近日,在时隔40余年后,我国再次对地球“第三极”青藏高原进行大规模综合性科学考察。在这次举世关注的“国家行动”中,无人船凭借其不凡的身手,再次进入公众的视野。
据相关报道,以往对高原湖泊进行科考,通常采用橡皮艇,但往往遭遇意想不到的风浪,危及科考人员的安全,而科考无人艇船的使用就可以避免这些危险。不仅如此,无人船还可以实现数据采集的自动化,行进过程中即可获取测量数据。
除了科考,近年来,以无人艇船为代表的智能船舶还在环境监测、区域巡航等领域频频“抛头露面”,相关的国内外研究成果也是层出不穷。那么,无人船发展现状如何,未来又将如何走向,会带来怎样的变革……记者就此采访了中国船级社(CCS)智能船舶工作组组长蔡玉良。
智能化步伐加速
早在上世纪60年代,远程控制的无人艇船队就广泛用于军事领域。近年来,随着自动控制、物联网、大数据等技术的快速发展,与船舶有关的环境感知技术、通信导航技术等也得到广泛的应用,为智能船/无人船的开发提供了广阔的技术可行性。
放眼国际,丹麦启动无人船研发项目,挪威开辟无人船试验区,韩国开发了无人船通用技术平台,荷兰正研发利用“浮动自驾无人船”实现载人和货运……
在法律法规层面,相关的研究工作也已提上议事日程。今年2月,美国、挪威、丹麦等9个IMO成员国向海上安全委员会提交了在无人船领域确定立法范围的方案。此外,美国、英国等国已启动无人船的国内立法程序。
在国内,我国正在全面推进的“互联网+”“中国制造2025”“智慧交通”等战略规划明确提出了“提高船舶智能化水平,培育智能船舶等战略性新兴产业,提升水上交通运输数字化、网络化、智能化水平”的发展方向和工作要求。
战略路径清晰,我国船舶工业届推进船舶数字化、智能化步伐正加速——
据蔡玉良介绍,工信部于2015、2016年分别组织开展了“智能船舶顶层规划”“智能船舶1.0”科研项目,示范船涵盖超大型集装箱船、超大型矿砂船、超大型原油船三大主力船型,目前项目已进入设计建造阶段
2015年,CCS发布全球第一份《智能船舶规范》,对智能船舶应具备的各项功能提出了具体要求
中船集团黎明项目38800DWT智能散货船计划在今年年底交付,该船为国内首艘智能示范船,能实现机舱辅助决策、船舶健康管理等功能
今年3月,海航科技集团与CCS联合国内外六家单位发起成立“无人货物运输船开发联盟”,力争在2021年交付首艘无人货物运输船4月,大连因泰集团发起智能船舶军民融合项目,拟在京杭运河建造一艘无人概念货船。
经济与安全的潜在优势
蔡玉良认为,对于经济性和安全性的追求是无人船技术大行其道的重要原因。
目前船舶行业仍处于结构调整升级、化解产能过剩阶段,船东对于“智能、绿色、安全、高效”船型的渴求十分强烈,无人船将满足市场越来越高的降成本需求,带来行业在基础设施、管理水平、产业合作模式上的全面升级。
一方面,船上的绝大多数设备,如救生、消防、防污染与生活设施很大程度上是为船上工作人员服务的。在没有船员的情况下,这些设备将不再需要,既减少船舶重量又降低能耗,从而实现船舶建造及运营成本的减少及船舶载货能力的提升。罗罗公司认为,这些因素加上重量和空气阻力的减少将带来12%至15%的燃料节约。
此外,从技术角度来看,整合船舶、港口等实时动态数据有利于优化物流和供应链,提高运输效率。
另一方面,导致船舶海上事故的主要原因是决策和 *** 作过失、应急反应不当等人为因素。德国安联保险2012年发布的报告就曾指出,75%—96%的海上事故是人为错误的结果。而在无人船的设计方案中,船舶的 *** 纵主要是通过专家决策系统与远程遥控系统在劳动条件更好的岸上进行 *** 作,从而从根本上减少人为因素对船舶航行安全的影响。
