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全球自主船研发最新动向

   2020-10-27 船海装备网3710
核心提示:近日,三星重工完成了韩国造船业界首次远程自主航行实船海上测试。三星重工10月19日表示,公司在其巨济造船厂附近海域对一艘长38
近日,三星重工完成了韩国造船业界首次远程自主航行实船海上测试。
三星重工完成了韩国造船业界首次远程自主航行实船海上测试
三星重工10月19日表示,公司在其巨济造船厂附近海域对一艘长38米的300吨级实船“SAMSUNG T-8”号成功进行了远程自主航行测试。这也是韩国造船业界首次进行远程自主航行实船海上测试。

据悉,三星重工将自主研发的远程自主航行系统SAS(Samsung Autonomous Ship)搭载在实际运行中的“SAMSUNG T-8”号拖船上,并成功进行了实证。

SAS可以实时分析安装在船舶上的雷达、全球定位系统(GPS)、船舶自动识别系统(AIS)等航海通信设备的信号,并识别周边船舶及障碍物。该系统可根据船舶航行特点,对船舶碰撞危险度(CRI,Collision Risk Index)进行评估,找出最佳避碰路径,并通过推进及转向装置自动控制,使船舶可以独自安全航行至目的地。

此外,通过应用全球首次适用于实船的船用360度全景式监控影像系统(Around View)和LTE/5G移动通信技术等,可以在远处的陆上控制中心直接俯瞰船舶的影像,对船舶实施远程控制。

据韩国媒体报道,“SAMSUNG T-8”号拖船在试运行过程中,在没有船员介入的情况下,航行至约10公里外的目的地后安全返航,同时还展示了在航行中自行躲避1公里半径内出现的其他船舶及障碍物的避碰技术。

在该船自主航行的同时,位于大田的三星重工船舶海洋研究中心内的陆上远程控制中心,通过在船上安装的高性能摄像头将影像传回大屏幕,采用增强现实(AR)技术影像实时监控船舶的运行状态,对造船厂周边海域环境及障碍物进行了确认。

三星重工造船海洋研究所所长沈龙来表示:“SAS是一种通过探索船舶自主优化的航线来航行,从而减轻船员负担的安全航行解决方案。我们计划今后进一步结合人工智能(AI)技术以及超高速移动通信技术,开发出更加先进的航行辅助系统,并在2022年实现商用化。”

这是一次结合船舶避碰、自主航行、远程控制技术的成功演示。通过此次实船海上测试,三星重工证明了自身在远程自主航行船舶技术领域的引领力。

近来,随着智能船市场的飞速发展,韩国船企开发环保节能型智能船舶的竞争日趋激烈。根据造船和全球市场研究公司Acute Market Sports在9月9日发布的报告,自主船舶及相关设备和材料市场预计将以每年12.8%的速度快速增长,到2025年这一市场将达1550亿美元。在这样的背景下,韩国船企正致力于智能船舶研发以引领市场。

今年上半年,现代重工在其为韩国SK Shipping建造的250000载重吨散货船上安装了“HiNAS”(现代智能导航辅助系统),成为全球第一家将自主航行核心技术应用于已投入运营的大型船舶的船厂。

HiNAS系统通过人工智能(AI)的摄像头分析,自动识别周围船舶,并根据增强现实(AR)判断和警告碰撞风险。即使是在夜间能见度有限或是有海雾的情况下,这种先进的导航支持系统也可以利用红外摄像机分析并提供全面的信息,如障碍物的位置和速度。

大宇造船则计划使用零碳和智能技术开发高效率船舶。大宇造船已经将其自主开发的智能+船舶解决方案“DS4®”应用于为韩国HMM(原现代商船)建造交付的7艘24000TEU全球最大集装箱船上。此外,大宇造船持续升级导航环境测量、维护和维修以及安全导航技术,以最终实现自主导航。

大宇造船计划开发数字孪生(Digital Twin)船舶,能够提前虚拟探测风险;一个轴向发电马达系统,可以在航行中通过旋转船舶发动机的轴线来产生电力;以及利用空气来减少阻力的空气润滑系统。大宇造船希望这些技术能够降低燃料成本。

