出品｜網(wǎng)易新聞

導(dǎo)語：今年1月，被眾多外媒描述成“超級(jí)航母”的中國首艘智能型無人系統(tǒng)科考船“珠海云”號(hào)成功海試。有著“海洋科研新物種”名號(hào)的“珠海云”究竟有何奧秘？一起來看！

一、極具未來感，有點(diǎn)東西在身上

88.5米長、10.5米型寬、2100噸標(biāo)排的“珠海云”號(hào)在我國近年來建造的眾多海洋科考船里并非最出眾的一款。但從顏值上看，“珠海云”可謂當(dāng)前中國造船史最獨(dú)特、最具設(shè)計(jì)感的一型船舶。

此次一改過去船舶設(shè)計(jì)與建造中折線、斷線與直線的形態(tài)組合，“珠海云”采用了有機(jī)曲線的連續(xù)性與流動(dòng)性完成了從船體整體到細(xì)節(jié)的曲線面閉合，外板曲面達(dá)到80%以上，頗具未來感。這也使“珠海云”不再是一頭冰冷的機(jī)器，更被設(shè)計(jì)建造團(tuán)隊(duì)賦予了作為人類探究海洋的“柔軟有機(jī)體”的人文價(jià)值與生態(tài)倫理。

獨(dú)特的賦形也給建造團(tuán)隊(duì)帶來難題：為改善船只重心增加穩(wěn)定性、控制排水量以降低船舶功耗，實(shí)現(xiàn)“珠海云”甲板以上復(fù)雜線型與結(jié)構(gòu)獨(dú)特外觀設(shè)計(jì)等因素，設(shè)計(jì)建造團(tuán)隊(duì)選取鋁鎂合金（5083鋁合金）——MIG焊（熔化極惰性氣體保護(hù)焊）搭建船舶上層建筑，從原材料偏差到裝配、焊接、校正整個(gè)過程控制提出具體的技術(shù)要求，精準(zhǔn)解決加工精度、裝配工序，破解鋁合金焊接、造型等工藝技術(shù)難題，使高顏值的“珠海云”成功從繪圖板走向船臺(tái)。獨(dú)特的全封閉艏樓外形也給“珠海云”更強(qiáng)的抗浪穩(wěn)定性和更大的室內(nèi)作業(yè)空間。

二、秀外慧中，卷起新浪潮

除了靚麗的外形，“珠海云”還有一顆不平凡的“大腦”——首次試航即檢測(cè)了自主航行性能，智能船舶第一次連續(xù)12個(gè)小時(shí)自主航行，其間成功實(shí)現(xiàn)避障，規(guī)劃路徑自主操作。

1.眼觀六路，耳聽八方

由于自動(dòng)駕駛船舶須結(jié)合船只重量和特殊的動(dòng)力模式，在海洋變幻莫測(cè)的自然環(huán)境下準(zhǔn)確預(yù)測(cè)看似毫無規(guī)則的船只動(dòng)作路徑，分析并選擇最佳航路。為此，“珠海云”在硬件上配備了雷達(dá)、船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（由VHF通信機(jī)、GPS定位儀與船載顯示器及傳感器等相連接的通信控制器組成，能自動(dòng)交換船位、航速、航向、船名、呼號(hào)等信息）、視覺傳感器等傳感設(shè)備實(shí)時(shí)感知航行時(shí)的內(nèi)外環(huán)境。

2.最強(qiáng)大腦，切實(shí)可靠

在軟件上，“珠海云”同樣做足了功課：研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出一種基于傳感器信息反饋的自注意力機(jī)制船舶目標(biāo)識(shí)別方法；并通過現(xiàn)有主流算法和人工勢(shì)場(chǎng)法在航線智能優(yōu)化方面的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出海上船舶航線智能化算法，讓“珠海云”能根據(jù)岸基信息變化實(shí)時(shí)規(guī)劃出兼顧安全、經(jīng)濟(jì)和效率的最優(yōu)航線。這也極大解放船舶上工作人員，而能安心專注于科考活動(dòng)中。

3.安全航行，“云在線”雙保險(xiǎn)

