無(wú)人艇在海事系統(tǒng)的應(yīng)用研究

趙顯峰 劉勝利

摘 要：隨著云計(jì)算、人工智能、無(wú)線通信等技術(shù)的發(fā)展，水上安防領(lǐng)域也將迎來(lái)智能化的新變革。無(wú)人艇技術(shù)提供了顛覆傳統(tǒng)海事安全監(jiān)管手段的智能化解決方案。作為能夠自主航行的水上運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，無(wú)人艇可以第一視角反饋水域現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)場(chǎng)景，在目標(biāo)水域形成移動(dòng)的高密度覆蓋，在巡航監(jiān)管、調(diào)查取證、人命救助、危管防污等多個(gè)領(lǐng)域均可發(fā)揮重要的作用。

關(guān)鍵詞：無(wú)人艇;海事;應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：U698? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）03-0062-02

1 研究背景

2019年5月，交通運(yùn)輸部聯(lián)合中央網(wǎng)信辦、國(guó)家發(fā)改委、教育部、科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部、財(cái)政部共同發(fā)布了《智能航運(yùn)發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》（交海發(fā)〔2019〕66號(hào)），提出了智能航運(yùn)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)和十大任務(wù)。到2025年，基本形成智能航運(yùn)發(fā)展的基礎(chǔ)環(huán)境，構(gòu)建以高度自動(dòng)化和部分智能化為特征的航運(yùn)新業(yè)態(tài);到2035年，形成以充分智能化為特征的航運(yùn)新業(yè)態(tài);到2050年，形成高質(zhì)量智能航運(yùn)體系。

無(wú)人艇作為智能航運(yùn)的重要組成部分，如何在我國(guó)水上交通安全監(jiān)督管理中發(fā)揮作用，促使智能船舶乃至智能航運(yùn)的發(fā)展，是海事系統(tǒng)面臨的重大機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

2 發(fā)展現(xiàn)狀

隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的迅猛發(fā)展，制約無(wú)人艇發(fā)展的技術(shù)瓶頸也逐步得以解決，以美國(guó)、以色列為主的發(fā)達(dá)國(guó)家在無(wú)人艇的研發(fā)領(lǐng)域取得了重大突破和快速發(fā)展。

美國(guó)海軍于2002年起合作開(kāi)發(fā)“斯巴達(dá)偵察兵”。2007年，美國(guó)海軍發(fā)布了《海軍無(wú)人水面艇主計(jì)劃》，根據(jù)無(wú)人艇的長(zhǎng)度、續(xù)航力、任務(wù)、布放方式和艇型的要求不同劃分了無(wú)人艇發(fā)展的四個(gè)級(jí)別。

2003年，由以色列研發(fā)的“保護(hù)者”號(hào)無(wú)人艇向以色列國(guó)防軍交付。2017年，以色列海軍成功測(cè)試了“海上騎士”無(wú)人艇分隊(duì)，以期代替現(xiàn)役主力無(wú)人艇“保護(hù)者”。

相比于國(guó)際上關(guān)于無(wú)人艇的研究，我國(guó)起步較晚，但發(fā)展速度很快。2008年，新光公司自主研發(fā)的“天象1號(hào)”無(wú)人艇成功完成下水測(cè)試;云洲智能公司作為國(guó)內(nèi)第一家致力于無(wú)人艇研究和生產(chǎn)的企業(yè)，將無(wú)人艇成功運(yùn)用到環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，進(jìn)行在線水污染監(jiān)測(cè)。2014年，上海大學(xué)研制的“精?！毕盗袩o(wú)人艇通過(guò)配備北斗定位導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自主定位、自主跟蹤等功能。

3 技術(shù)特點(diǎn)

與傳統(tǒng)船艇相比，無(wú)人艇具有如下技術(shù)特點(diǎn)：

（1）作業(yè)自主化。無(wú)人艇主要實(shí)現(xiàn)航行及任務(wù)執(zhí)行的自主化，可自主航行、智能避障和執(zhí)行任務(wù)。由于作業(yè)過(guò)程嚴(yán)格按既定設(shè)置執(zhí)行，任務(wù)結(jié)果更準(zhǔn)確、更標(biāo)準(zhǔn)。

（2）功能多樣化。無(wú)人艇一般采用模塊化、接口化設(shè)計(jì)，根據(jù)執(zhí)行任務(wù)的需求來(lái)配備不同的任務(wù)設(shè)備，使其能夠執(zhí)行從民用到軍用的各種任務(wù)。

（3）機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。目前市場(chǎng)主流的無(wú)人艇長(zhǎng)度一般不超過(guò)20米，排水量最大可達(dá)到十余噸，航速最大可超過(guò)40節(jié)，因此能快速駛往特定水域，如淺水區(qū)、狹窄航道等。

（4）使用成本低。無(wú)人艇的應(yīng)用減少了對(duì)船艇操船人員的需求，減少了人員的時(shí)間投入和風(fēng)險(xiǎn)投入，并且無(wú)人艇可全天候執(zhí)勤，因此其使用成本相對(duì)較低。

