无人船时代即将到来的曙光

虽然在安全、保险和网络安全方面的争论激增，但支持自主航运运作开展的高科技仍在向前迈进。传感器技术，数据分析和宽带连接到岸的进步从根本上改变了航运业的工作方式。随着这些技术发展的持续推进，无人自主驾驶船舶真正投入营运的日子也在步步临近。

汤姆穆利根于1958年出生于伦敦，在英国曼彻斯特长大……

·没有上层建筑的DNV GL虚拟驾驶台货船有一天可以从陆上的虚拟驾驶台进行控制。（图片由DNV GL / Rolls-Royce提供）（图一）

·罗-罗公司的智能态势感知（IA）系统使用数据收集来提高船舶的航行安全性和运营效率。（照片由罗-罗公司提供）（图二）

·国际海事卫星组织网络将在自主操作中发挥重要作用。（Inmarsat供图）（图三）

·瓦锡兰最近收购Transas将帮助它更加无缝地将智能船舶与智能港口通信连接起来。（Wärtsilä供图）（图四）

·Rajant的动力学网格确保移动连接端口完全安全地运行。（Rajant供图）（图五）

·NTNU研究人员使用DNV GL的ReVolt无人船实验比例模型进行试验。（图片由DNV GL提供）（图六）

·Hrönn：康斯博格的无人多用途实用船。（图片由DNV GL / Kongsberg提供）（图七）

·MAXCMAS项目，罗-罗公司，LR，华沙海事学院，贝尔法斯特女王大学和英国阿特拉斯电气公司的合作项目。（照片由罗-罗公司提供）（图八）

·Great Intelligence是一艘38,800载重吨的散货船，采用劳氏船级社的网络式船舶描述说明进行注册，并使用了基于风险方法的ShipRight Procedure应用。 （图片由劳氏船级社提供）（图九）

·Silicon Sensing DMU30：艺术家对MAS 400自主船舶的印象，插入了新型DMU30惯性测量装置，其尺寸为68.5 x 61.5 x 65.5 mm。（图片由Silicon Sensing提供）（图十）

·RALamander 2000无人消防船将使海上消防员与现场保持安全距离。（Kongsberg Maritime供图）（图十一）

虽然在安全、保险和网络安全方面的争论激增，但支持自主航运运作开展的高科技仍在向前迈进。

传感器技术，数据分析和宽带连接到岸的进步从根本上改变了航运业的工作方式。随着业务数字化，它们变得更加自动化，DNV GL技术与研究总监Pierre C. Sames博士表示。

世界各国政府正在考虑将无人自主航运作为一种海运更多货物的方式，以遏制由于重型卡车交通引起的道路养护费用的不断上涨，更不用说空气污染。挪威是率先探索这个问题的国家之一：挪威的分销和运输公司需要能够桥接该国的许多峡湾和海上通道，以减轻过境，成本是一个关键考虑因素。2016年，挪威政府机构和行业组织建立了挪威自主船舶论坛（NFAS），以推广无人航行的概念，为支持这些努力，挪威政府将特隆赫姆峡湾变成了无人自主驾驶船舶试验的试验区域。其他国家，特别是芬兰和新加坡，也在追求类似的目标。

DNV GL非常重视这一发展，其使命是确保使船舶自主运行的技术将有利于人类社会和环境：如果我们看一下最新的无人驾驶汽车技术的进步，想到与船舶尝试类似的想法不会太牵强，Sames说。毕竟，水运至少有一个很大的优势：流量少于道路，反应时间通常更长。自动化降低了人为错误的可能性，此外，与在陆地上搬运货物相比，水路运输可以更便宜，更节能。DNV GL已经启动或参与了几个自主运营项目，其ReVolt项目就是一个例子：在这里，使用DNV GL概念船ReVolt的1:20比例模型，挪威科技大学（NTNU）的学生特隆赫姆正在研究先进的控制系统和导航软件如何能够控制无人船，并且一旦所有方面都能够控制如何保证自主控制技术发展得足够成熟，这样的设计如何能够在沿海水域的固定航线上作为支线船来建造和部署。

