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中国智造▏云州智造无人船,水上作业新利器

2015-05-26 溪流的海洋人生

组稿/溪流


  建议在观看完视频后开始阅读,就会帮助您更好地了解张云飞、无人船及他的云州智能团队,视频约10分钟。

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  日前,西安电子科技大学横跨半个中国,把实验室搬到了1750公里远的广东珠海,与云洲智能科技有限公司(下称“云洲”)联合成立“感知与电讯技术联合实验室”。

  西北高校如此看好无人船,是因为生产商云洲智能已经达到中国科技创新企业极少达到的高度:珠海云洲成功研制首款国产大型海洋无人船,能在1000公里范围内高精度定位自主航行,使中国成为继美国、以色列后第三批掌握大型海洋无人船技术的国家。

  云洲还是世界首家环保无人船、中国首家民用无人船研发生产厂商,制订了我国首个无人船企业技术标准。云洲智能凭借自主研发的全球第一款水质监测无人船,捧得国内最高规格的创新创业赛事――第二届中国创新创业大赛第一名的金杯,一举突破了导航、算法、通讯、动力和船体五大核心难题。

无人船惊艳起步,用于河道水质环境在线监测

  苏州河道多,清理水面垃圾一直靠人工,500多位环卫工人、270多条船,投入很大。云洲无人船可以按照预先设定好的路线自动巡航,船上的360度摄像头会将途中所见发回办公室,在大屏幕上显示出来。工作人员用遥控器稍微对准垃圾,无人船就会把垃圾收集起来。边边角角的垃圾可以用船上的水枪将其喷出来再进行收集。同时船上还有一个小的LED屏为大家宣传环保的知识,苏州环保局正在使用云洲智能研发的无人船自动收集水面垃圾。

  无人船是一个软硬结合的产品。一方面它要有成熟的航行算法和避障能力,让船只可以按照既定路线自主航行,躲避障碍。平台还有远距离水面数据和实时视频通讯的功能,通过软件界面,可以在卫星地图上查看船只航行的路线、任务的状态、监测的参数。另一方面它又要有船体设计和制造能力。云洲无人船是双体船,航行平稳。船体也非常轻,1米多长的船,重20多公斤,一个人就可以搬动。基于这个平台,云洲智能去年推出了用于环保系统的船只,可用来自动采样,以及进行应急在线监测。

  云洲智能一条无人船的售价在10万元~50万元不等,每条船的续航能力可以达到100公里。船上搭载着跟浮漂一样的设备,相当于移动浮漂,可以走到哪儿测到哪儿。基于这种移动在线监测,可以实现很多过去实现不了的功能,比如把一个湖面地毯式监测一遍之后就可以拿到水质参数分布图,对于污染的分布、扩散情况一目了然,特别是对现在每年我国各大湖水藻爆发的预警和防治提出了新的办法和思路。这个工作过去是通过卫星遥感监测,天气不好,或者湖比较小的情况下,卫星就无法监测。

  无人船学名叫“水面机器人”,是一种不需要人来操控,可以完全独立自主执行任务的船只,比较适合执行危险或者枯燥、重复的军用、民用任务,例如运用在军事打击、安防巡逻、地貌测绘、环境监测等领域。国际上无人船主要是军用,且已经有几十年的历史,据说是在诺曼底登陆的时候第一次使用了无人船施放烟雾弹。无人船的民用历史比较短,特别是在环境监测领域还是空白。据云洲智能创始人张云飞称,云洲智能是世界上第一家将无人船运用到环境监测领域的公司。

无人船只是智能作业平台,搭载设备向通用化发展

  “领航者”号是一款通用化海洋高速无人船平台,可应用于环保监测、科研勘探、水下测绘、搜索救援、安防巡逻乃至军事应用领域,通过搭载不同的设备,便可以完成不同的任务,加上船本身搭载的高性能设备,“领航者”号可以在海上自主航行并完成相关任务。例如,当“领航者”号搭载放射性水体测量仪时,便可用来测量核辐射;搭载侧扫声呐时,便可进行水下搜索;搭载多波束声呐时,可以进行水下地貌测绘;搭载单波束声呐时,可以进行水下测量和航道测绘;搭载小型气象站就可以变身为一个可移动气象站……

  “为使无人船平台操作简单化,公司专门研发了控制基站。”,云洲智能当家人张云飞介绍,无人船主要是通过地面的基站形成远程控制。通过无线通讯系统,控制中心可以接收到无人船自身的各种遥测数据,了解无人船的状态,也能够接收到测绘设备传回的各种数据,只须一人便可完成各种操作。