除了“AI”駕駛，“珠海云”還配備有船舶遠(yuǎn)程遙控駕駛系統(tǒng)，主要由岸端信息遙測(cè)系統(tǒng)、岸端遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)和船端遙控指令響應(yīng)系統(tǒng)構(gòu)成。駕駛員在岸基實(shí)時(shí)遙控船舶；或在運(yùn)控中心提前設(shè)定艏向、航速、航跡點(diǎn)等，為“珠海云”提前規(guī)劃出一條安全航路。

為驗(yàn)證這些系統(tǒng)，我國曾在珠海萬山建設(shè)了亞洲首個(gè)無人船艇海上測(cè)試場(chǎng)，為包括“珠海云”在內(nèi)的智能船舶提供多維度測(cè)試場(chǎng)景，助力“珠海云”成為世界首艘申請(qǐng)“i-ship（智能化程度從低到高依次為N0，R1，M，I級(jí)，I級(jí)可為航行、安全、經(jīng)濟(jì)性等提供綜合預(yù)報(bào)預(yù)警、趨勢(shì)預(yù)測(cè)、輔助決策）”智能船舶符號(hào)的船舶。

三、不僅“頭腦不簡(jiǎn)單”，更要“四肢也發(fā)達(dá)”

航渡之余，“珠海云”要將大把精力放在觀測(cè)作業(yè)上。為保證定點(diǎn)觀測(cè)時(shí)采樣設(shè)備獲取到的數(shù)據(jù)資料不發(fā)生“刻舟求劍”類的偏差，需要具備高精度的動(dòng)力定位能力：即克服船舶大慣性與六自由度的運(yùn)動(dòng)特性帶來影響，實(shí)現(xiàn)不用錨系而自動(dòng)保持海上浮動(dòng)。

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，“珠海云”啟用靈巧有力的“四肢”——全電推進(jìn)、全回轉(zhuǎn)式吊艙推進(jìn)系統(tǒng)。這套時(shí)髦的混動(dòng)系統(tǒng)由兩臺(tái)1710千瓦柴油發(fā)電機(jī)帶動(dòng)的1140千瓦發(fā)電機(jī)的柴油發(fā)電機(jī)組－直流母排電力推進(jìn)系統(tǒng)；采用兩臺(tái)1950千瓦——總軸馬力約合5304馬力的全回轉(zhuǎn)式吊艙推進(jìn)器的動(dòng)力輸出方式。

與傳統(tǒng)軸系推進(jìn)系統(tǒng)相比，它可有效降低船舶振動(dòng)和噪聲，改善作業(yè)舒適性，減少對(duì)科考設(shè)備的噪聲輻射干擾。在低速段工作時(shí)更節(jié)能減排、動(dòng)力負(fù)載更??；而在最大營運(yùn)航速時(shí)有更好的速度穩(wěn)定性，使“珠海云”號(hào)進(jìn)行漂泊、定點(diǎn)觀測(cè)時(shí)能更快進(jìn)入狀態(tài)在航行中全電回轉(zhuǎn)式吊艙推進(jìn)器可根據(jù)船舶狀態(tài)和海況360°全向輸出推進(jìn)以抵抗外界環(huán)境載荷，全速時(shí)轉(zhuǎn)彎半徑可減少30%左右，離靠岸時(shí)間可以減少約20%，提高了惡劣氣候和緊急條件下操作性、安全性。

配合船體底部減搖鰭與舭龍骨，“珠海云”以2000噸級(jí)排水量體型實(shí)現(xiàn)了不亞于4000噸級(jí)以上船舶的航行穩(wěn)定性與操控性：具備在6級(jí)風(fēng)、1節(jié)流、4級(jí)海況條件下保持良好定位和艏向能力；在4級(jí)海況，滿足漂泊連續(xù)調(diào)查作業(yè)需求，可實(shí)現(xiàn)兩套無人裝備同時(shí)回收；在5級(jí)海況，滿足無人系統(tǒng)的應(yīng)急回收；7級(jí)海況、10級(jí)風(fēng)力下仍能安全航行。

