張洪星 張舜 田逸寧

舟山遨拓正進一步利用大數(shù)據(jù)、5G等技術(shù)，結(jié)合系統(tǒng)ROV水下檢測技術(shù)、空間感知技術(shù)、數(shù)據(jù)采集分析技術(shù)和呈現(xiàn)技術(shù)，形成水下工程檢測智能化分析服務(wù)平臺

水下機器人（ROV），也稱無人遙控機器人，是一種作業(yè)于水下的極限作業(yè)機器人，因其可在高度危險環(huán)境、被污染環(huán)境以及零可見度等復(fù)雜水域代替人工進行長時間作業(yè)，而成為海洋開發(fā)的重要智能工具，水下機器人產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展也成為數(shù)字海洋產(chǎn)業(yè)向“新”發(fā)力的重要抓手。

因海而生、向海而興的浙江舟山，近年來將打造“數(shù)字海洋”品牌作為落實數(shù)字經(jīng)濟創(chuàng)新提質(zhì)“一號發(fā)展工程”的重要載體，涌現(xiàn)了一批涉及石化新材料、高端智能裝備制造、海洋電子信息等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)質(zhì)企業(yè)，舟山遨拓海洋工程技術(shù)有限公司（下稱“舟山遨拓”）便是其中之一。

舟山遨拓坐落在中國（舟山）海洋科學(xué)城，近年來立足于深水工程裝備研制，從深海作業(yè)型水下機器人技術(shù)出發(fā)，研制生產(chǎn)了遨拓系列水下機器人工程應(yīng)用系統(tǒng)，并創(chuàng)建了輻射長三角地區(qū)的綜合性水下機器人工程應(yīng)用服務(wù)中心。2023年，由舟山遨拓研發(fā)生產(chǎn)的“水下機器人作業(yè)的可視化應(yīng)用系統(tǒng)”成功入選浙江省2023年數(shù)字經(jīng)濟創(chuàng)新提質(zhì)“一號發(fā)展工程”優(yōu)秀案例，為水下機器人產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)的突破，乃至舟山數(shù)字海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻了遨拓方案。

填補國內(nèi)水下工程行業(yè)的技術(shù)空白

當(dāng)前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已不斷應(yīng)用于航空航天、船舶、汽車等領(lǐng)域的設(shè)計方案論證、生產(chǎn)制造、試驗、維護、訓(xùn)練等各個環(huán)節(jié)。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)輔助水下機器人作業(yè)，提升ROV作業(yè)效率和作業(yè)安全，已成為深水作業(yè)未來發(fā)展的趨勢和必備的技術(shù)手段。

在國際上，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)載人潛水器、ROV等仿真系統(tǒng)或模擬器，主要用于方案設(shè)計仿真驗證和人員培訓(xùn)領(lǐng)域，已形成體系化、制度化的知名水下工程公司有諸如Oceaneering International Inc.、Global Marine Subsea、Sonsub等，ROV供應(yīng)商如SMD、TechnipFMC、Seaeye等，則均已通過開發(fā)或購置模擬器開展ROV的實操模擬培訓(xùn)和作業(yè)任務(wù)規(guī)劃。

而在國內(nèi)，大多為偏重于人員訓(xùn)練的ROV模擬器，重點關(guān)注ROV作業(yè)流程培訓(xùn)；在工程仿真領(lǐng)域，重點關(guān)注虛擬環(huán)境與真實環(huán)境的數(shù)據(jù)一致性。“目前國內(nèi)尚沒有研發(fā)真正可用于方案預(yù)演與在線輔助操作方面的相關(guān)產(chǎn)品，對ROV作業(yè)進行事前與在線指導(dǎo)?！敝凵藉弁叵嚓P(guān)負責(zé)人介紹道。

2018年，舟山遨拓參與國家重點研發(fā)項目“基于虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)的ROV輔助作業(yè)系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用”，圍繞水下作業(yè)的可視化研究，開發(fā)了基于VR技術(shù)的ROV輔助作業(yè)系統(tǒng)，具備在線輔助操作與決策、作業(yè)方案預(yù)演、人員培訓(xùn)等功能，填補了國內(nèi)水下工程行業(yè)的技術(shù)空白。

比如，從作業(yè)人員技能提升、作業(yè)風(fēng)險事前規(guī)避、施工在線決策支持等角度而言，可提供全方位的技術(shù)保障，在海底管道/電纜/光纜檢測、海底工程安裝與維修、海底樣本采集、水壩/水電站檢測等領(lǐng)域可廣泛應(yīng)用。

