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  • 欧洲海洋运输涌动智能化浪潮

    来源:光明日报2016.12.25 2016-12-30 11:10:50 点击:339 赞美:13

    【纵深报道】

     

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      光明日报驻赫尔辛基记者 卞晨光

     

      毫无疑问,海洋运输一直以来就是国际物流中最主要的运输途径,这种使用船舶通过海上航道在不同国家和地区的港口间运送货物的方式在目前全球货物运输中使用得最为广泛,现如今,国际贸易总运量中的80%左右、中国进出口货运总量的90%左右依旧是通过海运来实现的。不过,尽管海洋运输具有航道通行能力强、货物载运量大、运输成本低廉等突出优点,但它也存在明显的不足,很容易受到自然条件和气候变化的影响,航期难以准确把握,遭遇险情的可能性也较大。

     

    欧洲海洋运输涌动智能化浪潮

     

    图为在大海中航行的货运船舶 光明图片/视觉中国

     

      欧洲有许多传统海洋大国,曾在开辟新航道和发现新大陆的大航海时代,逐步铸就了其海洋运输霸主的地位,经过几百年的沉淀和磨合,高度发达的海运文化不断推动着欧洲持续引领世界海运的发展,在新技术应用、新船型研究、新规则运用、新标准采纳和新服务开发等多个方面均发挥着领航者的作用。近年来,随着可持续发展理念的深入、环境友好型技术的发展、大数据解决方案的涌现、物联网的广泛应用以及产业链全新安全观的提出,欧洲的海洋运输业开始掀起壮观的智能化浪潮,智能航运、智能船舶和智能管理等新概念已由理论逐步走向实践。

     

      智能航运

     

      所谓智能航运就是在航运过程中综合运用物联网、大数据、云计算、遥感遥测、自动控制和环保节能等先进技术,进而提升船舶运营的经济性、安全性和高效性。为了应对越来越严格的环境保护法规和不断增长的运营成本,欧洲的航运公司现已开始利用船舶数据、海洋环境、天气状况、物流信息和港口情况,通过计算机技术、传感器和机器人、实时数据分析和远程监控等手段对船舶航行、船队管理、船体维护、货物运输和商业模式等航运的各个层面不断进行优化处理,以满足未来全球经济发展对海洋运输业的要求。全球顶尖的船用动力装置生产商芬兰瓦锡兰公司就提出了借助结队航行、人工岛供能、电池贮能和联手经营等途径发展智能航运的新思路。

     

      船舶在海洋中航行时,虽然可以根据航行水域的交通流量控制信息、前方航道船舶密度情况、航道水流分布信息和航道航行难易程度实时对船舶在航道内的位置和航道进行必要的调整,从而达到安全高效、绿色环保的目的,但若能在现代科技条件下,将一定数量的船舶结队行进,强化船舶之间的联系与合作,并由指挥船通过通信和操控系统实时优化船队队形,则跟随船舶其前进时的水流阻力会明显减小,所需要的人手数量也会相对减少,进而大大节省航运动力燃料和人员开支,提高整个运营的经济效益。瓦锡兰公司为此还研制开发出了船队行进监控双向数据反馈系统,目前虽尚未达到实时的程度,但与广泛使用的船舶自动识别系统(AIS)不同,它能够将船队中每艘船上传感器自动采集的数据和船舶的行进情况通过通信卫星每隔5分钟发往岸上的数据中心,再由数据中心结合气象资料、洋流状况、船务报告和航速模式精确计算出船上燃油的消耗曲线,方便船队不断进行调整和优化资源配置,确保了整个船队的行进更加安全高效。

     

      人工浮岛供能和电池贮能是瓦锡兰公司为欧洲航运业应对全球气候变化所带来的越来越严格的排放法规而设想出来的积极措施。按照这一思路,为减少航运途中船舶的碳排放,可在主要的航运线路上建造人工浮岛,通过岛上建立的太阳能和风能发电装置为航船提供能源补给。而在那些对环境非常敏感的脆弱生态区域,则由高效电池为船舶提供行进的动力,确保航行中船舶对水域的零污染。

     

      联手经营则以信息公开和信息共享为基础,充分运用市场的力量,匹配整个海运行业中船舶设计和制造、船舶使用和维护、物流管理和服务等各个环节,使造船企业可以依据船东的需求生产出经济实用的产品,并按照使用反馈和市场反应改进设计,航运公司可以根据现实情况选出最适用的船舶和最合适的航路,并应实际运输的要求配备补给、燃料和备件。当产业链上的所有有用信息都能够通过智能化手段获取后,困扰海运行业的运载力浪费现象和空载难题就能得到解决。

     

    欧洲海洋运输涌动智能化浪潮

     

    图为提供能源补给的人工浮岛 资料图片

     

      智能船舶

     

      智能船舶是指利用探测传感装置、物联网、互联网和卫星通信等技术手段自动感知和获取船舶自身、周边环境、海洋状况、物流信息和港口数据,通过计算机技术、自动控制技术和大数据处理分析技术使船舶在航行、管理、维护保养和货物运输等方面实现自主化智能运行,达到更加安全、更加环保、更加经济和更加可靠的目的。就实质而言,智能船舶之所以智能,关键还在于其强大的分析、决策和操纵能力,它能从海量信息中快速筛选,将相关的数据融会贯通,然后进行综合评估分析,作出最合适的决策,进而对船舶的推进、导航及其他系统实施准确操作。

     