带来颠覆性影响
罗罗集团船舶总裁Mikael Makinen曾表示,“无人驾驶船舶是船舶行业的未来。智能船舶具有如同智能手机一样的颠覆性,将彻底改变船舶设计和运营的格局。”
蔡玉良也持相同看法,“不仅如此,无人船将对现有的航运模式、法律法规、运营管理和规范标准都产生极大影响”。
从航运模式来看,首先无人船将助力新兴船舶业务的崛起,如船岸一体通信、货物监管控制、在线货运服务等,而远程和自动驾驶营运的数据收集将创造新的商机和市场其次,无人船通过信息传输进行遥控 *** 作或指令传达,船舶的风险防控重心将转移至网络安全方面从配套环节上看,无人船相关技术发展,会促进港口、海事等方面信息的聚集,主要表现为物流信息高度融合、海事监管及航路信息智能化此外,由于没有船员,传统的船舶责任和保险规则也将有所变化。
可以预见,随着无人船的兴起,现行的部分海事法律法规也需要调整以适应新的业态。蔡玉良认为,这主要是涉及几个方面:一是船舶安全法律法规,其中包括《国际海上人命安全公约》(SOLAS)中关于构造、救生设备、消防船舶配员、信号与报警方面的要求,《国际海上避碰规则》(COLREG)中瞭望航行决等策、灯光信号交互及涉及设计到船员的部分条款,还需考虑常规船与无人船在灯光、信号等方面的交互问题二是船员管理法规,包括《海员培训、发证和值班标准国际公约》(STCW)、《国际劳工公约》和《船舶最低安全配员规则》中关于船员定义及相关要求、安全配员等要求三是海上权益与责任法律法规中涉及船长责任、海难救助、法律主体和保险责任等内容。
在运营管理方面,无人船航行过程中没有船员对船舶进行日常的维护保养不再依靠船上人员的 *** 作与经验,因此对船舶系统的可靠性提出较高的要求,同时需要构建设备健康管理体系而依靠系统的可靠性及岸上的远程管理、运维保障鉴于无人船的相关系统高度集成,以及与岸基网联化、协同化的特性,船旗国、港口国、海关、边防等机构对无人船的登轮监管模式将从以登轮执法为主,转向以自动获取信息的方式进行远程执法港口与航道需要增加适应无人船运行的基础设施,并调整管理机制。
标准规范方面,针对无人船的特点,有待研究出与之相适应的基础技术标准、安全标准、管理标准、检验评价标准等。
需要全方位支持
伫立在智能化风口,无人船发展前景可期。同时,作为航运业界的一项系统工程,其面临的挑战也是跨专业跨领域的。蔡玉良认为,面对这些问题,需要主管机关、船企、船级社、科研、设计、港口等部门的通力协作。
他建议,开展航运管理及船舶运营模式研究,加快航运企业为适应无人船 *** 作与管理的升级。在关注传统船舶安全问题的同时,研究因船岸一体化给船舶安全带来的新风险。此外,需重点关注在共享经济背景下无人船引发的新业态。
对于无人船涉及的广泛而多层次的海事法律法规体系,蔡玉良建议,秉持“鼓励科技创新热情”和“保障安全有序的谨慎”两种态度结合的原则,对现有海事法律法规开展适用性研究,并根据国际、国内船舶航运特点,有针对性地制定无人船的运营监管政策。
结合无人船具备的高度信息集成、实时共享等特点,蔡玉良建议将智能船/无人船的运营融入大物流循环中,提高物流效率。具体来讲,开发向物流商实时提供舱位预定、货物状态等关键信息的技术,确保交易及货运流程信息的实时性、可靠性,建立基于无人船运营模式的货运信用体系。
在无人船研发的实验阶段,蔡玉良认为,在适宜航区建立一个无人船试验区是极为必要的。他建议,试验区的设立需综合考虑气象、水文条件、信号强度、通航密度等水域情况,构建船舶运营的监督管理模拟环境,重点选择示范效应强的航线。
走向成熟尚需合力推动
