国外水面无人艇研究现状论文

近日，在时隔40余年后，我国再次对地球“第三极”青藏高原进行大规模综合性科学考察。在这次举世关注的“国家行动”中，无人船凭借其不凡的身手，再次进入公众的视野。

据相关报道，以往对高原湖泊进行科考，通常采用橡皮艇，但往往遭遇意想不到的风浪，危及科考人员的安全，而科考无人艇船的使用就可以避免这些危险。不仅如此，无人船还可以实现数据采集的自动化，行进过程中即可获取测量数据。

除了科考，近年来，以无人艇船为代表的智能船舶还在环境监测、区域巡航等领域频频“抛头露面”，相关的国内外研究成果也是层出不穷。那么，无人船发展现状如何，未来又将如何走向，会带来怎样的变革……记者就此采访了中国船级社(CCS)智能船舶工作组组长蔡玉良。

智能化步伐加速

早在上世纪60年代，远程控制的无人艇船队就广泛用于军事领域。近年来，随着自动控制、物联网、大数据等技术的快速发展，与船舶有关的环境感知技术、通信导航技术等也得到广泛的应用，为智能船/无人船的开发提供了广阔的技术可行性。

放眼国际，丹麦启动无人船研发项目，挪威开辟无人船试验区，韩国开发了无人船通用技术平台，荷兰正研发利用“浮动自驾无人船”实现载人和货运……

在法律法规层面，相关的研究工作也已提上议事日程。今年2月，美国、挪威、丹麦等9个IMO成员国向海上安全委员会提交了在无人船领域确定立法范围的方案。此外，美国、英国等国已启动无人船的国内立法程序。

在国内，我国正在全面推进的“互联网+”“中国制造2025”“智慧交通”等战略规划明确提出了“提高船舶智能化水平，培育智能船舶等战略性新兴产业，提升水上交通运输数字化、网络化、智能化水平”的发展方向和工作要求。

战略路径清晰，我国船舶工业届推进船舶数字化、智能化步伐正加速——

据蔡玉良介绍，工信部于2015、2016年分别组织开展了“智能船舶顶层规划”“智能船舶”科研项目，示范船涵盖超大型集装箱船、超大型矿砂船、超大型原油船三大主力船型，目前项目已进入设计建造阶段;

2015年，CCS发布全球第一份《智能船舶规范》，对智能船舶应具备的各项功能提出了具体要求;

中船集团黎明项目38800DWT智能散货船计划在今年年底交付，该船为国内首艘智能示范船，能实现机舱辅助决策、船舶健康管理等功能;

今年3月，海航科技集团与CCS联合国内外六家单位发起成立“无人货物运输船开发联盟”，力争在2021年交付首艘无人货物运输船;4月，大连因泰集团发起智能船舶军民融合项目，拟在京杭运河建造一艘无人概念货船。

经济与安全的潜在优势

蔡玉良认为，对于经济性和安全性的追求是无人船技术大行其道的重要原因。

目前船舶行业仍处于结构调整升级、化解产能过剩阶段，船东对于“智能、绿色、安全、高效”船型的渴求十分强烈，无人船将满足市场越来越高的降成本需求，带来行业在基础设施、管理水平、产业合作模式上的全面升级。

一方面，船上的绝大多数设备，如救生、消防、防污染与生活设施很大程度上是为船上工作人员服务的。在没有船员的情况下，这些设备将不再需要，既减少船舶重量又降低能耗，从而实现船舶建造及运营成本的减少及船舶载货能力的提升。罗罗公司认为，这些因素加上重量和空气阻力的减少将带来12%至15%的燃料节约。

此外，从技术角度来看，整合船舶、港口等实时动态数据有利于优化物流和供应链，提高运输效率。

另一方面，导致船舶海上事故的主要原因是决策和操作过失、应急反应不当等人为因素。德国安联保险2012年发布的报告就曾指出，75%—96%的海上事故是人为错误的结果。而在无人船的设计方案中，船舶的操纵主要是通过专家决策系统与远程遥控系统在劳动条件更好的岸上进行操作，从而从根本上减少人为因素对船舶航行安全的影响。

