智能船，一路好风景

丁 杰

海运，自古是一个高风险的行业。来自欧洲海事局的事故年报的数据显示，全球范围内，在2011～2016期间，总计有18655起事故报告，其中伤亡16539人次，死亡600人次。在高发的海上事故背后，人为失误的影响不可忽视。据世界海事大学人为因素研究专家鲍姆乐教授介绍，航运界60%～90%的事故是由人为失误引起的。另外，据不完全统计，船员费用已成为船舶在航运过程中仅次于燃料费用的第二大支出项目。同时，随着物联网、大数据、云计算、人工智能等新理念、新技术的突飞猛进，船舶自动化水平不断提高，通过高科技的智能机器人代替海员，提高航运安全以及降低航运成本的设想，有了现实科技的支撑。海上自主水面船，又称智能船舶、无人驾驶船舶，引起了航运界极大的兴趣。目前，在全球范围内，多个国家的科研机构、企业和高校，正在开展海上自主水面船项目的研究、测试工作。

海上自主水面船的定义

海上自主水面船（MASS），又称无人驾驶船船或智能船或遥控船。不同的国家、机构和学者对其定义不尽相同。本文，节选其中具有代表性的几个，具体如下：

1、知名船级社对海上自主水面船的定义

中国船级社（CCS）将海上自主水面船定义为智能船舶，是指利用传感器、通信、物联网、互联网等技术手段，自动感知和获得船舶自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据，并基于计算机技术、自动控制技术和大数据处理和分析技术，在船舶航行、管理、维护保养、货物运输等方面实现智能化运行的船舶。

美国船级社（ABS）将海上自主水面船定义为集成各种传感器、智能导航系统、主推进装置和辅助机械并具有相关逻辑决策能力的船舶。该逻辑决策能力，可以使船舶在没有人员干预的情况下，根据环境变化对任务进行自动调整。

英国劳氏船级社（LR）将海上自主水面船视为有网络控制能力的船（cyber enabled ships），并根据网络功能的深浅，分为AL0--AL5六个等级。

挪威-德国劳氏船级社（DNVGL）将海上自主水面船定义具有一定程度的自动和自我调控能力的船舶。

2、IMO对海上自主水面船的定义

在国际海事组织（IMO）海上安全委员会第99次会议上，IMO对无人船和无人船的自动化程度进行了初步定义。MASS被定义为能在不同程度上可以独立于与人类交互作用独立运行的船舶。MASS的自动化程度也被划分了如下几个层级：

1）具有自动化流程和自动化决策支持的船舶：海员在船上操作和控制船载功能系统。一些操作可实现自动化。

2）船上有海员的远程控制船舶：这种船舶需要有人员在另一个地方进行控制和操纵，但船上也需要配备一定数量和功能的海员。

3）船上没有海员的遥控船舶：船舶的控制和操作在另一个地方进行，同时船上不用配置海员。

4）完全无人的自动船：这类船舶的操作系统能够自主决定并做出反应和行动。

海上自主水面船的国外发展现状

1、欧盟MUNIN项目

2012年9月至2015年8月，来自德国、挪威、瑞典、冰岛及爱尔兰的八家研究所共同开展了“海上无人驾驶智能网络导航（Maritime Unmanned Navigation through Intelligence in Networks，简称MUNIN）”项目，以无人散货船为对象开展大型无人驾驶船舶的研究，旨在从技术、经济和法律三个方面，对在公海上运行一艘无人驾驶商用船舶的可行性进行评估，项目总的花费为380万欧元。目标船的测试区域在挪威境内，先进感知系统、自主航行系统、机舱自主检测和控制系统、路上控制中心等概念均在该项目中得到验证。最终，该项目得出结论，海上自主水面船与传统的船舶相比，具有减少航运公司操作成本和减少污染物排放方面的明显优势。