  未来,各种危险或重复工作都会向无人化、智能化、标准化、网络化的方向发展。通过船上的视频设备,“领航者”号可以完成海岛的巡逻任务或者港口、近海岸边的巡逻。因为它可以摆脱人的体力和精力的限制,实现24小时不间断巡航。夜视设备使无人船晚上也可以工作,比如夜间缉私。同时,还可以通过多艘无人船协同作业实现海上拉网式搜救。张云飞举例说,在海上搜救目标的地理位置并不清晰时,需要快速展开大面积搜索,而一般的救援船由于船速太慢很难抢到前两个小时的黄金救援时间,如果用飞机空投一批无人船,可以迅速的大面积开展拉网式搜索,一旦某一艘无人船发现了目标,其他无人船就会迅速向它靠近,立即展开救援。

  目前,“领航者”号已经实现了搭载无人机、潜水器进行协同作业,其动力系统可提供最高30节的航速,可负载100公斤的仪器设备,在1000公里范围内通过GPS或北斗系统高精度定位、自主航行、自主作业。

技术上自主研发,真正的中国智造

  “领航者”号船体采用M型三体船型,具备极高的航行稳定性,为勘测任务提供了良好的工作平台。动力系统采用油电混合方式,确保高速、中速、低速下的测绘需求。巡航能力超强,最高可达1000公里,适合近海大范围海域的测绘工作。负载能力为100公斤,可以搭载多种水下设备协同工作。

  对于尚在萌芽期的中国无人船产业来说,“领航者”号的问世,无疑给整个行业带了惊喜。在2014中国(上海)国际海洋技术与工程设备展览会上,十几家供应商到展台洽谈合作。

  “从硬件到软件,我们全部自主研发。”张云飞很自信。

  一直以来,海洋高性能无人船技术仅掌握在美国、以色列等少数国家手中,国内产业配套基本为零。想要做无人船,大到控制系统,小到一个零配件,都得自己设计研发。“为了使操作更便捷,连遥控器我们都自行设计开模制作。”张云飞告诉记者。

  2010年4月,张云飞和他的两位同窗在珠海高新区注册成立了云洲智能科技公司,其后短短5年,公司已经有全自动采样船、应急采样监测船、全自动测绘船、核辐射在线监测船、水面垃圾清理船、遥控测量船等多款标志性产品问世,成为中国领先的民用无人船研发和供应商,拥有完全自主知识产权。2013年底,张云飞凭借自主研发的全球第一款水质监测无人船,获得国内最高规格的创新创业赛事——第二届中国创新创业大赛第一名。

  “我们的技术路线就是从小型到大型、从低速到高速、从内陆到广阔的海洋。新平台‘领航者’号为迈向蓝海奠定了坚实基础。”张云飞说,无人船的研发生产是个系统工程,涉及到通讯、软件、控制、机械、材料等多个领域,而每一个领域都没有现成的解决方案。研发“领航者”号这样大型的无人船平台,需要突破导航、算法、通讯、动力和船体5大核心难题。特别是自主导航和智能避障功能,使无人船真正实现了自主航行、自主作业,自动避障。

市场前景看好,未来潜力无限

  而无人船产业发展得很缓慢,其民用历史更短,特别是在环境监测领域,一直是空白。作为世界上第一家将无人船运用到环境监测领域的公司,云洲智能除了最新发布的“领航者”号,还针对水监测、环卫和测绘等领域研发出了多种不同类型的无人船,广泛应用于环境监测、水文测绘、核辐射监测和水文研究等领域,成为目前国内唯一一家环保无人船的研发供应商。

  2013年初,苏州水利局主动找到云洲智能,希望能够开发一种自动收集水面垃圾的无人船。云洲智能团队觉得这种产品很有社会意义,也很有市场,便研发了全自动水面保洁无人船。这种船可以按照预先设定好的路线自动巡航,360度全视角摄像头会将途中所见显示在办公室的屏幕上。工作人员用遥控器对准垃圾,无人船便会把垃圾收集起来。边边角角难以清理的垃圾,则可用船上的水枪将其冲出来再进行收集。从此,云洲智能的无人船产品开始逐步进入市场,得到了客户的高度评价,订单量增长迅速,目前,客户群已遍及全国十多个省的29个城市。