4 應(yīng)用研究

4.1系統(tǒng)組成

無(wú)人艇系統(tǒng)主要由船體平臺(tái)子系統(tǒng)、控制通信子系統(tǒng)和救生子系統(tǒng)組成。

無(wú)人艇系統(tǒng)是以利用專(zhuān)門(mén)針對(duì)高海況環(huán)境下設(shè)計(jì)的無(wú)人艇平臺(tái)，通過(guò)搭載導(dǎo)航雷達(dá)、激光雷達(dá)、光電紅外傳感器、AIS等傳感器，與有人、無(wú)人系統(tǒng)配合實(shí)現(xiàn)水上大范圍快速掃測(cè)，全天候網(wǎng)狀搜索，并通過(guò)船載各種自主救生設(shè)備能針對(duì)多種遇險(xiǎn)目標(biāo)進(jìn)行救助。

4.2應(yīng)用場(chǎng)景

4.2.1巡航監(jiān)管

無(wú)人艇的航行與操縱主要是通過(guò)自主決策完成或者遠(yuǎn)程遙控指揮，無(wú)人艇的自主巡航監(jiān)管減少了對(duì)船艇操船人員的需求，尤其是黑夜中執(zhí)行巡航、搜救等任務(wù)，降低了船員的使用成本和事故險(xiǎn)情的發(fā)生概率，大大提高了對(duì)船艇的使用效率。

4.2.2調(diào)查取證

目前，對(duì)船舶事故或違章等行為的調(diào)查取證主要是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查、文書(shū)調(diào)查、航跡推演等事后調(diào)查手段來(lái)收集證據(jù)，缺乏準(zhǔn)確性和有效性。無(wú)人艇系統(tǒng)可通過(guò)搭載相關(guān)音視頻采集設(shè)備，對(duì)聲音、圖像、視頻等信息進(jìn)行收集和記錄，再結(jié)合其搭載的環(huán)境感知設(shè)備所獲取的水文氣象等信息，有效地為海事機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查取證提供有力證據(jù)。

4.2.3人命救助

國(guó)內(nèi)海上救援方式主要有救援船與直升機(jī)救援，但因海岸線相對(duì)較長(zhǎng)，海洋面積十分廣闊，因此，現(xiàn)有海上救援直升機(jī)的數(shù)量仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。無(wú)人艇系統(tǒng)能夠根據(jù)事故發(fā)生地點(diǎn)、水流流向等已知信息，制定出人命搜尋的最佳路徑，通過(guò)所搭載的紅外探測(cè)儀或者光電跟蹤等系統(tǒng)，完成全時(shí)段、全天候的自動(dòng)搜尋生命跡象行動(dòng)，在必要時(shí)可實(shí)現(xiàn)多艇協(xié)同操作提高搜索救助效率。一旦發(fā)現(xiàn)落水人員，可操控?zé)o人艇緩慢靠近落水人員，并自動(dòng)釋放船載救生設(shè)備至落水人員附近，實(shí)現(xiàn)對(duì)落水人員的救助。

4.2.4危管防污

利用無(wú)人機(jī)與無(wú)人艇的搭配融合，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)水上溢油、泄露等污染事故，盡早采取應(yīng)急處置行動(dòng)。在危管防污處理方面，無(wú)人艇系統(tǒng)一方面能夠代替救援人員潛入污染區(qū)域，避免救援人員直接接觸到毒性污染物發(fā)生危險(xiǎn)，另一方面可在第一時(shí)間對(duì)污染源頭開(kāi)展應(yīng)急處置，避免危化物品污染進(jìn)一步擴(kuò)大。

4.3發(fā)展遠(yuǎn)景

未來(lái)，無(wú)人艇系統(tǒng)必將朝著體系化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、協(xié)同化的方向發(fā)展。

體系化：無(wú)人艇系統(tǒng)作為智能航運(yùn)的重要組成部分，其發(fā)展已是必然，必將形成無(wú)人船艇產(chǎn)業(yè)的體系化。

標(biāo)準(zhǔn)化：在智能航運(yùn)中，為保障無(wú)人艇與其他智能化裝備協(xié)同發(fā)揮效能，其接口設(shè)計(jì)必須是標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。

智能化：利用云計(jì)算、人工智能、無(wú)線通信等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從人工部分干預(yù)到完全自主，逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)人艇系統(tǒng)的智能化。

協(xié)同化：通過(guò)無(wú)人艇之間的協(xié)同，無(wú)人艇和其他無(wú)人和有人系統(tǒng)的協(xié)同，提升無(wú)人艇快速有效完成各種復(fù)雜任務(wù)的能力。

5 建議

管理規(guī)定與程序是無(wú)人艇系統(tǒng)必不可少的組成部分，是系統(tǒng)充分發(fā)揮效能的關(guān)鍵，管理規(guī)定是無(wú)人艇系統(tǒng)應(yīng)用的法律依據(jù)，管理程序是無(wú)人艇系統(tǒng)使用的行動(dòng)指南。目前，國(guó)家對(duì)于無(wú)人船艇的相關(guān)法律和規(guī)定尚在制修訂中。待相關(guān)法律和規(guī)定出臺(tái)后，還應(yīng)根據(jù)具體要求和實(shí)際需要完善無(wú)人艇的技術(shù)要求和運(yùn)行機(jī)制。

參考文獻(xiàn)：

[1] 魯?shù)聜ィn曉寶，牛志斌.無(wú)人船在港口水域海事監(jiān)管中的應(yīng)用探討[J].中國(guó)海事.2020（01）.

[2] 宋杰，聞佳.無(wú)人船技術(shù)在海事的應(yīng)用[J].海事管理，2015（10）.

[3] 孫星，智能船舶在海事監(jiān)管中的應(yīng)用[J].中國(guó)船檢，2019（10）.