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                首頁 > 中國』航海科技發展報告概要

                中國航海科技發展報告概要

                中國航海科技發展報告概要

                彩神ll手机版下载會

                2020年7月10日

                一、航海科技發展進步

                近五年來,在國家政策的支持下廣大航海科技工作者努ζ 力拼搏奮進,在航海基『礎理論研究、技術創新應用等方面取得了突出成就,航海科研條件不斷改善,在我國從航運大國邁向航運強國的歷史征程中邁出了新的步伐。

                (一)基礎理論研究

                航海科技基礎理論研究在多方面取得進步和創新,為航』海科技發展和技術進步提供了新的理論支撐。智能航運和港航特大風險防控的理論創新產生了重要的影響。

                智能航運的理○論創新主要是提出了“智能航運”概念和“航行腦”模型。張寶晨團隊提出,智能航運是現代∮信息、通信、感知、大數據和人工智能等高新技術與傳統航運要素深度融合而形成的航運新系統和新業態,是航運業未來發展的必然趨勢。智能航運系統包括智能船舶、智能港口、智能航保、智能航運服務和智能航運監管等五大︽關鍵要素。交通運輸部等七部委聯合發布的《智能航運發展指導意見》就是基於上述系統概念來明確發展目標和布局工作任務的。

                圖1 智能航運體系

                嚴新平團隊〓提出,“航行腦”系統即通過“感知空間”獲取船舶在航環境和自身的狀態信息,“認知空間”根據感知的信息抽象出「航行態勢、實現自身狀態辨識,基於人工駕駛記錄與機器學習訓練,建立智能船舶駕駛行為譜;“決策執行空間”利用“感知空間”的反饋信息,修正“認知空間”的態◥勢認知,並在駕駛行為譜的支持下,實現對智能船舶的魯棒控制。

                圖2 航行腦系統總體框圖

                天津港“8·12”瑞海公司危險品倉庫特別重大火災爆炸事故發生後,港航安全風險防控成為國內外高度關註的重▆點,何建中、張寶晨等基於國內外典型案例分析和我國港航發展實際,在廣泛調查和深入研究的基礎上,提出了“港航特↑大安全風險”的概念和防控理念。他們基於“港航特大安全風險”是指港航領域可能導致百人以上傷亡或可能造成特別惡劣社會與政治影響的事╲故風險的概念,確定了我國存在港航特大安全風險的具體領域,揭示了我國港航領域特大安全風險的因①素構成、時間空間分布、演變規律和成災情形與條〒件;運用系統論、矛盾論、條件論、事故樹等理論與方法,提出“在風險廣泛存在的今天不能寄希望於短時間消除所有風險和解決全部安全問題”和“港航特大安全風險可以有效防控”的基本判斷;提出以“近期著№眼防控重大風險,長遠立足提高基礎素質、培養習慣和接軌國際通行安全文化”、“從預防重大事故向防控重大風險轉變”、“在促進發展中解決港航安全問題,而不是因噎廢食”和“政府要把主要註意力放∏在法規標準制定、公共秩序維護與公共服務保障提供和重大風險防控的監管上,把生產過程控制和日常安全風險卐防控的責任還給企業”等為主要內容的新的港航安全理念。

                (二)重大技術創新與應用

                航海領域的重大技術創新主要體現※在基礎設◆施建設、裝備研制、導助航、安全監管等技術領域。近些年來,先後建設了天津港30萬噸級復式航道,連雲港30萬噸級深水航道,長江南京以下12.5m深水航道,三峽升船機;提出並突破形成了沈管隧道可逆式主動止水最終接頭制造和安裝︾關鍵技術;研制︻了雲平臺、六自由度及智能型航海模擬器;掌握了超大型礦砂船設計建造檢驗關鍵技術;設計了智能船舶“1+N”技術∑體系框架,提出了智能船舶總體解決方案;建設了智能船舶實驗測試場;自主研制的基於超短基線定位系統在馬裏亞納海卐溝最深的“挑戰者深淵”海域成功進行萬米級海試並首次給出超過萬米水深的海底精確坐標;冰區四季通用燈浮標々系列化研究、納米材▲料在航標標體上的應用、絕壁自浮式航標海圖編繪技術等取得新的突破;虛擬現實技術、大數據、物聯網、區塊鏈、人工智能等技術大規模應用在港航管理、海事監管及船舶防汙染等領域,助力了“放、管、服”的要求。