三星重工则忙于开发环保技术以节省燃料,其中之一是作为节能设备(ESD)的空气润滑系统。三星重工的空气润滑系统SAVER Air已经应用在LNG船上,减少了5%的燃料消耗。另外,三星重工还推出了燃料节约设备SAVER Stator-D,通过平衡流入螺旋桨的海水来提高螺旋桨功率,可以将船舶燃料效率提高3%左右。

此外,据韩联社消息,韩国表示将花费1600亿韩元(1.32亿美元)开发自动驾驶船舶,以期在2025年之前运行能够航行最少人数的船只。

据韩国贸易、工业和能源部称,韩国将在六年间开发具有“三级”自主功能的船舶。国际海事组织(IMO)将具有“三级”自主功能的船舶定义为可完全远程控制的船舶。尽管如此,法律仍然要求有限数量的工作人员上船。

目前,全球多个国家正在积极推动智能航运研究,尤其是自主船的研究。那么,除了韩国,其他国家在自主船方面的进展如何呢?让我们一起去看看吧~

日本

◉研发联合体将开发、测试自主船舶技术

今年6月,由丸红株式会社、Tryangle公司、三井E&S造船公司和横须贺市政府组成的研发联合体已在日本财团主导的无人驾驶船舶示范联合技术开发计划中获得一席之地。

据悉,该联合体将在日本财团的资助下,在横须贺市启动一个示范项目,旨在开发自主船舶运营技术。

示范项目计划在横须贺市三笠码头和猿岛之间的航线上进行。三井E&S造船公司正在开发的自主船舶技术将在Tryangle公司运营的一艘现有小型客船上进行改造,以实现包括靠泊和离泊在内的船舶自主作业。

该研发联合体解释说,船员将仍在船上以确保操作的安全。

自主技术改造和运行示范将于2021年底前完成,自主运行将于2022年3月底前完成。

◉日本邮船自主航行船舶架构概念设计获原则性认可

今年5月,日本邮船及其集团子公司MTI株式会社共同开发的自主航行船舶架构概念设计已经获得船级社原则性认可,开发代码“APExS”。

此次日本船级社与日本邮船和MTI合作,共同验证了系统使用条件和备援系统的安全性,并进一步验证了自主航行船舶架构开发。根据上述指导方针,日本船级社在安全评估确认架构的可行性后,对该概念设计授予原则性认可。

对此,日本船级社表示,未来将持续提供先进措施与技术验证标准,以改善自动化/自主航行技术的使用环境。

◉日本邮船完成自动驾驶试验

这一试验在日本邮船旗下一艘大型汽车运输船“Iris Leader”号上进行,船上安装了日本邮船与日本海洋科学(JMS)共同开发的最佳导航程序——Sherpa System for Real(SSR)船舶导航系统,可以避免与其他船舶相撞。

“Iris Leader”号全长199.99米,型宽34.8米,70826总吨,是一艘巴拿马船籍的汽车运输船。航行试验分两段进行,第一段为9月14日至9月17日从中国新沙前往日本名古屋港,第二段为9月19日至9月20日从名古屋前往横滨,在试验期间由船员正常值班监视,使用最佳导航程序进行导航。

据了解,以人工智能技术为基础的自动航行系统,将利用物联网等技术,及时收集和分析与海域天气、危险障碍物和货物有关的数据。人工智能系统会根据这些数据,规划最节省燃料、最安全和航程最短的航线。

自动航行系统还能预测船舶故障和其他问题,有助于避免海运事故。另外,参与方计划未来推出完全无人操纵的船舶,希望把目前每年约2000起海运事故减少约一半。

日本造船厂和海运公司之间的合作,旨在帮助日本在自动航行船舶开发中占据领先优势。日本造船厂希望利用这一技术,把在全球造船业的市场份额由目前的20%提升至约30%。

中国

◉加快船舶自动驾驶研发

2018年12月,工业和信息化部、交通运输部、国防科工局联合印发了《智能船舶发展行动计划(2019—2021年)》(以下简称《行动计划》),明确提出初步建立智能船舶规范标准体系,突破航行态势智能感知、自动靠离泊等核心技术等,“保持我国智能船舶发展与世界先进水平同步”。

