供操船人员使用的光学感知系统,整合了可见光和红外,从相机的布置来看,应该满足了远程遥控R1的视角要求。
与供决策系统使用的系统相比,对识别的可靠性和多传感器融合的需求会弱很多。
作者: root
船舶智能航行交通安全风险评估指南 通则
Guideline for traffic safety risk assessment of intelligent navigation
of ships: General rules
团体标准 T/CIN004—2021
本文件依据GB/T 20001.7—2017《标准编写规则 第7 部分:指南标准》和T/CAS 1.1—2017《团体标准的结构和编写指南》的有关要求编写的有关要求编写。
本文件由中国航海学会提出并归口。
本文件起草单位:交通运输部水运科学研究院、交通运输部东海航海保障中心
本文件起草人:张宝晨、史世武、洛佳男、耿雄飞、汤可成、李亚斌、于巧婵、张鹭、文捷、李东升、周丹、周昱城、张明睿、李春旭、殷悦、姚治萱
本文件首次制定。
本文件规定了开展船舶智能航行交通安全风险评估的基本原则、评估时机、主体和内容及评估程序。
本文件适用于智能航行船舶的交通安全风险评估,也适用于具体风险管理办法的制定。船东、船舶管理公司、驾驶人员及海事监管部门可参考实施。
船舶智能航行系统等级划分与技术水平评定
Ship autonomous navigation system technical evaluation
团体标准 T/CIN003—2021
本文件按照GB/T 1.1-2020 的规则起草。
本文件起草单位:交通运输部水运科学研究所、上海船舶研究设计院、中国船级社、大连海事大学、中国海事服务中心、智慧航海(青岛)科技有限公司、青岛航运发展研究院、上海船舶运输科学研究所、北京海兰信数据科技股份有限公司、中水珠江规划勘测设计有限公司。
本文件主要起草人:张宝晨、史世武、于巧婵、洛佳男、耿雄飞、李亚斌、张鹭、殷悦、蔡玉良、张英俊、樊翔、姚望、刘梦园、顾一清、李鑫、王勇、徐加庆、韩冰、支家茂、诸琳、姜海鹰、吴笑风、吴国颖、智勇鸣、朱慎超。
文件首次制定。
范围
本文件规定了船舶智能航行系统的等级划分、技术水平评定内容与种类和评定要求。
本文件适用于沿海和内河运输船舶的智能航行系统研究开发过程中和投入使用前的技术水平评定。其他情形可参考使用。
《数字交通“十四五”发展规划》
节选部分和航运有关的内容,内河航运是个大方向。
沿海港口及附近水域电子海图和智能航标实现全部覆盖,数字航道基本覆盖长江、西江干线;
智能装备创新应用和产业布局加快推进,交通运输部认定了7家自动驾驶封闭场地测试基地,智能船舶已形成一定的技术积累和产业基础。
智慧航道。完善航道测量设施和监测感知网络,推动电子航道图普及应用,加强对三级以上重点航道和四级以上航道重点通航建筑物的运行状况实时监测,推动梯级枢纽船闸联合智能调度系统建设,提升航道安全畅通保障水平和通航枢纽通过效率。
高等级航道智能运行网。全面推进水网地区高等级航道网数字航道建设,完善航道测量、水位监测、船舶导助航等设施设备,推动形成全国内河高等级航道网电子航道“一张图”。推进北斗系统在航道维护中应用。加强梯级枢纽船闸联合智能调度系统建设。
发展智能航运。推动码头、堆场自动化改造,加快港站智能调度、设备远程操控等综合应用。建设港口集疏运和物流大数据中心,推进全程物流业务在线办理。推动港区内部、港口集疏运通道等自动驾驶应用。完善船岸、船舶通信系统、智能导助航设施,增强船舶航行全过程船岸协同能力,支撑全天候复杂环境下的船舶智能辅助航行。建设船舶污染物排放监测与服务设施设备,创新运行机制,提高船舶污染物防治水平。鼓励建立第三方航运交易与服务电子商务平台。
Navigation And Inland Waterway Action and Development in Europe (NAIADES) III Action Plan 2021-2027
Boosting future-proof European inland waterway transport
欧盟近日发布了关于发展内河航路的行动计划,意在提升内河航运在内陆物流中的地位和比重,与此同时,强调了绿色和智能技术在此过程中的重要作用。
在内河领域发展和应用航运的前沿技术是个很好的选择。相关官方文档见附件。
罗列一些重点:
Modal shift in freight: from road to inland waterways
Greening inland waterway transport
Digitalisation and autonomous shipping
Future-proof ports: energy and circular hubs
Education and training, working conditions, and research and innovation
An EU financing plan
Passenger transport, urban mobility, waterborne city logistics and tourism
ClassNK Technical Journal on MASS
https://www.classnk.or.jp/hp/en/research/rd/giho.html
日本船级社今年发布的一些关于MASS的技术资料,供参考
Special Feature Articles on Autonomous Operation
- Current Status and Future Outlook of Automated Driving PDF 7.4MB
- Risk Assessment of Autonomous Ship Systems PDF 5.5MB
- Development of Comprehensive Simulation System