      在智能船舶的开发研究上,目前欧洲首先开展的是岸上的信息支撑建设和船舶的远程遥控尝试。芬兰国家技术创新局(TEKES)曾出资660万欧元,于2015年启动了一个名为“高级自主航行应用计划”(AAWA)的项目,由芬兰国家技术研究中心、坦佩雷理工大学、奥伯学术大学、阿尔托大学、图尔库大学等芬兰科学研究机构与罗尔斯·罗伊斯公司、德他马林公司(Deltamarin)、纳帕公司(NAPA)、DNVGL集团和国际海事卫星组织(Inmarsat)等知名海事企业组成了一个国际开发团队,努力探求集技术性、经济性、合理性、安全性为一体的船舶自主航运综合解决方案。该项目共分为三个阶段,2015年为阐明概念和方案设计阶段,2016年至2017年为完善实施方案并持续改进阶段,2018年为方案验证和项目验收阶段。整个项目的重点放在了遥控自主航行船舶的商业开发、安全性设计与应用、法律监管与责任保险等问题上,需要解决的技术问题包括控制系统优化、船岸数据传输与卫星通信整合、综合风险管控等,以及在真实海洋环境和不同的气候条件下对传感器信息采集与集成的能力进行测试。根据芬兰国家技术创新局的设想,“高级自主航行应用计划”将促进遥控自主航行船舶的运行和管理标准的制定,为下一代更加先进的无人驾驶船舶的研发铺平道路。

     

      智能船舶的发展其实是一个循序渐进的过程,遵循着先局部后整体,先船上再岸上的原则。目前配备了先进的导航控制系统的船舶已经实现了信息的自动采集和优化处理、航行状态的监控和预报、航线的规划和航路的调整、机舱设备的监测和遥控、自动避碰和航行控制、燃油消耗管理和优化等许多重要功能,船舶航行的自动化水准得到极大改善。罗尔斯·罗伊斯公司认为,智能船舶的下一步发展应该着眼于远程遥控和无人驾驶。为此,该公司在2014年就开始开发名为“未来操作体验概念”(Future Operator Experience Concept)的岸基遥控系统。今年3月,该公司又与芬兰国家技术研究中心、阿尔托大学和坦佩雷大学人机互动研究中心结成合作伙伴,拟于2020年前推出成型产品。按照设想,该系统将为操作控制人员提供智能工作站,使用三维全息图像监管和智能互动平台控制那些海运航线上行进的船队。操作台拥有语音识别功能,可容纳最多14个人开展工作,且能够自动识别进入工作区的人员并将系统调整至其惯用的模式。船上探测器和摄像装置获取的信息以及空中无人机的监视图像亦可通过增强现实系统展现在操作员面前,使其能实时了解到船上和船周围的真实情况,提早发现潜在危险,例如海冰、暗礁、拖船或其他小艇等,并对这些航行障碍物精确定位,引导船舶回避。对于大型集装箱运输船而言,通常船上的船员很难提前看到这些威胁航行安全的物体。

     

      目前,罗尔斯·罗伊斯公司在挪威的奥勒松和芬兰的劳马设有遥测控制中心,已经对其航行在世界各地的船舶和船上推进设备的运行情况实施了实时监控。按照该公司设定的智能船舶研发路线图,2020年将首先推出船上仍有少量人员但具备部分远程遥控支持和操作功能的商用船舶,2025年推出远程控制下的无人驾驶近海航行船,2030年开发出远程控制下的无人驾驶深海航行船,2035年时实现其最终目标,开发出无人驾驶的自主航行深海船舶。罗尔斯·罗伊斯公司坚信,无人驾驶的自主航行船舶是未来海运行业的发展方向,船上没有船员,就不需要设置船员生活区,不必再配备船员所需的舱室、空调、食物、饮水和污水处理系统,节约下来的空间可以装载更多的货物,并可节省造船和运输成本,降低主机负荷,减少二氧化碳的排放。更为关键的是,由于现今大部分航运事故都是人为因素造成的,无人驾驶船舶的安全可靠性相对而言可能会更高。

     

      智能管理

     

      智能管理则是利用信息采集、人工智能和远程交互等技术实现船舶设计、船舶制造、船用设备、物流管理和航运服务之间整个产业链的资源共享,构建网络和实体相互融合的架构,实现从设计、生产、运营到服务的全流程一体化,进而使资源配置、运营机制、风险管控和成本管理得到进一步优化。在这一领域,芬兰的一家专为合作创新提供平台服务的公司DIMECC做了许多有益的尝试。今年9月,在芬兰政府的积极支持下,DIMECC主导建立了一个“自主航运生态系统”的研发项目,将卡哥特科、爱立信、罗尔斯·罗伊斯、瓦锡兰、图尔库迈尔和叠拓等近60家公司联合起来,计划在2025年共同打造出波罗的海上世界首个自主航行海运体系。芬兰交通通信部表态将负责为该合作项目挑选供无人驾驶船舶进行航行测试的海域,并计划在2017年年初开始为测试提供海洋洋流、海底情况、天气变化和冰情等数据信息,而国家技术创新局TEKES则将该项目纳入其“北极海域”计划,为这个由造船、航运、通信、软件和相关研究机构合作参与的协调行动提供50%的项目资金支持。

     

      智能管理顺应了“绿色航运”的发展潮流,以大数据为基础,通过分析通航环境、装载量、吃水深度、主机功率等因素与船舶营运能效之间的内在关系,改进船舶机械结构并改善零件设备的维护保养水准,还可在保证船舶航行安全的前提下整合整个运输体系,优化船舶和船队的运行状态,进而提高能源使用和营运效率。此外,智能管理在航线规划、船舶状态监测、设备故障诊断、船舶自主维修、事故预警与搜救、船舶自动靠泊与离岸以及船队自我防护等各个方面同样拥有广阔的应用前景。

     

      《光明日报》( 20161225 08版)返回光明网首页

     

    [责任编辑:孙满桃]

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