我国疏浚行业一方面要持续推进疏浚装备节能升级,另一方面要充分利用5G、工业互联网、人工智能等先进技术,以新技术推动新模式、新业态,培育疏浚行业发展新动能。
记者 刘志良
世界正在经历新一轮科技革命和产业变革,我国疏浚行业一方面要转变行业发展理念和发展方式,全面推动促进产业向绿色低碳转型发展,持续推进疏浚装备节能升级;另一方面要充分利用5G、工业互联网、人工智能等先进技术,以新技术推动新模式、新业态形成,培育疏浚行业发展新动能,不断提升行业核心竞争能力。日前,在以“生态优先,智能疏浚”为主题的2022年中国航海日活动周疏浚论坛上,与会专家对我国疏浚行业及疏浚装备的发展进行了探讨。
经过120多年的发展,我国疏浚行业实现了从主要依靠国外进口疏浚船舶到目前已经基本实现“国船国造”的转变,走出了一条自主创新之路,整体疏浚能力早已超过荷兰、比利时等传统疏浚强国,并成为世界上少数几个掌握疏浚先进船舶研发和建造核心技术的国家之一。面对未来新兴技术发展及需求变化,我国疏浚行业亟待实现绿色智能升级。
绿色大型挖泥船是方向
专家认为,我国疏浚行业新建绿色能源大型耙吸式挖泥船势在必行。论坛上,中交上海航道局有限公司总工程师顾勇表示,液化天然气(LNG)大型耙吸式挖泥船有较好前景。从资源方面来看,中国石油对外依存度高,而中国天然气的采储比远高于石油。从环保方面看,万方以上大型耙吸式挖泥船总装机功率大,近2万千瓦,年消耗燃油超1万吨。而天然气是化石能源中最清洁的能源,与燃油相比,大气污染物减排效果明显,氮氧化物减排达到91%,颗粒物减排达到99%,二氧化碳减排达到30%,且每艘船可节省燃料费20%。从政策法规方面看,国际海事组织(IMO)MARPOL公约对船舶空气污染提出了更高的要求;国内则把双碳目标作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划,各种实施方案不断推出,限排措施已转化为强制性规定。
据了解,早在2013年,中交上海航道局就开始对LNG双燃料大型耙吸式挖泥船研制进行了立项研究。通过前期立项研究,共形成《技术总结报告》《规范规则研究报告》《船舶LNG系统安保技术研究报告》等19份研究报告,完成双燃料大型耙吸挖泥船的基本设计。顾勇透露,上海航道局新船建造所有审批流程和招投标流程已经完成,该型船将由上海振华重工(集团)股份有限公司建造。上航局LNG双燃料大型耙吸挖泥船的开工建造,也开创了国内LNG清洁能源进入工程船领域的先河。
顾勇表示,工程船使用清洁能源将促进国家双碳战略目标的实现,并产生良好的社会效益。LNG双燃料大型耙吸式挖泥船的一系列设计技术可应用于其他“一拖二”动力系统或全电力驱动形式的工程船,如港口、沿海作业的绞吸挖泥船,内河作业的起重船等,从而推动主要港口船舶水上加气体系的改进和完善,给企业带来显著的经济效益。
我国已成为航运大国、港口大国、造船大国,并正在向强国迈进,进入新的发展阶段。我国疏浚行业要贯彻新发展理念,顺应绿色低碳智能发展新趋势,构建新发展格局。交通运输部原副部长,全国政协十三届委员会委员、中国航海学会理事长何建中表示,当前,我国疏浚行业要加快形成绿色低碳交通发展,切实转变行业的发展理念和发展方式,持续推进装备节能升级,按照绿色低碳工程要求,实现项目全生命周期的绿色管理,努力率先成为绿色低碳产业。
无人疏浚装备还有多远
近年来,随着人工智能技术和算法算力的迭代升级,装备的制造和使用逐步迈向自动化、智能化、无人化,而我国船舶行业智能化技术的发展日趋成熟,为大型工程船舶装备尤其是挖泥船的智能化升级奠定了坚实的基础。论坛上,中交疏浚副总裁、总工程师刘树东介绍说,在推进疏浚装备智能化发展方面,我国面临着良好的机遇。我国制定的《十四五规划纲要》明确提出实施产业数字化转型,近年来,工业和信息化部、国务院国有资产监督管理委员会等部门也相继出台了多个推进产业数字化转型的政策文件,这标志着数字化转型正式升级为国家产业政策。
据刘树东介绍,疏浚行业智能化发展也有自身的需求和优势,传统的疏浚作业由人工操作,需要多人配合,受操作人员个体化差异的影响,存在水平参差不齐、标准化程度不高、施工安全施工效率不稳定等问题。而智能疏浚作业标准化程度高,能够通过自学习实现持续迭代,智能感知安全高效,规避了人工操作的弊端。不过,疏浚智能化发展同时也面临着产量和能耗优化策略,算法对工况自适应性,挖泥、输送、溢流协同控制,异常感知和自主应对等方面的技术难题。
据了解,为了推动疏浚智能化发展,工信部在2019年高新技术船舶专项中立项了“疏浚船舶智能作业系统开发”,该项目由中交疏浚技术装备国家工程研究中心牵头,研发团队包括中交天航局、上航局、广航局,振华重工,中国船舶集团旗下黄埔文冲、七〇八所,江苏科技大学,中国船级社等疏浚产业链相关企业、高校、研发机构、检验机构。刘树东介绍说,疏浚船舶智能作业系统研发瞄准了国际疏浚装备与技术的发展趋势,针对耙吸挖泥船和绞吸挖泥船,采用疏浚机理和人工智能相结合的方法研发自动运行、自主巡游、智能感知、自主应对、数字孪生系统、智能能效等关键技术,实现了作业施工一键操作、智能优化和自主应对。
疏浚船舶智能作业系统通过模块化封装,可在新建船舶和存量船舶中快速推广应用。目前,疏浚船舶智能作业系统已经在“新海虎8”号、“航浚3011”号、“航浚4017”号、“航浚4018”号、“航浚4019”号等5艘耙吸式挖泥船以及“昊海龙”号、“天骥”号、“新海鹭”号、“新海鹤”号、“新海豚”号等5艘绞吸式挖泥船上得到了应用。据刘树东介绍,应用了疏浚船舶智能作业系统的耙吸式挖泥船解放了操作人员双手,4个操耙手可以减半,降低了人工成本,提高了挖泥效率;泥泵智能控制较人工操作泥泵真空均值提高约9%,输送效率提升约10%;挖泥装舱智能控制较人工操作千方土用时减少约12.5%,油耗降低约5%。
刘树东表示,疏浚船舶智能作业系统在两种优化策略、双模驱动、效能提升、感知应对和数字孪生方面取得了关键突破并实现赶超。该系统的自主研发和成功应用提升了疏浚效能和安全性,典型工况可以实现“无人疏浚”,初步实现了智能化换人的目标,提升了我国疏浚装备的国际竞争力。下一步,项目组将持续开展船舶航行自动驾驶技术,并将船舶驾驶与智能疏浚系统无缝融合,实现“浚驾合一”,打通无人疏浚的“最后一公里”。
何建中指出,今后我国疏浚行业要进一步提升数智化水平,推动传统疏浚行业“换核、强芯、赋智、融合”;要进一步提升中国疏浚行业国际影响力,提高国际话语权,为筑牢“海洋强国”的根基提供坚强的支撑。