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智慧城市
無(wú)人船
- 摘要：各種危險(xiǎn)或重復(fù)的工作都會(huì)向無(wú)人化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，“無(wú)人船”正在改變傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)、安防的作業(yè)模式，為這個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)更多的創(chuàng)新可能。
各種危險(xiǎn)或重復(fù)的工作都會(huì)向無(wú)人化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，“無(wú)人船”正在改變傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)、安防的作業(yè)模式，為這個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)更多的創(chuàng)新可能。
專訪 | 珠海云洲智能科技有限公司研發(fā)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(dòng)智能無(wú)人船等機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)，目前已有多款產(chǎn)品面世，包括全自動(dòng)采樣無(wú)人船、應(yīng)急監(jiān)測(cè)無(wú)人船、采樣監(jiān)測(cè)兩用無(wú)人船和海洋探測(cè)無(wú)人船等。
最近幾年，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、安防巡邏和地貌測(cè)繪等領(lǐng)域，一種名為“無(wú)人船”的智能設(shè)備正在悄然改變傳統(tǒng)的作業(yè)模式，并為這些領(lǐng)域的業(yè)務(wù)創(chuàng)新帶來(lái)了多種可能性。
通河上的無(wú)人船
大雨后，兩條 1米多長(zhǎng)的無(wú)人小船行駛在安徽東至縣通河上。通河全長(zhǎng) 6.7公里，下游匯入長(zhǎng)江。河道附近是東至縣經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)。
1個(gè)月前，經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)的一批企業(yè)因向通河大肆排污而被要求限期整改，但當(dāng)環(huán)保部督查人員再次來(lái)到園區(qū)時(shí)卻發(fā)現(xiàn)，企業(yè)正在用更加隱蔽的方法頂風(fēng)排污。為了及時(shí)核實(shí)園區(qū)企業(yè)的排污情況，督查人員首次采用了高科技手段——無(wú)人船。
無(wú)人船學(xué)名“水面機(jī)器人”，船上配備有定位系統(tǒng)、導(dǎo)航平臺(tái)和探測(cè)設(shè)備。在航行過(guò)程中，無(wú)人船一邊通過(guò)聲吶、激光和雷達(dá)等技術(shù)探測(cè)障礙物，一邊實(shí)時(shí)計(jì)算出蔽障路線，并選擇最佳巡航線路。在到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)后，無(wú)人船可以懸停來(lái)執(zhí)行不同的任務(wù)，如抽樣船會(huì)攜帶監(jiān)控棒，監(jiān)控棒的各類傳感器可以對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的水樣進(jìn)行自動(dòng)抽樣和檢測(cè)，并通過(guò)無(wú)線通信將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳回岸上，在岸上終端展示。
因?yàn)橹悄芑妥詣?dòng)化，無(wú)人船非常適合完成在危險(xiǎn)環(huán)境下枯燥和重復(fù)性的工作，例如環(huán)境監(jiān)測(cè)、安防巡邏和地貌測(cè)繪等。在這次通河環(huán)境污染調(diào)查中，兩條無(wú)人船分別搭載了不同設(shè)備。一條船用水下聲吶對(duì)河道進(jìn)行掃描，當(dāng)聲吶掃描到排污暗管時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生回波，這讓排污暗管原形畢露。無(wú)人船還能對(duì)排污暗管拍照并記錄經(jīng)緯度，讓環(huán)保部門一抓一個(gè)準(zhǔn)。另一條船上掛著監(jiān)控棒，能沿著指定河段從下游到上游依次對(duì)水質(zhì)進(jìn)行采樣和檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)繪制成污染分布圖。它還能在水下暗管附近有針對(duì)性地取樣，以提供執(zhí)法依據(jù)。
從無(wú)人船的監(jiān)測(cè)結(jié)果中督查人員發(fā)現(xiàn)，雖然才下過(guò)大雨，但河水中各項(xiàng)污染物數(shù)據(jù)不降反升。這表明，工業(yè)園中的企業(yè)趁著暴雨進(jìn)行了大規(guī)模排污。在短短兩天內(nèi)，無(wú)人船為督查人員提供了大量確鑿證據(jù)，東至縣經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū) 30家企業(yè)被責(zé)令限期整改、停產(chǎn)整治或掛牌督辦，相關(guān)責(zé)任單位和責(zé)任人被處理。
岸上的工作人員可以通過(guò)人機(jī)交互終端，查看船只航行路線、任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)和檢測(cè)參數(shù)分布圖等。
從航模到商用智器
