欧卡智舶智慧水务解决方案 | 第四期 无人船融合式充电解决方案

引语

在智能产品逐步迈向无人化的进程中，能源补充极大限制其发展，以无线充电为主的解决方案是当下最有效的手段之一。

欧卡智舶针对无人船水域维护这一高频场景，研发了一种全新的水面无线充电系统，形成真正全智能水面作业流程，为无人船行业带来变革。

无人驾驶时代

无人船行业需全智能升级

5G商用，标志着智能化作业迎来新时代。随着空中、陆地无人驾驶应用的爆发，水面无人船也在蓄势待发。

但是当前的智能机器人都面临着一个必要的问题，即能源补充。不解决这一问题，就谈不上真正的无人化。

在陆地上，用于封闭场景物流运输的AGV，已经发展出了布设于运行轨道的感应线圈无线充电装置、及固定的充电桩群两种解决方案，分别具备利用边工作边充电、充电效率高的优点。

▲AGV两种充电方案

放眼无人船水域作业，有两个重要的制约因素：一是其智能化程度；二是能源补充。

▲无人船作业与人工清理水面智能化程度依赖于水面无人驾驶技术的成熟程度，可以通过实践积累提升。

能源补充的问题却一直没有良好的解决方案，极大的限制了水面无人船真正走向无人化的脚步。

无人船水域作业痛点问题

无人船水域作业主要有两类。一类是科研、测绘、探险等这低频场景；另一类是水面清洁、安全巡检、水质监测等高频场景。当前的智能无人船基本都采用电能作为能源，虽然高效、清洁，也足以作为应对作为特种装备使用的场景需求。但在高频场景下，对无人船的全智能工作流程、续航能力、充电时长、安全问题等提出严格要求，现存诸多问题，需全面标准的行业解决方案。

1. 全智能工作流程

水域落地场景分属室外封闭场景，作业环节复杂，真正做到全面无人化需打通启动端与停靠充电端。常规无人船的模式是现场遥控启动、取出电池充电等强人力耦合的方式，需要人员随叫随到，无法真正无人化。

2. 高频次作业需要长效续航

水域是一个动态场景，无人船水上作业的各个环节比较复杂，能源消耗大，对续航要求高，本身大容量电池下6~8小时的续航，只能满足基本需求。此外，大电池容量替换则需要专门的人工，提高了成本。

3. 室外环境有线充电存在各类隐患

室外场景环境复杂，一般的充电设施仅做基础防护。有线充电的相关线路基本处于外露状态，风吹日晒这些外界影响的所造成的设备老化、接触不良以及电压不稳定情况时常存在，风险较高。

这些问题进一步制约了智能无人船在实际场景中的应用，无人船作业过程难以摆脱人工协助，无法真正地实现“无人化”。

欧卡方案

水面无线充电系统

针对这些问题带来的局限，欧卡智舶提出了一种全新的解决方案——水面无线充电系统。真正的突破了无人船能源补充所带来的种种问题，实现了智能无人船作业全过程的“无人化”。

欧卡水面无线充电系统 

这一系统是一款模块化岸基充电装置，应用于欧卡智舶SMURF系列无人驾驶船只，能实现整个无人船充电过程的自动化、无人化，降低维护成本，使用安全便利。

▲欧卡水面无线充电系统

水面无线充电系统是长3米、宽3.4米的一个凹型平台，采用铝合金搭建而成，通过多根钢柱与岸边固定，能抵抗三级风浪的吹打。基站上还设有吊臂，能自动将已收集满的垃圾仓提出并更换，实现清洁作业的自动化。

▲欧卡水面无线充电系统

整个系统采用集成化设计，最大系统输出功率1000W，可以直接接入AC220V电压，充电效率高于90%。无需水域基建，可直接安装于各个场景水域中。

水面无线充电系统的优点 

相较于传统的无人船充电方案，其优点和效率的提升也是全方面的。

充电站入口设有自动滑轨，在无人船靠近后可以引导进入，最终自动连接到磁吸电极，就位后会启动电磁卡扣，进一步固定船只。其吸力可以达到180KG，在没有指令的情况下，无人船会牢牢停泊在岸基中，具备防盗窃功能。▲磁吸式自动校准

这一设计使得电极与船只充电口准确连接，又不会存在裸露电极带来的接触风险，保证整个充电过程和停靠过程的安全和稳定。

传统无人船充电 VS 欧卡无线充电
充电期间船只离线、空置	随用随充、自动断电
人工接入充电	自动返航、连接、充电
电极裸露、电流大、有安全隐患	磁吸充电、无需插拔、线路封闭

▲无人船传统充电方式与欧卡无线充电此外，充电站和船只电池均内置有智能充电管理软件，可以自主调节充电过程电流的大小，在满电时自动断电，保证充电过程的稳定和安全，整个充电过程自动化、无人化。

水面无线充电系统的难点 

水面室外场景环境复杂多变，相较于陆地无线充电存在更大的技术挑战和难点，欧卡针对各类问题提出相应解决方案。

水面充电难点 & 欧卡方案
流动水域精准返航	高精准自适应控制定位
水汽影响严重	高密封性防水
充电系统难以搭建	停泊、充电一体化

▲水面充电难点与欧卡方案

欧卡通过创新设计，将充电系统与停泊岸基相结合，并加入智能化的控制系统，形成了一个多功能融合的水面无线充电系统。

构建无人船水域作业闭环 

有了水面无线充电系统的加入后，欧卡已经构建起船只清理作业、随时补充能源、远程控制及状态查看的水域智能化作业闭环。

▲无人船水域作业闭环

在实际应用中，无人船可以按照以下流程来完成水域维护任务，仅需要工人定期来将船只收集的垃圾运走，其余的环节皆不需人工参与。

▲欧卡无人驾驶清洁船作业流程

在这套系统的加持下，不仅无人船清洁作业的频次提高了，设备的停机时间也大幅缩短。此外，无人船的工作时间不再受到工人工作时间的限制，即便是夜晚也可自动出动作业。

▲欧卡无人驾驶清洁船在夜间工作

未来思考

无人船作业新未来

自2019年11月起，欧卡水面充电系统已历经多个版本迭代和修改，最终呈现出一套完整、成熟的自动充电系统。当前已经在武汉东湖国宾馆、南京图灵院、上海张江高科技园等多处水域投入使用。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

 ▲欧卡水面无线充电应用点

欧卡无人船水面充电系统的推出，解决了智能无人船续航这个关键的问题，补上了水面无人船作业真正无人化的最后一环。

这不仅对欧卡智舶意义重大，还为智能无人船作业行业提供了一种全新的解决方案，以应对高频刚需的作业场景下续航不足所带来的效率降低和成本增加，必将为整个水面无人船行业带来更多的思考。

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本篇是欧卡智能智慧水务解决方案

第四期——无人船融合式充电解决方案，

现已推出水面环卫与维护、水面数据收集与监测和水域安防巡检与排查

三篇智慧水务解决方案

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