DNV GL参与的另一个项目是罗-罗公司领导的先进自主水运应用项目（AAWA）：该项目正在调查与商业发展相关的各种技术，安全，法律，经济和社会问题，规模化无人航运。Sames说，在DNV GL，我们正在做很多工作来理解自主船系统带来的潜在风险，以便为它们设定新的标准。我们正在努力开发能够对未来无人船进行测试和分类的要求。在一个即将完工的项目中，罗-罗公司将为挪威渡轮运营商Fjord1的两艘DNV GL级双端电池动力船提供自动航行系统，计划于今年投入使用。这些船只将在一位能够随时接管船只控制的人类船长的监督下自主驾驶。其中一艘渡轮仍然需要人为控制的靠泊，但另一艘渡轮的设计是可以自动停泊。

同样，在Fjellstrand造船厂建造的由Automated Ships Ltd和KONGSBERG Group主导的挪威和英国财团的无人离岸船舶Hrönn也将在今年交付。这艘轻型全自动化公务船将部署在海上设施的班轮服务中，但也可用于从研究到养鱼作业等各种其他目的。此外，KONGSBERG集团和挪威化肥公司Yara去年宣布了第一艘无人驾驶全电动集装箱运输船Yara Birkelandwere的计划。交付后，该船最初将作为一艘载人船运营，但将于2020年开始在挪威的布列维克港和拉尔维克港之间自行行驶。然而，Sames已经表达了谨慎的说法：尽管航空航天和汽车行业现有的专有技术可以进行借鉴，但是有关船舶自主性方面的具体专业知识还没有建立起来。另一个值得关注的问题是船载设备的操作可用性，因为无人驾驶的船只无法立即进行修理：所有机械和电子部件的可靠性至关重要。此外，使用电池供电的无人船舶将消除发电系统中的运动部件，并使其更容易维护，Sames指出。另一个问题是，目前还没有规范使用无人船舶的法律框架。DNV GL正在制定一套规则，但为了避免与国际法有潜在的冲突，在国际海事组织制定并实施适当法规之前，无人自主驾驶船舶将无法在国际水域运营，这需要时间。

Sames表示，对于深海领域而言，自主航运目前不是一种选择。这些船舶的行驶距离超出了电池推进的范围，他们需要训练有素的机组人员，他们可以对任何技术问题做出快速反应。如果一艘无人船在大西洋存在技术问题，那么技术人员需要几天才能到达并解决问题。这不安全或经济。然而，自动化的进步可能会以某种方式使所有细分行业受益，即使没有完全自主的控制。一些船舶交通可以通过陆基虚拟驾驶台远程控制，一艘船的船东可以同时监督几艘船。但最有可能的情况是，支持无人自主驾驶船舶操作的技术将成为操作的另一种选择——意味着它们可以用于特定目的，而无需完全取代传统的载人操作，Sames建议。因此，例如，自主导航和控制系统可以支持船员驾驶船只，从而提高安全性并优化运营效率。

他总结道，最有可能的情况是自主航运将成为未来船舶运营的另一种选择。大讨论正如卫星通信专家Inmarsat海事部门主席Ronald Spithout所评论的那样，有关无人自主驾驶船舶的想法引起了业界的广泛争论。仍然有许多挑战必须克服，不仅需要技术，还需要解决监管问题，以及需要回答这些船舶可行性的商业问题。Spithout观察到，虽然看起来可能与直觉相反，但可能会使某些船舶系统的自动化程度更高的技术进步将使人类海运业工作人员的角色比以往任何时候都更重要。例如，AI辅助的机载机械健康监测将通过允许领先的一步的干预措施在故障发生前解决问题来降低故障率。这种数据分析和获得岸上专家的即时支持将深刻改变轮机工程师的角色，使工作人员能够采取更具战略性的方式处理船舶操作问题。

Inmarsat集团首席执行官Rupert Pearce指出，数字化的真正影响和真正的利益目前仅在海事部门内部得到体现，但是对该行业开放的机会将是同样巨大的，而且是出人意料的，就像在其他领域所看到的那样。他观察到，在最高级别上，卫星通信提供了船舶和货物位置和性能的更大程度的可见性，这反过来产生了可以与船东和管理者以及其他利益相关者的客户共享这一有形指标。

