云洲智能在疏浚领域的应用探索

云洲发布

9月24日,中国疏浚协会与云洲智能联合举办了先进技术装备在疏浚产业应用研讨会,为行业内10位青年人才颁发了“2019年度中国疏浚协会青年才俊”的荣誉称号,云洲智能国内事业部总经理唐梓力博士获得了此项殊荣。在会上,唐梓力博士代表云洲智能,以《水面智能装备在疏浚领域的应用探索》为题,在当天的研讨会上做了分享,展现了云洲智能在疏浚领域的有益探索。

在报告中,唐博士就无人船的行业应用现状,尤其是在疏浚领域的应用场景及技术优势,未来的应用方向、模式及业务形态等发展趋势做了深入解读和分析。

云洲智能在疏浚领域的应用探索

唐梓力博士在中国疏浚协会研讨会上做报告

以下为唐梓力博士在会上发布的报告内容(有删节):
行业现状:

无人船艇技术正处在前所未有的高速发展期

海洋探测无人艇技术正经历一个前所未有的高速发展期,呈现出三个特征,即世界范围全面铺开、细分行业应用渗透广泛、技术更新迭代快速且深刻。无人船艇技术每隔1年就会发生颠覆性变化,比如无人船艇的协同技术,包括无人船艇与水下装备进行水上水下跨域协同的测量和探测成为应用发展主流。比如美国海洋无限公司针对马航370的所做的长海打捞应用,获得了丰富的测量成果,包括精细的水下地形地貌测量数据,也为未来研究提供了强大的数据支撑。在国内,也有一些标志性成果,如岛礁的测量测绘典型应用,由母船+无人船集群进行协同作业,3天完成280公里以上的测量,整体效率提升3倍以上。


应用探索:

无人船艇在海洋、疏浚领域应用结合点广泛

在疏浚领域,无人船艇的应用结合点也相当广泛。比如,以地形测量、地貌探测、沉积环境调查、水下构筑物冲刷分析、水质分布分析及监控为技术支撑点,无人船艇可以进行航道疏浚,水库清淤、码头,港口疏浚,水工建筑物基坑建设,吹填造地、填海等工程,生态疏浚产业链及桥隧建设方面的应用。

无人船艇可以成为解决复杂环境作业的重要技术支撑手段,如在急流、浅滩、繁忙的航道,甚至是在不适合传统方式展开作业的地方;因为可以多艇协同作业,无人船艇可以成倍提升测量作业效率;无人船艇循线精度高,且通过与AUV跨域协同,可获得更精细化的水下地形测量数据;另外,两种不同学科的交叉可获得更多科技成果,目前海洋工程、海洋科学类学科与人工智能技术的结合迸发出很多火花,比如云洲智能与南海局合作的项目获得了2016年国家海洋科学技术奖特等奖,与自然资源部第二海洋研究所合作的项目获得了2018年浙江省科技进步二等奖,与自然资源部第二海洋研究所合作的项目获得了2019年中国海洋工程科学技术奖等。

在港航、岛礁测量方面,无人船艇能切实发挥自身优势进行地形测量、地貌探测,包括沉积环境的调查。目前,云洲无人船通过较长时间的实战或实践检验,克服了许多应用障碍,如高海况下的应用、复杂测区的自动避障航行能力的拓展都取得了突破。

云洲智能在疏浚领域的应用探索

云洲无人船在南海海域进行水上水下测绘作业

云洲智能在疏浚领域的应用探索

云洲无人船在近岸鱼排养殖区进行水下施工前的测绘工作

在技术安全性方面,云洲无人船也在多个方面获得了突破性进展,如公开水域自主航行控制技术、高速典型路径跟踪控制技术、高速自主避障航行控制技术及复杂港口自主返航控制技术,尤其值得一提的是多艇协同、跨域协同能力目前已经得到了重大突破,并且已经在岸线测量、水下地形、海底底质方面都具备了比较成熟的作业体系。

