声测试分析、海洋安防、海洋石油勘探和海洋地质调查、海洋环境观测监测等领域。免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。31 航天军工航天军工 风险提示风险提示 技术产业化速度不及预期技术产业化速度不及预期风险风险。光纤水听器属于高精尖产品,对于技术要求较高,目前仍处于研发和初步产业化阶段。若相关技术研制进程较慢,或产业化推广不及预期,则很可能影响光纤水听器的市场需求。行业竞争加剧风险。行业竞争加剧风险。大部分国内从业企业或单位间属于竞合关系,直接竞争
110、较少,但随着国家产业政策的调整开放,国内企业积极寻求突破技术、资金、规模等壁垒,将会使光纤水听器行业竞争加剧。疫情影响海洋业发展风险。疫情影响海洋业发展风险。光纤水听器属于海洋装备产业,对于海洋经济发展的依赖性较强。若受疫情影响中国海洋业发展增速放缓,则很可能导致下游用户对于光纤水听器使用和列装需求放缓,影响光纤水听器未来增长势头。免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。32 航天军工航天军工 免责免责声明声明 分析师声明分析师声明 本人,李聪、朱雨时,兹证明本报告所表达的观点准确地反映了分析师对标的证券或发行人的个人意见;彼以往、现在或未来并无就其研究报告所提供的具体建议
111、或所表迖的意见直接或间接收取任何报酬。一般声明及披露一般声明及披露 本报告由华泰证券股份有限公司(已具备中国证监会批准的证券投资咨询业务资格,以下简称“本公司”)制作。本报告所载资料是仅供接收人的严格保密资料。本报告仅供本公司及其客户和其关联机构使用。本公司不因接收人收到本报告而视其为客户。本报告基于本公司认为可靠的、已公开的信息编制,但本公司及其关联机构(以下统称为“华泰”)对该等信息的准确性及完整性不作任何保证。本报告所载的意见、评估及预测仅反映报告发布当日的观点和判断。在不同时期,华泰可能会发出与本报告所载意见、评估及预测不一致的研究报告。同时,本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投
112、资收入可能会波动。以往表现并不能指引未来,未来回报并不能得到保证,并存在损失本金的可能。华泰不保证本报告所含信息保持在最新状态。华泰对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改,投资者应当自行关注相应的更新或修改。本公司不是 FINRA 的注册会员,其研究分析师亦没有注册为 FINRA 的研究分析师/不具有 FINRA 分析师的注册资格。华泰力求报告内容客观、公正,但本报告所载的观点、结论和建议仅供参考,不构成购买或出售所述证券的要约或招揽。该等观点、建议并未考虑到个别投资者的具体投资目的、财务状况以及特定需求,在任何时候均不构成对客户私人投资建议。投资者应当充分考虑自身特定状况,并完整理解
113、和使用本报告内容,不应视本报告为做出投资决策的唯一因素。对依据或者使用本报告所造成的一切后果,华泰及作者均不承担任何法律责任。任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或口头承诺均为无效。除非另行说明,本报告中所引用的关于业绩的数据代表过往表现,过往的业绩表现不应作为日后回报的预示。华泰不承诺也不保证任何预示的回报会得以实现,分析中所做的预测可能是基于相应的假设,任何假设的变化可能会显著影响所预测的回报。华泰及作者在自身所知情的范围内,与本报告所指的证券或投资标的不存在法律禁止的利害关系。在法律许可的情况下,华泰可能会持有报告中提到的公司所发行的证券头寸并进行交易,为该公司提供投资银
114、行、财务顾问或者金融产品等相关服务或向该公司招揽业务。华泰的销售人员、交易人员或其他专业人士可能会依据不同假设和标准、采用不同的分析方法而口头或书面发表与本报告意见及建议不一致的市场评论和/或交易观点。华泰没有将此意见及建议向报告所有接收者进行更新的义务。华泰的资产管理部门、自营部门以及其他投资业务部门可能独立做出与本报告中的意见或建议不一致的投资决策。投资者应当考虑到华泰及/或其相关人员可能存在影响本报告观点客观性的潜在利益冲突。投资者请勿将本报告视为投资或其他决定的唯一信赖依据。有关该方面的具体披露请参照本报告尾部。本报告并非意图发送、发布给在当地法律或监管规则下不允许向其发送、发布的机构
115、或人员,也并非意图发送、发布给因可得到、使用本报告的行为而使华泰违反或受制于当地法律或监管规则的机构或人员。本报告版权仅为本公司所有。未经本公司书面许可,任何机构或个人不得以翻版、复制、发表、引用或再次分发他人(无论整份或部分)等任何形式侵犯本公司版权。如征得本公司同意进行引用、刊发的,需在允许的范围内使用,并需在使用前获取独立的法律意见,以确定该引用、刊发符合当地适用法规的要求,同时注明出处为“华泰证券研究所”,且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。本公司保留追究相关责任的权利。所有本报告中使用的商标、服务标记及标记均为本公司的商标、服务标记及标记。中国香港中国香港 本报告由华泰
