萤火虫

揭秘挖掘航运新能源


蔚蓝海洋覆盖了地球3/4的面积,也通过航运的方式承载着全球90%的货物运输。可以说,没有航运的话,世界上将有一半人在挨饿。细看世界航运史经历了三大重要飞跃,每次飞跃都像是给航运注入了“新能源”,推动着航运迈向了一个新的高度,也从一个“旧”的航海时代进入了一个“新”的航海时代。一、风能源——帆动力船

早在距今年前的新石器时代晚期,中华民族的祖先已能用火与石斧“刳木为舟,剡木为楫”。这是迄今为止最早利用工具进行水上运输的记载。但是,早期的水上运输仅靠人力,无法长距离、大量的运输货物。在公元前年以前,古埃及人最早将帆应用于水上航行中,驾驶帆桨船沿地中海东航至黎巴嫩,将水上运输带入了一个全新的领域。帆的应用不仅使得长距离的运输变为可能,同时也将运输的货物数量提高了数百倍。

二、磁能源——指南针的应用

在中国四大发明之一的指南针发明后,中国领先西方进入“定量航海”时期,由此以罗盘导航为标志的航海技术取得重大突破,使得航海家们可以在漫无边际的大海中,利用地球磁场准确的判断方向,也使得世界航海史迈入了新的时代。到明代永乐至宣德年间,伟大的中国航海家郑和率领远洋船队,先后七次下西洋,遍访亚非各国。中国发明的罗盘(指南针)在14世纪前后,分别由阿拉伯人和埃及人传入欧洲,欧洲海洋国家的航海活动取得了伟大的成果。像年意大利人哥伦布横渡大西洋到达美洲,年葡萄牙人达·伽马绕过好望角远航印度,年葡萄牙人麦哲伦向西作环球航行,都是世界航海史的标志性事件,并且改变了全球人文、经济的格局。

三、机械能源——蒸汽机的应用

19世纪工业革命发明蒸汽机以来,蒸汽机被广泛应用到化工、冶金、采矿、机器制造、运输等领域,极大的提高了各个行业的生产力。19世纪上半叶,虽然帆船在远洋航行上还处于极盛时代,但使用蒸汽机于船舶上已取得成果。英国人赛明顿在年制造出了世界上第一艘蒸汽机轮船夏洛特·邓达斯号,这艘船在苏格兰运河上航行了31.5千米,航行虽然成功,但因为明轮掀起的波浪损坏了河堤,这艘具有划时代意义的船被运河管理人扼杀在摇篮中了。年蒸汽轮船阿斯号和大西洋号横渡大西洋成功。虽然早期的蒸汽明轮船蒸汽机动力往往只起辅助作用,但它是现代轮船的开始。

上面三大“能源”无一不将航运推向了一个新的高度

引领着航运进入了一个“新”的时代

那么

下一个推动航运进入新时代的“能源”是什么呢?

近两年,智能船、智能航运成为了航运下一个发展方向的预测越来越清晰,不仅学术界在热烈的讨论、研究,就是船舶制造业也在往智能船方向行进。

比如,CCS在年颁布的《智能船舶规范》中,将智能船舶的功能分为智能航行、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,基本囊括了智能船舶所应具备的所有功能。

再比如,日本推出了“智能船舶应用平台项目”(SSAP),由日本船舶机械与设备协会(JSMEA)牵头,包括三菱重工、川崎重工、大发柴油机株式会社、东京计器株式会社、日本邮船、商船三井和日本船级社(NK)等27家造船、配套、航运和检验单位共同参与。该项目旨在建立船舶及岸上获取船舶设备数据的标准化方法,不断提高船舶的安全性与环保性。

另外,相信很多人都被劳斯莱斯(Rolls-Royce)发布的无人驾驶船控制中心的视频所震撼,视频中长发大叔通过电机音频判断故障的操作帅呆了。劳斯莱斯在芬兰推行一个项目,名叫“AdvancedAutonomousWaterborneApplications”(先进自动水运应用,简称AAWA)。项目参与者的目标就是开发遥控控制、完全自动驾驶船只技术,在年之前应用于沿海水域。

