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乘风破浪的“无人船”

2020-07-02 17:17 性质:转载 作者:谢小芳 来源:大连日报
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实现船舶智能航行技术领先才能成为智能航运技术强国。王伟 摄智能研究与实训两用船初步船型示意图。王国峰与“蓝信”号智能无人水面艇。王伟 摄/ 大连新闻传媒...

实现船舶智能航行技术领先才能成为智能航运技术强国。王伟 摄

智能研究与实训两用船初步船型示意图。

王国峰与“蓝信”号智能无人水面艇。王伟 摄

/ 大连新闻传媒集团记者谢小芳 /

船长69米,航速17.5节,续航能力在2500海里左右,总投资约1.17亿元……6月,大连海事大学智能研究与实训两用船建造项目正式获得国家发改委立项。该船采用电力推进系统,配置了先进的科研教学设备,能实现智能航行、智能船体、智能运维、智能能效管理、信息集成平台和智能实训,水平将达到国内领先、国际先进,成为国际一流的智能船舶开发与运用技术的研究基地。

继无人机、无人驾驶汽车之后,无人航运再次成为全球关注的热点。

在人工智能、大数据、物联网的大背景下,智能船舶已经成为行业焦点和发展趋势,世界各国都在大力发展智能船舶。随着科技的不断革新,作为智慧航运发展的有力推手,智能船近年来取得了阶段性的进步,在航运领域频频“抛头露面”。那么智能船舶的发展现状如何?面临着哪些困难以及在未来又将面临什么挑战?

智能船舶 按自主程度可分为4个级别

当前,有关智能船舶的定义还存在着一些争论,有些称为无人船、无人驾驶船舶、高级无人驾驶船舶,有些称为SS船舶(Smart Ship)。大连海事大学无人船协同创新研究院执行院长王国峰介绍说,智能船舶,IMO(国际海事组织)统称:Maritime Autonomous Surface Ships(MASS),直译:海上自主水面船舶,按自主程度可分为4个级别,即:具有自动化过程和决策支持的船舶;船上有海员的遥控船舶;船上没有海员的遥控船舶;全自主船舶(船舶的操作系统能够自行决策并确定行动)。当然,在单次航行期间,MASS可以在一个或多个自主度进行操作。总之,智能船舶的核心是通过搭载大量的感知设备、智能系统和装备,并通过复杂的信息处理方法来完成原由人来完成的工作,使船舶具有人类的智能,使船舶更加安全、更加环保、更加经济和更加可靠。

王国峰表示,虽然目前有部分智能船舶技术已较为成熟并得到实际应用,如环境感知技术、通信导航技术、状态监测与故障诊断技术等,但有些技术缺少在真实环境下的验证,到目前为止还未有真正意义上智能船舶出现。智能船舶总体仍处于快速发展阶段,还未完全成熟,但已渐行渐近。随着船舶技术、信息技术的发展以及“大数据”的智能应用,正推动着智能船舶的加速出现。未来10~20年,船舶智能化的发展将是决定未来船舶行业发展方向的重要因素,除了信息感知、通信导航、能效管控等关键技术,靠离泊、维修保养、自我防护等同样将会趋于智能化发展。随着船舶智能化相关技术的不断发展,最终可实现由智能系统设备逐步转变为会思考的智能船舶,促进船舶安全、高效航行。

大连海事大学 智能船舶科研成果处于国内先进水平

据介绍,大连海事大学此次获批建造的智能船,是一艘小型船舶,船舶主尺度将满足智能研究与实训两用船的功能要求,并兼顾耐波性、稳性、总纵强度和经济性方面的要求,排水量1400吨左右,不设货舱,可容纳船员15人、学员30人,满足39班周的教学实习任务,设置3个舱室供科研人员使用,长期科研人员5人。船籍港拟定为大连港,入级中国船级社,设计航行水域为远东及东南亚海域。一方面,可用于培养智能航运新业态下的人才,服务于学生的认知学习和实操训练。该船采用先进的技术进行船舶设计,使学生能够接触到最先进的船用设备和系统,掌握船舶的最先进技术,有利于航海类专业及相关涉海专业学生的培养;同时,该船吨位较小,方便灵活,便于学生实操训练。另一方面,可建设船舶智能化研究与试验验证平台,服务于智能船舶领域的科学研究。该船是智能船舶的一个试验平台,依托该船可进行船舶智能航行技术与系统研究、船舶远程监控与岸基支持研究、船舶智能通信技术研究、船舶智能运维技术研究等方面的研究。

王国峰说,国家非常重视智能船舶的发展,对智能船舶领域进行了布局,力争提高自主创新能力和研发能力,攻克共性关键技术,使我国在智能船舶领域占据重要位置。智能船舶是当前世界范围内的研究热点,大连海事大学在智能船舶领域的科学研究成果目前处于国内的先进水平。

