M40多用途无人船

■ 文｜《海洋与渔业》记者 李易珊

在大面积的海洋调查作业中，调查人员往往会碰到一系列难题：如何覆盖诸如礁石区域、潮间带等环境条件复杂的领域？如何在平流雾、雷暴多发的季节迅速完成一项近岸调查任务？如何在有限的可作业天数内尽可能提高效率？面对气象、水面环境等各种不确定因素，调查团队需要在确保人员和设备安全的前提下完成相应任务，无疑是困难重重的。如今，无人化操作系统正式“落户”大海，为海洋调查作业注入了一股全新的力量。

近日，记者专访了珠海云洲智能科技有限公司（以下简称“云洲”）海洋应用技术总监蒲进菁，2016年初刚加入云洲的他就承担起“M40多用途无人船”（以下简称M40）的设计工作，他坦言，“刚开始大家对设计理念并不看好，但当验证机出来以后，几个核心参数都与设计指标非常吻合，整个研发过程用时不到一年。”

目前，集自主航行及自动避碰、智能控制终端及实时远程通信于一身的M40已经实现销售，得到市场的普遍认可。独特的线型设计、全金属船体以及全船可拓展模块化为M40赢得了不少掌声，下一步，云洲将推出 M40的 2.0版本。

“核心技术在于构建一个稳定的系统”

“我们做的是一个‘并行独立架构系统’也称作‘双系统（Daul System）’，M40的平台系统（Plateform System）和任务载荷系统（Mission Payload System）是既独立又深度融合的，这样有利于适应多场景、实现多任务功能”，蒲进菁告诉记者，设计和研发是一个平衡和取舍的过程，无人船的核心技术在于系统整体设计，而这个系统必需是围绕其任务内容、载荷的工作原理，综合各个分系统功能、性能进行平衡，最终实现参数最优的方案。云洲在设计M40的过程中，做了大量的前期计算和模拟，最终找到了在航速、续航时间、动稳性、对载荷的航行扰动、通信能力等各项性能间的最大平衡。

围绕M40的任务使命进行系统总体设计，这就是蒲进菁的工作。对于一位刚加入公司的“新人”而言，自从开始任务那刻他就长期处于“作战状态”。作为一款多用途无人船，需要考虑的技术要点更复杂、设计难点也更多。“平台对任务载荷的影响，尤其是不良影响一定是越低越好”，据蒲进菁透露，M40可搭载声、光、电、磁等传感器实施多种调查任务，但由于测量工作需要获取大量指标性数据，所以对平台本身提出了极为严格的要求。用于声学探测工作时需要保证航行过程没有气泡、噪声干扰，用于监测水质情况时需要保证平台自身无排放，检测溶氧时需要保证自身不产生水花、气泡……种种要求成就了M40这位多功能的“兼才”。目前，M40可承载声学设备、接触式及非接触式水质监测设备、微型气象站等，实际则根据客户的需求而定，“用户需求广泛，所以我们强调的是多用途、可拓展，尽可能降低用户的费效比。”

除了核心技术，M40在关键技术的集成上同样展现出个性的一面。据介绍，M40的关键技术有流体线型设计、航行控制算法和通信技术等，这些“加分点”为M40增色不少，带来不一样的用户体验。

“不到一年时间实现销售”

2016年年初，蒲进菁提出了M40的设计概念，从那时起，一场与时间较量的赛事正式敲响。为了保证充足的人力资源，云洲安排了包括蒲进菁在内的 7人团队参与M40的研发制造，设计团队率先开始了针对前期设计性理念的验证计算。在讲述M40的“成长史”中，蒲进菁清晰记得，一艘满怀质疑的验证机下水的时间正是2017年6月22日，这是一次基础性的尝试，更是一次正名的机会，整个过程都是按着原定的计划走。经试验机的验证，设计指标全部满足，蒲进菁强调，“系统论和方法论在 M40的设计上面发挥了根本性的作用。”在看过验证机展示后，一位从事海洋生化环境监测的科学家当即就订购了云洲第一艘M40。随后，设计流程进入最后一环节，2017年11月，工程样机下水。据蒲进菁介绍，随后此样机一直在进行各种试验，全面测试产品性能。

M40于2017年立项，2017年11月正式面世，目前已经卖出 3艘。为何研发速度如此惊人？蒲进菁毫不隐瞒，“因为我们已经犯了足够多的错误。”问题总是会有的，但由于云洲有丰富的产品化经验，前期的不断积累使得云洲人慢慢探索出一条“把坑尽可能绕过去”的路。

“多用途且操作简便”

据悉，M40长 3.5m，宽 1.9m，续航时间大于6小时，建议最大载荷65千克，可在湖泊、水库、江流河域、濒海区域执行水下探测、水质检测、水文气象观测等任务。“说到M40的功能主要分为三个层面，海 -气界面观测、海底探测以及生化环境监测”，蒲进菁补充道，载荷设备视不同功能而定，用户可根据实际需求选择安装载荷种类，如单波束测深仪、侧扫声呐、前视声呐、多波束条带测深系统、激光测量设备、ADCP、小型气象站、自动绞车、水质监测设备等。

而这艘多功能无人船只需2人在远端操作即可，且下水后可实现自主航行。省去租船、动复员成本的同时，M40的日常维护也是极为方便的。在完成每一次任务后，工作人员只需要将M40回收到指定位置，对其进行充电和简单清洗，待下一次使用。“严格意义上说，M40不存在“保养”，船体本身的材料、表面处理对海水耐受性极高，易损件可迅速更换，使用时间长了可更改电池，一般而言电池能充放电 800次以上。”

万山群岛海域上进行“多船协同”技术测试

除了 M40，云洲还拥有一个“星光熠熠”的产品库，孕育着许多新产品。云洲始终围绕无人船的船型研制、测试、应用方向和标准化建设等问题，攻克无人船船体设计与制造、高精度航行控制、任务载荷深度融合设计、平台模块化设计、标准化测试流程等关键技术，陆续完成多型工程样机研制、海上实测验证、产品定型等工作。同时，云洲通过产业化实施，建设高端装备生产、测试环境，采购设备和仪器，组建生产、检验、调试测试团队，进行高标准、规范化管理，实现了多款无人船产品的批量化生产。

“专业化、可联动是未来的主攻方向”

立足当下、展望未来，蒲进菁向记者畅想了无人船的未来发展。他指出，“对于单船而言，要实现专业化和模块化。”古语有云，术业有专攻，“专”即意味着细化分工、清晰责任，有利于充分发挥个体特长，无人船亦如是，应当深挖专业领域，突出个体特点。M40适合在大面积淡水和濒海环境（码头、港池、近海、航道周边等）中使用，但若要执行 24小时以上的连续站观测任务，则需要用到 M40的升级版。蒲进菁向记者分享了 M40升级版（M40 plus）的构思，出于环境保护的考虑，三级水源地以上的库区是禁止燃油船进出的，因此 M40是纯电动的，而M40 plus则是油电混动，续航时间超过26小时，搭载能力也更强，将于今年年底面世。

8月22日，云洲传来一则喜讯：两条“极行者”无人船在青岛实现同步协同作业，这也就是蒲进菁所介绍的“对于多船而言，要实现可联动、可协同”。如今，高密度集群协同的控制模式正处于测试阶段，未来，将拓展至应用层面。谈起春晚上 80多条无人船编队系统以及前段时间在珠海万山岛 64条无人船同步参与测试的创举，蒲进菁对无人船的应用前景表示乐观。