人工智能技术在深水装备领域中的应用与研究

李甜 王忠全

摘要：近五年来，我国各产业和各领域都掀起了人工智能发展的热潮，社会各界都非常重视人工智能技术在各自领域的发展与应用。各相关行业在人工智能不断推广的过程中实现了技术升级和产业转型，为后续各行业的发展打下了坚实的基础。本文主要讲述的是人工智能技术在深水装备领域中的应用研究，希望通过深水装备的研究探索更多未知领域，发现更多积极有趣的方向，为人工智能的发展提供新的发展方向和应用前景。

关键词：人工智能、技术升级、产业转型、深水装备领域、应用研究

一、人工智能概述

人工智能是一门涉及数学、机械工程、计算机、电气工程、电子信息、数据收集等多学科相互交融的复杂体系，經过几十年的学科发展技术构成已经取得了显著成绩。在经济发展水平高的城市我们已经能够看到人工智能机器人对于生活和购物的便捷性，不仅提供路线规划、问题索引、智能家居等应用，还可以在专家系统、人工神经网络以及多样化智能算法中充分体现人工智能的魅力。他们不仅是一项技术还是能够应用于生活中方方面面的产品，同时人工智能也出现很多机器人服务，比如教育机器人、工业机器人、服务机器人等，伴随着人工智能的发展逐渐提供更加快捷、科学、便利的生活模式。

人工智能是技术的集合体，包括语音识别、图像转化、数据融合、电子大脑、机械学习等多方面可以展现出导航、规划、决策等具体的使用场景，例如我们在生活中遇到问题时机器人都可以提供给我们最佳的选择方案或提供多种解决途径供大众选择。人工智能在深度学习的过程中能够达到更好的服务效果，同时电子大脑也不像我们人类学习的那种方式，只要给它编纂数据就可以在短时间内学会大量内容，是一种代替简单、繁琐、重复劳动力的重要工具，因此应用范围广泛，使用途径多样。

二、我国深水装备领域的研究现状

2.1应用前景广阔

目前我国深水装备领域的主要应用场景有海洋油气开采、海底观览、铺设水下管道、救助、打捞、海洋科考和调查等，这些工作的危险系数较高，如果采用人工智能的形式能够极大的提高工作安全系数，科学性和便捷性也得到了改善，以深水装备辅助开采工作更加高效和快捷。为了进一步研究海下装备领域的各项检测作业，联合多所高校进行海下研究工作，用人工智能设备进行数据观测和海底环境考察。

2.2深水资源竞争激烈

深水装备领域一直是各国竞争激烈的产品领域，海洋资源不仅拥有丰厚的油气，还存有多金属、矿产、硫化物、钴结壳等，这些海洋资源可以辅助国家生产、居民生活的方方面面，尤其是在目前能源短缺的状况来看把握海洋资源，就把握了未来发展的动力。由于人们身体各方面机能的限制，导致深水区域尚无法通过人工的形式进行探测，因此各国都积极研究人工智能来辅助深水探测的各个领域，各项装备也取得了初步成效，应用于海底挖沟、铺射管路、油漆资源输送等方面，效率较高，整个发展体系的应用较为广泛。

2.3各国深水装备使用进展

国际上普遍采用的挖沟机和挖沟犁的铺设，是以高压水喷嘴和旋转切割的模式对海底岩石进行线缆铺设、破土拖移，在形成沟槽的基础之上有效辅助了管道铺设工作的落实。目前各国的研究现状是韩国已经研制了可达六千米深的深水探测设备，印度是512米，且正在与德国一起开发六千米深的探测设备。我国目前也在积极进行水下采矿事业的研究和创新，已申请了四个区域的采矿权，共完成了500米深的装备试水工作，但目前的科学技术水平尚无法形成完整的成套设备对矿区进行商业开采和使用规划。

三、人工智能在深水装备领域的应用

随着我国国家治理体系和治理能力的现代化，国家发展在习近平总书记的带领下，充分认识了人工智能是新一轮的科技革命和产业改革的重要驱动力量，加快推动人工智能的发展，是国家和企业变革的战略方针和策略。通过一系列的政策，国务院、工信部都发布了我国人工智能的发展规划与方针，可见国家对人工智能的重视程度。

当今全球经济发展形式共经历过三次变革，第一次工业革命，机械代替手工，出现蒸汽电车;第二次工业革命，持续到19世纪;第三次信息技术的发展，此时人类已经进入信息时代。如今互联网、计算机等技术蓬勃兴起，传入每家每户，应用于方方面面，生活、娱乐、学习等各方面都离不开技术水平的提高，因此随着人工智能技术的不断提升，在各项系统升级的同时也可以把人工智能当作全球的第四次工业革命，整个工作体系将发生重大转变，由人控转变为机控。

