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智能船舶给海事监管带来新机遇

作者:   发布时间:2019-11-15    浏览量:284   字体大小:  A+   A- 

  智能船舶是指利用传感器、通信、物联网、互联网等技术手段,自动感知和获得船舶自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据,并基于计算机技术、自动控制技术和大数据处理和分析技术,在船舶航行、管理、维护保养、货物运输等方面实现智能化运行的船舶。

  关于“智能船舶”的叫法在业内尚未统一。根据出发点和关注点的不同,“智能船舶”也被称作“无人船”(USV)、“自主航行船舶”(MASS)等,本文采用的是中国船级社发布的《智能船舶规范》对其的命名与定义,意在强调其不止无需“船员”这一“无人”的特点,更重要的是其“会思考、能决策”的“智能”特点。

  不同机构对智能船舶也提出了不同的分级方法,例如英国劳氏船级社根据智能船舶的网络能力分为AL1—AL6共6个等级(AL0为不具备自主功能的手动操作级别),BV按照自动化程度从低到高分为Level 0-Level 4等级别,国际海事组织在讨论相关议题时,则分为四个类别,其中1和4为自主船,2和3为遥控船。但是不论如何,智能船舶的根本特点可以归纳为三个方面:信息感知、遥控遥测、自主决策。

  目前业界对智能船舶的关注点主要集中在商船,包括传感、操控、通信等技术的应用、船舶的标准与规范、带来的问题与挑战等等。作为海事管理机构,一方面要积极应对,及时跟踪智能化商船的发展,应对智能化商船带来的监管挑战;另一方面也要与时俱进,考虑在海事监管中应用智能船舶的可行性,用新手段解决新问题。本文立足于第二点,分析了智能船舶作为监管工具,在国内外涉海管理机构中的应用情况,探讨了其在海事监管中的应用前景和可能存在的问题。

  在涉海管理中应用情况

  国际上,智能船舶已经逐渐从军事用途扩展到民用,在海洋管理、环境监测等领域的应用屡见不鲜。Sea Machines公司开发的SM300智能船舶能够实现远程遥控、自助寻踪、多艇协同等功能,美国运输部海事管理局(MARAD)在2019年于波特兰港对无人船SM300在提升溢油反应的安全性、实时性和实际效果等方面进行测试。韩国海洋与渔业部在2017年对无人船Aragon-II完成了海测。Aragon-II能够在2.5米浪高下,以43节的最高速度航行。该船主要作用是监控海面油污以及遇险人员搜寻。意大利则开发了专门用于搜寻与救助的无人船SAND。图1依次为SM300、Aragon-II以及SAND。

  

图1 国外开发的智能船舶

  国内方面,目前智能船舶的应用主要见于气象、环保、水利、测绘等部门。早在2008年,中国航天科工集团公司就已经研制出中国第一艘无人驾驶海上探测船“天象一号”;国家海洋局第一海洋研究所同青岛市环境监测中心站于2015年在棘洪滩水库,利用无人船位点跟踪技术,实现了远距离定点遥控采水样;刘培学、刘雨青等以小型无人船为载体,完成了海水环境巡检及数据上传。

  综合来看,智能船舶在海事监管机构的主要业务,包括通航秩序与通航环境管理、船舶防污染、海上搜救等方面尚未得到广泛地推广和应用,国外在这些方面也尚处于起步与测试阶段。因此海事机关需要主动适应新形势,善于利用新科技,主动探索智能船舶在海事监管中应用前景,这对应对未来的监管挑战,抢占相关领域的话语权具有重要意义。

  在海事监管中的应用前景

  智能船舶将新技术与传统船舶技术融合,实现了信息感知技术、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的融合应用,在海事监管数据收集、事故调查取证、遇险人员搜救、船艇养护等方面具有传统船舶无法比拟的巨大优势,必将为海事监管提供有力保障。

  第一,减少人力投入。智能船舶的航行与操纵主要是通过自主决策完成,或者由少数岸基人员遥控指挥,智能船舶的无人化特点,减少了海事机关对海巡船艇专职船员的需求,显著降低了人力成本。而且,人为因素是海上安全事故的主要原因,船艇操纵人员的操作过失、设备使用不当以及决策失误都可能导致船舶事故,智能船舶可以进一步提高操作精度,降低事故率。

  第二,协助调查取证。调查取证一直是海事管理的难题之一,对商渔船碰撞、不按规定航路航行等船舶违章行为的调查取证往往需要通过文书调查、事后溯源、航迹推演等手段进行,缺乏实时性和准确性。无人船通过搭载传感设备和记录设备,能够对声音、图像、视频等信息进行收集,并将信息进行记录或者传输至岸,结合其搭载的环境感知设备所获取的水流速度、能见度、温湿度等信息,从而有效地协助海事机构进行调查取证,提高工作效率和证据说服力。