2、挪威“Yara Birkeland”号项目

图1：MUNIN项目概念图

2017年，康士伯和全球最大化肥制造商挪威Yara集团以及Marin Teknikk公司联手开展了全球首个采用电力推进的零排放无人船舶项目。该项目试验船舶“Yara Birkeland”号集装箱完全按照无人船模式设计，没有传统的桥楼和驾驶舱，船长80米，宽15米、能够装载120个20英尺标准集装箱，正常航速6节，最大速度13节。该船除了不用配备船员之外，船上还采用电池作为动力，设计也不需要压载水舱。该船利用自身安装的全球定位系统、雷达、摄像机和传感器等，能够在航道中实现避让其他船舶，另外，船上还配有一套自动系泊系统，停泊和起航都无需人力介入，并在到达终点时实现自行停靠。康士伯负责提供“Yara Birkeland”号所需要的全部关键能动技术，包括远程和全自动操作需要的传感器和集成，以及电力驱动、电池和推进控制系统。据悉，“Yara Birkeland”号于今年开始试运营，在挪威南部一条长37英里（约合59．5公里）的航线上运送肥料。2019年投入运营，初期该船将配备船员运营，预计2020年开始实现完全无人自动航行。

图3：Jaakonmeri测试区示意图

3、首个海上水面自主船测试区在芬兰正式运营

图2：“Yara Birkeland”号无人驾驶集装箱船在Sintef的水池中进行模型测试

2017年8月，全球首个与无人驾驶航运项目相关的测试区域在芬兰正式运营。据悉，这是全球首个国际性测试区，对于任何希望测试无人驾驶的海上运输、船舶或者相关的技术，都可提供服务。这个测试区将被命名为Jaakonmeri测试区，位于芬兰西部海岸埃乌拉约基市，由DIMECC公司控制和管理，北部地区最长的一侧长约17．85公里（9．9海里），西侧长约7．10公里（3．9海里）。该地区由公海中的开阔水域组成，深度介于16至60米之间，并且在冬季期间还提供了冰情条件下的测试机会，整个测试区具有卓越的数据连接能力。

4、首个海山自主水面船航运公司 Massterly 在挪威成立

2018年4月，挪威航运巨头威尔森集团（Wilhelmsen）和康士伯（Kongsberg）联手建立全球首家无人船航运公司——“Massterly”，新公司设在挪威吕萨克。该公司旨在为无人船提供完整的价值链服务，涵盖设计、开发、控制系统、物流服务和船舶运营。公司将建立陆基控制中心，来监测和运营挪威和其他国家的无人船。据最新消息，康士伯公司（Kongsberg）的TomEyst 先生已经被任命为该公司总经理，将负责领导Massterly公司的成立和发展，提高和加强威尔森和康士伯的力量和竞争力。

5、日本自主运输系统概念技术项目

2017年5月16日，日本商船三井（MOL）宣布，与三井造船合作研发的海上自主运输系统概念技术项目，已获得日本国土交通省（MLIT）认可，作为其2017财年交通运输技术开发推进项目。参与该项目的研究财团包括商船三井、三井造船、日本国立研究海上港湾航空技术研究所、东京海洋大学、日本船级社、日本船舶技术研究协会和三井造船昭岛研究所。该财团成员将研发船舶自动自主航运技术概念，结合各个参与公司和机构的实力，实现无人运输船技术发展，提供可靠、安全和高效的海上运输服务。除了促进自治海运系统技术外，该项目将带动基础设施发展，并通过共享船级社和海事行业研究进展的成果，赢得公众对推行先进技术的支持。该项目还将检验与无人远洋运输相关的业务概念、系统、基础设施以及社会推进之间的关系，这一计划由日本船舶技术研究协会提出。

6、美国军方Sea Hunter 项目

美国军方已经开始试验世界上最大无人驾驶船。这艘被命名为长“Sea Hunter”号的132英尺长无人驾驶船将在世界各大洋巡逻追逐和跟踪目标潜艇。“Sea Hunter”船原型航行速度大约为30英里每小时，配备了多种传感器和先进的光学系统以检测其他船只。五角大楼的研究机构国防高级研究计划局（DARPA）以及Leidos公司共同合作研发了“Sea Hunter”。未来两年，DARPA将和美国海军在加州海岸进行“Sea Hunter”的测试工作，测试主要关注“Sea Hunter”在航海过程中避免碰撞的反应能力。一旦证实“Sea Hunter”是安全、可靠的，该船只将自动行驶并将一次性出海几个月，行驶距离将达10000海里。

