M40多用途無人船

■ 文｜《海洋與漁業》記者 李易珊

在大面積的海洋調查作業中，調查人員往往會碰到一系列難題：如何覆蓋諸如礁石區域、潮間帶等環境條件復雜的領域？如何在平流霧、雷暴多發的季節迅速完成一項近岸調查任務？如何在有限的可作業天數內盡可能提高效率？面對氣象、水面環境等各種不確定因素，調查團隊需要在確保人員和設備安全的前提下完成相應任務，無疑是困難重重的。如今，無人化操作系統正式“落戶”大海，為海洋調查作業注入了一股全新的力量。

近日，記者專訪了珠海云洲智能科技有限公司（以下簡稱“云洲”）海洋應用技術總監蒲進菁，2016年初剛加入云洲的他就承擔起“M40多用途無人船”（以下簡稱M40）的設計工作，他坦言，“剛開始大家對設計理念并不看好，但當驗證機出來以后，幾個核心參數都與設計指標非常吻合，整個研發過程用時不到一年?！?/p>

目前，集自主航行及自動避碰、智能控制終端及實時遠程通信于一身的M40已經實現銷售，得到市場的普遍認可。獨特的線型設計、全金屬船體以及全船可拓展模塊化為M40贏得了不少掌聲，下一步，云洲將推出 M40的 2.0版本。

“核心技術在于構建一個穩定的系統”

“我們做的是一個‘并行獨立架構系統’也稱作‘雙系統（Daul System）’，M40的平臺系統（Plateform System）和任務載荷系統（Mission Payload System）是既獨立又深度融合的，這樣有利于適應多場景、實現多任務功能”，蒲進菁告訴記者，設計和研發是一個平衡和取舍的過程，無人船的核心技術在于系統整體設計，而這個系統必需是圍繞其任務內容、載荷的工作原理，綜合各個分系統功能、性能進行平衡，最終實現參數最優的方案。云洲在設計M40的過程中，做了大量的前期計算和模擬，最終找到了在航速、續航時間、動穩性、對載荷的航行擾動、通信能力等各項性能間的最大平衡。

圍繞M40的任務使命進行系統總體設計，這就是蒲進菁的工作。對于一位剛加入公司的“新人”而言，自從開始任務那刻他就長期處于“作戰狀態”。作為一款多用途無人船，需要考慮的技術要點更復雜、設計難點也更多。“平臺對任務載荷的影響，尤其是不良影響一定是越低越好”，據蒲進菁透露，M40可搭載聲、光、電、磁等傳感器實施多種調查任務，但由于測量工作需要獲取大量指標性數據，所以對平臺本身提出了極為嚴格的要求。用于聲學探測工作時需要保證航行過程沒有氣泡、噪聲干擾，用于監測水質情況時需要保證平臺自身無排放，檢測溶氧時需要保證自身不產生水花、氣泡……種種要求成就了M40這位多功能的“兼才”。目前，M40可承載聲學設備、接觸式及非接觸式水質監測設備、微型氣象站等，實際則根據客戶的需求而定，“用戶需求廣泛，所以我們強調的是多用途、可拓展，盡可能降低用戶的費效比。”

除了核心技術，M40在關鍵技術的集成上同樣展現出個性的一面。據介紹，M40的關鍵技術有流體線型設計、航行控制算法和通信技術等，這些“加分點”為M40增色不少，帶來不一樣的用戶體驗。

“不到一年時間實現銷售”

2016年年初，蒲進菁提出了M40的設計概念，從那時起，一場與時間較量的賽事正式敲響。為了保證充足的人力資源，云洲安排了包括蒲進菁在內的 7人團隊參與M40的研發制造，設計團隊率先開始了針對前期設計性理念的驗證計算。在講述M40的“成長史”中，蒲進菁清晰記得，一艘滿懷質疑的驗證機下水的時間正是2017年6月22日，這是一次基礎性的嘗試，更是一次正名的機會，整個過程都是按著原定的計劃走。經試驗機的驗證，設計指標全部滿足，蒲進菁強調，“系統論和方法論在 M40的設計上面發揮了根本性的作用。”在看過驗證機展示后，一位從事海洋生化環境監測的科學家當即就訂購了云洲第一艘M40。隨后，設計流程進入最后一環節，2017年11月，工程樣機下水。據蒲進菁介紹，隨后此樣機一直在進行各種試驗，全面測試產品性能。

