严新平院士:自主水路交通系统的研究和展望

Mark wiens

发布时间:2020-06-28

原标题:十年内中国最大的结构性潜能就是都市圈建设 来源:清华同衡规划播报 作者:刘世锦,中国发展研究基金会副理事长,全国政协经济委员会副主任 内容来源:凤凰财知道 1 新冠病毒对全球和人生的智慧

严新平院士:自主水路交通系统的研究和展望人生的智慧

来源:汽车俱乐部Plus

2020年6月24日下午,世界智能大会分论坛第四届智能交通峰会在天津举行,以下是会议实录。

天津依水而兴,水路交通对于天津的城市发展有着深远的意义。下面请中国工程院院士严新平先生以视频的形式就自主水路交通系统的研究与展望做主旨演讲。请大家观看:

严新平:各位专家、各位代表,我是武汉理工大学严新平,很高兴应邀参加天津第四届天津智能大会峰会会场,在新冠疫情尚未完全结束特殊时期,我们采取视频会议方式,共同探讨智能交通发展趋势,分享智能交通研究成果,欢迎大家参与谢谢!

各位专家、各位会议代表,我今天向大家汇报我和我团队正在围绕水路交通积极推进新型运输模式的有关思考,今天报告模式《自主水路交通系统的研究与展望》。

第一,水路交通运输的内涵与特征。

第二,自主水路交通系统的概念与组成。

第三,自主水路交通系统的关键技术。

第四,自主水路交通系统的发展展望。

水路交通运输涉及到航道基础社区设施建设,水路运载装备运用、交通组织调度,海事运营管理、运营过程控制等技术领域。

水路交通运输以港口为节点,航道为通道,通过船舶实现货物和乘客搭载,是交通运输业的主要运营方式之一。

从2011年起,我国先后发布了多个对于水路交通倡议发展有关战略、规划和指导意见,应该说这些战略规划和指导意见为我国发展水路交通提供了重要的政策保障。

交通运输部以及中国(船机社)和有关行业管理部门,也先后就水路交通绿色化和智能化发展提出了很多的具体的要求,发布了相关的政策。

水路交通随着经济社会的发展而发展,就船舶而言,其驱动形式由最早的人力到蒸汽机,到现在普遍采用柴油机,目前正在发展电力驱动、新能源以及混合动力等多种形式,就航运组织来说,港口装卸、市场从以人工为主,到现在数字运营服务,装卸过程从人力操作机械协同,到自动化港口方向发展,就船道而言,由自然水域到区划航道,人工建设和养护逐步开展数字航道建设,并逐步构建电子监管体系。

水路交通运输的重要性和作用地位,截至2019年末,我国码头泊位达到22893个,万吨级以上泊位达到2420个,运河通航里程为12.73万公里,水上运输船舶的数量达到13.16万艘,应该说水路交通不论是运输量的比重,还是周转量等方面都在各种交通运输中占有重要的地位。

未来的水路交通将朝着以下五个方面发展。

1、随着人工智能的发展和智能船舶的应用,货运船舶将会逐渐出现少量化趋势,逐步实现深远海、近海、内河船舶谱系化。

2、多能源利用,推进电气化,无轴轮缘驱动将成为未来船舶动力形式,同时注重水路交通和可再生能源发展。

3、航道设施、能源供给、信息网络一体化趋势,岸基船舶控制中心检测成为港口设施重要组成部分,以智慧港口为代表的综合集疏运系统大量采用。

4、近海六个港口编队航行,将成为水路交通运行新模式。

5、以数字化航运公司和互联网+航运为特征航运新业态将会逐步形成。

水路交通系统的发展可以分为自动系统、向智能系统发展,最终成为自主系统,是一个系统作用增强,人员参与逐步减少的过程。自动系统与智能系统核心差异在于系统四个维度,形成人以及人类决策的因素,智能系统与自主系统的核心差异在于系统是否具备执行决策的能力。应该说自主水路交通系统正是在这样的背景下提出和发展的。

二、关于水路交通交通系统的概念与组成。

自主交通系统是近年来国内外交通领域发展新方向,由智能载运工具、数字交通基础设施和智慧运营组织所组成,具有感知、交互、学习和执行的能力,自主协调完成单体智能、群体协同的交通系统。

内涵在没有足够人力的接收情况下,或者在变化不可预测交通环境中,或能够在经验中学习,能够利用数据提升性能,具有自感知、自适应、自学习、自决策、自执行、自提升等六大特征。

水路交通交通以智能船舶为载体,智能港口为节点,数字航道为链路,以编队运输、多式联运、自发组织、协同管控为特征,具备自感知、自决策、自控制、自学习的能力。是具备智能决策能力,通过自主执行,实现水路运输功能分散化系统。

自主水路交通系统框架包括单体、群体、和细分等部分,具有协同控制决策执行等技术能力,以自主操作、集群分布优化进行交互形成,数据驱动演化为核心要素,构建自主交互演化机制。