2019年,自主航行试验船“智腾”号成功进行自主航行和自主避碰演示,这是国内首次自主航行实船避碰试验。业内专家表示,这一演示标志着作为智能船舶最高级别的自主航行船舶在我国的研制取得显著进展。大型船舶的分阶段智能,小型船舶的远程遥控、自主航行,智能船舶研制的不同方向均在我国逐渐清晰并延伸。

“智腾”号是我国首艘满足国际海事组织海上自主水面船舶(MASS)需求的自主航行试验船,由中国船舶重工集团有限公司第七〇四研究所、交通运输部水运科学研究院、智慧航海(青岛)科技有限公司合作建造,其核心装备自主智能航行系统由七〇四所研发。

“智腾”号长21米,宽5.4米,设计航速14节,配置了远洋自主航行船舶所必需的智能态势感知系统、自主航行决策系统和自主驾驶控制系统,构建了船岸协同通信系统和大数据系统,同步建设了岸基运控中心,具备自主航行、自动避碰、水下避碰、自主靠离泊和远程遥控功能,目前已达到MASS第三阶段“周期性无人在船”的要求,未来可进一步达到MASS第四等级“完全自主”船舶的功能要求,后续该技术将应用于300TEU、500TEU、800TEU自主航行集装箱船。

为给各种智能船舶的研发提供支撑,我国近年来在智能船舶标准制定、实验场地建设等方面开展了大量工作。

就在今年5月8日,由中国船舶信息中心发起的智能船舶“标准孪生”国际联合研究项目正式启动。吴笑风表示,“标准孪生”的意义在于为对象创建一个用标准条款描述的动态表征系统嵌入产品全生命周期中,从而使标准用户和管理者精准识别对象的标准化程度、标准合理性和先进性等特征。该项目的开展对推动跨领域合作,以标准化工作支撑船舶和航运智能化产业技术发展具有积极作用。

此外,我国无人船的实验场地建设也已初见成效。去年,由交通运输部水运科学研究院和智慧航海(青岛)科技有限公司共同建设的智能航运技术创新与综合实验基地正式启动。该基地将在青岛建设智能航运技术装备研发中心、智能航运技术装备综合试验场、国际标准海上测试场、智能航运技术装备产业化中心、无人化运输船管控中心、智能航运标准化培训中心等。

◉国内首艘自主航行货船首航

去年12月,我国自主研发的首艘具备自主航行功能的“筋斗云0号”货船首航仪式在珠海东澳岛举行。成功完成首次自主货船货物运载。

船舶自主航行有重要的战略意义。通过减少驾驶员直至实现无人自主航行,可实现船舶设计建造的革命性突破,同样载重能力下节约超过20%的建造成本,20%的运营成本,减少15%的燃油消耗并大幅度降低排放。

据介绍,“筋斗云0号”自主货船按照中国船级社《沿海小船入级与建造规范》要求设计和建造,并将按照IMO《MASS临时试航导则》展开评估和测试,可在传统货运船舶中快速推广应用,具有极高研究与开发价值。

◉首艘自主航行集装箱船开建

今年上半年,我国首艘自主航行集装箱船“智飞”号在青岛造船厂有限公司举行建造开工仪式。该船是我国首艘具有智能航行能力、面向商业运营的运输货船,也是目前在建的全球吨位最大的智能航行船舶,计划于2021年下半年进行测试运营。

据介绍,在“智飞”号开工建造之前,智慧航海(青岛)科技有限公司已经投资建设了自主航行系统试验船“智腾”号。

“智飞”号正是在“智腾”号研发测试的基础上而开工建造的。“智腾”号为自主航行系统的研发提供测试平台,加快研发成果转化。给后期300TEU无人自主航行集装箱试验船‘智飞’号的建造提供依据和支撑。”该工作人员表示。