如果按照傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)方式，通河環(huán)保調(diào)查和執(zhí)法將很難在這么短時(shí)間內(nèi)完成，這讓這一過(guò)程中發(fā)揮巨大作用的無(wú)人船聲名鵲起。實(shí)際上，近幾年，無(wú)人船在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域起到了越來(lái)越重要的作用。而將無(wú)人船最早引入環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的，是一家名為珠海云洲智能科技有限公司的初創(chuàng)企業(yè)。
云洲智能科技的創(chuàng)始人張?jiān)骑w在學(xué)生時(shí)期經(jīng)常參加各種航模大賽。2010年，國(guó)內(nèi)曝出多起水質(zhì)污染事件，張?jiān)骑w想，能不能將他們制作的模型應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，讓模型成為更強(qiáng)大智能的機(jī)器？
于是，那一年他與同伴跑遍了大半個(gè)中國(guó)，到多個(gè)地區(qū)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)站調(diào)研。在水質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，傳統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)方式要在水面不同位置放置固定的浮筒，每個(gè)浮筒價(jià)格高達(dá) 80萬(wàn)到 120萬(wàn)元。每隔一段時(shí)間，還要定期派人去清理浮筒，維護(hù)成本頗高。而傳統(tǒng)采樣方式是人工劃船打水，很多時(shí)候靠臨時(shí)招募的人員完成，每個(gè)月只能進(jìn)行一次。
無(wú)人船的出現(xiàn)，就像一個(gè)移動(dòng)浮筒，將監(jiān)測(cè)從一個(gè)點(diǎn)擴(kuò)展到一個(gè)面；它還能連續(xù)多點(diǎn)監(jiān)測(cè)，繪制出水質(zhì)參數(shù)分布圖，這為大范圍水質(zhì)普查和生態(tài)研究提供了新思路。無(wú)人船的測(cè)量靈活、高效，只需兩個(gè)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(huán)境執(zhí)法人員有限，很難在短期內(nèi)完成大規(guī)模排查的難題，為應(yīng)急和執(zhí)法提供了有利條件。而且，勘查現(xiàn)場(chǎng)通常環(huán)境都非常惡劣，以通河為例，高毒性污染物苯已超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的 136倍，而抗腐蝕、抗輻射的無(wú)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(wú)人船幾乎沒(méi)有什么維護(hù)成本。
調(diào)研結(jié)束后，張?jiān)骑w對(duì)環(huán)保型無(wú)人船的應(yīng)用前景充滿信心。現(xiàn)在，不僅在環(huán)保領(lǐng)域，無(wú)人船還逐步出現(xiàn)在測(cè)繪、巡邏、搜救等應(yīng)用場(chǎng)景中。
智能化！智能化！
讓無(wú)人船在各領(lǐng)域大展拳腳的，是船上的“司令部”，它由“無(wú)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(dú)立執(zhí)行各種任務(wù)。司令部還具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和視頻通訊功能，能將數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)送回岸上。這樣，岸上的工作人員可以通過(guò)人機(jī)交互終端，查看船只航行路線、任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)和檢測(cè)參數(shù)分布圖等。
為了讓無(wú)人船能在更多環(huán)境下智能地工作，云洲的智能算法人員正在不斷研發(fā)適應(yīng)更多場(chǎng)景的導(dǎo)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(dāng)越來(lái)越多的算法和模型被開(kāi)發(fā)出來(lái)以后，算法人員計(jì)劃將探索能融合多場(chǎng)景的普適算法。
與此同時(shí)，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(biāo)。現(xiàn)在，無(wú)人船的蔽障技能還比較機(jī)械。打個(gè)比喻，當(dāng)它遇到障礙物時(shí)，可能執(zhí)行一個(gè)既定策略——向左拐。云洲的算法人員希望，有一天無(wú)人船能根據(jù)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，聰明、合理地蔽障。這意味著“司令部”的算法將越來(lái)越復(fù)雜。
智能算法工程師也正在將人流分析、車牌偵測(cè)、逆行識(shí)別等路上技術(shù)引入無(wú)人船，讓無(wú)人船具備船只識(shí)別、移動(dòng)船只跟蹤等智能功能。這個(gè)功能對(duì)于水上巡邏是不可或缺的。
無(wú)人船的這些智能化功能不僅需要大量算法和模型的開(kāi)發(fā)，也需要硬件平臺(tái)的創(chuàng)新，現(xiàn)在云洲智能引入了研華研發(fā)的高性能工控機(jī)，這是工控機(jī)行業(yè)的最新趨勢(shì)，它相當(dāng)于把一個(gè)高性能的服務(wù)器嵌入到具備高可靠性的工控機(jī)中；云洲還采用了研華研發(fā)的視頻采集卡，有了它，無(wú)人船在巡航中的錄播就能變成了實(shí)時(shí)的直播。
在云洲智能的戰(zhàn)略中，更智能強(qiáng)大的無(wú)人船將從河流湖泊等內(nèi)陸水域逐漸駛向大海，在海洋調(diào)查、護(hù)衛(wèi)巡邏、海洋搜救和海洋測(cè)繪領(lǐng)域繼續(xù)開(kāi)拓創(chuàng)新。
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