国家对于深水探测领域的研究重视程度不断提高，有两个大型项目都与深水装备有关，希望利用人工智能来更大化的开采深水资源，在维护海洋平衡的基础上维持人类生存的可持续发展性。目前深水装备领域已经涉及多方面的作业，如水下机器人、遥感作业装备、海底挖沟装备以及采矿装备等，这些方面通过人工智能的辅助能够满足各项需求，节省人力、物力的基础之上精准度和科学性都有所提升。

3.1人工智能在深水机器装备领域上的应用

大型深水机器装备领域上的应用主要针对在固定航线上进行图像识别以及跟踪管道与避障等功能，通过系统学习和AR技术可以将声纳、高度机、深度机、光学数据融合一体，实现精确地导航定位系统。在实际深水探测作业过程中快速移动，实现动态环境实时响应、实时观测，实用性更强，广泛应用于海洋、油田、电信等管道的开采工作。

在人工智能与深水机器装备的融合过程中，需要根据新型智能机器进行避障算法、速度指令、转向指令等目标数据的测定，提高响应速度，无需过程定量数据，自动测算出最优运动轨迹，避开沿途危险，最终达到目标地点，完成指定探测任务。

3.2人工智能在深水遥控作业装备领域上的应用

我国深水遥控作业装备领域的发展逐渐通过液压驱动方式升级为电力推进方式，有效解决效率低、漏油等问题，避免笨重、繁琐的工作体系。智能控制模式为后续无人水下探测系统奠定基础，这样的深水遥感装备还可以自动定位、动识别、自主决策，随时转变自身结构和坐标体系来进行方向转化，实现图像识别、技术学习、海底探测、精准作业的目的，简洁性更高，操作性能优良。目前这部分的应用在深水探测体系十分广泛，作业过程中也充分依赖于操作者的经验和技能，有时现场作业练习为了能够达到更好的控制模式，需要优化算法和指令输入速度，达到机械臂的自主控制。算法精确控制模式越简洁，操作员的工作负担越高，越能投入重要检测管理任务当中。同时质量约束行为用于机器的内部估算和在线推测，如果位置出现偏差方向定位问题，利用质量约束，提高机体的抗干扰能力。最后，精准利用人工智能思想对周围环境进行坐标系的自主定位，进一步降低深水领域水流干扰，避免错误指令的错误指导，深水遥感作业装备已经在海洋、风电、渔业、地质等领域都得到了广泛的应用，配备十分健全，成为目前海洋经济发展最重要的操作装备之一，对整体海洋事业发展带来极大的推动作用。

3.3人工智能在深水挖沟装备领域上的应用

传统复杂的工作模式上深水挖沟装备通常工作较为繁重，需要人为操作，浪费人力和物力，通过人工智能的应用可以结合传感器监测的模式进行船舶艏摇、纵倾、横滚等参数预测，充分预测挖沟装备的运行轨迹和操作程序，按照固定的烟压泵输出功率，实现自动功率匹配和柜机匹配，便于后期目标识别和环境检测的适应性和管理性。未来更多地领域将是人工智能的天下，我国整体技术水平、自动化程度在人工智能的指引下有所改善，通过人工智能技术加持便于精准定位、深水挖沟、填埋路径的测算，摆脱过去完全依赖于人力的工作模式，降低工作过程中的安全隐患，提高工作效率。

3.4人工智能在深水采矿装备领域上的应用

我国深水采矿装备的机器体积庞大，使用复杂，操作笨拙，开采能源中夹杂过多杂质，泥沙回收利用率较低。同时这种地毯式的搜索也会破坏海洋生态平衡，这也是目前海洋管理局和全人类共同关心的问题，因此随着我国环境污染日益严重，海洋资源的生态维护已经成为我国未来发展重点，如果为了开采深水矿产资源而破坏海洋平衡，将不被国家、法律、全人类所同意。我们目前推广小型深水采矿装备，虽然成本高，体积小，但运输回收便利，可重复作业，自带电源全驱动，机动性高，协同性强，定位更加准确，尤其是在人工智能的辅助下提高采矿的正准性和成熟度，整体采矿成本也大幅下降，开采业务经济性得到了有效提升。

四、总结

总的来说，我国目前人工智能在深水装备领域的发展具有广阔前景，利用人工智能辅助作业形式，整体协同作业进程，在深水底层测绘运动控制算法、智能目标识别、环境感知、无人海洋资源勘查、复杂地形环境自行规划、路线任务决策等方面都有着突出贡献，是发展海洋强国、蓝色经济的重要支柱力量。在人工智能的支持下，深水装备领域的发展将成为我国未来海洋事业的核心，不断突破技术限制，不断迎接挑战，为深水装备的发展带来无限可能。

参考文献

[1]海洋石油平台电气设备安全管理探究[J].陶思亮.中国石油和化工标准与质量.2020（21）

[2]全球海洋石油工程市场现状及发展趋势分析[J].靳建涛;历超;叶镝.石化技术.2020（07）

1347500520379