在未来自主水路交通系统中,船舶逐步实现自主航行和协同编队,基础设施将实现数字航道和智慧港口,通过多个领域和个性服务来实现其运营服务,最终形成分散复杂系统和类脑系统有机集成,这是自主交通系统共有特征。

三、关于自主交通系统关键技术。

自主水路交通系统关键技术包括:基础设施生态化、网联化、数字化。船舶运载装备绿色化、网联化、自主化,云组织服务个性化、数字化、智能化,以及水路交通系统与系统组分互操作协同等内容,将形成面向自主水路交通形态和运输模式装备、技术、标准、法律法规等体系。

关于网联数字基础设施生态化,将实现港城联动治理,循环利用资源,航道生态精养等方面的技术。

关于数字网联基础设施网联化,主要表现在航道生态建养、数字航道建设以及整个航道基础设施全域感知,智能调度与互操作,枢纽自动化作业、远程监管与控制等方面。

关于网联数字基础设施的数字化,主要体现在提供助航服务,实现空天通信网络构建、通航环境感知,数字航道建设和便利航道利用。

目前,船舶动力90%为柴油动力,因此,智能水路载运装备绿色化发展方向,是研发新型高效推进方向,使电能直接转化为主体动能,实现减振降噪,使推进系统更加智能和绿色。

由于全球性的能源危机,新能源的开发和利用,是人类社会进程中需要面对和解决的重要问题之一,智能船舶上如何应用清洁能源代替传统石化能源,主要是未来自主水路交通系统发展主要特征和必然选择。

关于智能水路载运装备网联化,通过船舶航行环境和港口控制中心的建设,以航线系统为核心,构建航行网络平台,基于虚实融合、现实增强、边缘计算等技术,实现航行态势的认知和对自身态势的感知,提供决策支持,实现安全驾驶。

关于智能水路载运装备自主化,主要表现在船舶自主航行、自动化船舶发展领域。未来,智能水路交通系统装备自主化,将从智能感知、辅助决策、智能架控、远程助航等功能逐步加以实现。

关于智能水路运载装备自主化,其本质是船舶自主决策和控制技术,切换控制模式与转换战略,通过建立精确高自控模型,将智能芯片和传统运动控制相结合,实现运动预测、数据驱动、风险和决策控制。

目前,国外也正在积极探索货运船舶自主化的技术,如荷兰正在研究船舶编队的概念,不同尺度、规格和操作特征的船队进行引导,已经实现了模拟仿真,并开发了集成性的平台,通过实时显示船舶编队中各个运行数据和航运船舶图像,以及航速进行编队控制。2020年2月,他们按照1:16的比例,在两条模型船上开展了相关实验。

关于智慧营运组织服务个性化,主要表现在航运系统将实现常态监管,异常干预和应急处置一体化。实现救援任务实时数据融合和决策支持,同时提供多尺度、可视化、信息准确数据保障,十整个水路运输航运营运组织个性化进一步彰显。

关于智慧营运组织数字化主要体现在,水路交通将实现动态可视化,营运组织服务智能化。

通过建立智能化水路交通营运组织决策平台模型,三维模型分析体系,以及智慧化航运营组织平台,以实现智能化水运交通营运组织。

关于自主水路交通系统集成主要体现在协同与互操作两方面,包括系统之间的协同优化,多船、船队之间自适应,港口集群调度,船岸通信网络的交互,不同设备装备自操作等方面。应该说自主水路交通系统集成了港口航道、船舶、通讯网络、营运组织、安全保障等单元组建和交通要素,自主水路交通构建与发展的途径必定会分层次、分阶段和分区域等方式逐步实现。

四、自主水路交通系统发展展望。

自主水路交通是近年来随着人工智能技术和大数据技术等高新技术发展起来的,随着智能船舶、数字航道、无人港口、智慧海事技术的兴起,逐步形成新型水路交通运行组织模式,在未来发展中有四个重要的方向值得关注进一步深化研究。

1、进一步与人工智能和大数据网络技术等高新技术相结合,随着人工智能技术深化研究,船舶将实现自主航行,港口枢纽将实现智能作业,营运组织将实现智能服务。

2、与我国正在大力推进新基建建设实现同步,5G技术和北斗技术等通讯网络技术,等新基建将为我国自主水路交通系统的实现提供保障。

3、进一步与水路运输模式优化进行融合。因为自主水路交通系统不仅仅是装备自主化,更重要是运输过程和运输组织形式智能化,只有进一步优化水路交通运输组织形态,才能保证自主水路交通系统有效共建。

4、与我国航运业转型升级发展相结合。随着我国经济社会进一步发展,我国航运业的发展也正在积极的朝着高质量的发展方向推进,如何把自主水路交通系统作为一种新的发展模式,与我国行业转型升级同步结合非常重要,以上是关于自主水路交通未来发展四个方向展望。

各位专家、各位会议代表,我的报告到此结束,谢谢大家参与,欢迎大家共同探讨未来水路交通发展新模式,谢谢大家!

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