  第三,提高使用效能。智能船舶无需船员空间和设备,降低了船员有关的用电负荷,大大提高了船艇的空间和能源使用效率,为智能船舶的模块化应用提供了可行性;而且智能船舶具有较强的环境适应能力,能够在恶劣海况、危险品泄漏、尤其是黑夜中执行巡航、搜救等任务,降低了船员的时间投入和风险投入,提高了船艇的使用效率。

  第四,海上人命搜救。在实施海上人命搜寻中,智能船舶能够根据具体任务,在研判已获取信息(例如事故地点、洋流、温度等)的基础上,基于智能算法,制定出一系列最优决策,配合所搭载的红外探测仪或者光电跟踪系统,能够全时段、全天候自动开展搜寻生命迹象行动,提高搜索效率,如能实现多艇协同、智能配合,则会更具优势。一旦发现遇险人员,则可以利用远程遥控,自动释放救生艇筏,高效实施人命救助。

  第五,污染监控与处理。污染监控,尤其是海上溢油监视,是智能船舶在国外已经推广应用的主要方面,利用无人机与智能船舶的搭配融合,能够及时发现海上溢油事故,尽早采取行动。智能船舶在污染防治处理方面也具有极大优势,能够代替操纵人员深入污染区域,避免人员接触到毒性污染物,还可以在第一时间对污染源头进行控制,避免危化物品污染扩大。

  第六,减轻运维负担。智能船舶不仅对外部信息具有较强的感知能力,还能够对自身设备的运行情况进行监测和预报,从而可以使岸基人员及时了解船舶的健康状态,并通过专家系统对船舶的实际运行情况进行综合分析,准确判断隐患设备,降低了船艇的运维负担,提高了设备效率和运行可靠性。

  在海事应用中面临的挑战

  智能船舶给海事监管带来新的机遇的同时,也带来了若干挑战。

  操控技术:智能船舶减少了在船人员,但却增加了岸基远程操作人员。智能船舶的任务下达、数据交互、远程操控等一系列任务都需要人员参与。而且这种参与与传统的船舶操控技术具有很大的不同,需要海事机构加强对相关领域人才的储备与培养。

  数据传输:智能船舶在海上航行,尤其是执行海巡任务时,与岸基有大量的数据需要进行实时交互,这就对数据传输实时性、稳定性与可靠性提出了挑战。5G技术为智能船舶的数据传输提供了新的途径,但是5G网络在海上的覆盖情况却值得观察。

  设备可靠性:传统意义的“海巡艇”,万一在海上发生事故或者设备出现故障,现场人员会及时予以修复或者维护,但是智能船舶的设备一旦出现问题,将很难获得及时维修,甚至完全失控,后果不堪设想。因此智能船舶的设备可靠性和故障诊断就显得尤为重要。

  网络安全:与商船不同,智能船舶在海事监管中应用较少涉及从防海盗、防商业泄密等维度,但是网络安全仍然是智能船舶在海事监管中应用必须考虑的问题。在发展智能船舶过程中,需要借鉴相关部门在陆上互联网系统积累的丰富经验,确保网络和数据传输安全。

  总结与展望

  在智能船舶时代即将到来之际,深入分析如何运用好智能技术,理清可能存在的难题与问题,借助智能船舶的优势,并与海事监管业务相结合,可以大幅提高工作效率,改善工作条件,破解监管难题,对于提高海事监管的科学水平,打造智慧海事,具有重要的意义。

  1、在引入智能船舶技术过程中,既要全面考虑与传统业务、现有监管手段的结合与发展,也要前瞻性的考虑与大数据、物联网、无人机等技术的融合。例如,智能船舶除了上述应用之外,是否可能作为无人机的施放与回收平台,在数据传输上起到中继站的作用,提高无人机的水上作业范围与灵活性。

  2、经过多年的发展,智能船舶技术已经比较成熟,但是仍然需要进一步挖掘海事监管需求,不断完善智能船舶的功能,针对海事监管的需要,充分发挥智能船舶模块化优势,开发相应的智能设备与算法,例如在其他行业较少用到的水上巡航与搜救策略、污染源目标识别与取证、污染物扩散预判等等。

  通过对智能船舶在国内外的应用对比,以及智能船舶的特点研究,可以发现智能船舶在海事监管机构的主要业务:通航秩序与通航环境管理、船舶防污染、海上搜救等方面具有很大的应用和发展潜力,只有主动适应新形势,掌握新技术,未雨绸缪,提前布局,才能更好地应对未来的挑战,胜任监管任务。
 

来源:中国船检

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