M40于2017年立項，2017年11月正式面世，目前已經賣出 3艘。為何研發速度如此驚人？蒲進菁毫不隱瞞，“因為我們已經犯了足夠多的錯誤。”問題總是會有的，但由于云洲有豐富的產品化經驗，前期的不斷積累使得云洲人慢慢探索出一條“把坑盡可能繞過去”的路。

“多用途且操作簡便”

據悉，M40長 3.5m，寬 1.9m，續航時間大于6小時，建議最大載荷65千克，可在湖泊、水庫、江流河域、瀕海區域執行水下探測、水質檢測、水文氣象觀測等任務?！罢f到M40的功能主要分為三個層面，海 -氣界面觀測、海底探測以及生化環境監測”，蒲進菁補充道，載荷設備視不同功能而定，用戶可根據實際需求選擇安裝載荷種類，如單波束測深儀、側掃聲吶、前視聲吶、多波束條帶測深系統、激光測量設備、ADCP、小型氣象站、自動絞車、水質監測設備等。

而這艘多功能無人船只需2人在遠端操作即可，且下水后可實現自主航行。省去租船、動復員成本的同時，M40的日常維護也是極為方便的。在完成每一次任務后，工作人員只需要將M40回收到指定位置，對其進行充電和簡單清洗，待下一次使用?！皣栏褚饬x上說，M40不存在“保養”，船體本身的材料、表面處理對海水耐受性極高，易損件可迅速更換，使用時間長了可更改電池，一般而言電池能充放電 800次以上。”

萬山群島海域上進行“多船協同”技術測試

除了 M40，云洲還擁有一個“星光熠熠”的產品庫，孕育著許多新產品。云洲始終圍繞無人船的船型研制、測試、應用方向和標準化建設等問題，攻克無人船船體設計與制造、高精度航行控制、任務載荷深度融合設計、平臺模塊化設計、標準化測試流程等關鍵技術，陸續完成多型工程樣機研制、海上實測驗證、產品定型等工作。同時，云洲通過產業化實施，建設高端裝備生產、測試環境，采購設備和儀器，組建生產、檢驗、調試測試團隊，進行高標準、規范化管理，實現了多款無人船產品的批量化生產。

“專業化、可聯動是未來的主攻方向”

立足當下、展望未來，蒲進菁向記者暢想了無人船的未來發展。他指出，“對于單船而言，要實現專業化和模塊化。”古語有云，術業有專攻，“?！奔匆馕吨毣止?、清晰責任，有利于充分發揮個體特長，無人船亦如是，應當深挖專業領域，突出個體特點。M40適合在大面積淡水和瀕海環境（碼頭、港池、近海、航道周邊等）中使用，但若要執行 24小時以上的連續站觀測任務，則需要用到 M40的升級版。蒲進菁向記者分享了 M40升級版（M40 plus）的構思，出于環境保護的考慮，三級水源地以上的庫區是禁止燃油船進出的，因此 M40是純電動的，而M40 plus則是油電混動，續航時間超過26小時，搭載能力也更強，將于今年年底面世。

8月22日，云洲傳來一則喜訊：兩條“極行者”無人船在青島實現同步協同作業，這也就是蒲進菁所介紹的“對于多船而言，要實現可聯動、可協同”。如今，高密度集群協同的控制模式正處于測試階段，未來，將拓展至應用層面。談起春晚上 80多條無人船編隊系統以及前段時間在珠海萬山島 64條無人船同步參與測試的創舉，蒲進菁對無人船的應用前景表示樂觀。