云洲智能在疏浚领域的应用探索

三角岛水上水下一体化测量剖面图

云洲智能在疏浚领域的应用探索

航道竣后测绘原始数据图


港航、岛礁工程测量应用及成果

2015年9月25日,云洲ME70无人船在某市某岛开展水下地形测量工作,这是国内首次采用无人船进行岛礁水深调查工作,解决了以往浅滩测量大船进入难度大、易搁浅的痛点问题,可对以往无法覆盖到的区域进行测绘,填补某岛礁海域地理数据的空白,为中国准确掌握领海数据提供了基础保障。

云洲智能在疏浚领域的应用探索


生态疏浚应用及成果

无人船艇在生态疏浚领域至少可以做三件事情。一是对浚前浚后,包括生态综合整治之后对某些河道、河段、湖泊的水质整体健康情况作出诊断。船艇的一个重要特征就是它可以走航式的观测,其检测点的覆盖面非常广,由此可以得到多种水质调测的分布图,以判断治理效果。其二,无人船艇可以做水下地形测量,为疏浚清淤工程提供重要而精准的数据支撑保障。第三,无人船艇可以对沉积环境进行调查、对水下底质进行分析、对排污管道进行探测。云洲无人船也参与了很多整治工程治理前后的水质健康诊断,为相关部门的治理工作提供了数据支撑。

云洲智能在疏浚领域的应用探索

2016年10月4日至10月7日,受广东省环境保护厅委托,云洲无人船对茅洲河流域对沿河主要污染物现状、排污口分布情况及水下暗管情况进行摸查。首次摸查范围共14公里河段,绘制出水质分布图,全面掌握茅洲河水质污染情况。此外,根据水质分布图变化趋势,针对性的对水质突变点,运用暗管探测无人船对排污口和暗管进行探测。结合现场摄像头及水下声纳勘察情况,确认了多处暗管与疑似暗管。

海上构筑物冲刷检测、回淤测量应用及成果

云洲智能在疏浚领域的应用探索

云洲智能在疏浚领域的应用探索

关于海上构筑物冲刷检测、回淤测量的应用,比较典型的有2020年,云洲探测无人船搭载多波束及激光扫描仪,对港珠澳大桥沉管隧道上方某段进行水下地形测量测量试点,对西人工岛周边水域进行水下地形测量试点,获得海底地形点云数据,为沉降变形判断及管节回淤判断提供数据支撑。


未来趋势:

应用模式将从单艇向集群转变

唐博士认为,无人船在海洋探测领域的发展趋势有三个鲜明特点:

01

测量仍是无人艇应用的主要方向,国内外的无人船产品与技术50%以上都是围绕测量来研制的;

02

应用模式上,从单艇向集群转变,无人船集群的作业能力及效率得到了普遍认同;

03

从业务形态来看,从销售产品逐步向提供服务转变,这也是全球范围内的一个发展势头。

正如世界领先的自主水下机器人运营商美国Ocena Infinity曾提出的一个著名论断:未来从事海上调查活动,面对日益缩小的项目预算,购买大型调查船显然不是明智之举。如果说海上活动当今仍然是赚钱的行当之一,业主或运营方最大的问题和风险在于资产太过庞大。未来十年二十年,将是海上活动参与者的“瘦身时间”,而要保证

“该瘦的地方瘦,不该瘦的地方不瘦”,引入人工智能和机器人技术成为关键。

基于以上全球性的发展趋势,云洲无人船在集群领域也有了较大的技术突破。近日,在珠海万山无人船测试场,无人船刚刚进行了组网地形测量应用示范,十几艘具备海洋综合调查能力的无人船艇同时作业,快速获取水深地形全覆盖测量成果。在生产模式方面,以云洲为例,目前无人船艇市场已实现测量服务项目总计36项,近四年云洲无人船艇共完成测量里程累计超7600公里,共完成测绘区域总计超1500平方公里。

目前,云洲智能也已具备了较为成熟的合作支撑条件,包括建设有国内首个无人船研发基地,以及全球海域面积最大的万山海上测试场,这里有丰富的岸、滩、岛、礁、海资源,也是全球首个虚实融合的海上测试场,是获得国际船级社认可的第三方认证平台,将建设成为国家级检验认证中心,正式面向海洋无人系统装备。

总之,无人船艇技术的发展快速而深刻,将在越来越多的领域进行渗透和应用。使用无人船艇技术解决涉水治理、工程、科学等方面的问题,将成为各行业应用技术发展的必然趋势。


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