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?今年兩會(huì)上，“碳達(dá)峰”、“碳中和”被首次寫(xiě)入政府工作報(bào)告，成為全民討論的“熱詞”。扎實(shí)踐行低碳戰(zhàn)略，大力開(kāi)發(fā)更綠色環(huán)保的海上風(fēng)電意義重大，相關(guān)平臺(tái)建設(shè)掀起發(fā)展熱潮。

全球風(fēng)能委員會(huì)GWEC（Global Wind Energy Council）發(fā)布的最新數(shù)據(jù)分析顯示，2020年全球海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量超過(guò)6GW。其中，中國(guó)連續(xù)3年領(lǐng)跑全球，新裝機(jī)量超過(guò)3GW，占全球新增50%以上。裝機(jī)量強(qiáng)勁增長(zhǎng)的背后，也預(yù)示著巨大的海底纜線建設(shè)需求。

同時(shí)，國(guó)際油價(jià)在后疫情時(shí)代恢復(fù)上漲，激發(fā)全球海上油氣公司的投資動(dòng)力。國(guó)際數(shù)據(jù)研究公司IHS Markit預(yù)測(cè)，2023年后亞太地區(qū)海上油氣投資將有較大增幅。其中，海底纜線被譽(yù)為海上油氣開(kāi)發(fā)的“生命線”，海上油氣開(kāi)發(fā)力度加大也將帶動(dòng)海底纜線相關(guān)工程的發(fā)展。

在海底纜線工程的勘設(shè)前期，需要進(jìn)行地形地貌沉積環(huán)境調(diào)查、海洋水文調(diào)查等工作。傳統(tǒng)作業(yè)模式通常以調(diào)查船、浮標(biāo)和潛標(biāo)等為平臺(tái)，搭載各種儀器設(shè)備和傳感器完成海底探測(cè)、物理海洋觀測(cè)等任務(wù)。

然而，傳統(tǒng)工作模式在環(huán)境復(fù)雜、工況惡劣的水域作業(yè)有著很大的局限性，作業(yè)成本高、效率低。大型載人船受自身體積、吃水深度的影響，不適合在風(fēng)電機(jī)組之間穿梭作業(yè)，人工駕駛存在操作難度和碰撞風(fēng)險(xiǎn)；小型載人船抗風(fēng)浪能力差、人員設(shè)備危險(xiǎn)性高，且會(huì)在往返、補(bǔ)給和救治等環(huán)節(jié)上浪費(fèi)大量時(shí)間；浮標(biāo)和潛標(biāo)雖然可在惡劣環(huán)境條件下長(zhǎng)期連續(xù)進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)，但是機(jī)動(dòng)性差，收放困難，設(shè)備成本高。

圖 | 傳統(tǒng)載人船作業(yè)局限性較大

在海底纜線敷設(shè)和施工保護(hù)階段，目前仍缺乏有效的施工安全監(jiān)管手段。特別是在海底纜線敷設(shè)施工過(guò)程中，需要對(duì)外圍進(jìn)行24小時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)和警戒，以確保施工作業(yè)安全，但使用傳統(tǒng)的有人船進(jìn)行監(jiān)管，不僅費(fèi)用過(guò)高，而且耗時(shí)耗力并存在人員安全風(fēng)險(xiǎn)。

在海底纜線工程驗(yàn)收及后期運(yùn)維階段，因?yàn)楹Ｋg性強(qiáng)、水下環(huán)境復(fù)雜，海底纜線在水下存在沖刷裸露、懸空、路由偏差、彎折半徑過(guò)小等隱患，嚴(yán)重影響平臺(tái)安全及正常運(yùn)營(yíng)。目前海底纜線檢測(cè)缺乏智能化手段，需要大量人力多次重復(fù)檢測(cè)對(duì)比數(shù)據(jù)，人力投入大、檢測(cè)效果差。在后期運(yùn)維時(shí)，也只能加大人力巡航密度以保障水面安全。

圖 | 海底纜線運(yùn)維中的水下隱患

整體來(lái)看，隨著大量海上風(fēng)電場(chǎng)、海上油氣平臺(tái)的建成及服役期增長(zhǎng)，海底纜線檢測(cè)作業(yè)需求將逐年擴(kuò)大，而傳統(tǒng)作業(yè)模式將難以滿足行業(yè)的發(fā)展需要。

基于無(wú)人船艇的全新解決方案

針對(duì)海底纜線工程建設(shè)及相關(guān)運(yùn)維痛點(diǎn)，具有機(jī)動(dòng)、靈活、安全性高等特點(diǎn)的無(wú)人船艇，則可以彌補(bǔ)常規(guī)調(diào)查平臺(tái)在環(huán)境復(fù)雜、工況惡劣水域作業(yè)的局限性，以全新的解決方案破解傳統(tǒng)作業(yè)難題。

無(wú)人船是一種可執(zhí)行某項(xiàng)或某類任務(wù)，并基于任務(wù)目的進(jìn)行功能設(shè)計(jì)的水面機(jī)器人。與有人船實(shí)施檢測(cè)運(yùn)維工作相比，無(wú)人船艇具備較高的定位及控制精度，艇體靈活轉(zhuǎn)彎半徑小，可嚴(yán)格執(zhí)行計(jì)劃測(cè)線任務(wù)，避免人為操作失誤，作業(yè)安全性高，碰撞樁基風(fēng)險(xiǎn)低，同時(shí)無(wú)人船艇實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整動(dòng)力大小與方向，保證較高的貼線精度，有利于檢測(cè)作業(yè)整體效率。