无人船的国内发展现状

1、中国船级社与海上自主水面船规范和指南

2015年，中国船级社颁布《智能船舶规范》，2016年3月1日正式生效。规范将智能船舶分为智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平台六大功能模块，是全球首部涵盖了从智能船舶从设计、建造到运营生命周期的船级社规范。

2017年12月6日，中国船级社举办智能船/无人船新技术论坛。论坛分为智能船舶、无人货物运输船舶、无人水面艇、新检验技术等4个专题。在无人货物运输船舶专题，CCS介绍了为满足业界对无人货物运输船的开发需求，针对无人船操作场景及风险事件进行风险评估，采用目标型标准（GBS）方法编写的无人货物运输船舶技术要求，包括无人货物运输船舶功能要求、实现功能的规定要求和检验试验要求等。在无人水面艇专题，CCS介绍了为满足国内外军民融合无人艇的研发和应用需求，基于GBS理念编写的《无人水面艇检验指南》。

2、大连海事大学无人船技术与系统联合重点实验室

2017年7月，由中国船舶工业集团公司、大连海事大学、中国船级社、交通运输部水运科学研究院共建的无人船技术与系统联合重点实验室在大连海事大学正式揭牌成立。该实验室将重点围绕无人船舶设计建造及运营所涉及的共性技术、关键系统和工程装备，以及相关法规和标准开展研究，加强无人船舶、智能船舶领域的深度合作。2018年4月27日，大船集团与大连海事大学签署“无人船技术创新”战略合作协议。围绕无人船技术研究开展全方位、多领域的合作，力争实现关键技术突破，推动我国无人驾驶船的技术进步及相关学科建设和该领域的人才培养。

3、中船集团绿色海豚项目首船交付

2017年12月4日，由中船集团旗下中船黄埔文冲船舶有限公司建造的中船Idolphin 38800吨智能散货船“大智”轮正式交付使用。该船首次实现了智能船舶的实船自主研制并投入商业化运营，是中船集团智能船舶示范工程的创新产品，也是全球第一艘按照中国船级社（CCS）智能船舶规范建造并申请CCS智能船符号I-SHIP(N M E I)的船舶，第一艘申请英国劳氏船级社（LR）智能船符号CYBERSAFE、CYBER-PERFORM、CYBER-MAINTAIN的 船 舶。该船安装了船舶运行与维护系统（SOMS）和智能航行系统，SOMS系统拥有智能航行、智能机舱、智能能效管理三套子系统。其中，智能航行系统预设了110余个智能数据分析模型，将多种航运线路的船舶状况、海洋环境、卫星导航信息进行计算分析，给出省时、省油、舒适和低成本的综合路线建议；智能机舱通过船舶健康管理系统，实时传递船舶设备健康状况，可以在设备出现故障前预警，并告知排除解决的方法，比如系统分析出主机的一个喷油嘴该更换，就会提示工程师提前检查更换，实现“近零故障”、无忧管理的运营目标；智能能效系统可以实时监控和分析评估船舶海上航行能源消耗、设备性能状态，提供基于数据的能效分析结果，以及航线优化、最佳配载等能耗优化决策建议，以降低全船整体能源成本。该船成功面世，标志着智能船舶、智能航运时代的到来。

4、云洲智能不只有“筋斗云”

2017年，云洲智能与珠海市政府、中国船级社和武汉理工大学，共同启动全球首艘投入商业运营的小型无人货船“筋斗云”号项目，寓意“云”上航行，智能自主化运行。项目规划为500吨级无人货船，船身长度为50米，采用电力推进，续航能力可达500海里，预计将在2019年率先在全球范围内实现商业运营。

