笔记本电脑经过改装,放入保护箱,成为一个地面控制基站。
屏幕上显示出一条河流的地图,用手指点选若干点,或直接输入经纬度来精确选点。敲击E N TE R键,一个“任务”就建立完成了。
接着,长约1.5米、重23公斤的智能无人船就可以在这条河流中,按照程序设定的路线自动巡航,执行水样采集、水底地形测绘、污染源追踪等任务。
这些水上智能无人船的研发和生产者,正是来自珠海。10月14日,在第三届莫斯科国际创新发展论坛上,这家珠海企业的团队,还向中俄两国总理介绍了有关产品。
水质监测自检船体倾斜避免采样误差
一艘无人船,实际上是一个水面智能机器人,融合了船舶、通讯、自动化、机器人控制、远程监控、网络化系统等技术,实现自主导航、无线遥控、数据实时传输。30平台、70平台、120平台……平台数字代表无人船的排水量。目前,由珠海云洲智能科技有限公司研发的无人船可用于水质监测、流量测量、污染源追踪、应急采样、水下地质测绘、核辐射测量等领域。
公司团队了解到,大部分的水质监测站都采用传统的人工划船打水方式,易受自然环境干扰、效率低、成本高、不精确。“例如在长江口,若要采深层水样,工作人员要租船、使用定位仪,出去一周左右的时间,费用约10万元。这样的成本,一般一季度只能采样一次。”
而智能无人船恰能解决这些问题。它可以按照程序设定前往采样点,利用自动采样装置采集水样。公司董事长张云飞表示:“如果是人工采样测绘,船倾斜了,采样、测绘的深度就变化了,准确率低;但是无人船可通过陀螺仪知道自己是倾斜的,此时它采集的数据可以很容易地进行校准,避免人工采集的偏差。”
而企业最新研制的产品“领航者”,还可通过G PS或者北斗系统实现高精度定位自主航行、自主作业,实现安防巡逻、搜索救援、海底测绘、油井护卫、核辐射监测乃至扫雷、作战等军事用途。预计两年后正式应用。张云飞以马航M H 370事故举例:“大致确定一个搜索区域以后,空投数十只无人船,一旦搜索到相关信号,就可第一时间确定位置,还可以搭载简易的救生设备,在黄金救援时间内尽快地加以救援。”
优势劣势省时省力被点赞续航能力待加强
苏州水利局相关负责人李先生表示:“人工打捞垃圾,冬日严寒夏日酷暑,工作环境特别差,但是有了无人保洁船,节省了一半的人工,从日晒雨淋变为操作遥控器,的确是一个革命性的变化。”
昆明市环境监测站专家黄俊对珠海造无人船的船体设计和控制系统表示满意。黄俊说,无人船按照程序设定到达监测点,准确度高。但是,无人船在水质监测方面还存在局限。“地表水监测项目至少有29项,现在无人船搭载的监测仪器只能完成其中的七八项。但相信随着科技的发展,在线监测仪器也会进步。”由于续航能力不够,无人船还无法在滇池这样的水域进行采样和监测,“现在还不能完全代替人工,但这是未来的发展方向。”黄俊表示。
中国海洋学会科技开发与产业化工作委员会秘书长吕日恒也认为,珠海研发的海上高速无人船的总体设计、结构、动力和控制都做得很好,200公里以内的近海应用没有问题,但目前还缺乏海上实验的数据,还需要更多海上实验,进行精细化的改进。他鼓励企业加强实验数据收集,加强向职能管理部门的推广。采写:南都记者 李瑾 南都制图 刘寅杉
愿望
想租一块靠水的地方便测试
说起愿望,这家珠企想租一块靠水边的地。张云飞说:“这样我们每天至少可以测试10小时,但现在,要把船运到海边,要十几个人弄大半天,实际测试时间只有半小时。”
对此,高新区管委会相关负责人表示,高新区已经把一片有岸线的临时空地留出给上述珠企使用,还配备了起重机,方便企业直接把船放下海进行海试。
故事
从缺钱才卖船到获风投青睐
如今,这家生产无人船的珠海企业拥有23项专利技术,建立了中国第一个无人船相关企业技术标准。企业负责人透露,公司从去年起扭亏为盈,今年无人船的订单有88台,销售额可达1500万元。今年公司还获得约2000万元的风投。
而在2012年,企业经历过一次困境。公司总经理、创始人之一的成亮表示,那段时间,启动资金快用完了,但不知道市场上是否接受这样的产品,迷茫过一阵子。甚至有一位创始人选择了退出。“当时国内没人做无人船,一切都得自己摸索。”
公司董事长张云飞说,当时一心做技术积累、做测试,觉得东西还不够好,不想卖。“后来确实钱快用完了,那就卖吧。”很快,他们售出了第一批产品。
高新区管委会相关负责人介绍,企业刚起步的时候,很多方面都不懂,“高新区科经局一直有专人与之对接。”高新区政府还注入了300万元的天使投资,“如果企业亏了,这笔钱不用他们赔;如果赚了,高新区也不分红,相当于赠送300万元。”该负责人表示,高新区对企业给予了财政、人才政策、办公场所、企业服务的多方面支持,帮助他们更快进入市场。
水样监测无人船是如何工作的
1将监测仪器在无人船上安装好,放入水中,启动电源,无人船进入自检程序。
2无人船自检完成后,监测人员可以在基站上设定监测任务,任务通过点对多点的无线通信发送到无人船。每次可设置几百个监测点。监测数据一般包括水温、氯化物、酸碱度、硝酸盐、溶解氧、水浊度、水流向、蓝绿藻、电导率、水速、叶绿素的水文参数。重金属含量等参数则需要采集水样返回实验室监测。
3无人船收到任务数据后,进入自动航行模式,执行监测任务,监测数据实时返回基站并显示在基站软件上。
4无人船完成任务后返回,基站导出监测数据并生成监测报告。
5完成监测任务的同时,还可以装载采样箱,在指定地点自动采集水样。目前最小的30平台无人船,可装载4个2升的采样瓶,即单次航行可以在4个点采集水样。
智能无人船的装备
●它的肉身
1船体材料:高强度玻璃钢、蜂窝板、防弹布
2动力:内河湖泊用船是全电动,海洋用船是油电混合
●它的神经中枢
1位置和姿态系统:由GPS /北斗卫星、陀螺仪、障碍物识别仪器等共同确定无人船的位置和姿态
2自动航行系统:智能航行算法和障碍物躲避算法使得无人船按照指令平稳航行
3传感器系统:获知船体温度、漏水报警等
●它的耳和口
1视频数据、采样数据等高数据流传输
2控制数据传输
3采用2G的GPRS、3G、4G的数据服务,作为通信备用手段
●它的“遥控器”
包括遥控器、控制基站,以及状态指示系统(警报警灯)。基站和遥控器都可以监控无人船,并可以手动遥控无人船。基站还可以设定无人船的作业任务
●它的任务
根据无人船平台搭载的软件和装置,可以完成不同的任务:水面清洁、水质监测、水体采样、测水流量、水底地貌测绘、核辐射监测。