人工智能与疏浚机理相结合“一键疏浚”领跑挖泥船智能化

谈攻城的大狮兄 2024-06-17 06:44:13

5月30日,《中国交通报》刊发文章《人工智能与疏浚机理相结合 “一键疏浚”领跑挖泥船智能化》,详细介绍了公司在智能疏浚领域的开拓创新。

一键叫车、一键登录、一键美颜、一键“三连”……时下,各种年轻人耳熟能详的“一键”功能,展现出科技改变生活的巨大魅力。令人意想不到的是,在我国拥有数百年历史的疏浚行业,同样存在这一潮流操作——只要按下“一键疏浚”按钮,疏浚船舶便可自动完成挖泥、抛泥、吹泥等一系列施工作业,过去需要4个人协作的施工作业,如今只需1人即可完成。

在日前举行的2024年中国品牌博览会上,中交疏浚挖泥船智能疏浚作业系统正式发布。该系统采用人工智能和疏浚机理相结合的方法,实现“一键疏浚”和能效智能优化,典型工况下可进行“无人疏浚”由AI代替人工操作,提升疏浚安全和效能。

疏浚行业是以高端技术装备为核心的战略行业,挖泥船可谓“大国重器”,具有很高的技术门槛。中交疏浚(集团)股份有限公司(简称中交疏浚)党委书记、董事长刘永满介绍,作为我国疏浚领域唯一一家国家级科研平台,中交疏浚旗下的疏浚技术装备国家工程研究中心(简称研究中心)聚焦关键领域突破创新,提前布局开展智能疏浚关键技术研究,破解“卡脖子”难题,成功研制了智能疏浚作业系统并实船应用,不断推动技术和装备向高端化、智能化、绿色化发展,实现中国疏浚技术和装备从“跟跑”“并跑”再到部分领域“领跑”的蜕变。

自主学习越用越聪明

据研究中心党委书记、总工程师张晴波介绍,挖泥船智能疏浚作业系统主要包括智能疏浚控制、智能航行控制和智能能效管理等功能。其中,智能疏浚控制功能包括疏浚作业设备自动控制、运行参数智能调节、运行状态智能感知和故障异常自主应对,构建了全自动疏浚控制标准化流程,实现了上千个控制对象的“一键控制”。系统还采用人工智能技术,通过海量疏浚历史数据挖掘,提出了最大产量、经济产量和目标产量3种疏浚模式。该技术具备自主学习、自主进化,越用越聪明的优点,新工地无需试挖,提升了智能疏浚对不同工况的自适应性。

人工接管率和产能稳定性是评价智能疏浚的重要指标。系统针对疏浚设备故障和疏浚作业异常建立智能化感知预判和应对策略,实现异常趋势智能预判、提前干预自主应对功能,可规避大多数异常发生,保证疏浚产能稳定,减少人工接管次数。

最佳航速自主推荐

对于疏浚船舶来说,不仅航行会产生能耗,疏浚作业阶段的能耗组成更复杂,如何实现节能降耗是一个多因素耦合的问题,离不开智能技术的帮助。智能疏浚作业系统构建了智能能效管理体系,可自动核算挖泥船能效指数和碳强度指标,实现挖泥船碳足迹的监测记录和核查;建立了挖泥船疏浚作业周期性能效评估模型,根据国家能源效率标识将船舶综合能效进行等级划分。

利用人工智能技术,智能能效管理系统深度挖掘外部环境、施工参数和燃油消耗数据的关联性,计算当前能效关键因子作用下的最佳能效施工参数,给出经济产量为目标的疏浚控制策略;根据挖泥船历史航行数据、航线特点和燃油消耗,自主计算经济航速,实现长途调遣和疏浚作业的最佳航速推荐。

特定工况下实现“无人疏浚”

除了疏浚作业,智能疏浚作业系统同样解放了船舶驾驶员的双手。据了解,智能航行控制系统包括自主航行辅助、疏浚地形三维重构和疏浚作业过程数字李生功能,与智能疏浚控制系统相结合可以实现高阶“浚驾合一”,解放疏浚操作员和船舶驾驶员双手,特定工况条件下实现“无人疏浚”。

在挖泥船疏浚作业和调遣过程中,智能航行控制功能可实现航行路径规划、自主航行控制和疏浚作业水下三维可视化。值得一提的是,自主航行控制功能在特定工况条件下可“无人驾驶”,实现船舶航迹、航速控制、辅助避让和碰撞预警。

“无人疏浚”离不开智能感知。智能航行控制系统采用数字李生技术,构建了挖泥船船体、疏浚机具、水下地形三维模型,运用双向数据映射技术实现模型与疏浚作业真实场景同步联动,立体还原水下数据前后的效果,实现疏浚作业水下三维可视化监控提高操控精度,减少漏挖超挖现象。

据悉,目前,智能疏浚作业系统已在国内7艘耙吸挖泥船和6艘绞吸挖泥船实船成功应用,未来可推广至国内外其他疏浚船舶。较以往相比,不仅在挖泥效率上提高约10%,而且油耗还降低约5%,带来显著的经济社会效益。此外,中交集团2023年投资建造的1.5万立方米舱容LNG天然气耙吸挖泥船也将配备该系统。该船预计今年10月底交付,将首次在国内实现典型工况条件下的“无人疏浚”功能。

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