近年來,隨著計算機科技的飛速發(fā)展，人工智能在船舶與海洋工程領域的應用，已然成為時下熱門的課題。無人駕駛船舶、智能水下機器人、無人飛機等，高度智能化的設備，正逐步被運用在海洋工程的各個領域。國內(nèi)外多家船公司、海工業(yè)主、船級社以及多個國家的主管機關都在探索全新的船舶運營模式和檢驗模式。

為了適應智能船舶的發(fā)展趨勢，中國船級社(CCS)成立了智能檢驗項目組，致力于開發(fā)現(xiàn)代化的高科技檢驗新技術。經(jīng)過前期的調(diào)研和探索，我們發(fā)現(xiàn)在船舶、海工領域利用無人機執(zhí)行檢驗有以下三大優(yōu)點：

一是降低運營成本。以一艘330米長的30萬噸超大型油輪為例，要完成一次全船結構檢驗，對于船東而言，至少先要承擔一筆上百萬的腳手架搭建費用，以及約2周的腳手架施工時間。如果利用無人機執(zhí)行此項工作，不僅可以在幾天內(nèi)完成對船舶結構的檢驗工作，而且還可以為船東節(jié)省大筆財務成本。

二是提高檢驗效率、保障檢驗質(zhì)量。同樣以30萬噸超大型油輪為例，船舶型深30米，設有17個貨油艙和10個壓載艙，僅僅把這些艙室簡單走一遍，上上下下的攀爬高度就大約有800米，差不多等于爬了2遍東方明珠，更別說對每個艙室的每個區(qū)域進行詳細的近觀檢查了。真正的檢驗工作可能只占總工作量的3～4成，大量的精力都被花費在體力勞動上。

但是，如果我們利用無人機執(zhí)行檢驗，可以大幅度地降低檢驗人員的勞動強度，將更多的注意力集中在檢驗工作上，提高檢驗質(zhì)量的同時，整個檢驗過程還能夠被無人機完整地記錄下來，可以讓不在現(xiàn)場的人員直觀了解現(xiàn)場實際情況，實現(xiàn)遠程技術指導工作。

三是保障人員安全，降低事故風險。利用無人機可以以便捷的方式對那些難以接近的關鍵結構進行詳細檢查，從而降低高空作業(yè)風險，保障人員安全。

由此可見，將無人機技術應用到現(xiàn)場檢驗中是非常有價值的。2016年10月,CCS首次在現(xiàn)場嘗試使用無人機對船舶進行近觀檢驗。發(fā)現(xiàn)普通的無人機很難適應船上的復雜環(huán)境，幾乎無法做到穩(wěn)定飛行，更別說進行圖像數(shù)據(jù)采集了。其主要原因是現(xiàn)有的無人機適合在開闊的環(huán)境下飛行，通過利用GPS信號、電子羅盤和視覺傳感器進行定位，并控制自身的飛行姿態(tài)。然而，一旦進入到船舶貨艙這類封閉處所，GPS信號就會丟失，電子羅盤會受到周邊設備和鋼結構的干擾，黑暗的環(huán)境和單一的涂層顏色也讓視覺傳感器無法正常工作。同時，由于無人機在飛行過程中一直處于高頻振動狀態(tài)，在光線相對昏暗的環(huán)境下想要拍攝一張清晰的照片或視頻也是比較困難的。

于是，CCS針對首次試飛所遇到的問題，聯(lián)合國內(nèi)專業(yè)機構開發(fā)了全新的無人機導航系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，優(yōu)化了供電系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的整體設計。

經(jīng)過多次在船廠和碼頭的現(xiàn)場試飛，CCS開發(fā)的無人機樣機已經(jīng)基本可以實現(xiàn)在復雜環(huán)境中的穩(wěn)定飛行和圖像數(shù)據(jù)采集功能。

在這里值得一提的是，能夠利用無人機在船上拍攝一張清晰的船體結構照片或一段視頻，對CCS而言具有里程碑式的意義。這意味著，CCS的無人機已經(jīng)可以承擔常規(guī)的目視檢查工作，通過查看所采集的圖像信息，去判斷船體結構是否存在缺陷、艙室內(nèi)涂層狀況是否良好，還能便捷的近距離觀察一些平時無法接近的結構或區(qū)域。

我們還可以利用圖像分析、比對技術，直接獲取涂層破壞的比例以及結構損壞的具體尺寸。

2017年11月，根據(jù)之前的研發(fā)工作以及試飛經(jīng)驗，CCS編寫了《無人機檢驗應用指南》，制定了無人機技術標準、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術標準，以及對無人機在現(xiàn)場檢驗應用時的要求和注意事項提出了指導意見。

CCS綜合考慮了目前主管機關法定要求、船級社規(guī)范規(guī)定、船舶與海上設施安全運營管理體系的接受程度，以現(xiàn)有無人機技術和數(shù)據(jù)采集、分析系統(tǒng)技術為參考，結合現(xiàn)場檢驗過程中的實際情況，從無人機執(zhí)行檢驗的有效性、可操作性和安全性三個方面編寫指南。

指南主要由無人機技術標準、數(shù)據(jù)信息采集以及船舶和海工現(xiàn)場檢驗應用四個方面組成，從無人機的安全性能、檢驗人員資質(zhì)要求，數(shù)據(jù)信息采集和保存、現(xiàn)場檢驗條件、檢驗前準備和安全事項等多個方面給出了較為詳細的指導意見和建議。

CCS在開發(fā)無人機檢驗技術的同時，也在探索將其它檢驗新技術與無人機技術相融合，從而建立系統(tǒng)性的智能檢驗平臺。

2017年6月，CCS首次在船上嘗試使用VR虛擬現(xiàn)實技術，該項技術可以為船東提供更為直觀的船舶管理平臺。與此同時，項目組還完成了雙目視覺導航定位系統(tǒng)的原型設計，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)在低光照環(huán)境下識別出船舶結構特征，實現(xiàn)自主導航和定位功能。另外，CCS也在嘗試將這兩項技術與無人機技術相結合，最終可實現(xiàn)無人機遠程自主飛行并將所采集的實船信息通過VR虛擬技術平臺展現(xiàn)。

接下來，CCS項目組還將利用現(xiàn)有無人機檢驗技術為基礎平臺，開發(fā)多功能的數(shù)據(jù)采集模塊，并結合全船檢驗需求搭建人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型，建立在船舶整個運營期間可以進行自主檢驗、自主判斷的智能決策系統(tǒng)，最終將智能檢驗平臺融入到CCS智能船舶的集中平臺中去，從而實現(xiàn)船舶的智能化運營。