                案例1:長江南京以下12.5m深水航道工程。

                長江南京以下12.5米深水航道建設工▃程是“十二五”和“十三五”期全國內河水運投資規模最大、技術最復雜的工程,主要對太倉至南京河段航道進行整治,建設範圍為長江南京至太↓倉283公裏河段,總投資110多億元。項目2012年8月工程開工,2018年4月建成交工。工程建成後,長江⊙南京以下航道水深從10.5米提高到12.5米,通航海輪從3萬噸級提高到5萬噸級,航道通過能力提升一倍。

                該工程實□現了潮汐分汊河段航道整治工程總體布々置方法創新,提出了施工期與運營期全過程貫徹設計的工程管理新理念,突破了潮汐河段航道整治工程的技術,推動了水運行業技術進步,對其他潮汐河段的航道整治工程建設具有廣泛的借鑒意義。

                圖3工程河段示意圖

                案例2:青島港全自動化集裝箱碼頭①工程

                除主體水工和碼頭工程外,該工程通過全自動化集裝箱碼頭總體布局詳細設計和開發,構建了基於數據驅動的自動化碼頭流程體系,研發了基於信息物☉理系統的智能生產管理系統和模擬仿真平臺,發明了大型設備自動防風錨定、AGV循環充電模式等世界領先的設備控制系統和方【法,取得了62項具有自主知識產權的關鍵技術。該碼頭僅用3年半時間完成國外8-10年的建設任務,建設◥成本為國外同類碼頭的65%,實現了低成本、高效率建設自動化碼頭,破解了自動化碼頭建設周期長、成本高、裝卸效率低的瓶頸。該碼頭從根本上顛覆了傳統集裝箱碼頭的操作模式,實現了自動化集裝箱碼頭、物流電商等關鍵↓技術的突破和跨越。現場空無一︼人,減少操作人員80%,將最辛苦的碼頭高強度體力勞動變成了最現代化腦力勞動,並創⌒造了平均作業效率36.2自然箱/小時、最高作業效率44.6自然箱/小時的世界紀錄。該碼頭采用純電動設備,創〖造了綠色、節能、生態的碼頭樣板,提升了我國在自動化碼頭裝備、技術和建設的核心競爭力,實現了我國自動化碼頭技術從跟跑到引跑的轉∩變。

                圖4:青島港全自動化集裝箱碼頭工程

                案例3:海上船舶智能航行實驗測試場

                海上船舶智能航行實驗測試場是國家重點研發計劃項目“基於船岸協同的船舶智能航行與控制關鍵技術”的配套內容,位於⌒ 青島即墨鰲山灣附近海域,面積220平方海裏。測試場設◢有進出港、靠離泊、錨泊、受限水域避碰等相關功能實驗測試區,相關區域的海圖矢量化工作已完成。已建設自主研發的運控中心,包括配套的船舶遠程遙控★岸端系統、大屏幕顯示系統和CCTV監控、微波通信系統等;自主研發並已交付使用的20米級智能航行實驗☆測試艇——“智騰號”具備人工駕駛、自主航行以及遠程遙控駕駛等多種駕駛模式。在2019年5月16日交通運輸部召開的智能航運發展工作推進會上,該實驗測試場ζ成功開展了船舶自主航行與遠程遙控駕駛實驗演示,受到業界及社會的廣泛關註。

                圖5:何建中在海上船舶智能航行實驗測試場運控中心遠程駕駛“智騰”號

                (三)科研條件

                科研條件是支撐科技進步和創新的重要物質和信息基礎,是搶占科技制高點、提高國家科技競爭力的關ㄨ鍵因素之一。在→航海科技領域目前有港口水工建築技術,疏浚技術裝備,航運技︾術與安全,國家內河航道整治工程,國家水運ω 安全工程技術等5個國家級重點實驗室和工程研究中心;工程泥沙,河口海岸,港口航道泥沙工程,港口巖土工程技術,水工構造♂物耐久性技術,水工構造物檢測、診斷與加固技術,內卐河航道整治技術,航道疏浚技術,通航建築物建設技術Ψ,港口物流裝備與控制工程,航運技術,船機修造工程,港口裝卸技術交通,航運技術與控制工程,船舶動力工程技術,水路交通環境保護技術,航海動態仿真和控制,集裝箱ぷ運輸智能化,水上智能,長江航運↙技術,應急救助與搶險打撈,船舶與港口節能減排、汙染防治技術及裝備等22個行業重點實驗室及【研發中心。