在近日举行的2017世界交通运输大会上,与会专家几乎无一例外地将“未来交通”的筹码押在“无人驾驶”上。而对航运业而言,“人工智能+船舶”同样被寄予厚望。
与有人驾驶的船舶相比,“无人船”的优势是显而易见的。第一,能够更有效地利用船舶空间第二,能够更有效地利用船员技能第三,能够更有效地利用燃料。这些对无人驾驶船取得长期竞争优势至关重要。从全球物流链上讲,对世界范围内的船舶进行实时远程监控同时,会将船舶更加紧密地整合到物流或供应链中,让全球企业能着力发挥整个船队的最大效率,实现节支增收。
然而,绝不是一个技术或一个交通工具便可包打天下。目前的人工智能驾驶一辆货船出海,完全没问题,但是还不足以 *** 纵在海上面临更多复杂状况的集装箱船。搬走横亘在无人船面前的信息传输安全性、动力装置稳定性以及远程 *** 纵可靠性“三座大山”,以及出台与无人船配套的海事法规也是一个漫长的过程。
长期来看,航运业正经历根本性的变化,更多的变化仍在孕育之中。无人船的出现只是一个时间问题,然而走向成熟、大规模投入商业使用还需要各方协调、合力推动。正如有专家表示,只有人工智能发展到与人脑可以比拟的“强智能”水平,人类才能完全放手将交通运输交给人工智能。
延伸阅读
两大巨头完成全球首次商船远程 *** 作
原本预计无人驾驶远程商船将在2020年前投入运营,如今看来这个时间可能还会更早。
日前,罗尔斯罗伊斯公司与马士基集团旗下拖轮公司Svitzer共同宣布在丹麦哥本哈根港成功完成了全球首次商船远程 *** 作。
据悉,参与此次远程 *** 作试验的拖船“Svitzer Hermod”号,船长28米,2016年由土耳其Sanmar船厂建造,采用Robert Allan的船舶设计,配有罗罗的动力定位系统。远程控制系统就是与动力定位系统相连的,由该船的船长在Svitzer公司总部的远程 *** 作基地进行控制,安全的进行了多次 *** 作。该船停泊在码头旁,先是驶离码头,然后360度掉头,朝Svitzer总部方向航行,然后再次入船坞。
船上的动力系统采用2台MTU 16V4000 M63柴油机,单台功率2000千瓦/1800转。船上还配有各种传感器,使用先进的软件组合各种不同的数据,数据能可靠和安全地传送至岸基的远程 *** 作中心,使船长能充分掌握拖船及周围环境,易于船长远程 *** 作不同的系统部件。
全程参与演示过程的罗罗船舶业务总裁Mikael Makinen表示,“此次全球首次船舶远程 *** 作实验的成功具有历史意义,多年来,我们一直坚信并且预言无人驾驶远程商船将在2020年前投入运营。在Svitzer公司丰富的运营经验和我们专业技术的独特组合下,我们比预期提前实现了目标。”
Svitzer公司首席技术官Kristian Brauner指出,“作为世界上最大的拖轮公司,我们一直积极致力于参加无人船项目,开发革新的方式来改善拖船作业的安全和效率,使客户和船员受益。客户反馈、运营成本、环保影响、船舶效率将继续是我们前进的动力。”
据了解,罗罗公司和Svitzer公司已经签署了协议,将继续进行船舶远程 *** 作和无人驾驶测试。
罗罗船舶工程技术总裁KevinDaffey透露,罗罗和Svitzer公司还将再进行为期18个月的试验,进行一些拖船作业的无人 *** 作。“我们有许多完全自动驾驶的拖船想法,甚至没有轮机舱也能工作,此次的‘Svitzer Hermod’号只是展示了一些核心技术。”
据了解,此次展示期间,拖船上仍配备了船长和船员,以确保系统出现故障时保证拖船安全。
