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内河无人驾驶船舶航运安全危险源辨识与控制文献综述

 2020-04-28 20:18:13  

1.目的及意义

随着科学技术的发展,陆上交通运输逐渐智能化,无人机、自动驾驶汽车等的出现极大地方便了人们的生活,为人们的出行提供了很多便利,同时也带来了巨大的利润,这也同时推动了水上无人驾驶船舶的发展,使得人们逐渐认识到无人驾驶船舶的巨大前景和发展潜力。

与有人驾驶的船舶相比,“无人船”的优势是显而易见的。第一,能够更有效地利用船舶空间;第二,能够更有效地利用船员技能;第三,能够更有效地利用燃料。这些对无人驾驶船取得长期竞争优势至关重要。从全球物流链上讲,对世界范围内的船舶进行实时远程监控同时,会将船舶更加紧密地整合到物流或供应链中,让全球企业能着力发挥整个船队的最大效率,实现节支增收。早在上世纪60年代,远程控制的无人驾驶船队就已经广泛应用于军事领域。近年来随着自动控制、物联网、大数据等技术的快速发展,与船舶有关的环境感知技术、通信导航技术等也得到广泛应用,为无人驾驶船舶的的开发提供了广阔的技术可行性。目前船舶行业仍处于结构调整升级、化解产能过剩阶段,船东对于“智能、绿色、安全、高效”船型的渴求十分强烈,无人船将满足市场越来越高的降成本需求,带来行业在基础设施、管理水平、产业合作模式上的全面升级。

一方面,船上的绝大多数设备,如救生、消防、防污染与生活设施很大程度上是为船上工作人员服务的。在没有船员的情况下,这些设备将不再需要,既减少船舶重量又降低能耗,从而实现船舶建造及运营成本的减少及船舶载货能力的提升。这些因素加上重量和空气阻力的减少将带来12%至15%的燃料节约。此外,从技术角度来看,整合船舶、港口等实时动态数据有利于优化物流和供应链,提高运输效率。

另一方面,导致船舶海上事故的主要原因是决策和操作过失、应急反应不当等人为因素。德国安联保险2012年发布的报告就曾指出,75%—96%的海上事故是人为错误的结果。而在无人船的设计方案中,船舶的操纵主要是通过专家决策系统与远程遥控系统在劳动条件更好的岸上进行操作,从而从根本上减少人为因素对船舶航行安全的影响。
在国际上,丹麦启动无人船研发项目,挪威开辟无人船舶试验区,韩国开发无人船舶通用技术平台,荷兰正研发利用浮动自驾无人船实现载人和货运。在法律法规方面,相关的研究工作已经提上议事日程,美国、丹麦、挪威等9个IMO成员国向海上安全委员会提交了在无人船领域确立立法范围的方案。此外, 美国、英国等国已经启动无人船的国内立法程序。

在国内我国正在全面推进互联网 、中国制造2025、智慧交通等战略规划明确提出了提高船舶智能化水平,培育智能船舶等战略性新兴产业,提高水上交通数字化、网络化、智能化水平的发展方向和工作要求。

长期来看,航运业正经历根本性的变化,更多的变化仍在孕育之中。无人船的出现只是一个时间问题,然而走向成熟、大规模投入商业使用还需要各方协调、合力推动。正如有专家表示,只有人工智能发展到与人脑可以比拟的“强智能”水平,人类才能完全放手将交通运输交给人工智能。

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2. 研究的基本内容与方案

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原始的船舶中,船上的机电自动故障检测、自动避碰、卫星定位、自动导航、电子海图等智能系统不断升级换代,特别是近期兴起的云计算大数据处理、传感器智能监控系统以及基于互联网的物联网技术的快速发展,打通了船岸间互联互通,为岸上指挥系统对船舶的运行得到有效的控制成为可能。这些条件都为无人驾驶船舶的发展提供了诸多可能性,可以预见无人驾驶船舶具有很大的发展前景。但是在无人驾驶船舶的发展过程中同原始的有人驾驶船舶一样,必须保证旅客和货物的安全。任何事物的发展都不是一帆风顺的,在无人驾驶船舶的发展过程中,难免会产生许多的问题、质疑,其中最为引起关注的是关于无人驾驶船舶的安全问题。

在无人驾驶船舶行驶过程中,引起无人驾驶船舶事故发生的因素有许多,其中主要因素还是行驶过程中的危险源。因此如何有效地辨识和控制危险源就成为了无人驾驶船舶发展中亟待解决的问题,这对无人驾驶船舶可否为人类带来更大利益至关重要。

(1)信息传输的安全性

提升信息传输的安全性是“无人船”投入商业运营前所必须解决的问题。未来的“无人船”上所运用的实时数据传输、人工智能与远程控制技术等,在给船舶驾驶带来种种便利的同时也为海盗的抢劫提供了更多选择。在去年3月的“RSA加密算法安全大会”上,VerizonRISK安全团队披露了一个非常有趣的案例。一群海盗在劫持了某航运企业的货船后并没有针对船上人员和船舶本身索要赎金,而是迅速找到目标集装箱,抢走箱内的贵重货物后扬长而去。Verizon RISK安全团队在调查中发现,海盗在实施抢劫前已成功入侵这家企业的提单管理系统,对于船舶载运货物的情况了如指掌,并提前精确锁定了抢劫目标。从这个角度来看,未来的海盗可能无需再冒着被大浪卷入海底的风险登船抢劫,只需雇佣黑客通过攻击智能船的控制系统(产品库 求购 供应)即可成功控制船舶。

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