圖 | 無(wú)人船艇檢測(cè)風(fēng)電場(chǎng)樁基及海纜沖刷

而基于無(wú)人船艇在海底纜線工程建設(shè)中的應(yīng)用，則可以有效解決前期調(diào)查、中期監(jiān)管、后期運(yùn)維環(huán)節(jié)的傳統(tǒng)難題。具體而言，無(wú)人船艇在海底纜線工程建設(shè)中可發(fā)揮五大優(yōu)勢(shì)：

● 高效。無(wú)人船艇可在海上連續(xù)12小時(shí)作業(yè)，并通過(guò)集成多波束探測(cè)儀、側(cè)掃聲吶等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)每天20個(gè)樁基或每天20公里海纜的高效檢測(cè)。

● 精準(zhǔn)。無(wú)人船艇可依照樁基位置和海纜路由自動(dòng)航行，位置偏差不超過(guò)正負(fù)5米。

● 實(shí)時(shí)。無(wú)人船艇具備實(shí)時(shí)高清視頻、遠(yuǎn)距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊能力，可在10至15公里范圍內(nèi)，即時(shí)回傳航行監(jiān)控畫(huà)面、3D聲吶檢測(cè)結(jié)果等。

● 安全。無(wú)人船艇可適應(yīng)4至5級(jí)海況，具備自扶正、自動(dòng)避障和無(wú)人自主駕駛等功能，并通過(guò)搭載光電吊艙、攝像頭、喊話器、救生筏等設(shè)備保障任務(wù)區(qū)域安全。

● 適應(yīng)特殊環(huán)境。無(wú)人船艇吃水淺、水面機(jī)動(dòng)性能高，可在部分有人船不能到達(dá)的區(qū)域開(kāi)展工作。

無(wú)人船艇可從碼頭出航或隨母船（運(yùn)維船）作業(yè)，通過(guò)公網(wǎng)、專網(wǎng)、衛(wèi)通或借助升壓站與陸地部分通信鏈路實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，工作人員在岸端或母船上，就能有效支撐海底纜線工程的全生命周期建設(shè)。

圖 | 無(wú)人艇實(shí)施檢測(cè)示意圖

未來(lái)，隨著無(wú)人船艇平臺(tái)技術(shù)的不斷進(jìn)步，針對(duì)海上作業(yè)存在風(fēng)險(xiǎn)高、受環(huán)境影響大的弊端，無(wú)人船艇將更好發(fā)揮智能、高效、精確、安全的特性，通過(guò)搭載不同載荷執(zhí)行多種作業(yè)任務(wù)，替代傳統(tǒng)人力進(jìn)行高強(qiáng)度、高風(fēng)險(xiǎn)、重復(fù)性的海上作業(yè)，使海底纜線工程建設(shè)及海上風(fēng)電、海上油氣行業(yè)進(jìn)入智能化、無(wú)人化時(shí)代。

應(yīng)用案例

案例一

地點(diǎn)：廣東省珠海市橫琴島

時(shí)間：2019年8月

使用設(shè)備：M40海洋調(diào)查無(wú)人船、RESON T20-P多波束測(cè)深儀

圖 | 作業(yè)水域

中海油某公司采用云洲M40海洋調(diào)查無(wú)人船搭載多波束測(cè)深系統(tǒng)對(duì)登陸海管（油氣管道）極淺段進(jìn)行勘查。水流從窄河道流向?qū)捄Ｃ妫魉贉p緩泥沙堆積，造成待測(cè)水域平均水深6m，部分區(qū)段水深不足2m，導(dǎo)致普通船只難以駛?cè)耄捎贸Ｒ?guī)海洋測(cè)繪方式難以實(shí)現(xiàn)水深測(cè)量。因水深不滿足一般作業(yè)船只安全性要求，為保障后續(xù)勘查作業(yè)的安全性和可行性，該公司采用云洲中小型無(wú)人船搭載海洋調(diào)查儀器方案實(shí)施前期勘查服務(wù)。

案例二

地點(diǎn)：江蘇黃海海域

時(shí)間：2019年1月

使用設(shè)備：M80”極行者”海洋調(diào)查無(wú)人船、實(shí)時(shí)三維聲吶、淺地層剖面儀

圖 | 無(wú)人船艇的三維聲吶數(shù)據(jù)處理示意圖

云洲M80”極行者”海洋探測(cè)無(wú)人艇搭載高精度實(shí)時(shí)三維聲吶和淺地層剖面儀，在江蘇黃海海域?yàn)橹袕V核新能源風(fēng)電場(chǎng)電纜裸露現(xiàn)狀進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，圓滿完成了38臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)沖刷檢測(cè)、海上升壓站基礎(chǔ)沖刷檢測(cè)、海底電纜沖刷檢測(cè)，調(diào)查海纜實(shí)際路由位置，海纜埋藏、裸露及懸空情況等作業(yè)內(nèi)容，為風(fēng)場(chǎng)后續(xù)的檢測(cè)作業(yè)和維護(hù)性施工提供依據(jù)。

結(jié)語(yǔ)

海上油氣、海上風(fēng)電領(lǐng)域具有廣闊的增量市場(chǎng)，海底纜線建設(shè)發(fā)展迅猛，通過(guò)無(wú)人船艇這一新興水面智能作業(yè)手段，可解決海洋工程常態(tài)化檢測(cè)問(wèn)題，還能不斷提高運(yùn)維質(zhì)量，降低運(yùn)維成本，推動(dòng)我國(guó)海洋資源開(kāi)發(fā)的高質(zhì)量發(fā)展。