无人船规划与导航模块。路径规划属于无人船功能模块中的无人船规划与导航模块。路径规划是运动规划的主要研究内容之一。运动规划由路径规划和轨迹规划组成,连接起点位置和终点位置的序列点或曲线称之为路径,构成路径的策略称之为路径规划。路径规划在很多领域都具有广泛的应用。在高新科技领域的应用有:机器人的自主无碰行动;无人机的避障突防飞行;巡航导d躲避雷达搜索、防反d袭击、完成突防爆破任务等。在日常生活领域的应用有:GPS导航;基于GIS系统的道路规划;城市道路网规划导航等。在决策管理领域的应用有:物流管理中的车辆问题及类似的资源管理资源配置问题。通信技术领域的路由问题等。凡是可拓扑为点线网络的规划问题基本上都可以采用路径规划的方法解决。“卡洛尔·A·迪林号”是一艘五桅大货船。1921年1月,这艘经常行驶在美国波士顿和南美之间的帆船又起航了,目的地是波士顿。
66岁的老船长威利兹·B·蒙威尔已经在这条航线上行驶了25年了,这次他指挥着10名水手。然而,谁能料到,这是“迪林号”的最后一次航行。
1月29号这天下午,北卡罗来纳州海岸外的一艘信号船收到“迪林号”发出的信息,表示它在最近的一次暴风雨中,失去了两个锚,除此之外,航道十分正确,时间也没有任何差错,似乎没什么异常情况,它正张满帆,开足马力前进。
不久,一阵猛烈的东北风袭来,刮了整整一夜。
天亮时,奥克拉克岛的海岸巡逻站发现“迪林号”在钻石沙洲4英里处搁浅,不过当时仍然张满了帆。巡逻员立即乘上快艇前往调查。但是沙洲附近猛烈的海浪使巡逻艇无法靠得很近,只得在距其半英里处返航。
3天后,天气转晴,巡逻人员这才登上了“迪林号”。但是,展现在他人眼前的是一幅奇怪的景象。船上唯一的生物,或者说还活着的,是船员们所养的两只猫。
沙龙餐桌上摆着没有人动过的7个人的份饭,船舱内所有的行李、衣物及个人物品,全都不见了,船上的救生艇也失踪了。
巡逻人员认为,一位经验丰富、诚实可信的老船长,带领着十分干练的水手,是不可能不施发任何信号就弃船的。更奇怪的是,谁都知道深夜在沙洲上行动,无异于自寻死路。但他们为什么要铤而走险呢?
当然,假如他们不是走向沙洲,茫茫大海,他们又能往何处去呢?兴许是遭遇劫盗?可整个船上毫无挣扎、q战或搏斗的痕迹。巡逻人员立即通知航行在附近的船只,注意搜索。结果仍然没找到任何踪迹。
3个月后,这个谜团又生枝节。北卡罗来纳州一位叫克利斯托夫·格雷的居民,自称在巴斯登海滨捡到“迪林号”船员放在瓶中的一张纸条。上面写着:“‘迪林号’被一艘类似驱逐舰的燃油船捕获,船上被洗劫一空,水手们被加上手铐,无一幸免。得此消息者请通知总部。”
总部接到这个讯息,当然要核实,以证真伪。一般认为这纸条可能是船上的工程师贝兹的手笔,经由贝兹的母亲、船主和三位笔迹专家鉴定,证实的确是出自贝兹之手。
5个月的调查结束后,商务大臣赫伯·胡弗宣布:“经过法院和商务部详细调查,证明这一线索纯系克里斯托夫·格雷捏造。”
然而格雷对这一指控的态度是淡淡的,不急不慢的说:“反正也让你们看过那纸条了。”这种态度总归让人觉得有点奇怪。
从此,“迪林号”便在钻石沙洲上飘荡着,腐朽着。日复一日,年复一年,每当东北风吹起,这只船总会随波前进。
此外还有一件事情,那就是1955年10月初,“乔伊特号”从西萨摩尔群岛驶往270海里以外的托克劳群岛。
忽然“乔伊特号”失去了与外界的联系,空中、海上调查力量一起搜索,于1955年11月10日空中搜索时发现了这艘正在太平洋漂流着的船。船的一半淹没在水里,引擎也只剩下一个可以用。由于船边都围有软木,所以,这船是不会沉没的。
这一点,不论是船长米勒,还是船员们都应该很清楚,可眼前船上的的确确空无人影,他们为什么要弃船呢?若是为逃命,船上岂不是更安全吗?有一件令人不解的事是:某些迹象表明,弃船的步骤显然分成两个阶段,曾经有两个人留在船上,想用布篷挡水或遮太阳,而这两个人又是谁呢?