for Autonomous Ships PDF 5.7MB - Automation Levels of Automated/Autonomous Ships PDF 6.4MB
Special Feature Articles on Autonomous Ships
- Recent Trends and Issues for Practical Application of MASS PDF 0.6MB
- Research and Development of Collision Risk Decision Method
for Safe Navigation and Its Verification PDF 1.7MB - Development of AI-based Automatic Collision Avoidance System
and Evaluation by Actual Ship Experiment PDF 1.8MB - Challenge of Technology Development through MEGURI 2040 PDF 1.1MB
- Development of Automated Ship Operation Technologies PDF 0.9MB
- Development of Maneuvering System
for Realizing Autonomous Ships PDF 2.1MB - Safety Evaluation for Technologies
Related to Autonomous Ships PDF 1.5MB
光学感知系统v2
主要增强了外壳的环境适应能力。可根据需要叠加红外和可见光模块。
全球首艘零排放“无人”集装箱船正式首航
https://www.eworldship.com/html/2021/OperatingShip_1120/176882.html
在因疫情延期交付一年多后,全球首艘零排放全自动集装箱船“Yara Birkeland”号终于正式投入运营,目标是在未来两年实现“无人”运营。
11月19日,“Yara Birkeland”号在奥斯陆峡湾开启处女航,挪威首相约纳斯·加尔·斯特勒(Jonas Gahr Store)和渔业海洋部部长Bjornar Skjaeran在该船抵达奥斯陆后随行参观。
“Yara Birkeland”号由挪威化肥巨头雅苒国际(Yara International)拥有。Yara首席执行官Svein Tore Holsether表示:“我们很自豪能够展示世界上第一艘全电动和自主驾驶的集装箱船。”该船每年将能够减少1000吨碳排放,相当于4万次柴油动力卡车运输。
据了解,“Yara Birkeland”号的概念最初在2017年提出,作为全球首艘零排放全自动集装箱船,由Yara与挪威康士伯海事合作研发。2018年8月,Yara与挪威船厂VARD签署了价值2.5亿挪威克朗(约合2960万美元)的建造合同,这一造价远远超过一艘运力相似的传统船舶。
“Yara Birkeland”号采用Marin Teknikk公司的MT207型设计,船长80米、宽15米、能够装载120个20英尺标准集装箱,正常航速6节,最大航速13节。最初,该船计划在2020年年初交付,但因为疫情原因而一度推迟,直到2020年年底才正式完工,离开VARD船厂。之后,该船进行了集装箱装载和稳定性测试,然后在挪威位于Horten的港口和测试区为下一步自主航行做准备。
投入运营后,“Yara Birkeland”号将部署在挪威南部的Heroya、Brevik和Larvik港口之间的航线上,距离海岸线不超过12海里。该区域由挪威海岸管理局(Norwegian Coastal Administrations)在Brevik的船舶交通管理系统(VTMS)管理,其中Heroya-Brevik之间距离约为7海里,Heroya-Larvik之间距离约为30海里。
“Yara Birkeland”号负责将Yara在波什格伦工厂生产的化肥产品运输至Brevik和Larvik港口,初期每周航行两次。Yara波什格伦工厂是挪威最大的二氧化碳来源之一,对于Yara来说使用这艘集装箱船意味着减少该公司在波什格伦工厂的二氧化碳排放。Yara公司货物的目的地则是遥远的市场,尤其是亚洲和南美。
从2022年起,“Yara Birkeland”号将进行载人商业运营,开始为期两年的技术测试期,最终目标是实现完全自主。该船将由康士伯海事与威尔森(Wilhelmsen)联合成立的全球第一家无人船公司Massterly位于Horten的监控和操作中心进行运营。据悉,Massterly于2018年8月成立,旨在为无人船提供包括设计及开发、控制系统、物流服务及船舶在内的一系列价值链服务。
康士伯海事负责为“Yara Birkeland”号供应电力驱动、电池和推进控制系统以及所有与远程控制和自动运营的主要能力技术。康士伯海事已经选择了Leclanche公司为该船提供6.8兆瓦时的电池,这是当时全球最大功率的电池,容量约为一辆电动汽车的1000倍。
驱动将是2台方位主推进装置,操纵和停泊将由2台船首推进器辅助,这些设备将来自Brunvoll公司,包括2台900千瓦的牵引式方位推进器,融合了直径2.2米的可控螺距螺旋桨,以及2台700千瓦的航道推进器,螺旋桨直径为1.75米。
麦基嘉为“Yara Birkeland”号提供了一个自动系泊方案,将在该船所涵盖的3个港口码头提供服务,货物装载和卸载也将同样使用自动化的电动起重机和其他设备。
挪威海岸管理局位于Brevik的船舶交通管理系统将覆盖该船的整个正常航行模式。Yara的波什格伦工厂和康士伯海事总部也将设立专门的运营控制中心,这些中心将处理状态监测、运营监督、决策支援、船舶及其周围环境的监督、紧急情况和特殊情况,以及安全的所有其他方面。
