2.2 全球技术发展态势

2.2.1 全球政策与行动计划概况

当前,世界主要海洋国家出台了一系列产业政策和发展规划,积极推动智能海洋运载装备的发展。

1.智能船舶

近年来,智能船舶成为世界主要海洋国家广泛关注的焦点,船舶设计、制造及配套国家都在积极探索智能船舶技术的应用方式和发展路径,力图占据船舶产业新一轮发展的先发优势。我国也高度重视智能船舶技术的发展,相关部委及地方政府相继推出了一系列政策法规,支持智能船舶技术的发展。世界主要海洋国家的智能船舶政策与行动计划见表2-1。

表2-1 世界主要海洋国家的智能船舶政策与行动计划

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续表

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2.智能海洋工程装备

在数字化、信息化、自动化等技术的大力支撑下,海洋工程装备的智能化已提上日程,许多国家尤其是欧美国家的企业针对无人值守的海上油气开采装备和渔业养殖装备等开展了深入研究。

在海上油气开采装备方面,英国为降低北海边际油田的成本支出、提高开采效率,进行了很多无人值守装备研究。2016年,英国国家水下研究院(Britain's National Subsea Research Initiative)在一份报告中建议,在北海边际油田中采用无人值守平台来降低运营支出。2018年,英国Crondall Energy联合相关领域专家共同开展了针对小型边际油田开采的新型无人值守浮式采油装置研究,该研究吸引了诸多企业参与,包括Premier Oil、道达尔、劳氏船级社、西门子、瓦锡兰等,主要探讨无人值守浮式采油装置作为北海边际油田独立生产设施的可行性,并启动“未来设施”计划。2019年,芬兰瓦锡兰推出全新的Wärtsilä Power解决方案,用于提高无人值守海洋油气开发平台的作业效率,最长可维持6个月不需要任何维护或现场人员;当前瓦锡兰的一些边际油田的采油浮筒已基本实现无人操作,未来,瓦锡兰的目标是将这一技术推广到FPSO、FSO以及各类浮式平台上。我国在2018年初发布的《海洋工程装备制造业持续健康发展行动计划(2017—2020年)》中,也提出了产业体系进一步完善,专用化、系列化、信息化、智能化程度须不断加强的要求。

在渔业养殖装备方面,为推动渔业养殖向更深更远海域进军,解决近海养殖的一系列问题,挪威在2012—2018年推出了深远海三文鱼养殖装备相关的研发执照项目,从事新型装备研发并投入运营者将获得三文鱼养殖执照;截至2018年底,约有150个设计申请,包括4个超大型渔场,其中3个已在中国制造(均是智能化养殖平台)。2016年,欧盟的“HORIZON 2020”计划(第二期)提出要发展高效、合规且环保的智能渔业技术,通过借鉴无人驾驶汽车或无人机的相关技术,完善捕捞及养殖的价值链,提高效率。同时,欧盟还提出了SMARTFISH 2020项目,旨在利用水声和声呐技术、物联网、水下机器人(ROV)技术、大数据分析技术等,为欧盟渔业部门开发、测试和推广一套渔业数据自动采集高科技系统。我国在2019年也成立了中国渔业协会智慧渔业分会,着力推进我国渔业科技创新和可持续发展。

3.智能水下无人装备

在人工智能、探测识别、智能控制、系统集成等技术的驱动下,智能水下无人装备依靠自身决策和控制能力可高效完成各类水下任务,成为深海探测与作业装备的发展重点。新型的智能水下无人装备如水下滑翔机、遥控/自主作业复合型潜水器发展迅速,并走向万米海底深渊;同时应用场景也不断拓展,未来将广泛应用于深渊、极地等极端环境的考察与探测。

许多海洋国家尤其是发达国家都致力于智能水下无人装备技术和产品开发,制订了相关研发计划。2011年9月,美国发布了《2030年海洋研究与社会需求的关键基础设施》报告,提出面向2030年关于观测平台(包括水下滑翔机、水下机器人等)等各类海洋研究基础设施规划建设的建议。2015年,日本在下一代机器人关键技术重点科技计划项目中,部署了资源勘探用自主型无人潜水器、遥控型无人潜水器的高效率海中作业系统及多台自主型无人潜水器协同作业的研究开发项目。2015年,英国劳氏船级社等推出了《全球海洋技术趋势2030》报告,提出未来一系列自主型水下、水面和空中装备将完成联合自主行动和任务,为探索、监测以及与海洋空间互动提供一种新的方式。2016年,美国发布了《2025年自主潜航器需求》报告,提出要致力于提高自主潜航器的独立性,确保自主潜航器可在最少人员干预下运行数日或数周;2018年,美国又发布了《美国国家海洋科技发展:未来十年愿景》报告,提出研发智能船舶及潜水器等装备。美国国防部高级研究计划局(DARPA)重点关注水下无人系统、水下态势感知、水下及跨域通信等领域,正在开发新型长航时、长距离、可搭载大型有效载荷的无人潜航器和先进自主型水下机器人系统等智能水下无人装备。近年来,我国在国家重点研发计划中,也支持了全海深无人潜水器、水下机器人自主避障与规划控制等方面的研究,不断提升我国水下无人装备的作业能力与智能化水平。

2.2.2 基于文献分析的研发态势

采用工程科技战略咨询智能支持系统(iSS)、Web of Science数据库、Derwent数据库开展智能海洋运载装备相关技术动态分析,包括文献计量和专利分析。

近年来,智能海洋运载装备领域的研究论文和专利的数量总体上均呈增长趋势,说明全球海洋国家对智能海洋运载装备领域的研究日益重视。美国、中国、日本、意大利、韩国、英国、西班牙、法国等国家是智能海洋运载装备领域的主要研究力量,这些国家的相关高校、科研院所及企业承担智能海洋运载装备的研究与技术开发工作,研究方向涉及自动控制系统、计算机、机器人、遥感、通信、仪器仪表、材料等。其中,提升自主航行与作业能力成为智能海洋运载装备研发的重要趋势。