本刊記者 石孟園
2022 年12 月3 日上午,2022 世界交通運(yùn)輸大會(huì)“新一代航運(yùn)系統(tǒng)”分論壇以線上會(huì)議形式順利舉辦,論壇以“‘新一代航運(yùn)系統(tǒng)’的技術(shù)體系、功能架構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)途徑”為主題。論壇匯集航運(yùn)領(lǐng)域的資深專家、高校教授、知名企業(yè)科研人員作專題報(bào)告,共同探討“新一代航運(yùn)系統(tǒng)”最新發(fā)展趨勢(shì)和機(jī)遇,探究未來智能航運(yùn)的新業(yè)態(tài),分享研究成果和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),研討新一代航運(yùn)系統(tǒng)理論體系、技術(shù)框架、實(shí)踐路徑。
本次論壇由武漢理工大學(xué)、中國(guó)航海學(xué)會(huì)水運(yùn)安全工程技術(shù)專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)青年科技工作者工作委員會(huì)主辦,國(guó)家水運(yùn)安全工程技術(shù)研究中心、智能航運(yùn)與海事安全國(guó)際科技合作基地、內(nèi)河智能航運(yùn)交通運(yùn)輸業(yè)協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)、智能航運(yùn)與海事安全學(xué)科創(chuàng)新引智基地承辦。
中國(guó)工程院院士、武漢理工大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)主任、教授嚴(yán)新平作了《新一代航運(yùn)系統(tǒng)控制體系研究》的報(bào)告。他表示:綠色、智能和韌性是水路交通系統(tǒng)未來的技術(shù)趨勢(shì),其中建設(shè)水路交通系統(tǒng)的控制體系是技術(shù)趨勢(shì)的重要內(nèi)容。
新一代航運(yùn)系統(tǒng)控制系統(tǒng)技術(shù)需求源于國(guó)家的戰(zhàn)略需求。近些年來,我國(guó)相繼出臺(tái)相關(guān)政策,《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》中指出要加強(qiáng)船港裝備智能控制、大型深遠(yuǎn)海多功能救助、船岸協(xié)同的內(nèi)河航運(yùn)安全管控與應(yīng)急搜救能力,加大對(duì)大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)和人工智能賦能的智能航運(yùn)研究?!秶?guó)家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》還指出,中國(guó)到2035 年要建設(shè)“四縱四橫兩網(wǎng)”國(guó)家高等級(jí)航道2.5 萬(wàn)公里。
嚴(yán)新平院士表示,隨著時(shí)代的進(jìn)步,智能技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用正在重塑船與岸、船員與船舶系統(tǒng)的關(guān)系,技術(shù)趨勢(shì)一方面表現(xiàn)為船端人工操作逐步被系統(tǒng)代替,實(shí)現(xiàn)岸基架控航行;另一方面表現(xiàn)為船舶航行決策控制將逐步實(shí)現(xiàn)岸基為主,船端為輔。
他強(qiáng)調(diào),新一代航運(yùn)系統(tǒng)要以“實(shí)現(xiàn)乘客和貨物的舒適搭載與個(gè)性化、高效精準(zhǔn)位移”為服務(wù)導(dǎo)向,綠色智能船舶、數(shù)字生態(tài)設(shè)施、可靠岸基支持和韌性運(yùn)營(yíng)服務(wù)等方面要獨(dú)立運(yùn)作,隨機(jī)關(guān)聯(lián)的組件、要素和系統(tǒng)還要適時(shí)交互、協(xié)同作業(yè)。
基于對(duì)新一代航運(yùn)系統(tǒng)控制體系的建設(shè)思考,嚴(yán)新平院士表示我國(guó)新一代航運(yùn)系統(tǒng)的控制體系建設(shè),將有助于水路交通體系運(yùn)輸效率及安全性提升、航運(yùn)業(yè)的人員從業(yè)模式與環(huán)境的變革、船岸協(xié)同駕控技術(shù)引領(lǐng)世界發(fā)展方向,但是新一代航運(yùn)系統(tǒng)的控制架構(gòu)設(shè)計(jì)、模式研究、設(shè)備研制和標(biāo)準(zhǔn)制定等問題還急需解決。