“Yara Birkeland”号的项目经理Jostein Braaten解释称:“这不是为了取代水手,而是为了取代卡车司机。”当船舶实现全自动化运营时,船桥将会被拆除。届时,该船能够在没有人类参与的情况下装卸货物、为电池充电并航行。船上配备的传感器能够快速探测和了解水中物体,使船舶能够采取行动避免碰撞。
IMO’s Maritime Safety Committee finalizes its analysis of ship safety treaties, to assess next steps for regulating Maritime Autonomous Surface Ships (MASS).
https://www.imo.org/en/MediaCentre/PressBriefings/pages/MASSRSE2021.aspx
The Maritime Safety Committee (MSC) of the International Maritime Organization (IMO), at its 103rd session in May 2021, has completed a regulatory scoping exercise to analyze relevant ship safety treaties, in order to assess how Maritime Autonomous Surface Ships (MASS) could be regulated.
The completion of the scoping exercise represents an all important first step, paving the way to focused discussions to ensure that regulation will keep pace with technological developments.
The scoping exercise was initiated in 2017 to determine how safe, secure and environmentally sound MASS operations might be addressed in IMO instruments.
The exercise involved assessing a substantial number of IMO treaty instruments under the remit of the MSC and identifying provisions which applied to MASS and prevented MASS operations; or applied to MASS and do not prevent MASS operations and require no actions; or applied to MASS and do not prevent MASS operations but may need to be amended or clarified, and/or may contain gaps; or have no application to MASS operations.
Varying degrees of autonomy were considered: crewed ship with automated processes and decision support (Degree One); remotely controlled ship with seafarers on board (Degree Two); remotely controlled ship without seafarers on board (Degree Three); and fully autonomous ship (Degree Four).
The safety treaties assessed include the SOLAS Convention and various codes made mandatory under SOLAS (Casualty Investigation, Enhanced Survey Programme (ESP), Fire Safety Systems (FSS), Fire Test Procedures (FTP), Bulk Chemical (IBC), Gas Carrier (IGC), Solid Bulk Cargoes (IMSBC), Dangerous Goods (IMDG), Carriage of Irradiated Nuclear Fuel (INF), Intact Stability, International Safety Management (ISM), Ship and Port Facility Security (ISPS), Grain, Polar, Recognized Organizations (RO)); collision regulations (COLREG); Load Lines Convention and 1988 Protocol; Convention on Safe Containers (CSC); STCW Convention and Code, as well as STCW-F Convention; search and rescue (1979 SAR Convention); tonnage measurement (Tonnage 1969) and the Code of Safe Practice for Cargo Stowage and Securing (CSS Code) and IMO Instruments Implementation Code (III Code).