                圖7 部分實驗室設施及結構

                (四)政策環境

                為促進科技發展,近年來我國先後發布了】《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》《國家創新驅動發展戰略綱要》《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》《關於深化中央財政科技計劃(專項、基金等)管理改革的方案》《“十三五”國家科技創「新規劃》《國家科技創新基地優化整合方案》《“十三五”國家科技創新基地與條件保障能力建設專項規劃》《深化科技體制改革實施方案》《關於大力推進海運業高質量發展的指導意見》等一系列促進科技發展的規劃及政策。

                交通運輸部〖等相關部委先後制定了《推進綜合交通運輸大數據發展行動綱要(2020—2025年)》《交通運輸㊣ 中長期科技創新規劃綱要(2021-2035年)》《數字交通發展規劃綱要》《智能航運發展指導意見》《國家水上交通安全監管和救助系統布局規劃》《交通運輸部▆關於推進現代化專業救撈體系建設的意見》等一系列政策文件,為航海科技發展■和支撐智能、平安、綠色、共享理念的實施提供了良好的政策環境。

                二、國內外航海科技發展情況比較分析

                我國的航海科技處在高速發展的過程之中,在重大水工工程、集裝箱全自動化碼頭、綠色航運、智能航運ω等領域取得了矚目的成就,有些已處在世界領先水平。但是,我國仍然是一個航海大國而非航海強國,走向航海強國的根本障礙依然是總體科技水平和核心技術創新能力的制約,與世界航海技術領先國家水平相比,仍存在較大差距。

                (一)船舶工程領域

                船舶駕駛儀器方面,我國在船載衛星導航∞系統、電子海圖及信息顯示系統、綜合駕駛臺系統、電子航海、極地航行船舶、自動操舵儀□ 、自動雷達標繪儀、船舶自動識別系統、船舶航□ 行數據記錄以及氣象導航等航海儀器設備的技術水平已處於世界先進水平;而船舶交通服務系統、船舶智能航行系統等尚未達到世界先進。

                船舶機電設備方面,我國低速機的關鍵技◆術和核心部件長期依賴進口,操舵裝置、錨機裝置等甲板機械總體技術水平不高,船舶減振降噪的裝備的◣研發、振動和噪聲的評估技術以及減振降噪新材料研發方面仍存在不足,船舶動力定位系統(DP)和船舶余熱回收利用技術水平●與國外先進國家相比存在較大差距;在新能源船舶技術※方面我國起步稍晚但發展速度快,電力推進系統的研究應用成熟且水平領先。

                船舶通信導航方面,我國在星載通¤信處理技術、GMDSS通信設備核心芯片和部分關鍵技術受制於人;國際通信資源、國際新型航海通信技術標準受制於自主可控的核心技術體系,造成國際話語權較弱;北鬥系統生態相較於GPS系統有一定差距,市場占有率較低;水下導卐航技術仍需要解決慣性定位設備精度、水下噪聲幹擾等問題;導航雷達中的磁控管、固態組件等核心『部件受國外制約;“水運一號”雖然初步具備了星基AIS數據采集能力,但是受制於衛星數量少,星基AIS系統應用依賴國◥外提供數據;導助航產品的質量性能、服務∑ 水平及市場占有率等方面與國外領先產品有一定的差距。

                (二)港航工程領域

                航道建設方面,國外重█視航道網尺度標準化,已建成統一航道標準的現代化內河高等級航道網;我國▓幅員遼闊,水系發達,流域面積大,地形地貌差別較大,造成我國的內河航道的網絡化程度較低,幹支流通航等級差別較大,航道網尺度規劃統一難度較大。正是基於我國的特殊地▼理情況,我們國家航道渠化工程技術、深水航道整治技術等方面在世界處於領先位置,典型案例是三峽船閘,長江口深水航道整治。

                同時,應用船舶操縱模擬器開展航道建設項目規劃、設計、論證等方面,歐美國家已有幾〖十年的應用歷史,並取得了巨大的經濟效益和社會效益。相比在我國,船舶模擬仿真技術應用到航

                道的建設規劃主要體現在沿海深水航道和內河高等級←航道,但在低等級航道的規劃建設方面應用較少。

                航道信息化方面,我國與發達國家差距㊣主要有:BIM技術水平和應用和航道監測技術及裝備研發有待提高;航道網運行監測尚處於起步階段,雖然建設了航道網運行監測的科研設施,但是受制於】缺乏基礎數據,尚難以開展有效服務。