116、证券股份有限公司制作,在香港由华泰金融控股(香港)有限公司向符合证券及期货条例及其附属法律规定的机构投资者和专业投资者的客户进行分发。华泰金融控股(香港)有限公司受香港证券及期货事务监察委员会监管,是华泰国际金融控股有限公司的全资子公司,后者为华泰证券股份有限公司的全资子公司。在香港获得本报告的人员若有任何有关本报告的问题,请与华泰金融控股(香港)有限公司联系。免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。33 航天军工航天军工 香港香港-重要监管披露重要监管披露 华泰金融控股(香港)有限公司的雇员或其关联人士没有担任本报告中提及的公司或发行人的高级人员。有关重要的披露信息,请参
117、华泰金融控股(香港)有限公司的网页 https:/.hk/stock_disclosure 其他信息请参见下方“美国“美国-重要监管披露”重要监管披露”。美国美国 在美国本报告由华泰证券(美国)有限公司向符合美国监管规定的机构投资者进行发表与分发。华泰证券(美国)有限公司是美国注册经纪商和美国金融业监管局(FINRA)的注册会员。对于其在美国分发的研究报告,华泰证券(美国)有限公司根据1934 年证券交易法(修订版)第 15a-6 条规定以及美国证券交易委员会人员解释,对本研究报告内容负责。华泰证券(美国)有限公司联营公司的分析师不具有美国金融监管(FINRA)分析师的注册资格,可能不属于华泰
118、证券(美国)有限公司的关联人员,因此可能不受 FINRA 关于分析师与标的公司沟通、公开露面和所持交易证券的限制。华泰证券(美国)有限公司是华泰国际金融控股有限公司的全资子公司,后者为华泰证券股份有限公司的全资子公司。任何直接从华泰证券(美国)有限公司收到此报告并希望就本报告所述任何证券进行交易的人士,应通过华泰证券(美国)有限公司进行交易。美国美国-重要监管披露重要监管披露 分析师李聪、朱雨时本人及相关人士并不担任本报告所提及的标的证券或发行人的高级人员、董事或顾问。分析师及相关人士与本报告所提及的标的证券或发行人并无任何相关财务利益。本披露中所提及的“相关人士”包括 FINRA定义下分析师
119、的家庭成员。分析师根据华泰证券的整体收入和盈利能力获得薪酬,包括源自公司投资银行业务的收入。华泰证券股份有限公司、其子公司和/或其联营公司,及/或不时会以自身或代理形式向客户出售及购买华泰证券研究所覆盖公司的证券/衍生工具,包括股票及债券(包括衍生品)华泰证券研究所覆盖公司的证券/衍生工具,包括股票及债券(包括衍生品)。华泰证券股份有限公司、其子公司和/或其联营公司,及/或其高级管理层、董事和雇员可能会持有本报告中所提到的任何证券(或任何相关投资)头寸,并可能不时进行增持或减持该证券(或投资)。因此,投资者应该意识到可能存在利益冲突。评级说明评级说明 投资评级基于分析师对报告发布日后 6 至
120、12 个月内行业或公司回报潜力(含此期间的股息回报)相对基准表现的预期(A 股市场基准为沪深 300 指数,香港市场基准为恒生指数,美国市场基准为标普 500 指数),具体如下:行业行业评级评级 增持:增持:预计行业股票指数超越基准 中性:中性:预计行业股票指数基本与基准持平 减持:减持:预计行业股票指数明显弱于基准 公司评级公司评级 买入:买入:预计股价超越基准 15%以上 增持:增持:预计股价超越基准 5%15%持有:持有:预计股价相对基准波动在-15%5%之间 卖出:卖出:预计股价弱于基准 15%以上 暂停评级:暂停评级:已暂停评级、目标价及预测,以遵守适用法规及/或公司政策 无评级:无
121、评级:股票不在常规研究覆盖范围内。投资者不应期待华泰提供该等证券及/或公司相关的持续或补充信息 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。34 航天军工航天军工 法律实体法律实体披露披露 中国中国:华泰证券股份有限公司具有中国证监会核准的“证券投资咨询”业务资格,经营许可证编号为:941011J 香港香港:华泰金融控股(香港)有限公司具有香港证监会核准的“就证券提供意见”业务资格,经营许可证编号为:AOK809 美国美国:华泰证券(美国)有限公司为美国金融业监管局(FINRA)成员,具有在美国开展经纪交易商业务的资格,经营业务许可编号为:CRD#:298
122、809/SEC#:8-70231 华泰证券股份有限公司华泰证券股份有限公司 南京南京 北京北京 南京市建邺区江东中路228号华泰证券广场1号楼/邮政编码:210019 北京市西城区太平桥大街丰盛胡同28号太平洋保险大厦A座18层/邮政编码:100032 电话:86 25 83389999/传真:86 25 83387521 电话:86 10 63211166/传真:86 10 63211275 电子邮件:ht- 电子邮件:ht- 深圳深圳 上海上海 深圳市福田区益田路5999号基金大厦10楼/邮政编码:518017 上海市浦东新区东方路18号保利广场E栋23楼/邮政编码:200120 电话:8
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