準備下水工作的水下清洗機器人。
文/圖 半島全媒體記者 孫桂東
(資料圖片僅供參考)
海底數十米,長滿貝類以及海藻的網箱如何清洗?這是深遠海養殖不得不面臨的必解難題。經過近一年的研發,青島一家企業給出了答案。新型的水下機器人利用精準的算法,做到了洗的干凈,不傷網衣和油漆,徹底粉碎附著物。此前,這一技術都被國外壟斷,一臺設備動輒三四百萬元,而國產的機器人價格不到其一半,智能化程度也更高。目前已經賣出十多臺,多家海洋牧場都開始投入使用。
打破國外技術壟斷
奔向藍色海洋,打造藍色糧倉,這是未來的趨勢。但是,在深海里卻有一個不得不解決的問題,就是網箱上附著的貝類和藻類的清理。如果長時間不清理,整個網箱受力過重,就可能發生破損的可能。
在近海養殖的漁民都有經驗,每年都會進行一次換網。因為人工清理的成本太高,反而不如直接更換掉。即便如此,這也是一筆不小的開支。但是對于深海網箱而言,價格非常昂貴,而且,在深海里更換起來難度也很大。一般情況下,會選擇找潛水員人工清洗。或者從國外購入水下機器人,但是一臺設備動輒三四百萬元。而這僅是裸機的價格,后續的服務以及維修保養,依然要去找國外的廠商。不僅價格昂貴,平時用起來也不方便。
“最難的不是技術,而是這類裝備用量少,前期投入高。”青島森科特智能儀器有限公司的經理周奎召說,芬蘭等一些深海養殖技術比較成熟的國家,他們相應的配套設備發展也較早,國內一直都是空白。
但是,隨著“國信一號”養殖工船的順利出海,作為一種從事海洋裝備研究的企業。他們看到了其中的發展前景。不論是近海網箱還是養殖工船,網箱的清洗都是剛需。
于是,他們就組建了一個20多人的團隊進行研發。整個研發過程都是從零開始,經過近一年的反復試驗,于去年研究成功了性能優越的水下機器人,打破了國外對這一技術的壟斷。
一個海洋牧場一天洗完
每個地方的海域情況不同,網箱的附著物也不一樣,咱們附近的海域貝類偏多。“技術的核心在于清洗的技術還有算法。”周奎召說,在深海里作業不僅要考慮到可靠性,還要考慮到清洗的過程中,不能對網箱產生損害。
為了解決這一難題,20多人的科研團隊與中國海洋大學教授團隊合作,掌握了水下空化清洗的關鍵技術。記者在水下拍攝的視頻里看到,在水下機器人清洗的過程中,從毛刷的地方會噴出水柱的同時,還產生了大量氣泡。這些氣泡發生爆裂以后,附著在上面的貝類就被清洗下來。由氣泡代替了高壓的水柱,這樣就能對網箱起到保護作用。
除了硬件設備,最重要的還是水下機器人的控制算法。在清洗的過程中,工作人員可以隨時控制機器人的位置還有力度。“如何讓機器人更智能,算法很重要。”周奎召說,跟現在的人工智能類似,他們需要搭建好算法,然后通過不停的演練實踐,讓水下機器人可以更智能地應對各種場景。
“深海下的網箱都是不平整的,清洗的過程中遇到凹陷或者障礙需要及時調整。”周奎召說,他們經過南、北方多臺網箱的長年實地測試,逐漸掌握技術優勢。可以做到平穩細膩的姿態控制；機器人毫米級定深；基于聲學里程計的抗流動態定位以及精度優于萬分之一米的推算導航。
在該項技術的賦能下,網衣清洗機器人可以跨越有立柱隔絕的掛片網衣、可以180°翻身底朝上從網衣外側貼附沉在海底的網衣進行清洗,可以從水平狀態一鍵自動90°豎起,貼附于側網清洗。這些功能是國外的同類產品所不具備的,而且做到了洗得干凈,不傷網衣和油漆,徹底粉碎附著物。
不僅如此,水下機器人包括推進器、減速電機、洗盤、泵站等關鍵部件也可以作為單獨產品銷售。
據介紹,他們研發了各種類型的水下機器人。以小型的為例,1個小時可以清洗1000立方米。現在的海洋牧場,一個養殖網箱大概6萬立方米左右。如果是人工下海清洗,最少也得四五天,而且受天氣情況影響較大。如果使用智能機器人,最快只需要1天的時間就能清洗完。不僅如此,成本也不到人工清洗的一半。
瞄準百億級市場
周奎召介紹,國家的戰略方向如此,當時投入這么多研發,也是看好了這一個市場。作為深海網箱養殖的剛需產品,未來的市場非常廣闊。
“并不只是針對大型的養殖工船,我們還將對普通的養殖戶開展服務。”周奎召說,對于普通的養殖戶而言,一年可能只需要清洗一次。如果買一臺,即便是小型的也需200多萬元。所以,他們便開始研究提供服務,他們成立了專門的團隊,攜帶著水下機器人給漁民清洗網箱。從價格上來算的話,要比漁民更換箱網節省三分之一以上。而這個市場尤其廣闊,粗略估算產值達到百億級別。
周奎召說,由于性能優越,目前他們的水下機器人已經被很多大型養殖機構預定。其中包括大眾所熟悉的養殖三文魚的“深藍一號”,也已經選擇了他們的水下機器人。
不僅如此,除了網箱的清洗,他們也在研發更多的應用場景。比如攔河壩的網甚至是輪船的船底等等,未來的發展空間也會非常巨大。
打造深海智能養殖
“深海養殖是未來的趨勢,而相關的海工裝備也是一個巨大的產業。”周奎召說,他們公司在2015年成立,一直是從事海洋檢測方面的研究。伴隨著國內海洋牧場以及深遠海養殖技術的發展,他們也切入到這一賽道。
周奎召說,深遠海養殖業的發展,未來肯定是更加智能化,可視化,這也是他們科研的方向。比如海洋牧場,海底到底有多少魚,網箱的具體情況如何?這些如果單純憑人力,很難解決。
這些難點、痛點,也帶給企業發展的目標和方向。他們推出的海洋視覺系統包括海洋光學成像和聲學成像,推出了水下雙目攝像機、水下生物聲納技術設備、魚苗計數器等產品,并將算法應用到雷達光電系統。
通過多個項目的積累和與中科院、海岸帶研究所等水產養殖專家的合作,目前團隊掌握了包括常見網箱養殖魚種(花鱸、許氏平鮋、石斑)的生物習性和魚體特征,并通過機器視覺和深度神經網絡實現了實例分割、尺寸測量、數量統計等功能。目前,該公司已掌握了78項專利技術、19項軟件著作權,成了國內海洋牧場智能裝備的行業領軍企業之一。
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