大连海事大学近几年承担了国家重点研发计划“沿海船舶智能航行关键技术研究”课题,工业和信息化部项目“智能船舶国际海事公约规则适用性及标准需求分析研究”课题及“智能船舶测试管理法规研究”,有关智能船舶国家重点自然科学基金和面上基金“岸基信息支持下的海运船舶智能导航方法研究”等多项,申请了100多项有关智能船舶的专利。过去一年,大连海事大学获批了国家发改委批准的智能航运一体化应用技术国家地方联合工程研究中心;交通运输部批准的无人船舶系统及设备关键技术交通运输行业重点实验室以及辽宁省批复的智能船舶技术与系统重点实验室;交通运输部批复的交通运输行业科技创新人才培养示范基地。

智能航运 未来将对高等航海教育产生重大影响

智能船舶以及智能航运的发展,关键在于人才保障。建造智能研究与实训两用船舶是智能航运领域高水平人才培养的重要支撑之一。

大连海事大学校长孙玉清说,智能船舶及智能航运新业态发展,体现在传统航运要素与现代信息、通信、传感和人工智能等智能要素的深度融合,在此基础上引发航运要素的全面深刻性变革,从而影响船舶、港口、船东、船厂、船员公司对人才的结构性需求,这必将对未来高等航海教育和航海类人才培养产生重大影响。大连海事大学以智能船舶与智能航运发展为主线,推进海事教育、前沿科技与行业发展的深度融合。智能船舶和智能航运对船舶操控、管理、运维等提出了更高的要求,而航运产业智能化转型也对金融、保险、法律、船舶经营管理、海事行政管理等服务领域的高素质海事人才需求日益增加。

“智能航运新业态意味着,传统的船员职能将转变为船岸交互职业模式,传统的按甲板部、轮机部等部门属性划分的航海类人才培训和发证标准将被逐渐改变;要根据智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平台等功能设置,配合根据智能船舶操控的技术需要,完善从专科、本科、硕士到博士的多层次的海事人才培养模式,从专业知识体系、课程体系等方面探索海事人才培养模式的改革,紧密围绕海事产业链,实施航海与海事类人才分类培养。根据智能航运新业态的需要,在智能感知、运维、操控,无人船系统工程等领域设置工程博士,在现有航海类专业的培养目标中增添‘适应船舶智能化发展’或‘适应无人驾驶船舶发展’的内容。依托无人船行业重点实验室,增加无人船应用技术方向,在信息感知技术、通信导航技术、能效控制技术、航线规划技术、状态监测与故障诊断技术、遇险预警救助技术、自主航行技术等技术领域定向培养和定制智能航运人才,在人才培养端推进无人船与港口、码头、岸基平台以及航道的功能协同。大连海事大学正在以此为切入点,完善工程博士培养方案。”

智能船舶 成为全球船舶领域的研究前沿和热点

大连海事大学副校长王小勇介绍说,英国、挪威、芬兰、美国、日本等国家已将智能船舶技术作为战略发展方向,智能船舶成为全球船舶领域的研究前沿和热点。海上智能船舶这块市场已经出现各国纷争的局面,智能船舶的研究已经上升到国家层面。国内在无人驾驶船舶研究方面取得了一定的进展,但大多处在信息化和岸基遥控水平,在重大基础研究和关键技术攻关方面显得比较薄弱。

6月6日,大连海事大学与中国航海学会联合举办了2020年“智能航运发展”云论坛。中国航海学会常务副理事长张宝晨表示,船舶智能航行技术的本质是运用现代感知、通信、网络信息、大数据和人工智能等技术,取代在船驾驶员眼、耳、脑、手、口,实现船舶航行。其实现路径可以是机器人开船,即高智能途径;也可以是运用多项技术使船舶成为一个智能系统,即低智能途径。可以肯定的是,尽管目前广泛选择的是低智能方式,但仍然在一些重要方向上具有超越人的巨大可能性。这一点很重要,因为它为提高航运的安全性带来了巨大可能。

从目前了解到的信息来看,船舶智能航行技术的关键难点主要是四个方面:一是狭窄水域的多智能体避碰如何实现;二是大风浪条件下的高质量避碰;三是船舶动力推进等系统的高可靠性如何实现;四是网络信息安全如何保障。智能航运技术走向成熟自主领先,需要鼓励万众创新的机制,也需要公共实验测试条件支撑,更需要在国内创造宽松的应用环境。

智能航运五大技术分支中,智能船舶技术对传统船舶技术的颠覆程度最高,其他技术分支既要解决自身技术升级,还要适应和满足智能船舶的颠覆性技术要求。从技术制高点的角度来看,船舶智能航行的实现,需要多项智能航运关键技术的突破。智能航行处于创新链的引领位置,如果说国家间谈智能航运技术竞争的话,谁掌握了智能航行技术的引领位置,谁就是智能航运技术领先的国家。从产业化的角度来看,只有智能航行技术成为成熟可用技术,智能航运时代的最突出价值即船舶货运无人化才能成为广泛的现实,这是引领智能航运技术变革发展的引擎和驱动力。

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