带来颠覆性影响

罗罗集团船舶总裁Mikael Makinen曾表示，“无人驾驶船舶是船舶行业的未来。智能船舶具有如同智能手机一样的颠覆性，将彻底改变船舶设计和运营的格局。”

蔡玉良也持相同看法，“不仅如此，无人船将对现有的航运模式、法律法规、运营管理和规范标准都产生极大影响”。

从航运模式来看，首先无人船将助力新兴船舶业务的崛起，如船岸一体通信、货物监管控制、在线货运服务等，而远程和自动驾驶营运的数据收集将创造新的商机和市场;其次，无人船通过信息传输进行遥控操作或指令传达，船舶的风险防控重心将转移至网络安全方面;从配套环节上看，无人船相关技术发展，会促进港口、海事等方面信息的聚集，主要表现为物流信息高度融合、海事监管及航路信息智能化;此外，由于没有船员，传统的船舶责任和保险规则也将有所变化。

可以预见，随着无人船的兴起，现行的部分海事法律法规也需要调整以适应新的业态。蔡玉良认为，这主要是涉及几个方面：一是船舶安全法律法规，其中包括《国际海上人命安全公约》(SOLAS)中关于构造、救生设备、消防船舶配员、信号与报警方面的要求，《国际海上避碰规则》(COLREG)中瞭望航行决等策、灯光信号交互及涉及设计到船员的部分条款，还需考虑常规船与无人船在灯光、信号等方面的交互问题;二是船员管理法规，包括《海员培训、发证和值班标准国际公约》(STCW)、《国际劳工公约》和《船舶最低安全配员规则》中关于船员定义及相关要求、安全配员等要求;三是海上权益与责任法律法规中涉及船长责任、海难救助、法律主体和保险责任等内容。

在运营管理方面，无人船航行过程中没有船员对船舶进行日常的维护保养不再依靠船上人员的操作与经验，因此对船舶系统的可靠性提出较高的要求，同时需要构建设备健康管理体系而依靠系统的可靠性及岸上的远程管理、运维保障;鉴于无人船的相关系统高度集成，以及与岸基网联化、协同化的特性，船旗国、港口国、海关、边防等机构对无人船的登轮监管模式将从以登轮执法为主，转向以自动获取信息的方式进行远程执法;港口与航道需要增加适应无人船运行的基础设施，并调整管理机制。

标准规范方面，针对无人船的特点，有待研究出与之相适应的基础技术标准、安全标准、管理标准、检验评价标准等。

需要全方位支持

伫立在智能化风口，无人船发展前景可期。同时，作为航运业界的一项系统工程，其面临的挑战也是跨专业跨领域的。蔡玉良认为，面对这些问题，需要主管机关、船企、船级社、科研、设计、港口等部门的通力协作。

他建议，开展航运管理及船舶运营模式研究，加快航运企业为适应无人船操作与管理的升级。在关注传统船舶安全问题的同时，研究因船岸一体化给船舶安全带来的新风险。此外，需重点关注在共享经济背景下无人船引发的新业态。

对于无人船涉及的广泛而多层次的海事法律法规体系，蔡玉良建议，秉持“鼓励科技创新热情”和“保障安全有序的谨慎”两种态度结合的原则，对现有海事法律法规开展适用性研究，并根据国际、国内船舶航运特点，有针对性地制定无人船的运营监管政策。

结合无人船具备的高度信息集成、实时共享等特点，蔡玉良建议将智能船/无人船的运营融入大物流循环中，提高物流效率。具体来讲，开发向物流商实时提供舱位预定、货物状态等关键信息的技术，确保交易及货运流程信息的实时性、可靠性，建立基于无人船运营模式的货运信用体系。