                (三)安全保障領域

                航海保障方面,我國在航標新技◥術研發與應用領域取得了長足發展,已步入發達國家行列。與發達國家的航標相比,我國在LED燈器、遙測遙控、AIS應用等方面具有較為明顯◢的優勢,在ぷ航標技術、質量、自動化以及信息化等方面已不亞於發達國家水平。然而,我國海洋測量平臺與裝備整體能力水平、深遠海救撈、信息化↓管理、大面積溢油處置和水下開孔等方面的裝備及技術與國際發達國家相比還存在很↑大的差距:一是深遠海救撈裝備及技術相對落後;二是我國信息化↓管理裝備及技術相對落後;三是大面積溢油處置及水下開孔抽油能力相對落後;四√是我國在低軌道衛星組網建設領域處於起步階段,相對落後。

                貨運安全方面,我國在船舶建造技術上與發達國家仍有差距,高端雙燃料LNG船舶技術有待提升;船舶設計的精細化與合理化程度仍有待提高;LNG運輸船關鍵設備和核心技術的自主能力研♂發仍然薄弱;關鍵設備如低溫氣◤體壓縮機、熱交換器、低溫液貨泵、再液化系統等依賴國外進口。

                風險防控方面,國外雖然針對一般性生產★安全風險防控的研究較多,但對於可能導致上百人群死群傷或可能造成特別惡劣社會影響的事故風險鮮有報道☆。我國針對國水運安全事故深入挖掘悲劇背後的深層次問題與原因,總結規律,提出符合行業特點的防控措施,為港航業完善相關法制體制機制、改進安全管理■與應急,實現特大安全風險有效管控,提供理論依據和決策支持。

                (四)航運管理領域

                船舶檢驗方面,中國船級社遠程檢驗的應用覆蓋範圍、大數據儲存及管理方面落後於挪威船級社,在覆蓋範圍和數據深度挖掘方面還需進一步拓展〓。

                航運ㄨ監管方面,國外已建成綜合性互聯互通、高效應用平臺模式,可成熟高效利用信息技術與工具,能夠有效≡節省大量人力、物力財力成本,有效提升辦事效率,服務國際航運中心建設。我國海事大數據生態∑體系尚不健全,數據開放難、共享難、多源異構等問題尚未得到根本解決,海事大數據成熟應用服務體系尚未形成,缺乏深度挖掘海事大數據價值的系統性△技術手段,在數據計算、可視化、結果呈現等方面仍存在一定的差距。

                三、航海科技發展展望

                交通運輸√是國民經濟的基礎性、先導性、戰略性產業和重要的服務性行業,水運是綜合交通運輸體系的重要組成部分,在支撐國民經濟平穩健康發展,促進對外貿㊣ 易和維護經濟安全等方面發揮著重要作◎用。

                展望未來,中國航海科技的發展要以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導,堅持新發展理念,堅持推動高質量發展⊙,牢牢把握交通“先行官”定位,按照《交通強國建設綱要》的總體部署,註重●創新驅動,構建安全、暢通、高效、綠色、智能的現代化航運體系,打造一流設施、一流技術、一流管理、一流服務,基礎設施規模質量、技術裝備、科技創新能力、智能化與綠色化水平@位居世界前列,為建設人民滿意、保障有力、世界前列的交通強國提供堅強支撐。

                “經濟強國必定是海洋強國、航運強國”。建設海洋強國和航運強國離不ξ開航海科技的強大的支撐,面對新形勢,新要求,應在以下幾個方面做好中國航海科技的相關工作〓:

                一是,繼續保持優々勢領域,堅持做世界引領者。主要是在我們的大型專業化散貨碼頭、深水航道、航道渠化、自動化集裝箱碼頭、港機裝備、智能航運、綠色技術應用等方面@ 繼續加大科技攻關,保持世界領先地位。

                二是,加大科技資金投入,推動科技研發創新。一方面要加強航海科技人才的☉培養,為航海事業的發展提供人才支撐;另一方面要加強科研條件建設,為航海科技的發展提供強大基礎平臺;同時,還應加強跨學科、跨領域♀的協同創新,為航海科技的融合發展提供智力源泉。

                三是,強化新業態的研究,保持航海發展動能。研究跟蹤“雲大物◥移智”等新技術在航海領域的應用,研判新業態的發展趨勢,牢牢把握航海科技領域新的制高點,並要適時調整相關※的監管政策,適應≡新業態的發展。

                四是,加強對外交流合作,增強國際影響力。充分利用國際行業組織和相關的學術交流平臺,加強航海各專業技術領域的交流與合作,向國際提供中國技術、中國方案,不斷增強在國際的行業影響力。同時,學習引▓進國外先進技術,助力我國航海科技發展。