“供电系统和识别系统均达到指标要求。”11月末的松花江哈尔滨船舶卧泊基地上,由哈尔滨工程大学船舶工程学院智慧水利与海洋可再生能源技术团队牵头研制的能量自持水上无人值守智能监管基础保障平台“水上卫士”测试成功。该平台基于水流发电能量自持,可以全面感知、智能识别、实时评估、自主决策和自动执行,为内河水上安全绿色智能管理探索了新思路,助力智慧航运建设。
“与陆地不同,水上监管以人为核心,可达性差、全时段全域覆盖难。发展全天候水上无人监管装备成为破解该难题的唯一解,其中水上稳定充足的电力供给和行为识别算法是首先需要突破的两项技术瓶颈。”团队负责人耿敬教授介绍。该平台历经3年研究,依托黑龙江省重点研发项目,联合哈尔滨海邻科信息技术有限公司共同研制。
高效稳定,浅水低流水域绿色发电
管控装备工作的内河航道边缘水域流速低、流场复杂多变,一直是限制水流稳定高效发电的现实难题。团队通过对航道边缘水域复杂流场下叶片翼型、攻角和水轮机组布置方式对俘能效率的影响规律与发生机理分析,突破了适应于内河航道边缘水域复杂流场下的水轮机组优化设计与智能控制技术。现场测试结果表明,该技术将新装备适用范围拓展至我国90%以上的内河管控水域,解决了传统风能和太阳能无法为水上大功率管控设备提供全天候、充足电力供给的行业难题,为设备全天候运行提供了足够“力气”。
无人值守,全天候航道自主感知与识别
在内河水上安全管控过程中,水上环境异常事件、船舶航行违规、违法和危险行为种类繁多且识别难度大,目前主要依靠人工监视判定,特别是偏远水域,难以做到全天候和全域监管。团队搭建了“万级”规模的水上环境异变、船舶航行违规、违法、危险行为事件特征库,攻克了基于传感信号、视觉感知等多源异构数据的水上环境异变、危险行为和违规事件环境自洽专属识别算法。现场测试结果表明,算法识别响应时间<1s,识别正确率>95%,为全天候、全域、无人、精准化的水上安全管控提供了智慧“大脑”。
攻坚克难,面向内河水上智能管理真需求
项目测试成功的背后,是团队以“面向真需求,忘我真科研”精神攻克难关的日常。发电、感知、边缘计算、航行等十余个系统交叉总装难度大,为了在冰期之前测试,团队师生两个月如一日在总装车间坚守,利用江面结冰前的3天实验窗口期,每天登船实验十几个小时,在零下的室外测试装备,确保按期完成全部测试任务。
“下一步,团队将通过‘基础保障平台+’模式,面向航道管理、渔业管理、海事管理、水上应急和界江界河巡逻等多种业务需求,拓展研制各型业务创新装备,推动产品设计定型和批量生产,完成行业标准制定,形成具有完全自主知识产权的系列化新质产品。”装备研制负责人李明伟教授说。