国际海事卫星组织及其在挪威海事能力中心的合作伙伴设想，从船只到岸上的数据不断流动不仅提供了具体的，可衡量的收益，而且还与主要的内部和外部利益相关者捕捉，分析和共享信息：丰富的数据反过来，可以提供必要的洞察机会，以开发新的工作方式和增加客户价值主张的新方法。采用卫星通信的一个越来越受欢迎的好处是能够持续且经济高效地监测船舶的主发动机及其相关系统运行情况，并通过此功能获取实时船只性能数据。使用诸如通道规划和天气布线等应用程序进行最佳航行也有助于实现更有利的航行，而宽带的更大可用性也将在桥接程序中发挥重要作用，无论是用于导航和态势感知还是用于物理和网络资产。不过，皮尔斯说，卫星连接船舶的时代，甚至是远程操作船舶的时代，并不代表合格海员的结局，也不代表岸上的同行，但它确实表明了大规模的变化。他表示，卫星连接现在正在成为一个差异化因素，可以为船东及其供应商转变海运公司的商业机会和盈利能力。

看到整个行业正在如何进行转型的企业都明白，新技术带来的直接收益，触动了他们今天的底线，但他们也认识到，虽然未来很难预测，但拥抱数字化将使他们最适合利用卫星连接船舶的新技术所带来的优势。卫星连接船舶的未来在于保证应用程序触发宽带以支持未来无人自主驾驶船舶的高速网络。为了单独满足法规，安全和安全需求，通信必须准确，可扩展并支持实现冗余所需的多个系统。宽带连接支持实时决策，远程监控/控制和自动化流程，以支持无人自主驾驶船舶的出现。卫星通信已被用于试验完整的无人自主驾驶船舶系统的行为，并考虑监管，网络安全和海员的各种因素。Inmarsat参与AAWA计划，同时Inmarsat也是AAWA计划的参与者：该公司的职责是提供该项目的卫星通信链路和平台，这对遥控能力至关重要。船舶之间以及船舶与岸基控制中心之间的数据传输是远程控制和无人自主驾驶船舶研究的主要发展领域之一，也是AAWA的基本要素。该项目将建立在现有的船到船和船到岸通信平台的基础上，并致力于提高其支持远程控制功能的有效性。Inmarsat的Fleet Xpress服务通过公司的Global Xpress和L波段卫星提供，这是世界上第一个混合Ka / L波段移动卫星系统，构成了该系统的基础。适用于自治船舶的网络智能系统劳氏船级社在很早的阶段便参与了自主航运：2014年，该船级社和商业服务机构与智能系统制造商CSSC SERI签署了JDP协议，以开发SOMS系统，已经将网络智能系统安装在散货船Great Intelligence上。中船集团随后开始讨论建造装备该系统的船舶的可能性，上海商船设计研究院（SDARI）参与其中，并且劳氏船级社帮助制定了该系统规范。当时，劳氏船级社已经编写了网络支持的船舶指南，因此能够在与多个行业利益相关者共同合作创建将成为市场上首个基于网络的船舶程序时应用这一指导。

虽然这项技术是新的，但劳氏船级社表示，当缺乏规定性要求时，它已经学会了如何批准系统并将其与其他系统集成。由于应用了劳氏船级社的ShipRight Procedure基于风险的方法学和软件的新规则，并结合对如何应用与软件密集型系统集成有关的现有规则的理解，船级社能够有效地与项目涉及的各方沟通。英国劳氏船级社（Lloyd's Register）评论说，该行业一直有很多智慧的沟通，但它一直在集中精力开发智能解决方案，并推出了解决这些新领域的策略。该组织表示，与利益相关方合作非常幸运，使其能够制定解决这些新技术独特风险的标准，使其策略行业可靠性，不仅基于领先的技术能力，还基于广泛的，领先的经验。跟踪移动资产以提高运营效率和效率。随着美国信息技术研究和咨询公司Gartner预测的到2020年全球GDP将达到1.9万亿美元，越来越多的物联网传感器，系统和技术正在整个海事行业实施，以连接人员，设备和基础设施，车辆和其他关键资产。但是，为了真正实现无处不在的连接性，运营商应用需要一个能够随时适应不断变化的网络-一个随其运营而移动的生动网络。

为了满足这一需求，Rajant公司开发了Kinetic Mesh作为专用无线网络，可以跟踪移动资产并提供他们所需的持续的移动连接。运输和进出港口需要多种运营和安全功能：Rajant Kinetic Mesh网络旨在帮助运营商调动所有这些：它使港口运营商能够满足日益增长的需求，从而提高运输量-每天有11,000个集装箱进出美国最繁忙的港口——同时通过提高态势感知保护资产（全球视频监控市场预计在2016年至2020年期间年复合增长率将超过22%）。

Kinetic Mesh也使运营商能够利用自动化技术的增加，预计将使港口生产力提高约30%。