四、五洋捉鱉，大網(wǎng)已撒

“珠海云”作為海洋科考“新物種”，同時(shí)也是智能敏捷海洋立體觀測(cè)系統(tǒng)的搭載平臺(tái)。如果把“珠海云”視為一頭生物，那它搭載的數(shù)十臺(tái)探空儀、無人機(jī)、小型無人艇、水下潛航器、浮標(biāo)裝置等無人探測(cè)設(shè)備就是它五洋捉鱉的雙臂，可讓“珠海云”不必頂著風(fēng)浪、不必拘泥于自身空間執(zhí)行海洋測(cè)繪、海洋觀測(cè)及部分調(diào)查取樣等綜合性海洋調(diào)查任務(wù)，在4級(jí)海況下或12級(jí)臺(tái)風(fēng)情況下仍能分別通過無人探測(cè)設(shè)備實(shí)施走航、定點(diǎn)、拖曳觀測(cè)。

負(fù)責(zé)控制這些探測(cè)設(shè)備的“廣域異構(gòu)智能組網(wǎng)協(xié)同控制器”與“ 高可靠廣域跨介質(zhì)組網(wǎng)通信數(shù)據(jù)鏈”就是“珠海云”的大腦與神經(jīng)。它使“珠海云”能同時(shí)接入控制32艘無人艇、3架無人機(jī)、3個(gè)水下潛器，根據(jù)不同任務(wù)面快速展開海洋立體觀測(cè)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)跨域協(xié)同、快速機(jī)動(dòng)、高時(shí)空分辨率立體同步數(shù)據(jù)獲取。甚至可以接入調(diào)查作業(yè)系統(tǒng)等外部系統(tǒng)，成為移動(dòng)的公共服務(wù)資源平臺(tái)。

在眾多技藝加持下，“珠海云”將較傳統(tǒng)海洋科考船更高效：比如獲取海底高精度和高分辨率形貌信息，加速對(duì)我國與全球未知海床精細(xì)化探測(cè)，探究全球海洋動(dòng)力系統(tǒng)和能量平衡中刻畫更高精度的海洋次中尺度旋渦立體圖像。讓“珠海云”成為探索海洋科學(xué)前沿以及海洋防災(zāi)減災(zāi)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、海上搜救、海洋水下考古、海上風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)等應(yīng)用領(lǐng)域提供智慧高效工具。

結(jié)語：

“珠海云”建成后，將使我國船舶工業(yè)搶占國際海洋智能裝備的制高點(diǎn)，更將不斷提升我國乃至全人類對(duì)海洋的探索與利用水平。正如我國眾多海洋科研工作者所希冀：“愿你以珠海云之名，光大一代代人的海洋強(qiáng)國夢(mèng)”。

參考文獻(xiàn)：

[1]廣州黃埔發(fā)布：《央視〈新聞聯(lián)播〉關(guān)注！我國首艘智能型無人系統(tǒng)科考船在黃埔下水》[EB/OL].https://huacheng.gz-cmc.com/pages/2022/05/25/1815be3906fc4afda08978f92e0f81ea.html.

[2]唐林濤；郭茜.歧感與未來——智能型無人系統(tǒng)母船的創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐[J].世界建筑.2021.11.

[3]孫桂陽；王雷；邵丹丹；張亮；李武凱；夏?，|.船用5083鋁合金MIG焊工藝適應(yīng)性及組織性能分析[J].電焊機(jī).2022.11.

[4]張寶晨；張英??；王緒明；高漢增；孫武.基于船岸協(xié)同的船舶智能航行與控制關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中國基礎(chǔ)科學(xué).2021.02.

[5]于海洋.智能型無人系統(tǒng)母船設(shè)計(jì)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及規(guī)避策略研究[D].江蘇科技大學(xué).2021.

[6]海洋知圈：《中國科學(xué)院院士陳大可：建立智能觀測(cè)系統(tǒng)促進(jìn)海洋科學(xué)研究》[EB/OL].http://m.admirer.cn/dy/article/GM5ISMSR0511KMS0.html.