目前科技学术界有一个通用的认识:AI(人工智能)将是行业未来,是下一个风口,是千亿美元巨头的诞生点。而数据就是人工智能的粮食、饲料、血液,离开了数据谈AI,那就是无根之木,无源之水。这个通用的认识,也关系到了航运的未来发展。也就是说,如果航运往智能船、智能航运方向发展,那么海洋大数据将是下一个推动航运变革的“新能源”。

随着信息技术和空间感知技术的快速发展,使得约占地表总面积70%的海洋被感知的程度达到了前所未有的深度和宽度,也因此使得海洋产业进入了大数据时代。这包括来自空间检测平台(卫星遥感、航空、气球等)、地面/海面检测平台(台站、浮标、船舶等)、海底监测平台(水下传感器)等的监测数据,数据量也呈现从GB、TB到PB的指数级增长。

就拿一艘营运中的船舶来说:24小时内通常会生成高达20GB的数据信息,这些信息内容繁多,涉及天气、航行位置、速度到油耗等等,还有背后的货物、贸易等信息。全球可被感知的船舶近20万艘,这样计算的话,每天产生的数据信息那就是一个天文数字了。因此,如何利用大数据相关技术,结合海洋应用特点,对海量、多源、异构的海洋观测和模拟数据进行快速、及时地分析和处理,开发和挖掘海洋大数据的应用服务,将成为智能船、智能航运发展的一大瓶颈。

海洋数据获取--卫星IOT

在茫茫海洋上,没有固定检测设备,没有基站等,信息的获取途径是非常匮乏的。只有通过上帝的“眼睛”——卫星,才能获取到海洋相关的数据。随着物联网(InternetofThings,IOT)感知技术的发展,物联网以其“全面感知、可靠传递、智能应用”的优势,快速进入现代工业、生活的各个领域,小到家电的互联,大到车辆、船舶、飞机等的互联。在DigitalUniverse研究中(EMC发布并由IDC提供研究和分析),预计到年数据量将超过40万亿GB。IoT的数据战略涉及到数据的收集、处理、分发和使用。

目前作为物联网技术的关键技术就是卫星技术,其中包括通信技术、感知技术。通过卫星IOT,我们可以对任何安装信息传感设备,如传感器、射频识别(RFID)技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息,与互联网结合形成的一个巨大网络。

而随着卫星IOT技术应用于航运,推进了船岸一体的信息平台和数据挖掘共享,实现航运企业对船舶运输全过程智能控制与管理,有效调控远洋船舶运力和船队结构,降低物流成本,节能减排。

海洋数据应用--智能航运

有了数据,有了数据处理技术,就要谈到下一个问题:该怎么应用呢?与我们休戚相关的就是智能航运!

船舶是一种受到环境因素影响非常大的运输工具。就目前来说,对于船舶状况、航行状态等的判断主要还是依靠经验和理论知识,这样一来难免会出现不恰当的决策,造成不必要的人力、物力或财力损失。而智能航运简单来说,就是以“大数据”为基础,运用先进的计算机技术、网络技术、通信技术等信息技术,如实时数据传输和汇集、大计算容量、数字建模能力、远程控制、传感器等,实现船舶智能化的感知、判断分析,以及决策和控制,从而更好地保证船舶的航行安全和效率,大幅度减少甚至杜绝人为因素造成的事故,避免与货主的纠纷等。

航运业在经历了风能源、磁能源、机械能源的进化后,积淀了深厚的基础,这些旧能源是驱动航运业继续发展的内在动力。与此同时,以数据这为核心的新技术的运用,将推动航运业在低迷的市场环境中再次实现飞越,而数据也将成为数据时代航运业的新能源。

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