The outcome of the regulatory scoping exercise was discussed and completed by the MASS Working Group which met during MSC 103.
For each provision, the exercise identified whether MASS could potentially be regulated by: equivalences as provided for by the instruments or developing interpretations; and/or amending existing instruments; and/or developing a new instrument; or none of the above as a result of the analysis.
The outcome highlights a number of high-priority issues, cutting across several instruments, that would need to be addressed at a policy level to determine future work.
These involve the development of MASS terminology and definitions, including an internationally agreed definition of MASS and clarifying the meaning of the term “master”, “crew” or “responsible person”, particularly in Degrees Three (remotely controlled ship) and Four (fully autonomous ship).
Other key issues include addressing the functional and operational requirements of the remote-control station/centre and the possible designation of a remote operator as seafarer.
Further common potential gaps and themes identified across several safety treaties related to provisions containing manual operations and alarms on the bridge; provisions related to actions by personnel (such as firefighting, cargoes stowage and securing and maintenance); watchkeeping; implications for search and rescue; and information required to be on board for safe operation.
The Committee noted that the best way forward to address MASS in the IMO regulatory framework could, preferably, be in a holistic manner through the development of a goal-based MASS instrument. Such an instrument could take the form of a “MASS Code”, with goal(s), functional requirements and corresponding regulations, suitable for all four degrees of autonomy, and addressing the various gaps and themes identified by the RSE.
The Committee invited Member States to submit proposals on how to achieve the best way forward to a future session of the MSC.
The outcome of the MSC’s regulatory scoping exercise, as approved by the Committee, including the full analysis of treaties, can be found as an annex to the report of MSC 103 (MSC 103/21/Add.1, annex 8) and can also be found in circular MSC.1/Circ.1638 (Outcome of the Regulatory Scoping Exercise for the use of Maritime Autonomous Surface Ships (MASS)) – download here: MSC.1-Circ.1638.pdf.