新一代航運(yùn)系統(tǒng)是利用高新技術(shù)實(shí)現(xiàn)航運(yùn)系統(tǒng)“船-港-貨,人-機(jī)-環(huán)”要素融會(huì)貫通、自洽共享,運(yùn)輸船舶組織運(yùn)營(yíng)呈現(xiàn)“岸基駕控為主、船端值守為輔”的新型水路運(yùn)輸系統(tǒng)。
大連海事大學(xué)教授劉正江表示,促進(jìn)航行安全是推動(dòng)新一代航運(yùn)系統(tǒng)發(fā)展的根本動(dòng)因,減少碳排放、節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本、緩解海運(yùn)人力不足的現(xiàn)狀也是促進(jìn)新一代航運(yùn)系統(tǒng)發(fā)展的重要因素,但人工智能、新能源等技術(shù)的發(fā)展極大推進(jìn)船舶智能化的進(jìn)程。
劉正江教授介紹,海上自主水面船舶(MASS)是指在不同程度上可以獨(dú)立于人員干預(yù)而運(yùn)行的船舶,船舶自主航行等級(jí)的操作模式由低級(jí)到高級(jí),越來越自動(dòng)化和智能化。但是從當(dāng)前情況來看,不同水域、不同自主級(jí)別的船舶航行時(shí)需要人員介入的程度是不同的。
劉正江教授還指出船舶自主航行風(fēng)險(xiǎn)研究依然存在相關(guān)問題,其中包括自主航行風(fēng)險(xiǎn)因素(人的因素、船舶因素、環(huán)境因素、管理因素)仍然不夠清晰、自主航行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架還在不斷完善過程中、自主航行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法還需要不斷創(chuàng)新。但是基于不確定模型識(shí)別船舶自主航行風(fēng)險(xiǎn)因素,未來有必要就特殊水域風(fēng)險(xiǎn)因素的防控展開研究,還需要開展更多的實(shí)船試驗(yàn)和實(shí)踐,以獲取船舶自主航行的真實(shí)數(shù)據(jù)。
他在最后強(qiáng)調(diào),船舶自動(dòng)化、船舶智能化、船舶自主化的發(fā)展是歷史洪流,自主船舶必定取代傳統(tǒng)船舶,新一代航運(yùn)系統(tǒng)必定會(huì)取代傳統(tǒng)航運(yùn)系統(tǒng),成為交通運(yùn)輸?shù)某B(tài)化系統(tǒng)。
交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院青年首席研究員文捷指出,我國(guó)岸基支持保障體系尚無(wú)法支撐智能航運(yùn)發(fā)展需求,其中信息服務(wù)尚未形成體系,內(nèi)容相對(duì)比較零散;數(shù)據(jù)服務(wù)的可用性、可靠性方面存在不足;船端和岸端系統(tǒng)架構(gòu)不統(tǒng)一,信息服務(wù)流程、規(guī)范等缺乏;各類服務(wù)信息歸屬不同管理部門,資源協(xié)同不足。
不同等級(jí)的智能航行船舶對(duì)于岸基支持保障的依賴程度和智能化要求不同,他重點(diǎn)指出智能船舶岸基支持系統(tǒng)建構(gòu)重點(diǎn)在于連接與信息整合。其一是信息整合,整合系統(tǒng)建立基礎(chǔ)岸基信息服務(wù)系統(tǒng)框架;其二是孿生控制,將船舶各個(gè)階段的狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)映射到岸端形成數(shù)字孿生體;其三是智能決策,岸端與船端之間形成智能自主交互。
就未來如何建構(gòu)智能航行通用岸基系統(tǒng)發(fā)展路徑,文捷研究員從政府引導(dǎo)、市場(chǎng)參與,推動(dòng)智能航行岸基系統(tǒng)的體系化發(fā)展核心競(jìng)爭(zhēng)力和數(shù)據(jù)安全性、全方位推進(jìn)數(shù)據(jù)共享及交流合作、多要素場(chǎng)景化融合推進(jìn)、岸基系統(tǒng)建設(shè)需要考慮智能航行船舶需求、信息安全是智能航運(yùn)發(fā)展道路上一個(gè)永恒的主題等五大方面提出相關(guān)對(duì)策建議。術(shù),可應(yīng)用于船舶、飛機(jī)、車輛、軌道交通等領(lǐng)域,大力發(fā)展和應(yīng)用綜合電力系統(tǒng)將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。目前,我國(guó)新能源船舶綜合電力系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于“東興100”內(nèi)河純電動(dòng)運(yùn)輸船,該船采用兩側(cè)碼頭充電模式,點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)輸,首次實(shí)現(xiàn)我國(guó)純電動(dòng)船續(xù)航力達(dá)到300km 級(jí);長(zhǎng)江萬(wàn)噸級(jí)純電動(dòng)散貨船采用船電分離、集裝箱電池?fù)Q電模式,建成后將實(shí)現(xiàn)我國(guó)純電動(dòng)船舶全程續(xù)航超670km。