“智飞”号总长约110米,型宽约15米,型深10米,设计航速为12节。据了解,该船集成并安装有交通运输部水运科学研究院、智慧航海(青岛)科技有限公司等多家科研机构和企业完全自主研发的自主航行系统,采用中船重工第七〇四所研发的大容量直流综合电力推进系统,首次在同一船舶上实现直流化、智能化两大技术跨越,具有人工驾驶、远程遥控驾驶和无人自主航行三种驾驶模式,能够实现航行环境智能感知认知、自主循迹、航线自主规划、智能避碰、自动靠离泊和远程遥控驾驶。通过5G、卫星通信等多网多模通信系统,可以与港口、航运、海事、航保等岸基生产、服务、调度控制、监管等机构、设施实现协同。

交通运输部水运科学研究院学术委员会主任张宝晨表示,“智飞”号还将配备船舶航行辅助系统,以便在人工驾驶模式下为驾驶员提供信息、环境认知、避碰决策、安全预警等全方位的辅助支持。

欧洲

◉Grieg Star与G2 Ocean携手推进挪威自主船舶项目

挪威船东公司Grieg Star携手G2 Ocean(该公司为Grieg Star与Gearbulk的合资企业),与其他航运业伙伴联手,对深海船舶的安全自动化进行可行研究。

G2 Ocean透露,挪威研究委员会(Research Councilof Norway)于2020年6月12日宣布将向挪威“安全自主船舶(SFI Autoship)”研究项目拨款超2000万美元。这一战略研究项目针对海上船舶的安全自主运营进行方法和技术的研究。该项目旨在确保挪威航运业在船舶自动化发展中发挥主导作用,尤其是在技术、商业模式和安全领域。

“安全自主船舶”研究项目将为挪威航运业研发出新的知识、方法、工具、原型、技术和备选方案。该项目将打造一座全球领先的自主船舶研究和创新中心,着重关注安全和可靠的解决方案。

Grieg Star将与G2 Ocean联合参与两个领域的研究:

深海散货运输

●自动导航(越洋)

●货物装卸/起重操作的改进和自动化

●集控室自动化

近海及海岸货物运输

●无人船设计及运营,包括自动靠泊

●优化后勤,包括港口和腹地

●岸上控制中心以及船岸通信

该项目其他合作伙伴包括挪威科技大学、SINTEF Ocean、SINTEF Digital、UiO、IFE、挪威海事局、挪威海岸管理局、特隆赫姆港、特隆赫姆市、康斯伯格集团、DNV GL船级社、Telia、Massterly、Embron、Maritime Robotics、Idletechs、挪威国油、NCL、Gard、Torghatten和麦基嘉。

◉欧洲大力倡导自动航行船舶

在欧洲,随着自动驾驶汽车技术日趋发展,自动航行船舶开发大战也在酝酿中。英国罗尔斯-罗伊斯已经公布了开发自动航行船舶的计划。

欧盟委员会去年10月公布了一项新资金,用于倡导欧洲水域无人自动自主航行。

据介绍,该项目名为“Autoship”,将建造和运营2艘远程无人自动船,以及它们所需的岸基控制和操作基础设施。

该项目为期三年半,预算为2760万欧元,其中2010万欧元将由欧盟提供。测试将在两次试点展示活动中进行,解决从波罗的海走廊到欧盟一个主要海港和腹地的货物流动问题。Autoship的建造将主要由2家欧盟技术提供商进行,比如罗尔斯-罗伊斯和康士伯,打造一个更强大的欧洲集群。

据欧盟委员会称,这一发展有望通过在现实环境中展示短途海运和内河水道无人自动航行船,来加快下一代无人自动航行船的发展。

该技术包将包括全自动导航、自诊断、预测和运行调度,以及通信技术,使网络安全水平显著,并将船只集成到升级的电子基础设施中。同时,将为整个无人自动航行船舶领域的设计、仿真和成本分析研发数字化工具和方法。

欧盟称,“我们的雄心壮志是在5年内将这项技术投放市场,以推动远洋和洲际无人驾驶船的发展。这是一个拥有坚实基础的雄心壮志,涉及价值链和金融商业方面。”
 
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