疏浚船舶未来发展趋势与对策(2)

（4）将一部分无法进一步纯化得干物质送去填土。过程中，所有用水在工厂内处理后排放回大海。

（5）剩下的砂被净化后进行再利用，例如用于道路建设工程或补充沙滩。

2.2.2 基岩类土质进度控制

传统测量方法控制方法包括：①连续多波束测量（高频200～400 kHz）：当耙头经过几条航线后，不再获得水深差时，假定到达基岩；②挖掘密度验证，如果这些航线位置的耙头挖掘密度小于1.10 t/m3，验证到达基岩。

为了更好地量化残余泥层的厚度和类型，可使用以下工具：（1）海底剖面仪（SBP）：这种安装在船上的装置使用低频波（4 kHz），可以穿透软顶层并于坚硬的基岩上反射。与水深数据一起，提供有关剩余软沉积层厚度信息。（2）侧扫声纳（SSS）：从拖网装置发射的高频（500 kHz）可提供海床表面的高分辨率图像。反射强度提供了有关海床性质的信息，深色表示软沉积物，浅色表示基岩。

3 疏浚智能化与装备数字化

3.1 疏浚智能化

智能疏浚船舶集成传感器、通信、物联网、互联网、计算机、自动控制和大数据处理分析等技术，包括疏浚船舶船体智能化、航行智能化、机舱智能化、能效智能化、控制智能化。实现船体相关数据自动采集与监测，航线、航速智能设计与优化，机舱设备运行状态的智能分析与评估，船舶能效的大数据分析与优化，甚至无人疏浚。

3.2 装备数字化

3.2.1 离岸数字化系统

（1）智能综合桥楼系统：在全船数据打通的基础上，新型智能综合桥楼通过辅助操作支持系统极大降低操作风险、完美地通过多个灵活切换的显示器展示船舶各类操作信息、自主风险辨识能力与持续迭代能力、“一键化”执行复杂的操作流程、优秀的图形化展示能力、具备各类数据与语音、图像的存储与记录能力、具有多重操作备份系统、具有一定隔离能力、具有一定程度的自诊断能力。

（2）离岸数字化平台：通过在疏浚船舶搭建连通所有船舶设备及子系统的数字化平台，各种设备及工作站将通过3个层次6个层级的网络与总线进行连通。设备及区域管理的历史数据将被存储在本地区域管理服务器；项目作业层的服务器将对项目作业数据如土壤土质信息、施工计划施工作业管理数据等，将被存储在作业服务器；部分企业层级数据将被存储在船队运营的数据服务器。

（3）卫星与无线通讯技术：通过对离岸数字化平台各层次服务器数据的转换与归集，通过VPN技术将数据包通过VSAT卫星宽带互联网系统或4G无线网络系统送往在岸平台。

3.2.2 在岸数字化平台

（1）远程设备维护管理与远程操作干预：通过在岸数字化平台远程接收的船舶各类数据，将被存储在云端服务器。其中设备的基础历史数据将作为设备预测性维护分析的主要来源，结合大数据分析技术，如神经网络技术为技术的数字化模型，对设备进行全生命周期监护，并接入设备商服务体系。

（2）BIM技术融合：船舶设备与作业数据的采集与传输，事实上为施工工业技术在更高层次上与BIM技术融合打下了很高的基础。基于不同船舶与不同施工方案的历史数据积累，在船舶参数化模型与作业方案参数化模型形成后，能够很好地对疏浚方案的制定起支撑作用，最终形成包含方案决策、船舶调度配置、方案评估在内的完整浚前浚后服务规划。

（3）数字化双胞胎：通过与协同作业软件，3D数字化软件的结合，未来将通过大量云端数据的支撑，通过不断替换更迭船舶提供的实时历史数据，以及自推演、迭代算法的进一步完善，将有希望实现作业船队的数字化双胞胎，对船舶健康管理与运营提供合理有效地判断与分析。

3.2.3 VR/AR/MR 应用

目前虚拟现实、增强现实、混合现实革命已经到来。就疏浚行业来说，目前已经应用到疏浚船舶模拟器培训等领域。未来，挖泥船设计阶段，可以通过VR/AR/MR在虚拟场景下体验其设计的合理性；在挖泥船培训阶段，可以深度体验虚拟场景与现实场景的深度融合，提升培训质量；在不久的将来，在实现万物互联的时代，挖泥船或将步入无人操控阶段，利用MR可以通过远程模拟操作室与船舶实现实时在线数据传输和操控，或者实现船舶自动操控，有效降低实施风险和成本，并增加施工效率。

4 结论

（1）人工智能技术必将催生绿色智能挖泥船的软硬件策略。“硬件”策略的关键是智能疏浚船舶、智能机具、智能系统、智能疏浚共性技术平台、数据体与数据链、模块等。“软件”策略的关键是推动和保障疏浚行业向服务复杂工况工程、深水深海工程、水环境生态修复工程进军。

文章来源：《环境昆虫学报》 网址: http://www.hjkcxbzz.cn/qikandaodu/2021/0722/1677.html