IMO’s Legal and Facilitation Committees are currently also in the process of conducting regulatory scoping exercises on conventions under their purview.
张宝晨:推动亚洲国家MASS研发测试应用合作
http://www.cinnet.cn/zh-hans/events/6932-zhang-bao-chen-tui-dong-ya-zhou-guo-jia-massyan-fa-ce-shi-ying-yong-he-zuo.htm
女士们、先生们:大家好!
“第二届联合国全球可持续交通大会”上周刚刚在北京结束。大会发布的机构间报告明确指出,“在数字技术驱动下,船舶能效的提升促进了船舶燃料使用和温室气体的显著下降。”在谈到“水面自主航行船舶(mass)时,该报告指出,“数字革命正在从根本上改变航运业。人工智能、数据支持的远程管理和自主操作都正在成为现实。”
那么,mass研发到底到了怎样的程度,亚洲国家在这场即将到来的航运变革中居于怎样的位置?我们是否应该加强合作,从而在这场变革中做出更大的贡献并从中获得更大的收益?下面,我就围绕这些问题谈些情况和观点,和大家分享。
一、MASS起源及欧洲的进展
Mass较早起源于欧洲,2012年欧盟启动的“海上智能无人导航系统项目”(MUNIN项目),由德国MarineSoft公司牵头,挪威科技工业研究所(SINTEF)、瑞典查尔姆斯理工学院(Chalmers University of Technology)、挪威Aptomar AS公司等单位和高校参与,总预算380万欧元,目标是建立有关商业无人船舶的技术概念,同时对其在技术、经济和法律法规上的可行性进行有效评估。
该项目以散货船“Automat Seaways”号为试验船舶,提出建立高级传感器模块、自主航行系统、自主机器和检测控制系统,以及岸上控制中心等几个系统。在试验中,装载3.5万吨纸浆的“Automat Seaways”号船,从瑞典哥德堡港出发,开往南非开普敦港,在开航40分钟后切换为自主航行模式,引航员离开船(机舱中仍保留3人进行机械维护),单向航程持续1个月时间。根据试验,项目预测该散货船在不改变船舶原有结构情况下,通过加装自主航行等系统,经济性会显著增加,测算为船舶在25年的生命周期内可以增加约700万美元收益。
此后,欧洲的罗罗公司、瓦锡兰公司、康斯伯格公司等多家大小公司或独立,或与众多大学和研究机构合作,分别启动了多个MASS项目。
2019年,欧盟又启动了隶属于“地平线2020计划”(Horizon 2020)的AUTOSHIP项目(周期为2019年6月1日至2022年11月30日),在不同运营环境的两艘船舶上安装和测试自主航行设备,以加速新一代自主航行船舶发展,并为欧盟在未来五年实现船舶自主航行制定商业化路线图。
2016年,欧洲在芬兰成立了自主航运创新联盟(One Sea Autonomous Maritime Ecosystem),其目标是在2025年之前建立起自主航运生态系统并为实现可运营铺平道路。欧洲的多数项目都进入到了海上实船测试和验证阶段,也有的项目计划走向商业化应用。但到目前为止,至今还没有一个项目实现商业化应用。
二、亚洲MASS发展情况
亚洲是启动MASS研发较早的地区。根据我所参与的国际交流和掌握的资料,日本和韩国的造船企业、船级社和海事技术研究机构在2016-2017年就启动了与MASS相关的研究工作,之后媒体也报道过日本和韩国机构开展智能航行技术测试的案例。新加坡在跟踪MASS研究方面也做出了独到的努力。中国智能船舶研究起步于2016年,但MASS的研发会晚些。今天,我向大家重点介绍这四个国家启动的与MASS相关的重大项目。
(一)日本的DFFAS项目
2020年6月,日本财团(Nippon Foundation)设立了“无人船示范试验技术共同开发项目”,DFFAS项目是其中一部分。汇集了航运、造船、船舶设备制造商等40余家日本企业,参与 “智能渡船开发”、“无人航行船@横须贺市猿岛”、“以内航集装箱船和渡船为基础的无人化技术示范试验”、“无人航行船的未来创造”以及“水陆两用无人驾驶技术开发”等5个联盟,分别针对大型渡船、集装箱船、客船等开展联合开发。按照计划,日本财团2021财年(2021年4月至2022年3月)将提供34亿日元(约合人民币2.24亿元)资金支持。
作为上述计划的组成部分,日本9月2日宣布位于千叶市美滨区的岸基支持中心完成了开发。该中心的综合信息管理系统由日本无线(JRC)设计。
预计2022年2月,配备“DFFAS”无人船操作系统的204TEU的国内集装箱船“SUZAKU”号将在东京湾和伊势湾之间进行390公里的往返示范测试航行,以证明该系统在拥挤水域的实用性。