在无人船研发的实验阶段，蔡玉良认为，在适宜航区建立一个无人船试验区是极为必要的。他建议，试验区的设立需综合考虑气象、水文条件、信号强度、通航密度等水域情况，构建船舶运营的监督管理模拟环境，重点选择示范效应强的航线。

走向成熟尚需合力推动

在近日举行的2017世界交通运输大会上，与会专家几乎无一例外地将“未来交通”的筹码押在“无人驾驶”上。而对航运业而言，“人工智能+船舶”同样被寄予厚望。

与有人驾驶的船舶相比，“无人船”的优势是显而易见的。第一，能够更有效地利用船舶空间;第二，能够更有效地利用船员技能;第三，能够更有效地利用燃料。这些对无人驾驶船取得长期竞争优势至关重要。从全球物流链上讲，对世界范围内的船舶进行实时远程监控同时，会将船舶更加紧密地整合到物流或供应链中，让全球企业能着力发挥整个船队的最大效率，实现节支增收。

然而，绝不是一个技术或一个交通工具便可包打天下。目前的人工智能驾驶一辆货船出海，完全没问题，但是还不足以操纵在海上面临更多复杂状况的集装箱船。搬走横亘在无人船面前的信息传输安全性、动力装置稳定性以及远程操纵可靠性“三座大山”，以及出台与无人船配套的海事法规也是一个漫长的过程。

长期来看，航运业正经历根本性的变化，更多的变化仍在孕育之中。无人船的出现只是一个时间问题，然而走向成熟、大规模投入商业使用还需要各方协调、合力推动。正如有专家表示，只有人工智能发展到与人脑可以比拟的“强智能”水平，人类才能完全放手将交通运输交给人工智能。

延伸阅读

两大巨头完成全球首次商船远程操作

原本预计无人驾驶远程商船将在2020年前投入运营，如今看来这个时间可能还会更早。

日前，罗尔斯罗伊斯公司与马士基集团旗下拖轮公司Svitzer共同宣布在丹麦哥本哈根港成功完成了全球首次商船远程操作。

据悉，参与此次远程操作试验的拖船“Svitzer Hermod”号，船长28米，2016年由土耳其Sanmar船厂建造，采用Robert Allan的船舶设计，配有罗罗的动力定位系统。远程控制系统就是与动力定位系统相连的，由该船的船长在Svitzer公司总部的远程操作基地进行控制，安全的进行了多次操作。该船停泊在码头旁，先是驶离码头，然后360度掉头，朝Svitzer总部方向航行，然后再次入船坞。

船上的动力系统采用2台MTU 16V4000 M63柴油机，单台功率2000千瓦/1800转。船上还配有各种传感器，使用先进的软件组合各种不同的数据，数据能可靠和安全地传送至岸基的远程操作中心，使船长能充分掌握拖船及周围环境，易于船长远程操作不同的系统部件。

全程参与演示过程的罗罗船舶业务总裁Mikael Makinen表示，“此次全球首次船舶远程操作实验的成功具有历史意义，多年来，我们一直坚信并且预言无人驾驶远程商船将在2020年前投入运营。在Svitzer公司丰富的运营经验和我们专业技术的独特组合下，我们比预期提前实现了目标。”

Svitzer公司首席技术官Kristian Brauner指出，“作为世界上最大的拖轮公司，我们一直积极致力于参加无人船项目，开发革新的方式来改善拖船作业的安全和效率，使客户和船员受益。客户反馈、运营成本、环保影响、船舶效率将继续是我们前进的动力。”

据了解，罗罗公司和Svitzer公司已经签署了协议，将继续进行船舶远程操作和无人驾驶测试。

罗罗船舶工程技术总裁KevinDaffey透露，罗罗和Svitzer公司还将再进行为期18个月的试验，进行一些拖船作业的无人操作。“我们有许多完全自动驾驶的拖船想法，甚至没有轮机舱也能工作，此次的‘Svitzer Hermod’号只是展示了一些核心技术。”

据了解，此次展示期间，拖船上仍配备了船长和船员，以确保系统出现故障时保证拖船安全。