图4：云洲智能无人艇

图5：珠海万山无人船海上测试场

2017年12月，珠海云洲智能有限公司无人艇获得CCS颁发首本的原则认可证书，成为第一艘获得CCS原则认可的无人艇。

在2018年央视春晚的珠海分会场上，一艘7．5米长的“瞭望者”号海洋无人艇带领着80艘1．6米长的小型无人船列队通过港珠澳大桥。本次演出的现场环境属于三级海况，既要满足队形变换，又要避免碰撞，难度和挑战非常高。此次编队航行，也是全球首次无人船大规模编队航行。

5、无人船测试区

图6：“蓝谷”海上自主水面船测试区位置

2017年，云洲智能与珠海市政府、中国船级社、武汉理工大学，共同启动珠海万山无人船海上测试场建设项目，2018年11月30日正式启用，中国船级社为其颁发测试场服务供应方认可证书。这是我国第一个经船级社认可的无人船海上测试基地。通过在规划水域附近岛礁上建设网络、通讯、导航、 雷达、光电、自动系泊码头等测试场景系统工程和基础设施，在规划海域设计面向不同船型的多维度的测试和试验场景，如自主避障、协同编队、远程驾驶、自主作业、警戒巡逻、通讯测试等，未来将成为我国无人船先进技术研发、标准规范研究制订、产品技术检测认证服务及应用示范的高新技术主要基地，无人船新技术、新产品、新业态、新模式展示发布和国内外交流合作的重要主要窗口。

2018年5月18日，中国智能航运发展研讨会在青岛蓝谷举行，由交通运输部水运科学研究院和智慧航海（青岛）科技有限公司共同建设的智能航运技术创新与综合实验基地在青岛蓝谷正式启动。据了解，该基地启动区位于青岛市即墨鳌山湾畔的青岛蓝谷，规划占地约750亩，基地启动区一期投资约100亿元，计划于7月底进场开工建设，将建航运研发中心、运控中心、测试中心、人才培训中心、学术交流中心。

6、智能航运论坛

2018年7月31日至8月1日，“新时代·大航海·强国梦—智能航运与未来”峰会在上海召开，来自全国交通系统主管部门、国内外知名港航企业、科研院所、相关行业协会组织等单位的300名代表齐聚一堂，围绕智能航运的发展政策、技术规范、典型经验、未来趋势及发展思路等话题，展开了深入交流。此次峰会上，表明海上自主水面船的发展，引发了交通主管部门的深切关注，对国内有关海上自主水面船发展政策和法规的研究和制定，具有积极意义。

IMO在行动

作为主管全球航运安全的政府间合作组织，IMO关注的热点反映出的是航运圈的热点。2017年7月召开的IMO海安会（MSC）第98届会议，考虑了挪威、丹麦、爱沙尼亚、芬兰、日本、荷兰、韩国、英国和美国提出的提案，将海上自主水面船（autonomous ships）列入IMO会议议程。IMO秘书长林基泽也在多个场合对“人、船、港”智能化管理表示期待和关注。

2018年5月，IMO海安会（MSC）第99届会议正式宣布将研究并制定相关公约规范解决海上自主水面船（无人船/智能船/智慧船/智能船/自动船等叫法需等业内统一）安全、安保、环保等一系列问题。据IMO透露，作为正在进行中的工作，目前海安会已经签署了一个监管范围界定的框架性文件，包括对MASS和自动化程度的初步定义。在5月16日～25日召开的MSC99次会议上，MSC还成立了一个MASS通信协调小组，以监测在本次会议上达成的框架和方法的可行性，并向下一届海安会会议报告。

虽然，截止笔者行文之日，在世界范围内仍无一艘真正意义的海上自主水面船投入到商业运行中，但正如文章分析的那样，航运界的新宠儿正在一步步的走向航运市场，并随之带来航运界的革命风暴。作为船舶主管机关，海事管理机构应该设立专门的海上自主船研究团队，研究海上自主水面船时代国际公约、国内法律法规的修改情况。