研华2016智慧城市案例精选集（十一）：无人船“智取”新天地
供稿：研华（中国）公司
- 关键词：智慧城市,无人船
- 摘要：各种危险或重复的工作都会向无人化、智能化、标准化的方向发展，“无人船”正在改变传统环境监测、安防的作业模式，为这个领域带来更多的创新可能。
各种危险或重复的工作都会向无人化、智能化、标准化的方向发展，“无人船”正在改变传统环境监测、安防的作业模式，为这个领域带来更多的创新可能。
专访 | 珠海云洲智能科技有限公司研发中心邹雪松
撰文 | 赵艳秋
珠海云洲智能科技有限公司2010年 4月成立于珠海，专注于自动智能无人船等机器人自动化技术，目前已有多款产品面世，包括全自动采样无人船、应急监测无人船、采样监测两用无人船和海洋探测无人船等。
最近几年，在环境监测、安防巡逻和地貌测绘等领域，一种名为“无人船”的智能设备正在悄然改变传统的作业模式，并为这些领域的业务创新带来了多种可能性。
通河上的无人船
大雨后，两条 1米多长的无人小船行驶在安徽东至县通河上。通河全长 6.7公里，下游汇入长江。河道附近是东至县经济开发区。
1个月前，经济开发区的一批企业因向通河大肆排污而被要求限期整改，但当环保部督查人员再次来到园区时却发现，企业正在用更加隐蔽的方法顶风排污。为了及时核实园区企业的排污情况，督查人员首次采用了高科技手段——无人船。
无人船学名“水面机器人”，船上配备有定位系统、导航平台和探测设备。在航行过程中，无人船一边通过声呐、激光和雷达等技术探测障碍物，一边实时计算出蔽障路线，并选择最佳巡航线路。在到达目标点后，无人船可以悬停来执行不同的任务，如抽样船会携带监控棒，监控棒的各类传感器可以对目标点的水样进行自动抽样和检测，并通过无线通信将检测数据传回岸上，在岸上终端展示。
因为智能化和自动化，无人船非常适合完成在危险环境下枯燥和重复性的工作，例如环境监测、安防巡逻和地貌测绘等。在这次通河环境污染调查中，两条无人船分别搭载了不同设备。一条船用水下声呐对河道进行扫描，当声呐扫描到排污暗管时，不会产生回波，这让排污暗管原形毕露。无人船还能对排污暗管拍照并记录经纬度，让环保部门一抓一个准。另一条船上挂着监控棒，能沿着指定河段从下游到上游依次对水质进行采样和检测，并将数据绘制成污染分布图。它还能在水下暗管附近有针对性地取样，以提供执法依据。
从无人船的监测结果中督查人员发现，虽然才下过大雨，但河水中各项污染物数据不降反升。这表明，工业园中的企业趁着暴雨进行了大规模排污。在短短两天内，无人船为督查人员提供了大量确凿证据，东至县经济开发区 30家企业被责令限期整改、停产整治或挂牌督办，相关责任单位和责任人被处理。
岸上的工作人员可以通过人机交互终端，查看船只航行路线、任务执行状态和检测参数分布图等。
从航模到商用智器
如果按照传统环境监测方式，通河环保调查和执法将很难在这么短时间内完成，这让这一过程中发挥巨大作用的无人船声名鹊起。实际上，近几年，无人船在环境监测领域起到了越来越重要的作用。而将无人船最早引入环境监测领域的，是一家名为珠海云洲智能科技有限公司的初创企业。
云洲智能科技的创始人张云飞在学生时期经常参加各种航模大赛。2010年，国内曝出多起水质污染事件，张云飞想，能不能将他们制作的模型应用到环境监测领域，让模型成为更强大智能的机器？
于是，那一年他与同伴跑遍了大半个中国，到多个地区的水质监测站调研。在水质监测领域，传统在线监测方式要在水面不同位置放置固定的浮筒，每个浮筒价格高达 80万到 120万元。每隔一段时间，还要定期派人去清理浮筒，维护成本颇高。而传统采样方式是人工划船打水，很多时候靠临时招募的人员完成，每个月只能进行一次。
无人船的出现，就像一个移动浮筒，将监测从一个点扩展到一个面；它还能连续多点监测，绘制出水质参数分布图，这为大范围水质普查和生态研究提供了新思路。无人船的测量灵活、高效，只需两个人就能完成搬船下水、控制和回收等全部操作，解决了由于环境执法人员有限，很难在短期内完成大规模排查的难题，为应急和执法提供了有利条件。而且，勘查现场通常环境都非常恶劣，以通河为例，高毒性污染物苯已超过国家标准的 136倍，而抗腐蚀、抗辐射的无人船能“百毒不侵”，确保工作人员的人身安全。此外，与浮筒相比，无人船几乎没有什么维护成本。
调研结束后，张云飞对环保型无人船的应用前景充满信心。现在，不仅在环保领域，无人船还逐步出现在测绘、巡逻、搜救等应用场景中。
智能化！智能化！
让无人船在各领域大展拳脚的，是船上的“司令部”，它由“无人船基令部 ”，船只才能按照既定路线自主航行，自主躲避障碍，并独立执行各种任务。司令部还具备实时数据和视频通讯功能，能将数据及时发送回岸上。这样，岸上的工作人员可以通过人机交互终端，查看船只航行路线、任务执行状态和检测参数分布图等。
为了让无人船能在更多环境下智能地工作，云洲的智能算法人员正在不断研发适应更多场景的导航算法和模型，如平静的湖面、湍急的河流或是暗礁嶙峋的大海。当越来越多的算法和模型被开发出来以后，算法人员计划将探索能融合多场景的普适算法。
与此同时，船只能像人一样灵活、合理地蔽障，也是智能算法工程师的目标。现在，无人船的蔽障技能还比较机械。打个比喻，当它遇到障碍物时，可能执行一个既定策略——向左拐。云洲的算法人员希望，有一天无人船能根据现实场景，聪明、合理地蔽障。这意味着“司令部”的算法将越来越复杂。
智能算法工程师也正在将人流分析、车牌侦测、逆行识别等路上技术引入无人船，让无人船具备船只识别、移动船只跟踪等智能功能。这个功能对于水上巡逻是不可或缺的。
无人船的这些智能化功能不仅需要大量算法和模型的开发，也需要硬件平台的创新，现在云洲智能引入了研华研发的高性能工控机，这是工控机行业的最新趋势，它相当于把一个高性能的服务器嵌入到具备高可靠性的工控机中；云洲还采用了研华研发的视频采集卡，有了它，无人船在巡航中的录播就能变成了实时的直播。
在云洲智能的战略中，更智能强大的无人船将从河流湖泊等内陆水域逐渐驶向大海，在海洋调查、护卫巡逻、海洋搜救和海洋测绘领域继续开拓创新。