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无人船未来可期

行业新闻 22.01.28 Milkyway编辑 151 分享
在未来,无人船必然会给航运业带来巨大变革。

1月24日至25日,日本财团(Nippon Foundation)支持的无人船项目“MEGURI2040”下“以内航集装箱船和渡船为基础的无人化技术示范试验”联盟,顺利完成了内航集装箱船“Mikage”号的自主航行,这不仅是世界上第一次利用实际运行的集装箱船进行的自主航行试验,也是第一次使用无人机来协助船舶系泊。

鉴于无人船在航运业方面的广阔前景,在未来,无人船必然会给航运业带来巨大变革。


全球首次集装箱船港到港的无人海试

据了解,“Mikage”号是一艘建于2015年的194TEU内航集装箱船.类似规格的船舶目前约占日本国内航运总量的10%,在日本国内海运物流中发挥着重要作用。

操作大型船舶最敏感和最困难的部分之一是靠泊过程,即船舶被操纵到停靠位置。船员通常在靠泊中发挥关键作用,需要将缆绳抛给码头工人,由码头工人进行系泊,而这对海员来说是一项沉重的操作负担。

为了顺利完成靠离泊,古野电气Furuno Electric 开发了一个传感器系统支持解决方案,该系统使用来自LiDAR、摄像头和卫星罗盘收集的数据计算并直观地显示码头和船体之间的相对距离和角度。

此外,为了更充分地实现整个过程的自动化,这艘船还完成了在没有船员的情况下自行系泊的壮举。不是船员将船的起伏线从船上扔到码头,而是自动飞行无人机将线从船上带到码头。在这次试验中,ALI Technologies开发了系泊支持技术,该技术使用无人机将缆绳运送到码头,不再由船员抛给码头工人。

日本财团方面表示,随着技术的进步,无人机动力系泊有望成为人力对接的可行替代方案。

有专家表示,在实际用于运营的集装箱船上成功演示自主航行,预计将有助于减少船员短缺和作业负担等问题。通过本项目开发的自主导航系统、基于无人机的系泊辅助系统和用于陆上监控的增强现实(AR)系统都将帮助船舶安全航行并减少船员工作量。

此外,继今年年初相继完成世界首次小型观光船和大型渡船自主航行试验之后,日本船企又合作完成了世界首次在运营集装箱船自主航行演示。在全球无人船研发领域,目前日本已经开始加速领航。


国内无人船发展前景光明

目前无人船从用途上,可分为两大方向,海洋调查和测量(简称海洋调测)以及防务。

海洋调测类无人船通常对速度要求不高,通常在10kn以内,但对平台载荷适配性设计、自主运动控制能力、续航力等要求较高。

国内无人船技术研究起步较晚,且研发机构以高校、科研院所为主,因此产品化、工程应用方面较弱。前期重点发展专用遥控船船(不具备自主控制能力),目前已进入自主式无人船发展阶段,现有的一些成熟的无人产品在海洋调测等方面已投入使用,且出现具备自主驾控能力的无人船产业化产品。

2021年12月29日,中国第一家无人船研发制造的企业珠海云洲智能科技股份有限公司(简称“云洲智能”)申请科创板上市,并获受理。

据悉,云洲智能作为国内安防无人艇的行业开拓者,自主研制推出了一系列的水上安防无人艇产品。这些智能水上“平台”,具有岸基探测响应、自主巡航、值守驻守、有人无人编队等业务模式,通过搭载光电、声光等设备,可代替人工执行现场查验取证违法违规船只、现场查验非法违规人员身份、现场取证违法事件等任务。

2020年10月15日,云洲智能在海博会现场发布2款多用途海洋无人艇新品,包括全新一代L25海洋调查无人艇和M40P多用途水面自主测量无人艇,分别在续航、通信、航行姿态、测量能力、安全性、易维护性等六大维度取得重大突破,自主攻克了绞车自主收放、减震降噪等技术难题,解决了传统海洋调查中声学设备信噪比高、需要做纵深剖面调查等问题,信噪比降低20%以上,绞车容缆量长达200米,4米尺度无人船在工作航速下续航能力更是革命性的提升到72小时以上。

2021年云洲智能更是携四款应急救援无人船艇产品,以及无人船艇水上应急救援解决方案同步亮相,展示了云洲在应急救援装备的自主研发成果。用于水上救生的机器人“海豚1号”水面救生机器人和“水上飞”水面移动救生担架床,以及用于水下探测的SL40测量无人船,用于巡逻救援的M75型“守护者”安防救援无人艇获得了行业人士的肯定。一位资深行业人士表示:“云洲无人船艇为应急救援提速提质提供了技术保障,期待以后可以推出更多智能化、无人化的解决方案。”

此外,在长江、珠江两大水系也采用云洲无人船开展航道测绘,在长江上进行航道测绘,主要困难除了上文所述的传统测绘船“盲区”,还有流急、浪大、通航密集、水下地形测量环境复杂、被测物难以看清等。在此背景下,无人船航道测绘应运而生——无人船横摇、纵摇更小,循线精度更好,可满足测量任务中更高的平稳性要求,从而实现对水下环境的精准定位,以此获取更加准确的数据信息,为测绘工作者提供安全保障。

2021年6月30日,长江航道局印发《无人机无人船在航道养护工作中的应用专项工作方案(2021-2024年)》,明确未来三年内在航道巡查、航道测量、整治建筑物观测、应急调度等主要生产业务领域加快推进无人机无人船的推广应用,为长江航道高质量发展提供有力支撑。


未来对海洋工程影响深远

目前无人船绝大多数采用了基于载人船配置方式的常规设计,其作业方式、使用方式也极大程度上参考了常规海洋调测船的施工惯例和模式,无人船系统的操作性、稳定性很大程度上取决于船体性能、通信能力和自主控制精度,无人船还无法形成独立、完整的作业能力,因此现阶段无人船的运用是作为传统技术手段的复制和补充。

未来随着材料技术、传感器技术、智能控制技术以及相关法规的发展,无人船将逐步脱离传统船舶的设计思路,设计开发将从“以船为核心”转化为“以任务目的为核心”,无人船将从一种智能化水面搭载平台转变为针对某任务目的的作业系统,对人工干预的依赖性逐步降低,从控制端指令驱动的系统逐步发展成事件驱动型分散式系统,初步具备独立、完整的作业能力,可替代部分传统调查手段和方法,同时随着各种针对无人平台特点研发的新型任务载荷将大幅度提升无人船作业能力,催生出更多的基于无人船应用的系统解决方案。

随着未来无人船相关领域的发展,其技术成熟度会逐渐加深,应用范围逐渐扩展,尤其是在深远海调查、工程领域,无人船将逐步取代部分常态化观测、监测、支持技术,转化为海洋调测、海洋工程的一种常规手段,同时系统具备完全独立、完整的作业能力,传统海洋作业模式将发生翻天覆地的变化。

如今,无人船早已不是单纯停留在概念上,一定会在未来投入实际应用中,只是在多大程度上自动化、多大程度上替代船员的问题。无人船已经是趋势,目前来看日本似乎在该领域走得更加快些,对于其他国家来说,可以从日本的无人船研究中规避一些弯路,加快无人船的推广应用。

(全媒记者刘知微本文综合自云洲智能、国际船舶网、海事服务网CNSS、中国质量新闻网、深圳商报、九派新闻等媒体报道)


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