當無人船搭上5G快車

在烏鎮(zhèn)木心博物館邊潺潺的小河里，珠海云洲智能5G無人船在水面按照既定路線平穩(wěn)航行，執(zhí)行水質(zhì)采樣與在線監(jiān)測任務(wù)……近日，第六屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會在浙江桐鄉(xiāng)烏鎮(zhèn)啟幕。憑借在5G應(yīng)用上的技術(shù)創(chuàng)新，云洲智能5G無人船首次亮相大會，成為烏鎮(zhèn)5G應(yīng)用示范案例。

隨著5G的腳步漸行漸近，一系列“5G+”解決方案層出不窮。作為智能制造的“杰出代表”，無人船如今也正搭上5G快車，開啟智慧新航程。

水域監(jiān)測成為熱門領(lǐng)域

提到5G，不少人可能更關(guān)注在消費者層面帶來的變化，實際上除了在消費者層面，無人駕駛等專業(yè)領(lǐng)域更是5G未來應(yīng)用場景的主要戰(zhàn)場。有專家表示，5G的網(wǎng)絡(luò)特點強調(diào)提升數(shù)據(jù)傳輸速率、增加終端設(shè)備連接密度和超可靠的低時延通信，這使得萬物互聯(lián)將成為現(xiàn)實。

“我們的無人船應(yīng)用了5G通信技術(shù)，結(jié)合云計算與大數(shù)據(jù)，為烏鎮(zhèn)主干河道搭建了移動水質(zhì)監(jiān)測平臺，打造‘智慧水環(huán)境大腦’。”在第六屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會上，云洲智能負責人介紹，該平臺可實現(xiàn)24小時在線監(jiān)測多種水質(zhì)數(shù)據(jù)，并將海量數(shù)據(jù)上傳至云端，通過可視化平臺顯示實時數(shù)據(jù)、歷史濃度變化并進行水質(zhì)數(shù)據(jù)分析。

“這也意味著無人船不僅可以通過平臺遠程設(shè)置巡航路徑并定時定點執(zhí)行巡河任務(wù)，一旦發(fā)生指標異常時，還可自動啟動巡河模式對污染源進行追蹤溯源，可以說是為烏鎮(zhèn)水生態(tài)環(huán)境保護‘枕戈待旦’。”該負責人表示。

據(jù)了解，基于5G技術(shù)超高帶寬的特點，這種無人船能解決傳統(tǒng)水環(huán)境監(jiān)測監(jiān)管手段“覆蓋面不全，建設(shè)成本巨大，監(jiān)管效果無法可視化”等問題，為水域治理、安全監(jiān)管等提供了智能化、無人化整體解決方案。

就在近日，天津大學與天津聯(lián)通共同研發(fā)的“海豚”號5G無人船首次發(fā)布，標志著我國海洋環(huán)境智能立體監(jiān)測技術(shù)發(fā)展進入新階段。

近年來，天津大學與天津聯(lián)通一直致力于水務(wù)領(lǐng)域的信息化和智能化，雙方在5G智慧港口、河（湖）長制等方面合作緊密，首創(chuàng)的5G無人機高清視頻比對技術(shù)已廣泛應(yīng)用于智慧水務(wù)的多個領(lǐng)域。

智慧海洋作為智慧水務(wù)領(lǐng)域的重點，天津大學與天津聯(lián)通共同組建了科研團隊，在天津大學海洋科學與技術(shù)學院研究員張安民帶領(lǐng)下，針對海洋環(huán)境監(jiān)測信息單一、監(jiān)測數(shù)據(jù)量龐大、監(jiān)測結(jié)果回傳慢等問題，集中力量，融合創(chuàng)新，將大氣監(jiān)測激光雷達、原位水質(zhì)分析儀等測試設(shè)備，與無人艇技術(shù)、5G技術(shù)相融合，可以一次性完成海底地形、船舶污染排放、水質(zhì)、過往船只等信息的采集、測量，通過5G網(wǎng)絡(luò)，實時將圖像、監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實現(xiàn)了海洋環(huán)境動態(tài)數(shù)據(jù)的實時分析。本次發(fā)布的“海豚”號5G無人船，是業(yè)內(nèi)首次嘗試基于5G的海洋環(huán)境多參數(shù)智能立體監(jiān)測，標志著5G技術(shù)已正式參與到智慧海洋建設(shè)。

自主航行，相關(guān)人工智能尚弱

放眼全球，目前很多國家都已開展與無人船相關(guān)的研究工作，其目標大體一致，都是為最終實現(xiàn)無人駕駛船舶做準備，但研究著眼點略有差異。

早在上世紀80年代，日本就開始了船舶無人航行的研究，但受限于當時的網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，沒有真正實現(xiàn)船舶智能化，也沒有開展類似的針對智能船整體解決方案的研究，而只是開發(fā)出一些智能系統(tǒng)和智能相關(guān)標準。

韓國的智能船舶主要是由造船廠主導，研究重點在于利用岸基資源，對船上的數(shù)據(jù)進行采集、分析和評估。

歐洲的智能船研究聯(lián)合了多家單位，其思路是圍繞智能船舶的遠程控制技術(shù)和無人自主航行的可行性開展研究工作。

在業(yè)內(nèi)探討中，無人船被分為兩個層面，一是遠程遙控，另一個更高層面是無人自主，換言之不需要人的干預(yù)。“無論是科考船還是運輸船，要實現(xiàn)對船只的遠程遙控并非難事。從技術(shù)上來說，最核心的是要解決網(wǎng)絡(luò)安全和基于控制的船岸協(xié)同問題。”在李鑫看來，要實現(xiàn)更高層面的完全無人自主，還有更長的路要走。

