發布日期：2022-04-27 點擊率：166 品牌：研華_Advantech
各種危險或重復的工作都會向無人化、智能化、標準化的方向發展，“無人船”正在改變傳統環境監測、安防的作業模式，為這個領域帶來更多的創新可能。
專訪 | 珠海云洲智能科技有限公司研發中心鄒雪松
撰文 | 趙艷秋
珠海云洲智能科技有限公司2010年 4月成立于珠海，專注于自動智能無人船等機器人自動化技術，目前已有多款產品面世，包括全自動采樣無人船、應急監測無人船、采樣監測兩用無人船和海洋探測無人船等。
最近幾年，在環境監測、安防巡邏和地貌測繪等領域，一種名為“無人船”的智能設備正在悄然改變傳統的作業模式，并為這些領域的業務創新帶來了多種可能性。
通河上的無人船
大雨后，兩條 1米多長的無人小船行駛在安徽東至縣通河上。通河全長 6.7公里，下游匯入長江。河道附近是東至縣經濟開發區。
1個月前，經濟開發區的一批企業因向通河大肆排污而被要求限期整改，但當環保部督查人員再次來到園區時卻發現，企業正在用更加隱蔽的方法頂風排污。為了及時核實園區企業的排污情況，督查人員首次采用了高科技手段——無人船。
無人船學名“水面機器人”，船上配備有定位系統、導航平臺和探測設備。在航行過程中，無人船一邊通過聲吶、激光和雷達等技術探測障礙物，一邊實時計算出蔽障路線，并選擇最佳巡航線路。在到達目標點后，無人船可以懸停來執行不同的任務，如抽樣船會攜帶監控棒，監控棒的各類傳感器可以對目標點的水樣進行自動抽樣和檢測，并通過無線通信將檢測數據傳回岸上，在岸上終端展示。
因為智能化和自動化，無人船非常適合完成在危險環境下枯燥和重復性的工作，例如環境監測、安防巡邏和地貌測繪等。在這次通河環境污染調查中，兩條無人船分別搭載了不同設備。一條船用水下聲吶對河道進行掃描，當聲吶掃描到排污暗管時，不會產生回波，這讓排污暗管原形畢露。無人船還能對排污暗管拍照并記錄經緯度，讓環保部門一抓一個準。另一條船上掛著監控棒，能沿著指定河段從下游到上游依次對水質進行采樣和檢測，并將數據繪制成污染分布圖。它還能在水下暗管附近有針對性地取樣，以提供執法依據。
從無人船的監測結果中督查人員發現，雖然才下過大雨，但河水中各項污染物數據不降反升。這表明，工業園中的企業趁著暴雨進行了大規模排污。在短短兩天內，無人船為督查人員提供了大量確鑿證據，東至縣經濟開發區 30家企業被責令限期整改、停產整治或掛牌督辦，相關責任單位和責任人被處理。
岸上的工作人員可以通過人機交互終端，查看船只航行路線、任務執行狀態和檢測參數分布圖等。
從航模到商用智器
如果按照傳統環境監測方式，通河環保調查和執法將很難在這么短時間內完成，這讓這一過程中發揮巨大作用的無人船聲名鵲起。實際上，近幾年，無人船在環境監測領域起到了越來越重要的作用。而將無人船最早引入環境監測領域的，是一家名為珠海云洲智能科技有限公司的初創企業。
云洲智能科技的創始人張云飛在學生時期經常參加各種航模大賽。2010年，國內曝出多起水質污染事件，張云飛想，能不能將他們制作的模型應用到環境監測領域，讓模型成為更強大智能的機器？
于是，那一年他與同伴跑遍了大半個中國，到多個地區的水質監測站調研。在水質監測領域，傳統在線監測方式要在水面不同位置放置固定的浮筒，每個浮筒價格高達 80萬到 120萬元。每隔一段時間，還要定期派人去清理浮筒，維護成本頗高。而傳統采樣方式是人工劃船打水，很多時候靠臨時招募的人員完成，每個月只能進行一次。
無人船的出現，就像一個移動浮筒，將監測從一個點擴展到一個面；它還能連續多點監測，繪制出水質參數分布圖，這為大范圍水質普查和生態研究提供了新思路。無人船的測量靈活、高效，只需兩個人就能完成搬船下水、控制和回收等全部操作，解決了由于環境執法人員有限，很難在短期內完成大規模排查的難題，為應急和執法提供了有利條件。而且，勘查現場通常環境都非常惡劣，以通河為例，高毒性污染物苯已超過國家標準的 136倍，而抗腐蝕、抗輻射的無人船能“百毒不侵”，確保工作人員的人身安全。此外，與浮筒相比，無人船幾乎沒有什么維護成本。
調研結束后，張云飛對環保型無人船的應用前景充滿信心。現在，不僅在環保領域，無人船還逐步出現在測繪、巡邏、搜救等應用場景中。
智能化！智能化！
讓無人船在各領域大展拳腳的，是船上的“司令部”，它由“無人船基令部 ”，船只才能按照既定路線自主航行，自主躲避障礙，并獨立執行各種任務。司令部還具備實時數據和視頻通訊功能，能將數據及時發送回岸上。這樣，岸上的工作人員可以通過人機交互終端，查看船只航行路線、任務執行狀態和檢測參數分布圖等。
為了讓無人船能在更多環境下智能地工作，云洲的智能算法人員正在不斷研發適應更多場景的導航算法和模型，如平靜的湖面、湍急的河流或是暗礁嶙峋的大海。當越來越多的算法和模型被開發出來以后，算法人員計劃將探索能融合多場景的普適算法。
與此同時，船只能像人一樣靈活、合理地蔽障，也是智能算法工程師的目標。現在，無人船的蔽障技能還比較機械。打個比喻，當它遇到障礙物時，可能執行一個既定策略——向左拐。云洲的算法人員希望，有一天無人船能根據現實場景，聰明、合理地蔽障。這意味著“司令部”的算法將越來越復雜。
智能算法工程師也正在將人流分析、車牌偵測、逆行識別等路上技術引入無人船，讓無人船具備船只識別、移動船只跟蹤等智能功能。這個功能對于水上巡邏是不可或缺的。
無人船的這些智能化功能不僅需要大量算法和模型的開發，也需要硬件平臺的創新，現在云洲智能引入了研華研發的高性能工控機，這是工控機行業的最新趨勢，它相當于把一個高性能的服務器嵌入到具備高可靠性的工控機中；云洲還采用了研華研發的視頻采集卡，有了它，無人船在巡航中的錄播就能變成了實時的直播。
在云洲智能的戰略中，更智能強大的無人船將從河流湖泊等內陸水域逐漸駛向大海，在海洋調查、護衛巡邏、海洋搜救和海洋測繪領域繼續開拓創新。
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