近些年來,綜合電力系統(tǒng)研究已經(jīng)取得突破性進(jìn)展,使得船舶動(dòng)力從機(jī)械化走向電氣化,并為未來智能化奠定了基礎(chǔ)。王東教授就船舶綜合電力系統(tǒng)的后續(xù)發(fā)展提出相關(guān)建議,他表示綜合電力系統(tǒng)成果可直接應(yīng)用于內(nèi)河/沿海新能源船舶以及用電負(fù)荷大、對(duì)機(jī)動(dòng)性和靜音性等要求高的高新技術(shù)船舶,不僅具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),可打破國(guó)外對(duì)船舶動(dòng)力設(shè)備的壟斷,而且能支撐船舶動(dòng)力從機(jī)械推進(jìn)向電力推進(jìn)、從應(yīng)用傳統(tǒng)化石能源向清潔能源的跨越發(fā)展。
船舶工業(yè)是為水上交通、海洋開發(fā)、國(guó)防建設(shè)提供技術(shù)裝備的現(xiàn)代綜合性產(chǎn)業(yè),船舶動(dòng)力是船舶的核心,其發(fā)展直接帶動(dòng)整個(gè)船舶工業(yè)的技術(shù)變革。隨著船舶專業(yè)化、自動(dòng)化程度的提高,各種特殊用途船舶(海洋工程船、科考船、新型戰(zhàn)艦等)不斷涌現(xiàn),使得船舶電能需求大幅增加,部分船舶電能需求已接近甚至超過推進(jìn)能力需求。
中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)教授王東介紹,在海洋開發(fā)與海防建設(shè)強(qiáng)烈需求下,高技術(shù)、高附加值船舶成為船舶工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn),船舶動(dòng)力系統(tǒng)性能要求越來越高(高機(jī)動(dòng)性、零污染、低噪聲等),船舶動(dòng)力采用電能更容易實(shí)現(xiàn)能量的靈活、精確控制,滿足高性能船舶動(dòng)力發(fā)展需求。
王東教授表示,綜合電力技術(shù)是交通行業(yè)通用技
中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七一一研究所高級(jí)工程師潘志強(qiáng)介紹七一一研究所在船舶智能系統(tǒng)方面的典型案例。七一一研究所的云平臺(tái),提供智能船舶遠(yuǎn)程運(yùn)維、壓縮機(jī)遠(yuǎn)程運(yùn)維等智能運(yùn)維服務(wù),具備設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)檢測(cè)、異常模式識(shí)別、故障診斷、輔助決策等功能。
潘志強(qiáng)高級(jí)工程師重點(diǎn)介紹,智能機(jī)艙技術(shù)通過新增相應(yīng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器,采用人工智能等先進(jìn)算法和手段擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)的廣度和深度,實(shí)現(xiàn)船舶動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、健康評(píng)估,并為設(shè)備操作提供決策建議。
他還強(qiáng)調(diào),七一一研究所經(jīng)過多年的積累,已經(jīng)形成以智能機(jī)艙技術(shù)、智能能效管理技術(shù)、新能源動(dòng)力系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)、船舶工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為主的船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)。
他在最后表示,船舶領(lǐng)域綠色化、智能化、模塊化是發(fā)展大趨勢(shì)。未來,七一一研究所將在智能船舶(智能機(jī)艙、能效、航行、集成平臺(tái)等)繼續(xù)開展2.0 升級(jí)工作;升級(jí)遠(yuǎn)程智能運(yùn)維平臺(tái),開展燃料電池動(dòng)力、LNG 中控及安保系統(tǒng)配套工作;在甲醇動(dòng)力系統(tǒng)、氨燃料動(dòng)力系統(tǒng)、大功率低速軸發(fā)系統(tǒng)方面開展相對(duì)應(yīng)的研究。