带着许多谜团,“乔伊特号”被拖到斐济群岛。此后,把水抽干后,调查人员着手研究在一个多月里这艘船上究竟发生了什么。
他们首先发现,“乔伊特号”的无线电系统在出海后不久就坏得一塌糊涂,无法修复。接着又发现锅炉房甲板下的一根水管爆裂,使得船中进水。他们还找到一些血迹斑斑的绷带,显然是有人受了伤,而且伤得还不轻。
有人猜测:船长米勒受了伤,留下一名船员来照顾他,其余的人,包括船员和乘客都上了救生艇,弃船逃生。这样假设似乎也讲不通,既然明知船不会下沉,还命令那么多人冒生命危险去逃命,的确有些不合常规。
假使退一步考虑,这种猜测正确,那么后来又怎样呢?两个都不幸葬身大海?或是被海盗杀害?因为船上少了些物品,怀疑是遭劫,但若是为了减轻重量而抛入海里的话,也是讲得通的。
然而无论怎样猜测,“乔伊特号”上船长、船员和乘客的失踪确是不同寻常的,既无痕迹,也无尸体,更见不到救生艇的踪迹。难道人和物会从地球表面莫名地消逝。
辽阔的海洋上常常会出现一些奇怪的无人船。船上有食物、淡水、救生设备,甚至还有电台,只是船上的人不知道到哪里去了。
对这些船,尽管人们做了详细的调查,但往往是直到今日,仍然没有一个满意的结论。它们在海面上随波逐流,时出时没,人们往往把它们叫做“幽灵船”或“漂流船”。近一二百年来,“幽灵船”或“漂流船”事件可以说屡见不鲜。
1881年12月12日,美国快速机帆炮舰“爱伦·奥斯汀号”在北大西洋发现一艘随风漂泊的纵帆船,看上去好像上面没有人。于是舰长格里福芬命令助手乘小艇前去看看,助手带了几个水兵靠近了纵帆船,登船后,看到船内一切正常,船舱里的货物、水果和瓶装酒丝毫未动,食物和淡水俱全,只是没有人。
格里福芬舰长决定把这艘纵帆船作为虏获品拖走,他说服了几位水兵留在这艘船上,由他的军舰托着这艘船航行。走了两个星期,一切顺利。
离岸只有3天的船程了,海上突然狂风大作,拖船的缆绳断了,在漆黑的夜里,两船失去了联系。第二天,“爱伦·奥斯汀号”发现了纵帆船并向他们发出了联络信号,但却没有得到回答。
原来,派到这艘纵帆船上的几个水兵也都不见了。
在离纽约只有300公里的时候,格里福芬舰长又用重金买动了几个人到那艘纵帆船上去,并且安慰他们说:“跟上我们的船,一切都会平安无事的。”的确,当时的天气非常好,微风习习,明星闪烁。
于是“爱伦·奥斯汀号”继续拖着这艘纵帆船航行着。黎明前,“爱伦·奥斯汀号”的舵手发现纵帆船号偏离了航线,过了一会,当他再回头观望时,不禁大吃一惊,纵帆船不见了!
这样,这艘神秘的纵帆船再次失踪,成了航海史上一个不解之谜。
1931年9月,已经正常航行了10年的“贝奇莫号”奉命运载价值100万美元的皮毛朝美国阿拉斯加海岸进发。在快到目的地时,突然,一种絮状云从天而降,随之而来的是一场持续好几个小时的暴风雨,使周围变成了一个坚硬的冰世界。“贝奇莫号”被困在冰海中无法脱身了。
于是船长决定全体船员撤离“贝奇莫号”,去稍远一点的浮冰上建立营地。待冰雪融化后再继续航行。
可是,几天后的一个上午,在浮冰上值班的船员突然惊叫了起来:“船不见了”。
“贝奇莫号”令人费解地摆脱了结实的缆绳,冲开层层冰块的冰海,神秘地失踪了。船员们只好去寻找爱斯基摩人的村子。就在他们找到了一个爱斯基摩人的村子后两天,一名爱斯基摩猎人告诉他们,有一只孤单的船停泊在他们营地西南约45海里的地方。
船员们在猎人的指点下终于找到了“贝奇莫号”,看见船被冻结在一起的浮冰围得再也动d不了啦。于是船员们卸下货物,准备在村里过冬。
到第二天醒来,“贝奇莫号”再次神秘失踪。这次船员们害怕了,因为“贝奇莫号”没有消失的任何原因,周围白茫茫的一片冰海依然如故!没有丝毫破冰的痕迹!