(二)韩国的KASS项目
为了在未来的船舶与航运市场份额和国际标准方面处于领先地位,韩国海洋与渔业部和贸易工业与能源部2020年决定投资1.333亿美元,实施韩国自主水面船研究项目(Korean Autonomous Surface Ship Project, KASS),用5年时间(2020-2025)突破智能航行、机械自动化、测试验证、规范标准等自主船舶核心技术,实现近海和远洋有船员在船和无船员在船的远程遥控驾驶。
KASS项目共设置了自主航行系统研发、自主运控系统研发以及海上测试场及验证方法3项操控技术与标准化子项目,以及10项细分关键技术子项目,包括四项核心技术,一是智能航行系统,包括集成平台数字船桥、态势感知系统和自主航行系统;二是机械自动化系统,包括机械故障预测与诊断系统和综合能源控制系统;三是测试场与测试演示技术,包括智能系统与性能测试演示以及测试场建设;四是操控技术与标准,包括可靠性评估和事故响应技术、远程控制与安全操控技术以及国际标准化技术。
(三)新加坡的IntelliTug项目
该项目的目的是开发和现场测试智能船舶的能力、可行性和实现途径,使新加坡港为MASS的到来做好准备。新加坡PSA Marine技术团队和技术集团瓦锡兰于2020年3月13日成功完成了“智能拖轮”首期海上试验。该项目平台是27米长的PSA Marine的港作拖轮PSA Polaris号,配备的设备系统包括瓦锡兰的RS24近距离高分辨率雷达和动力定位(DP)系统。项目开发了避碰算法,收集了大量数据。海试之前,使用瓦锡兰的自主船舶模拟器进行了系统模拟和数模测试。基于物理的数字孪生模型验证了从感知系统中收集到的各种数据,以及拖轮的实际性能,该模型体现了海试所面临的物理环境的影响。相关实验结果验证了项目平台避让各种障碍物的能力,包括避让虚拟和现实中的移动船舶。
此外,新加坡作为主要发起国的MASSPorts网络组织2020年8月成立,来自中国、日本、韩国、丹麦、芬兰、荷兰、挪威的船旗国、沿海国和港口当局的代表发出了旨在实现港口海上自主水面船舶(MASS)试航和运行标准一致性的MASSPorts倡议。
(四)中国
“基于船岸协同的船舶智能航行与控制关键技术”是中国2019年启动的国家重点研发计划项目,今年底即将完成项目研发的各项工作。国家投入2460万元人民币,21个相关机构参研,我是项目负责人。
该项目分为5个课题:
课题一,主要研究“船岸协同关系、系统构建方案和治理策略”回答“什么是船岸协同、如何协同?智能航行技术等级如何划分?智能航行风险如何辨识和管控?基于船岸协同的MASS如何构建。”
课题二海船智能航行系统研究,主要三个内容,一是远距离、高精度的海上目标感知和认知,二是大型海船的远程驾驶和自动靠离泊,三是在智能化电子海图、智能航线优化和海上自主避碰。
课题三是河船智能航行系统研究,研究如何针对狭窄、拥挤的内河航道,利用多传感器获取并融合相关信息,智能决策实现近距离避障,相关成果也将在长江干线、长湖申运河等开展实船测试和应用示范。
课题四研究岸基支持保障系统,研究MASS保障支持体系,研制船用多网多模通信设备、网络和信息安全风险监测方法与技术、岸基MASS监控平台等;
课题五是船舶智能航行技术测试体系研究,将分析船舶智能航行设备、系统、平台测试特性和实船与虚拟测试需求,建立测试标准体系架构,制订船舶远程驾驶、自主航行、自动靠离泊测试方案、标准、安全措施以及测试场技术标准与运行规程,开发虚实融合的测试平台,建立沿海测试场并开展测试。
项目相关成果将集成在三艘船上。海船“智飞号”将成为迄今全世界最大的集装箱船种的MASS,船长117,宽17米,可搭载314个标准集装箱,具备远程遥控、自主航行以及自动靠离泊等三大智能航行模式。该轮2021年9月出厂试航,目前正在进行设备调试和MASS功能的实验测试。
此外,中国2019年还先后推出了智腾号、筋斗云0号等小型初级MASS实验测试平台,成功开展了远程遥控、自主航行等海上测试。
我相信,上述项目不仅会把亚洲的MASS研究推向新的阶段,也会为世界航运的深刻变革做出重要贡献。
三、推动亚洲国家间的MASS研发和测试等合作
一是建议中日韩三家航海学会等机构共同研究以亚洲航海学术年会为平台的可能性,围绕共同关心的问题开展技术、信息和立法等多方面的交流研讨,通过所达成的共识推动和服务亚洲MASS研发和商业化。
二是推动分享MASS测试场和实验设施,为亚洲国家在建立MASS实验测试标准和共同提升实验测试技术提供支撑。
三是推动亚洲国家相关机构共同研发探讨MASS示范船舶、MASS示范航线和MASS示范航区的可行性,为相关亚洲国家及主管机关之间建立合作机制提供支撑。在此基础上,为通过统一MASS及服务保障体系相关标准,在亚洲区建立mass国际测试航线和逐步过渡到商业运营航线创造条件。
四是欢迎各国MASS研发、标准、立法等专家出席中国航海学会名将举办的首届世界航海科学技术大会。该盛会将以智能航运技术发展趋势为主题,分主论坛和船舶智能化、航运服务智能化、港口智能化、航海保障与监管智能化等专题论坛而进行。我们希望,将这届航海科学技术大会办成促进全球航运智能化变革的盛会。
谢谢大家!