  “产品好,不怕没客户。”张云飞说,之前研发的小型无人船已经在市场上得到了很好地应用,海洋是一个更大的需求市场,相信“领航者”号会有更好的前景。张云飞透露,“领航者”号正在进行严格的海试,预计2016年正式应用。另外,他们还计划推出海洋地貌测绘无人船产品,用于近海地貌、航道、港口、浅滩及岛礁的测绘。尔后推出安防巡逻无人船,用于近海、港口、海事工程等附近海域的巡逻。

  据国外权威机构估算,到2019年,仅无人船中的一个细分领域——视频巡逻无人船的市场需求就将达100多亿美元。张云飞说:“立足技术优势,我们将通过专注无人船平台建设,以稳定的性能和具有竞争力的价格,在全球无人船行业竞争中保持领先。”

  目前,全球无人船市场滞后于无人机10~15年,全世界只有20多家企业生产无人船,这个产业在国内更是几乎空白。但是无人船前景广阔,应用价值不可小觑。即便是当前作为配角的民用领域,仅就水质监测和水底测绘的需求,就已经蔚为可观。行业空白,让云洲得以迅速抢占市场先机。严格来说,2014年云洲才开始生产,但一年多时间已经向国内13省29个城市卖了70多艘船,销售额1000万元,现在云洲的眼光已经盯上了国外。

  相比无人机市场的激烈竞争,像无人船这样的冷门科技领域更易“弯道超车”。可以预见,国产无人船携低廉的价格和便利的售后服务优势,在测绘、水文和水质监测领域开拓市场,有望推动一批无人船企业做大做强,让这个“弯道超车”更加漂亮。

  武汉楚航测控科技有限公司总经理刘勇分析,国内无人船用途为测绘、水文和水质监测。粗略估计,国内就有约2000套市场需求,按每套系统60万元计算,有超过10亿元市场容量。国产无人船价格和售后优势明显,未来潜力无限。

奔跑吧,云洲智能!

  云洲和我国有些科技公司不同,其无人船从软件到硬件都是自主研发的。今年30岁的张云飞从小就是船模爱好者,初中还拿过船模比赛的冠军。2007年考到香港科技大学精密工程硕士之后,他和两名同学一直躲在学校实验室里组装船模,先后参加了6个大学生科技作品竞赛。参加比赛就要提供商业计划书,张云飞和两名同学发现“无人船可以卖钱”。他们从2009年开始,用一年半辗转广东、云南、四川、北京等地调研,专门找污染严重的湖泊,他们感觉已经挖掘到一个巨大市场。这三名学生于2010年在珠海高新区注册成立了云洲智能科技有限公司。

  最初三年,云洲依靠科技部创业补助和各类留学生创业补助搞研发,像许多初创型科技企业一样,缺钱又缺人,还遭遇联合创始人的退出。云洲在2013年底夺得中国创新创业大赛总决赛冠军,成为企业发展的转折点。张云飞说,借助大赛影响力,云洲顺利完成了一轮几千万元的融资。同时,卖出了第一艘船。借助三年前调研积累的客户,云洲无人船已不愁卖。

  根据相关报道及资料显示,今年1月25日,国家地球空间信息武汉产业化基地宣布我国第一批可搭载“三星联网”卫星系统的汉产北斗无人船顺利在长江、黄河、淮河等大江大河的“试航”中完成测量任务,正式量产。但其与珠海云洲智能科技有限公司相比,晚了两年左右。云洲科技早在2013年已经通过ISO 9000认证,成为了国内智能无人船领域的领航者。而作为国内第一家无人船研发制造商,其已经拥有23项专利技术,其中有6项发明专利。

  中国无人船目前面临的最大问题,仍然是技术。过去十多年,海洋高速无人船技术仅掌握在美国、以色列等少数国家手中,以云洲为代表的中国无人船技术的广泛应用,不仅填补了国内相关领域的空白,更几乎凭借一己之力,使中国无人船技术后发先至,达到世界先进水平,与其他发达国家站到了同一起跑线上。

  美国、以色列的无人船主要用于军用目的,由于军用技术的保密,我国技术距离国外先进技术还有不小差距。张云飞说:“2015年,我们的无人船研发测试基地将在珠海开工建设,这样我们就有了更大的研发技术平台做支撑,有了平台就可以大量测试,我们和国外的差距必将越来越小。”

  奔跑吧,云洲智能!

■文中相关资料摘自网络


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