航行中的船舶受力復雜，涉及前后左右上下六個維度的運動。但與無人自主直接相關(guān)的人工智能，當下尚處于弱智能階段，要落地還有很遠。“YARA Birkeland”號下水后第一年，仍需要有人駕駛，與其他船只不同的是，通過嵌在船舶里的機器模型，機器會通過自我學習的方式獲取駕駛技能，預(yù)計到2020年才能執(zhí)行完全自主操作。

與國外相比，我國的智能船舶的研究起步雖晚，但也取得了一定的成績。中國船舶工業(yè)集團之前啟動的黎明工程項目計劃，以上海船舶研究設(shè)計院設(shè)計的綠色海豚系列3.88萬噸系列散貨船為基礎(chǔ)，由上海船舶研究設(shè)計院牽頭，多家單位參與，旨在國內(nèi)率先研發(fā)、建造一型具有國際先進水平的智能示范船舶。

該項目首次嘗試將“智能”概念應(yīng)用于船舶領(lǐng)域，是我國對智能船舶關(guān)鍵技術(shù)研究的初步探索。該型船“大智”號成為全球首艘獲得船級社智能符號的船舶。

在此基礎(chǔ)上，2016年12月，工業(yè)和信息化部正式批復了高技術(shù)船舶科研項目——智能船舶1.0研發(fā)專項。預(yù)計11月底，專項的第一艘示范船——招商40萬噸礦砂船將被交付，該船通過多種智能系統(tǒng)和應(yīng)用，為船舶營運提供更為安全、經(jīng)濟和高效的方案，在現(xiàn)階段，這也被認為是對大型商船有效的輔助方式。

海上測試場打造發(fā)展“搖籃”

在日前舉行的2019中國海洋經(jīng)濟博覽會上，珠海萬山無人船海上測試場首次亮相，受到行業(yè)人士廣泛關(guān)注，被譽為粵港澳大灣區(qū)海洋智能裝備發(fā)展的搖籃與加速器。

本次展會，萬山無人船海上測試場集中展示了整體規(guī)劃布局、配套設(shè)備設(shè)施、測試環(huán)境等建設(shè)情況，同時展示了船舶虛擬測試系統(tǒng)，立體呈現(xiàn)測試場先進完備、虛實結(jié)合的測試環(huán)境與條件。此外，還展示了萬山海洋科創(chuàng)小鎮(zhèn)，以及正在籌備的首屆萬山國際智能船艇公開賽。

有學者表示，海洋經(jīng)濟發(fā)展離不開自主船舶技術(shù)的發(fā)展，而其必須依托高水平的無人船海上測試場，因為只有在能夠建立實際應(yīng)用場景數(shù)據(jù)的測試場中進行測試，才能快速有效的推動自主船舶技術(shù)轉(zhuǎn)換和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，才能率先建立行業(yè)法規(guī)標準，助力我國搶占自主船舶行業(yè)制高點，進而推動海洋經(jīng)濟發(fā)展，促進海洋強國戰(zhàn)略建設(shè)。在此大背景下，萬山無人船海上測試場應(yīng)運而生。

萬山無人船海上測試場位于珠海萬山群島海域，測試海域面積共計771.6平方公里，是全球最大、亞洲首個無人船海上測試場，于2018年11月30日正式啟用，獲得全國首個中國船級社（CCS）頒發(fā)的測試場服務(wù)供應(yīng)方認可證書。測試場采用虛實融合的測試手段，可提供高帶寬、低時延、遠距離、超視距的通信覆蓋，全天候、實時的海上目標感知和環(huán)境感知覆蓋，具有動靜態(tài)、多目標、多場景的虛實結(jié)合測試及保障能力，岸基、船基、碼頭的全方位的指控與支持能力，打造面向無人船艇、智能船舶等海洋無人智能裝備的公共服務(wù)平臺。

一位參加海博會的海洋技術(shù)專家在接受采訪時表示，萬山無人船海上測試場地處粵港澳大灣區(qū)核心區(qū)域，具有優(yōu)質(zhì)的自然測試環(huán)境，具備比較完善的測試條件，是亞洲首個、全球最大的海上測試場，也是全球首個經(jīng)船級社認證的無人船測試場，加之提供的全球首個虛擬+實船融合測試系統(tǒng)，可服務(wù)于廣東省內(nèi)超萬億產(chǎn)值的無人系統(tǒng)與海洋智能裝備產(chǎn)業(yè)，完全滿足粵港澳大灣區(qū)海洋智能裝備發(fā)展測試需求，成為首個面向技術(shù)研發(fā)、檢驗認證、標準制定、法規(guī)研究和產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新的綜合性試驗場。

與此同時，中國（上海）自由貿(mào)易試驗區(qū)臨港新片區(qū)已經(jīng)把航運業(yè)作為重點推進的產(chǎn)業(yè)，并作為參與國際競爭的突破口。目前，臨港新片區(qū)正在籌建無人船試驗場。日前，臨港海洋高新園區(qū)還與有關(guān)企業(yè)簽署了5000T智能電推海上風電運輸船、“云圖海事”聯(lián)合實驗室項目合作協(xié)議。

相關(guān)人士介紹，臨港海洋高新園區(qū)將聚焦智能裝備及人工智能在大航海領(lǐng)域的應(yīng)用，推進智能航運體系建設(shè)，與優(yōu)秀高校資源、企事業(yè)單位合作，搭建產(chǎn)學研用平臺，推出多領(lǐng)域交叉合作項目。