海洋牧场无人船技术装备应用探讨

随着国家海洋战略政策以及海洋经济的日益推进与增长,海洋牧场如雨后春笋般得到发展,现代化海洋牧场建设和智能运营维保被逐渐提上各级领导的工作日程,对高科技海洋技术装备和先进智能管理系统的需求也将迫切。目前,无人船技术装备已在环保、海洋、安防等领域发挥着重要作用,对行业向智慧化转型升级起到积极的推动作用。在现代化海洋牧场建设理念下,不远的未来,无人船系统技术也将会广泛应用于海洋科学化养殖领域。下面是作为无人船技术研制及应用人员对海洋牧场领域如何应用无人船技术装备的粗浅认识及探讨,望能对行业应用有一定启发。

一、无人船技术装备在海洋牧场行业的应用


无人船是机器人技术、人工智能技术与海洋水上装备的结合产物,可在复杂多变的海上替代人自主地完成各项任务。

1、在海洋牧场选址和建设的应用

在海洋牧场选址建设期间,重要任务是对牧场位置水域水质、水下状况的各种数据的大量采集获取。我们可以用水下测量无人船对海洋海底的地形地貌进行测量测绘;用探测无人船对牧场水域的分层洋流、海流、水动力等情况数据进行观测获取;用探测无人船对牧场海洋海底地质及分层结构进行大范围测量,探测并计算海底地质负载能力;用水质监测无人船和采样无人船对海洋牧场水域不同层面的水质情况等进行监测与调查等等。无人船采集的大量详实数据信息可为海洋牧场的规划及建设提供详实的科学依据。




测量无人船测量的牧场水下地形地貌图

2、在海洋牧场运营维保中的应用
在海洋牧场建成后的运营期间无人船技术装备用途更多。例如,经常地、实时地对海洋牧场水质量进行监测是牧场养殖运营的重要任务,使用全自动水质采样监测无人船可就水质的溶解氧、PH、总磷、总氮等水体环境要素,叶绿素、海藻等生物要素进行随时随地监测;使用自动抛撒无人船均匀抛洒生物试剂改善保护水质;使用投饵无人船自动抛洒投饵,科学养殖水域生物;对牧场的人工鱼礁可使用测量无人船测量设定鱼礁投放位置,为人工鱼礁投放后的管理、维护和评估提供数据和图像支撑;使用探测无人船对海洋牧场水下桩基及设施进行探测,及时发现海水冲刷、腐蚀、位移等问题,提供维修保护数据图像依据;探测无人船亦可用于定时或实时观测查看养殖的鱼类、贝类和参类生长繁殖情况等。



水质监测无人船回传牧场某水域的参数浓度分布图


探测无人船探测牧场水下桩基设施状况


海洋养殖牧场的安全保卫工作也十分重要。水上巡逻侦察无人艇可以昼夜对海洋牧场水域进行巡逻安全保卫,防止偷捕盗捞等违法行为。休闲垂钓型海洋牧场水上活动多,人员密集,易发生危险落水事件,应急救助无人船、移动救生担架床和水面救生机器人等无人智能救助装备可快速响应水上应急命令,迅速到达事故现场实施救援。这些设备是水上应急救助的高效智能工具。


巡逻侦察无人艇在追击发现的偷捕船只



水面救生机器人和移动救生担架床救助落水人员及运输紧急物资

二、无人船技术装备应用的优势

无人船系统设备及技术的应用主要优势如下。


1、无人船装备自动化程度高,适用性强,有利于提升海洋牧场的工作效率。
无人船系统属于水上机器人,它具备较强的控制控制系统、感知系统、通信系统及载荷能力,具备自主航行、自动避障、操作自动化的功能,适用于各种复杂情况水域,可24小时全天候持续工作,工作效率是一般有人船人工操作效率的四倍,将无人船应用于海洋牧场,可大幅提升牧场工作效率。