6个月后,一批考察人员在远离海岸的赫斯谢尔岛附近的洋面上又看见了“贝奇莫号”。由于考察人员没有足够结实的缆绳可以拖动这艘1300吨重的船,他们只好返回陆地,以便研究出一个拖走“贝奇莫号”的最佳方案。可就在第二天,“贝奇莫号”又神秘地不辞而别了。
自此,一艘既无船长,又无船员的“贝奇莫号”在海上时隐时现了25年,既不在任何港口停泊,又没有被任何风雪或冰山所摧毁,实在是一个不可思议的谜。
“贝奇莫号”现在在哪里?谁也不知道。不过谁也无法证明它已经沉没海底。也许它仍在茫茫大海的一个角落神秘地“闲逛”着呢!
1872年12月5日下午,“戴·格拉蒂亚”号三桅帆船正从纽约开往直布罗陀。它在途中发现了一条奇怪的双桅帆船,那船航向不定,漫无目标地在瞎打转。“戴·格拉蒂亚”号船长见此赶紧发出一个联络信号,但对方毫无反应。
在三桅帆船靠近对方后,一条小船放了下来,并由船长、二副和另两名水手划桨驶向那条寂静无声的古怪帆船。当他们划近那船时,看见它的尾部用漆清晰地写道:“玛丽·西斯特”。下午3点正,船长和二副沿着船舷爬上了甲板,奇怪的是没有任何一个水手迎上来。接着,他们从船头找到船尾,发现整条船上竟然空无一人。原来这条“玛丽·西斯特”号帆船正在自动航行,独自穿越浩瀚的大西洋。
这条帆船一切都良好,船体、桅杆和帆篷全部完好无缺。船上装载的一桶桶酒依旧用绳子绑在原地。另外,船上还备有充足的食物和淡水。
在舱内,水手们所使用的贮物箱里的衣服依然干净、原封未动,一些剃刀放在旁边而且还未生锈;船上厨房的锅里装着大量吃剩的米饭,炉灶内残留着一堆熄灭的火柴。船长舱内的桌上已摆上早餐,看上去,那早餐已经吃了一半,除了一盆麦片粥外,还有一个剩下部分蛋壳的熟鸡蛋。
在盘子旁边是一个开了盖的止咳药瓶子,叉子也一直放在桌子上。船长室中一边的一张小桌上放着一架缝纫机,机上摆着一件小孩穿的睡衣,旁边是机油瓶、棉线和一根缝用的顶针。在墙的对面是一大堆书籍,还有一把簧风琴放在青龙木盒里。
大副的船舱同样井井有条,桌上放一张报纸,报纸上面写着一道未完成的计算题。从表面上看,他好像也突然被什么事情惊呆住了,金盒子、珠宝和货币都一直锁在船上的保险柜里,每一件东西都丝毫未损,而且仍然放置在合适的位置上。
似乎全体水手突然做出了决定,从船上集体跳进了大海。然而,不管发生了什么情况,这一切都不会在很久以前发生,因为那些食物还没有腐烂,金属制品在海洋性气候中也尚未失去光泽而变成灰暗色。
“戴·格拉蒂亚”号船长怀疑船上发生了叛变。但是,如果确实有过一次叛乱的话,那么水手们是如何逃脱的呢?“玛丽·西斯特”号的救生艇仍然挂在它的吊杆上,那么他们一定是搭上一条刚好经过的船只,或者是跳上岸去了。
这自然也成为一个无人知晓的谜团了。
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