BUFF疊加！智慧母船“珠海云”有點東西在身上

出品｜網易新聞

導語：今年1月，被眾多外媒描述成“超級航母”的中國首艘智能型無人系統科考船“珠海云”號成功海試。有著“海洋科研新物種”名號的“珠海云”究竟有何奧秘？一起來看！

一、極具未來感，有點東西在身上

88.5米長、10.5米型寬、2100噸標排的“珠海云”號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”可謂當前中國造船史最獨特、最具設計感的一型船舶。

此次一改過去船舶設計與建造中折線、斷線與直線的形態組合，“珠海云”采用了有機曲線的連續性與流動性完成了從船體整體到細節的曲線面閉合，外板曲面達到80%以上，頗具未來感。這也使“珠海云”不再是一頭冰冷的機器，更被設計建造團隊賦予了作為人類探究海洋的“柔軟有機體”的人文價值與生態倫理。

“珠海云”科考船效果圖

獨特的賦形也給建造團隊帶來難題：為改善船只重心增加穩定性、控制排水量以降低船舶功耗，實現“珠海云”甲板以上復雜線型與結構獨特外觀設計等因素，設計建造團隊選取鋁鎂合金（5083鋁合金）——MIG焊（熔化極惰性氣體保護焊）搭建船舶上層建筑，從原材料偏差到裝配、焊接、校正整個過程控制提出具體的技術要求，精準解決加工精度、裝配工序，破解鋁合金焊接、造型等工藝技術難題，使高顏值的“珠海云”成功從繪圖板走向船臺。獨特的全封閉艏樓外形也給“珠海云”更強的抗浪穩定性和更大的室內作業空間。

“珠海云”曲面船板與焊縫 來源：珠海發布 鐘凡/攝

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”——首次試航即檢測了自主航行性能，智能船舶第一次連續12個小時自主航行，其間成功實現避障，規劃路徑自主操作。

安裝調試中的珠海云 來源：新聞聯播、廣州日報

1.眼觀六路，耳聽八方

由于自動駕駛船舶須結合船只重量和特殊的動力模式，在海洋變幻莫測的自然環境下準確預測看似毫無規則的船只動作路徑，分析并選擇最佳航路。為此，“珠海云”在硬件上配備了雷達、船舶自動識別系統（由VHF通信機、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，能自動交換船位、航速、航向、船名、呼號等信息）、視覺傳感器等傳感設備實時感知航行時的內外環境。

2.最強大腦，切實可靠

在軟件上，“珠海云”同樣做足了功課：研發團隊提出一種基于傳感器信息反饋的自注意力機制船舶目標識別方法；并通過現有主流算法和人工勢場法在航線智能優化方面的優勢，設計出海上船舶航線智能化算法，讓“珠海云”能根據岸基信息變化實時規劃出兼顧安全、經濟和效率的最優航線。這也極大解放船舶上工作人員，而能安心專注于科考活動中。

3.安全航行，“云在線”雙保險

除了“AI”駕駛，“珠海云”還配備有船舶遠程遙控駕駛系統，主要由岸端信息遙測系統、岸端遠程操控系統和船端遙控指令響應系統構成。駕駛員在岸基實時遙控船舶；或在運控中心提前設定艏向、航速、航跡點等，為“珠海云”提前規劃出一條安全航路。

無人駕駛船舶船端遙控響應系統示意圖

為驗證這些系統，我國曾在珠海萬山建設了亞洲首個無人船艇海上測試場，為包括“珠海云”在內的智能船舶提供多維度測試場景，助力“珠海云”成為世界首艘申請“i-ship（智能化程度從低到高依次為N0，R1，M，I級，I級可為航行、安全、經濟性等提供綜合預報預警、趨勢預測、輔助決策）”智能船舶符號的船舶。

萬山無人船海上測試場 來源：云洲智能官網

三、不僅“頭腦不簡單”，更要“四肢也發達”

航渡之余，“珠海云”要將大把精力放在觀測作業上。為保證定點觀測時采樣設備獲取到的數據資料不發生“刻舟求劍”類的偏差，需要具備高精度的動力定位能力：即克服船舶大慣性與六自由度的運動特性帶來影響，實現不用錨系而自動保持海上浮動。

為實現這一目標，“珠海云”啟用靈巧有力的“四肢”——全電推進、全回轉式吊艙推進系統。這套時髦的混動系統由兩臺1710千瓦柴油發電機帶動的1140千瓦發電機的柴油發電機組－直流母排電力推進系統；采用兩臺1950千瓦——總軸馬力約合5304馬力的全回轉式吊艙推進器的動力輸出方式。

與傳統軸系推進系統相比，它可有效降低船舶振動和噪聲，改善作業舒適性，減少對科考設備的噪聲輻射干擾。在低速段工作時更節能減排、動力負載更小；而在最大營運航速時有更好的速度穩定性，使“珠海云”號進行漂泊、定點觀測時能更快進入狀態在航行中全電回轉式吊艙推進器可根據船舶狀態和海況360°全向輸出推進以抵抗外界環境載荷，全速時轉彎半徑可減少30%左右，離靠岸時間可以減少約20%，提高了惡劣氣候和緊急條件下操作性、安全性。

推進器

安裝調試中的“珠海云”吊艙推進器

配合船體底部減搖鰭與舭龍骨，“珠海云”以2000噸級排水量體型實現了不亞于4000噸級以上船舶的航行穩定性與操控性：具備在6級風、1節流、4級海況條件下保持良好定位和艏向能力；在4級海況，滿足漂泊連續調查作業需求，可實現兩套無人裝備同時回收；在5級海況，滿足無人系統的應急回收；7級海況、10級風力下仍能安全航行。

四、五洋捉鱉，大網已撒

“珠海云”作為海洋科考“新物種”，同時也是智能敏捷海洋立體觀測系統的搭載平臺。如果把“珠海云”視為一頭生物，那它搭載的數十臺探空儀、無人機、小型無人艇、水下潛航器、浮標裝置等無人探測設備就是它五洋捉鱉的雙臂，可讓“珠海云”不必頂著風浪、不必拘泥于自身空間執行海洋測繪、海洋觀測及部分調查取樣等綜合性海洋調查任務，在4級海況下或12級臺風情況下仍能分別通過無人探測設備實施走航、定點、拖曳觀測。

正在投放無人艇的珠海云 來源：中國科學報

負責控制這些探測設備的“廣域異構智能組網協同控制器”與“ 高可靠廣域跨介質組網通信數據鏈”就是“珠海云”的大腦與神經。它使“珠海云”能同時接入控制32艘無人艇、3架無人機、3個水下潛器，根據不同任務面快速展開海洋立體觀測網，實現跨域協同、快速機動、高時空分辨率立體同步數據獲取。甚至可以接入調查作業系統等外部系統，成為移動的公共服務資源平臺。

“珠海云”的智能快速機動海洋立體觀測系統

在眾多技藝加持下，“珠海云”將較傳統海洋科考船更高效：比如獲取海底高精度和高分辨率形貌信息，加速對我國與全球未知海床精細化探測，探究全球海洋動力系統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”成為探索海洋科學前沿以及海洋防災減災、海洋環境監測、海上搜救、海洋水下考古、海上風電場維護等應用領域提供智慧高效工具。

結語：

“珠海云”建成后，將使我國船舶工業搶占國際海洋智能裝備的制高點，更將不斷提升我國乃至全人類對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國夢”。

參考文獻：

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