2、采集数据量大,数据精准,可为专家提供更科学的依据。
无人船昼夜工作无障碍,航行平稳、姿态正确、循线监测精度高,数据密集、连贯易处理,采集的图像清晰,较传统人工作业的数据更准确、更客观、数据量更大,更有利于专家分析、判断,快速高效制定海洋牧场的建设及运营方案。

3、无人船技术装备的应用有利于推进智慧海洋发展进程。
现代化海洋牧场需要完善海洋生态环境在线监测、海洋牧场观测网络,构建海洋综合管理大数据平台,实现海洋牧场“可视、可测、可控、可预警”的目标。无人船技术装备的应用符合现代化海洋牧场建设的发展,是智慧海洋发展过程中不可或缺的装备之一,它的应用将有利于推进智慧海洋的发展进程。

4、无人船技术装备的经济性特点突出。
无人船装备体积小、重量轻、续航时间长、操作简单,维修成本低,可解放减少人力,节省其他装备投入。有些非常规性的项目,可以以购买无人船服务的方式进行,减少固资和操作人员,大大降低牧场运营成本。

5、面对突发事件响应速度快。
在紧急事件发生时,无人船航行速度快,响应及时,比传统有人船只先行到达事故现场,第一时间将现场图像数据回传给应急指挥部,为抢救事故现场,救助落水人员争取时间。

发生偷捕盗窃事件时,可快速到达现场拍照取证、警示驱离,防止事件恶化,减少财产损失。

6、降低人员劳动强度,减少人员伤亡风险
传统的作业方式使用大量水上作业人员,他们在恶劣的环境下风餐露宿,工作十分辛苦。无人船的使用不仅减少了水上作业人员数量,同时改善了传统作业方式,降低工作强度,减少人身伤亡。

综上所述,无人船技术装备在海洋牧场建设时及牧场运营过程中都有着广泛、深入的应用价值,它的引进与应用必将推进现代化海洋牧场建设和智慧海洋发展的进程,提高海洋经济效益。


三、可应用于海洋牧场的无人船装备推荐及建议



测量无人船

功能用途
选址时期:
可对海洋牧场的水下地形地貌、水域分层海流、水动力等进行测量,为牧场选址提供科学依据。
运营时期:
可对人工鱼礁投放情况进行测量,为人工鱼礁的管理、维护和评估提供数据图像支撑。

搭载设备

单波束或多波束测深系统、侧扫声呐、ADCP等。

使用建议

需要时购买项目服务



探测无人船


功能用途
选址时期
:对海洋牧场海底的地表状况和地质负载能力进行探测,为人工鱼礁建设提供决策依据。

运营时期
:对海洋牧场水下桩基及设施进行探测,及时维修问题设施;对海洋牧场养殖生物生长情况进行观测。

搭载设备

合成孔径声呐、浅地层剖面仪、三维实时声呐、水下机器人等。

使用建议

需要时购买项目服务



巡逻救助无人船


功能用途
运营时期
对海洋牧场进行巡逻安保,防止偷捕等违法行为,响应牧场内的水上应急事故,提高牧场的安保水平。
搭载设备

光电吊舱、高清摄像头、探照灯、VHF喊话电台、救生筏、喇叭等。

使用建议

租赁使用或购买设备





水质采样监测无人船


功能用途
选址时期运营时期
:对海洋牧场的水质情况进行监测与调查,为牧场选址、改善水质、评估水下生物生长提供数据支持

搭载设备

分层采样器、各种水质在线监测仪器等。

使用建议

购买设备




移动救生担架床


功能用途
可对落水昏迷者、体力不支者、抗拒被救者进行施救,救援人员乘装备前往落水者旁实施救助。在寒冷天气装备的自动升温功能,可帮助落水者恢复体温。

可运送应急救助物资。

搭载设备

救助卡扣带等

使用建议
购买设备




水面救生机器人


功能用途
通过遥控器遥控水面救生机器人快速到达落水人员旁进行救助并带回

搭载设备

Gopro相机

使用建议

购买设备

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