“就拿最常見的兩大痛點來說，一是原先ROV作業(yè)方案大多基于經(jīng)驗制定，缺乏科學(xué)的作業(yè)安全驗證手段；二是以往作業(yè)人員通過攝像機、聲吶等傳感器實時傳回的大多為視頻圖像數(shù)據(jù)，沒有建立三維的環(huán)境感知手段，難以完整地感知ROV水下作業(yè)狀態(tài)，作業(yè)存在巨大風(fēng)險。通過ROV輔助作業(yè)系統(tǒng)不僅可提供科學(xué)的作業(yè)方案和手段，還可以提升作業(yè)安全水平和精準(zhǔn)度?！?/p>

填補技術(shù)空白的背后，是舟山遨拓以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動，力破技術(shù)短板的布局。

具體來說，舟山遨拓的ROV輔助作業(yè)系統(tǒng)在技術(shù)端實現(xiàn)了四大創(chuàng)新——

一是 ROV作業(yè)運動實時仿真技術(shù)?；谠撃Ｐ脱邪l(fā)的ROV運動仿真與半實物仿真系統(tǒng)具備精準(zhǔn)的操控反饋，可應(yīng)用于海洋工程、海洋科考、 水利水電工程等典型領(lǐng)域的 ROV 作業(yè)仿真，避免潛在的事故風(fēng)險。二是利用各類傳感器經(jīng)過信息處理后，形成三維的作業(yè)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)ROV運動和作業(yè)的目標(biāo)識別。平均識別準(zhǔn)確率達到85%以上。三是利用水下機器人作業(yè)的可視化應(yīng)用系統(tǒng)，可協(xié)助水下機器人的輔助定位和導(dǎo)航。四是基于VR的水下機器人作業(yè)三維可視化輔助技術(shù)，首次實現(xiàn)了ROV 遠距離作業(yè)的“透明化”，可協(xié)助水下機器人操控人員在線感知ROV在作業(yè)場景的相對方 位，解決了水下能見度低、傳感器感知受限等現(xiàn)狀、難題。

推動上下游產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展

眼下，從西南某水電站，到位于祖國南疆的南海油田、南太平洋水域，舟山遨拓的ROV輔助作業(yè)系統(tǒng)已在多地開展實際工程應(yīng)用，建立了基于實際工程數(shù)據(jù)的三維場景和作業(yè)目標(biāo)模型數(shù)據(jù)庫，覆蓋了海工結(jié)構(gòu)、水工結(jié)構(gòu)和海底地形等作業(yè)目標(biāo)模型。

“下一步我們將加快該系統(tǒng)的應(yīng)用和開發(fā)迭代，增強水下機器人應(yīng)用系統(tǒng)整體的競爭優(yōu)勢?！?/p>

從技術(shù)創(chuàng)新到加快產(chǎn)業(yè)化進程，舟山遨拓瞄準(zhǔn)的不僅是核心技術(shù)的突破，還有以技術(shù)創(chuàng)新為“支點”，“撬動”上下游產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，服務(wù)國家海洋戰(zhàn)略的“一盤棋”。

“以技術(shù)紐帶和市場紐帶關(guān)聯(lián)其他科研單位和市場客戶，通過這樣的一種合作組合形式，能有效地帶動無人潛水器產(chǎn)品及工程應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈的高速發(fā)展?！倍还苁菍χ凵藉弁兀€是對其母公司上海遨拓來說，二者身處的長三角地區(qū)便是水下機器人產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的最佳“試驗田”。

立足長三角這個“大本營”，舟山遨拓的目標(biāo)是“打造長三角區(qū)域水下資產(chǎn)全生命周期管理應(yīng)用示范”。“長三角區(qū)域海洋生物醫(yī)藥、現(xiàn)代漁業(yè)、能源開發(fā)等行業(yè)積累了豐富的水下資產(chǎn)，是ROV輔助作業(yè)系統(tǒng)未來重點應(yīng)用的領(lǐng)域之一，可應(yīng)用于海洋工程、水利水電等多個領(lǐng)域，可快速復(fù)制推廣，推動該區(qū)域水下資產(chǎn)的智慧化檢測與管理。”

與此同時，舟山遨拓正進一步利用大數(shù)據(jù)、5G等技術(shù)，結(jié)合系統(tǒng)ROV水下檢測技術(shù)、空間感知技術(shù)、數(shù)據(jù)采集分析技術(shù)和呈現(xiàn)技術(shù)，形成水下工程檢測智能化分析服務(wù)平臺，為客戶提供海洋油氣開發(fā)、海底管線布設(shè)和維護、水下結(jié)構(gòu)物的檢測/監(jiān)測、水下施工和作業(yè)、水下救援等的全生命周期管理的決策支持，實現(xiàn)水下檢測分析、工程巡查、問題閉環(huán)跟蹤的智能化。

（作者單位：舟山遨拓海洋工程技術(shù)有限公司）